海底多环带传感器的制造方法与工艺

本发明大体涉及用于井孔组件的传感器组件，并且特别地，涉及用于监测一个或更多个环带空间中的状态的传感器。

背景技术：
井口壳体可位于井孔上，并且用于支承在井孔中使用的其它井孔构件。外壳悬挂器可安置在井口壳体中，以支承位于井孔中的管路。环带可存在于各种井孔构件之间，诸如在井口壳体与外壳悬挂器之间、在各种外壳悬挂器之间或在立管与位于立管内的管路之间。对于操作者而言合乎需要的是，知道环带内的状态，诸如流体的存在、特定类型的流体、压力、温度或pH。用于监测这种状态的传感器可通过例如要求可泄漏的孔口或窗口而破坏井孔构件的完整性。合乎需要的是，监测环带状态而不破坏井孔构件的完整性。

技术实现要素：
在本发明的实施例中，井孔组件具有外井口壳体(其具有侧壁和延伸穿过侧壁的孔口)、同心地位于外井口壳体内以限定在其间的第一环带的内井口壳体、同心地位于内井口壳体内以限定在其间的第二环带的第一井孔部件、固定在孔口中使得信号接收器的至少一部分位于第一环带中的信号接收器，以及位于第二环带中并且与信号接收器轴向地对齐的外传感器组件，外传感器组件能够感测第二环带状态并且将表示第二环带状态的数据传输穿过内井口壳体的侧壁到信号接收器。环带状态可包括压力或温度。一个实施例还可包括第二井孔部件和内传感器组件，该第二井孔部件同心地位于第一井孔部件内，以限定在其间的第三环带，该内传感器组件位于第三环带中，并且能够感测第三环带状态，并且将表示第三环带状态的数据传输穿过第一井孔部件的侧壁到信号接收器。在另一个实施例中，外传感器组件位于第一井孔部件的侧壁的外径上，并且第一井孔部件具有从第一井孔部件的侧壁的外径突出的定心器，定心器突出到第二环带中比外传感器组件更大的距离。在实施例中，信号接收器具有抗腐蚀的外壳体，并且外壳体能够承受暴露于混凝土。外传感器组件可包括传感器、传输器和电源。在一个实施例中，信号接收器包括电磁场发生器，电源包括电池和充电器，并且充电器可响应于电磁场使电池感应地充电。在一个实施例中，外传感器组件包括存储器，并且存储表示第二环带状态的数据，至少直到表示第二环带状态的数据传输到信号接收器。在一个实施例中，信号接收器将数据传输到计算机。在一个实施例中，井孔组件包括电流发生器，其与壳体部件之外的海水接触并且连接于信号接收器，电流发生器响应于海水的移动产生电流，并且将电流传输到信号接收器。在一个实施例中，电流发生器可包括涡轮，涡轮响应于海水的移动旋转。在一个实施例中，外传感器组件为围绕第一井孔部件的外径间隔开的多个传感器组件中的一个，每个传感器组件具有传输器，其中，最接近信号接收器的传感器组件的传输器可传输来自多个传感器组件中的一个或更多个的数据。一种用于监测在井孔组件内的状态的方法还包括将表示第二环带状态的数据从信号接收器发送到计算机。多个传感器组件中的至少一个将表示第二环带状态的数据传输到多个传感器组件中的至少另一个。一种井孔组件，其包括：外井口壳体，其具有侧壁和穿过该侧壁的孔口；内井口壳体，其同心地位于外井口壳体内，以限定在其间的第一环带；第一井孔部件，其同心地位于内井口壳体内，以限定在其间的第二环带；信号接收器，其固定在孔口中，使得信号接收器的至少一部分位于第一环带中；外传感器组件，其定位在第二环带中，并且与信号接收器轴向地对齐，外传感器组件包括传感器、传输器和电源，并且能够感测第二环带状态，并且将表示第二环带状态的数据传输穿过内井口壳体的侧壁到信号接收器；以及第二井孔部件，第二井孔部件同心地位于第一井孔部件内，以限定在其间的第三环带，以及内传感器组件，其定位在第三环带中，并且能够感测第三环带状态，并且将表示第三环带状态的数据传输穿过第一井孔部件的侧壁到信号接收器。在一个实施例中，信号接收器生成电磁场，并且其中，电源包括电池和充电器，并且充电器响应于电磁场使电池感应地充电。附图说明为了获得并且可更详细地理解本发明的特征、优点和目的以及其它以其将变得显而易见的方式，以上简要概述的本发明的更特别描述可参考在附图中示出的其实施例进行，该附图形成本说明书的一部分。然而，将注意，附图仅示出本发明的优选实施例，并且由于本发明可容许其它同样有效的实施例，因此不被认为是限制其范围。图1为具有井孔环带监测系统的实施例的海底井的侧视图；图2为图1的井孔环带监测系统的放大的局部截面图。图3为示出与图1的环带监测系统相关的构件的方框图。图4为具有海底电源的图1的井孔环带监测系统的实施例的局部截面图。具体实施方式现在将在下文中参考示出本发明的实施例的附图更完全地描述本发明。然而，本发明可按许多不同的形式实施，并且不应当看作是受限于本文中提出的示出的实施例。相反地，提供这些实施例，以使本公开将为详尽且完整的，并且将向本领域技术人员完全地传达本发明的范围。同样的标记在全文中表示同样的元件，并且主要记号(primenotation)(如果使用)指示可选实施例中的相似元件。参考图1，井口壳体100为连接于井孔102的外井口壳体。立管104从井口壳体100延伸到钻探平台106。传感器组件108和110(图2)可位于井口壳体100内。如将更详细地描述的，信号接收器112可接收来自外传感器组件108和内传感器组件110的数据，并且将该数据转发到计算机114。传感器组件108和110可为相同类型的传感器组件或者可为不同的。出于该描述的目的，传感器组件110将指的是可在任一地点使用的传感器组件，除非另外说明。计算机114可远离信号接收器112定位，诸如，例如，在钻探平台106上。在一个实施例中，电缆116可用于向信号接收器112提供功率，并且用于将数据从信号接收器112传输到计算机114。如将更详细地描述的，信号接收器112可以可选地由其它源提供功率。远程操作装置("ROV")118可用于安装或维修与井口壳体100相关的构件，其包括例如信号接收器112。ROV118可通过例如集成管(umbilical)119连接于平台106。集成管119可沿立管104延伸到平台106。可使用其它类型的控制装置。在一个实施例中，壳体部件(诸如，井口壳体100)为连接于井孔102的井孔组件的一部分。示出的实施例为海底井口壳体100，但是可为与井孔相关的任何类型的壳体。参考图2，孔口120为穿过井口壳体100的侧壁122的开口。孔口120可为任何形状，其包括例如圆形。孔口120的内径表面可为相对平滑的内径表面，或者可为带螺纹的内径表面。高压井口组件(诸如，内井口壳体124)可同心地位于井口壳体100内。内井口壳体124(其可为常规的)可为具有侧壁126的柱形部件。在一个实施例中，侧壁126为实心的，使得不存在穿过侧壁126的诸如孔或端口的穿壁穿透部。在其它实施例中，存在与孔口120对齐的穿过侧壁126的部分的穿壁穿透部，或者不存在出于感测环带128内的状态的目的的穿壁穿透部。因此，没有泄漏路径出于通过传感器组件108,110感测环带状态的目的而产生。侧壁126的外径可小于井口壳体100的内径，使得环带128位于其间。如本领域技术人员将理解的，环带128在水泥灌浆操作期间可填充有混凝土。第二井孔部件(诸如，外壳悬挂器130)可同心地位于内井口壳体124内。外壳悬挂器130可为具有侧壁132的环形部件。在一些实施例中，外壳悬挂器130可由内井口壳体124轴向地支承。侧壁132的外径可小于内井口壳体124的侧壁126的内径，因此限定在其间的环带134。在一个实施例中，外壳悬挂器130具有侧壁132的外径上的定心器136。定心器136可包括导引部或环形带，其可为从侧壁132向外的单独突出部。传感器凹穴140为侧壁132的一部分，其具有小于由定心器136限定的外径的外径。在外壳悬挂器130的插入期间，定心器136可保护位于传感器凹穴140中的传感器108免于接触另一个井孔部件，其包括例如内井口壳体124。在一个实施例中，另一个井孔部件(诸如，例如管路悬挂器142)可同心地位于外壳悬挂器130内，并且由外壳悬挂器130支承。管路悬挂器142的外径可小于外壳悬挂器130的内径，因此限定在其间的环带144。管路悬挂器142的侧壁146可包括定心器148，其具有限定和保护传感器凹穴152的导引部。定心器148为围绕管路悬挂器142间隔开的一排轴向延伸的叶片。如同内井口壳体124一样，外壳悬挂器130和142可均不具有出于检测环带状态的目的的诸如孔或端口的穿壁穿透部。一个或更多个传感器组件110可位于环带134或环带144内。在一个实施例中，传感器组件110可位于外壳悬挂器130或管路悬挂器142的外径上，包括例如在传感器凹穴140或152中。可选地，传感器组件110可位于环带134或环带144内的其它地方，诸如例如在外壳悬挂器130的内径上。在环带内使用的传感器组件可与在相同的环带内使用的其它传感器相同或不同。此外，在一个环带中使用的传感器组件可与在另一个环带中使用的传感器相同或不同。参考图3，传感器组件108，110可包括例如传感器元件156、电源158、传输器160和控制器162，其中的任何一个或全部可包封在传感器壳体164中。壳体164可由多种材料中的任何一种制成，该多种材料中的任何一种包括例如钢或抗腐蚀合金("CRA")，诸如铬镍铁基合金或钴基合金。在一个实施例中，壳体164不被可存在于环带134,144中的水泥或腐蚀性流体损坏。控制器162可包括微处理器和用于存储数据的存储器。存储器(未示出)可为例如闪速存储器。传感器元件156可为可检测或感测环带134或环带144内的各种特征的传感器。这些特征可包括但不受限于流体的存在、流体(包括气体或液体)的特性或成分、pH、温度和压力。电源158可为存储功率用于由传感器组件110使用的电源。电源158可包括电池或电容器。在一个实施例中，电源158可包括可响应于电磁场生成电流的感应充电器。生成的电流可用于向传感器组件110的其它构件提供功率或使电源158的功率存储构件充电。传输器160可用于将数据从传感器组件110传输到信号接收器112或另一个传感器组件110。传输的数据可包括例如由传感器元件156感...