专利名称：管状件的连接的制作方法
技术领域：
本文所述的各实施例涉及到管状件的连接，包括管道，诸如在石油钻井和 回收操作中使用的布线管道。
背景技术：
管状件的连接中存在各种方案，所述管状件诸如管段，包括钻杆的前布线 段。其中一些利用感应现象，以便可在各段之间通过磁链传递遥测和其它信号。 但是，这种信号传播的方法可能受到绝对的插入损失(例如，由于未对准和各 段之间的间隙)以及各感应器间损失的变化性的不利影响。
图1A和1B是根据本发明的各实施例的机械和电气联接装置的侧视剖视图。
图2说明根据本发明的各实施例的装置和系统。
图3是说明根据本发明的各实施例的几种方法的流程图。
具体实施例方式
为了提供一个比较可靠的在管段和其它管状件之间传输电流和信号的机 构，本文公开的诸多实施例提供导体组之间的直接电接触。例如，通过圆柱形 的中介物，第一管状件中的导体可以和第二管状件中的导体的类似布置相联 接，以消除与感应联接相关的诸多问题。
图1A和1B是根据本发明的各实施例的机械和电气联接装置90的侧视剖 视图。在一些实施例中，装置90可包括圆柱体104，诸如中空圆柱体，该中空 圆柱体在第一端92有盒端加压密封装置106'并且在第二端94有销端加压密封 装置106"。加压密封装置106'、 106"可包括o形环。圆柱体104可包括基本上不导电的圆柱体(例如，具有比107欧姆米大的电阻率)。
装置90还可包括一套或更多套导体170'、 170，'，该导体有几个部分(例 如，导线124'、 130"和124"、 130")，包括同等数量的形成位于圆柱体104 的外表面96上的各对导电元件的导电元件122'、 128'和122"、 128"。利用圆 柱体104可使每对导电元件与其它各对导电元件绝缘(例如，当圆柱体包括基 本上不导电的圆柱体时)。
装置90还可包括一个或更多个管状件140'、 140"，诸如钻杆。因而，装 置90可包括具有盒端102的管状件140'和/或具有销端100的管状件140"， 二 者之一或二者均能与圆柱体104的第一端92或第二端94匹配。当把管状件 140'、 140"设置在与圆柱体104的匹配位置时(如图1A所示)，各套导体170'、 170，，可与管状件140，、 140，，携带的相应各套导体180，、 180"(又包括导电元 件110，、 116，和110"、 116"和导线112，、 U8，和112"、 118")电联接。管状 件140，、 140，'可包括前布线管状件(例如，携带导线112'、 118'和112"、 118")。
圆柱体104，当它包括基本上不导电的圆柱体时，可由非晶态金属制成， 诸如由加拿大湖泊森林液态金属@技术公司(Liquidmetal Technologies of Lake Forest)供应的液态金属0合金。为了本文献，非晶态金属是指一种无序的，或 非结晶原子尺寸结构的金属材料。非晶态金属可包含以锆、钯、铁、钛、铜、 镁和其它金属，诸如非晶态钢为基的玻璃成形合金。
在一些实施例中，圆柱体104包括基本上导电的圆柱体。在这种情况下， 可使用绝缘体120'、 126，和120，'、 126"，也许包括绝缘环，来围绕圆柱体104 中的各凹槽或沟道。绝缘体120，、 126'和120"、 126"可包含导电元件122'、 128，和122"、 128，，，也许包括内部导电环，以便把导电元件122'、 128'和122"、 128"与基本上导电的圆柱体104绝缘。
附加的各套绝缘体108，、 114，和108'，、 114，，可安装在盒端102的凹槽或 沟道中。导电元件110，、 116，和110"、 116"可安装在绝缘体108，、 114'和108"、 114，，的内径上并且可加工成环的形式。导电元件110'、 116'和110"、 116"可 包括弹性材料，诸如铍铜，并且可设计对导电元件122'、 128'和122"、 128" 施加力，使得这些套导电元件相互间电接触。以这种方式，导线124'、 130'和 124"、 130"与导线112'、 118，和112，"、 118"直接电联接。
7示于盒端102中的两性结构可以和销端100相匹配，从传递扭矩的观点来
看销端ioo起雄性连接器的作用，从产生电接触的观点来看销端ioo起雌性连
接器的作用。在诸多实施例中，可以构造导电元件(例如，导电元件110'、 116' 和110'，、 116，，；以及导电元件122'、 128，和122，'、 128")以使它们完全位于 盒102和/或销100中，而不从其突出。因而，当把管状件140'、 140"设置在 与圆柱体104的匹配位置时，盒端102和销端100可分别完全覆盖圆柱体104 的第一端92和第二端94中的其中之一或者二者。
导线124，、 130，和124"、 130'，可通过圆柱体104中的孔或沟道142，也许 平行于圆柱体的对称轴线Y。虽然在图中没有明确表示出来，但应予注意的是 与第一端92中使用的那些组件相对应，圆柱体104的第二端94包括导体、导 电元件、导线以及也许包括绝缘体。类似地，销端100和/或管状件140"可携 带与盒端102 (如图1B所示)和/或管状件140'所携带的导体180'、 180"相对 应的导体(未示出)。导电元件110'、 116'和110"、 116'，以及122，、 128'和 122"、 128"的制成如上所述，或由几个较小元件组装而成(例如，导电元件 110'、 116'和110"、 116"可制成两个分离元件支撑圆形弹簧174的带槽环 172，如图1B所示)。
在一些实施例中，圆柱体104可半永久性地连接到盒端102，并且可以阻 止突出盒端102的方式构造。通过以这种方式形成和使用圆柱体104，对钻井 队来说，可以按常规地操纵钻杆形式的管状件140'、 140"而无需专门的预防措 施就可保证联接在一起的管段之间的电接触。
可将管状件140'、 140"的盒端102和销端100设计成包括肩部148来支撑 圆柱体104。在一些实施例中，圆柱体104的中心孔CB的直径基本上与盒端 102和销端IOO的内径ID匹配。因此，当把管状件140'、 140"设置在与圆柱 体104的匹配位置时(如图1B所示)，管状件140'、 140"可有内壁154，该 内壁基本上与圆柱体的内壁156对齐。
因而，可实现诸多实施例。例如，装置90可包括圆柱体104 (例如，基本 上导电的中空圆柱体)，该圆柱体在第一端92有盒端加压密封装置106，并且 在第二端94有销端加压密封装置106"。装置90还可包括几套绝缘体，该绝 缘体具有同等数量的位于圆柱体104外表面96上的绝缘元件120'、 126'，和
8120，，、 126，，。装置90还可包括几套导体170，， 170"，该导体具有同等数量的 形成位于圆柱体104外表面96上的各对导电元件的导电元件122'、 128'和 122"、 128"，其中使用各套绝缘体120'、 126"和120"、 126"可使每对导电元 件122'、 128'与其它各对导电元件122"、 128'，绝缘。
绝缘元件120'、 126"和120"、 126"可包括绝缘环，导电元件110'、 116' 和110"、 116"禾卩122，、 128，和122"、 128"可包括导电环。导体170，、 170" 和180'、 180"可包括导线或与导线联接。因而，在一些实施例中，当把管状件 140'、 140"设置在与圆柱体104的匹配位置时，各套导体170'、 170"可与管状 件140'、 140"(和/或盒端102或销端100)携带的相应各套导体180'、 180'， 相联接。各套绝缘体中具有成员资格的一个或更多个绝缘元件108'、 114'、 180"、 114"、 120'、 126'、 120"、 126"可部分围绕各套导体中具有成员资格 的导电元件110'、 116，、 110"、 116"、 122，、 128，、 122"、 128"中每一个。在 一些实施例中，圆柱体104的主体可包括一个或更多个开放沟道150或封闭通 道142来容纳与导电元件122'、 128'、 122"、 128"相联接的导线124'、 130'、 124"、 130"。装置卯可包括一个或更多个转发器160来联接一对或更多对导 电元件122'、 128，、 122"、 128"和/或导线124，、 130，和124"、 130"。
根据本发明的各实施例，图2说明了装置200和系统264。装置200与如 上所述和图1A-1B所示的装置90相似或相同，该装置可包括作为井下钻井操 作的一部分的井下工具224的一些部分。
例如，可以看出系统264是如何形成位于井206的表面204处的钻机202 的一部分的。钻机202可为钻杆柱208提供支撑。钻杆柱208可运转以穿透转 台210以穿过地下地层214来钻出钻孔212。钻杆柱208可包括方钻杆216、 钻杆218和井底组件220，该井底组件也许位于钻杆218的下部。钻杆柱208 可包括布线和无布线的钻杆，以及布线和无布线的盘管，包括分段的钻杆、壳 体和盘管。
井底组件220可包括钻铤222、井下工具224和钻头226。钻头226可运 转以通过穿透表面204和地下地层214形成钻孔212。井下工具224可包括许 多不同类型工具中的任何一个，这些工具包括随钻测量(MWD)工具、随钻 测井(LWD)工具及其它工具。在钻井操作过程中，钻杆柱208 (也许包括方钻杆216、钻杆218，和井底 组件220)可通过转台210旋转。除此之外，或作为选择，井底组件220也可 通过位于井下的电动机(例如，泥浆电动机)旋转。可使用钻铤222给钻头226 增加重量。钻铤222也可加强井底组件220以使井底组件220能把增加的重量 传递给钻头226，并且又帮助钻头226穿透表面204和地下地层214。
在钻井操作过程中，抽泥泵232可通过软管236把钻井液(有时本领域的 技术人员称之为"钻井泥浆")从泥浆池234中抽入钻杆218并向下抽到钻头 226。钻井液能从钻头226流出并通过钻杆218和钻孔212侧部之间的环形区 域240返回表面204。钻井液于是可返回泥浆池234，并在泥浆池里经过过滤。 在一些实施例中，可使用钻井液冷却钻头226，以及在钻井操作过程中为钻头 226提供润滑。此外，可使用钻井液来消除由操作钻头226过程中形成的地下 地层214钻屑。
因而，现在参照图1A-1B和图2，可以看出在一些实施例中，系统264可 包括钻铤222和/或井下工具224， 一个或更多个装置200附连在井下工具224 上。井下工具224可包括LWD工具或MWD工具。钻杆柱208可与井下工具 224机械联接。
于是在一些实施例中，系统264，诸如管状件联接系统，可包括井下工具 270来联接一个或更多个管状件(例如，钻杆段218可包括一个或更多个管状 件)，该管状件有销端IOO、盒端102或者两者的组合，以在基本流体密封的 关系下又联接一个或更多个装置90。
装置90、 200，第一端92，第二端94，外表面96，销端100，盒端102， 圆柱体104，加压密封装置106，绝缘体108、 114、 120、 126，导电元件110、 116、 122、 128，导线112、 118、 124、 130，管状件140，沟道142，肩部148， 沟道150，内壁154、 156，转发器160，导体170、 180，环172，弹簧174， 钻机202，表面204，井206，钻杆柱208，转台210，钻孔212，地层214，方 钻杆216，钻杆218，井底组件220，钻铤222，井下工具224，钻头226，抽 泥泵232，泥浆池234，软管236，环形区域240以及系统264在此都可称为"模 块"。这种模块可包括硬件电路和/或处理器和/或记忆电路，软件程序模块和对 象，和/或固件，以及它的组合，如装置90、 200和系统264的设计师所期望的和对各实施例的具体执行是合适的那样。例如，在一些实施例中，这种模块可 包括在装置和/或系统运行仿真包中，诸如软件电信号模拟包、调整和同步模拟 包和/或用于模拟不同潜在实施例操作的硬件和软件的组合。
应予理解的是，除用于钻井和测井操作外，各实施例的装置和系统可用于
其它应用场合。因而，各实施例不应该如此局限。装置90、 200和系统264的 说明想要提供对各实施例结构的一般理解，但它们并非想要作为对可利用本文 所述结构的装置和系统的所有元件和特征的完整描述。
可包括各实施例的新装置和系统的应用之处包括在高速计算机、通信和信 号处理电路、调制解调器、处理器模块、嵌入式处理器、数据开关以及特定应 用模块(包括多层、多芯片模块)上使用的电子电路。这种装置和系统也可作 为子组件而包括在各种各样的电子系统诸如特别是电视、个人电脑、工作站、 车辆(包括飞机和船只)以及移动电话等等内。 一些实施例包括许多方法。
例如，图3是说明根据本发明的各实施例的几种方法311的流程图。在一 些实施例中，方法311可在方框321处开始，在方框321处，携带第一套管状 件导体的第一管状件以基本流体密封的方式与具有一套或更多套绝缘体的圆 柱体(例如，中空圆柱体)联接。绝缘体可包括同等数量的位于圆柱体外表面 上的绝缘元件。圆柱体还可包括一套或更多套导体，该导体有同等数量导电元 件，这些导电元件也许形成位于圆柱体外表面上的各对导电元件，并且也许通 过各套绝缘体互相绝缘。
在一些实施例中，方法311可包括在方框325处以基本流体密封的方式将 携带第二套管状件导体的第二管状件与圆柱体联接。方法311还可包括通过包 含在圆柱体中的各套导体将第一套管状件导体与第二套管状件导体联接。
在一些实施例中，方法311可包括在方框329处通过包含在圆柱体中的一 套或更多套导体，利用从表面测井设备发送信号给井下工具来操作井下工具。 方法311还可包括，在方框333处，通过包含在圆柱体中的一套或更多套导体 获得随钻测井数据，并且在方框337处把随钻测井数据传输给附连于第一和/ 或第二管状件上的转发器。当然，如上所述，通过一个或更多个圆柱形装置， 需要使用大量管状件和转发器来携带信号数据给井下工具。
应予注意的是，本文所述的方法不必按照所述顺序执行，也就是说可以按任何特定的顺序执行。而且，描述的有关本文确定的方法的各种行为可以按照 迭代的、重复的、连续的或平行的方式执行。信息，包括参数，命令、操作数 和其它数据可以一种或更多种载波的形式发送和接收。
在阅读和理解本公开文本时，本领域的普通技术人员会理解可从以计算机 为基础的系统中的计算机可读介质开始运行软件程序以执行其中所限定的功 能的方式。本领域的普通技术人员还会理解可用来创建实现和履行本文公开的
方法的一个或更多个软件程序的各种编程语言。可使用诸如Java或C+十这些 面向对象语言以面向对象的格式来组织程序。做为选择，可使用诸如汇编或C 这些过程语言以面向过程的格式来组织程序。使用本领域技术人员熟知的众多 机制中的任何一个，如应用程序接口或包括远程过程调用的过程间通信技术， 各软件组件可进行通信。各实施例的所教授的内容不局限于任何特定的编程语 言或环境。
因此，可实现其它实施例。例如，根据各实施例的一件物品，诸如计算机、 存储系统、磁盘或光盘、 一些其它的存储设备和/或任何类型的电子设备或系统 可包括处理器，该处理器与具有相关信息(例如，计算机程序指令和/或数据) 的诸如存储器(例如，可移动存储介质，以及包括电子、光学或电磁导体在内 的任何存储器)的机器可访问的介质联接。当访问时，机器可访问的介质会使 机器(例如，处理器)执行关于上述方法所述的任何行为。
与依靠感应联接的联接装置、系统和方法相比，使用本发明公开的联接装 置、系统和方法可提供较少的插入损失及更可靠的操作。此外，当由钻井队将 管状件插入钻孔或从钻孔取出管状件时，使用由钻杆的销端和盒端保护的圆柱 体可提供更强大的处理环境。
形成本文一部分的附图以说明而非限制的方式显示主题可实施的具体实 施例。足够详细地描述了说明的实施例以使本领域的技术人员能够实施本发明 公开的教授内容。可利用和从这些实施例得到其它实施例，可进行结构和逻辑 替代及改变而不背离本发明公开的范围。因此，本详细说明并不具有限制意义， 各实施例的范围仅由以下权利要求书以及权利要求书所赋予的所有等同物来 限定。
本说明书中，为提供对各实施例比较彻底的理解，阐明了大量具体细节诸如逻辑执行、操作码、指定操作数的方法、资源分割、共享和重复执行、系统组件的类型及相互关系以及逻辑分割/积分选择。然而，如本领域的技术人员会赞同的，不采用这些具体细节本发明的实施例仍可实施。在其它情况下，为了不模糊本发明实施例，控制结构、门电平电路、完整的软件指令序列并没有示出。
发明主题的这样的实施例可单独地和/或共同地用术语"发明"来提及，这仅仅是为了方便而没有打算自愿将本申请的范围局限于任何单个发明或发明概念(如果揭示了一个以上的发明或发明概念时)。因而，尽管本文说明和描述了具体实施例，但应该赞同的是示出的具体实施例可替换为达到同样目的计算出的任何布置。本公开文本想要覆盖各实施例的任何和全部改造或变化。本领域技术人员在回顾上述描述后就会明白本文未具体描述的上述实施例以及其它实施例的组合。
遵照要求使读者能快速确定技术公开文本性质的37C.F.R.§1.72(b)，提供了
本公开文本的说明书摘要。基于其不会被用来解释和限定权利要求书的范围或含义的理解而提交了该说明书摘要。此外，在前述的具体实施方式
中，可以看出，在单个实施例中将各种特征组合在一起以使本公开文本表达顺畅。本公开文本中的方法不能解释为反映了这样的一种意图，即要求保护的实施例要求多
于在每项权利要求书中清楚陈述的特征。而是，如下述权利要求书所反映，发明主题在于少于单个公开实施例的所有特征。因而，下述权利要求书因此并入具体实施方式
，每项权利要求作为单独的实施例自成一体。
权利要求
1. 一种方法，包括以基本流体密封的方式将携带第一套管状件导体的第一管状件与中空圆柱体联接，所述中空圆柱体具有至少两套绝缘体和至少两套导体，所述至少两套绝缘体具有同等数量的位于所述中空圆柱体的外表面上的绝缘元件，所述至少两套导体具有同等数量的形成位于所述中空圆柱体的外表面上的各对导电元件的导电元件，其中，通过所述至少两套绝缘体使每对导电元件与其它各对导电元件绝缘；以及以基本流体密封的方式将携带第二套管状件导体的第二管状件与所述中空圆柱体联接。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，还包括通过所述至少两套导体中的至少一套导体将所述第一套管状件导体与所述 第二套管状件导体联接。
3. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，还包括 通过所述至少两套导体中的至少一套导体获得随钻测井数据。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括把所述随钻测井数据传输给附连在所述第一管状件或所述第二管状件上的 转发器。
5. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，还包括通过所述至少两套导体中的至少一套导体利用从表面测井设施发送信号给 井下工具来操作所述井下工具。
6. —种装置，包括中空圆柱体，所述中空圆柱体在第一端具有盒端加压密封装置并且在第二 端具有销端加压密封装置；至少两套绝缘体，所述至少两套绝缘体具有同等数量的位于所述中空圆柱 体的外表面上的绝缘元件；至少两套导体，所述至少两套导体具有同等数量的形成位于所述中空圆柱的体外表面上的各对导电元件的导电元件，其中通过所述至少两套绝缘体使每 对导电元件与其它各对导电元件绝缘。
7. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述盒端加压密封装置和所述 销端加压密封装置包括o形环。
8. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述绝缘元件包括绝缘环，并 且，所述导电元件包括导电环。
9. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述导电元件与导线相联接。
10. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述中空圆柱体的主体包括 开放沟道和封闭通道中的至少一个，以容纳与所述导电元件中的至少一个相联 接的导线。
11. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述中空圆柱体包括基本上 导电的中空圆柱体，并且，在所述至少两套绝缘元件中具有成员资格的绝缘元 件中的至少一个绝缘元件至少部分围绕所述至少两套导体中具有成员资格的 每一个所述导电元件。
12. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括管状件，所述管状件盒端和销端中的至少一个以分别与所述中空圆柱体的 所述第一端或所述第二端匹配，其中，当把所述管状件设置在与所述中空圆柱 体的匹配位置时，所述至少有两套导体与所述管状件携带的相应各套导体联 接。
13. 如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述管状件包括钻杆的前布 线段。
14. 如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述管状件具有内壁，所述 内壁在把所述管状件设置在所述匹配位置时基本上与所述中空圆柱体的内壁 对齐。
15. 如权利要求12所述的装置，其特征在于，当把所述管状件设置在所述 匹配位置时，所述盒端和所述销端分别把所述中空圆柱体的所述第一端或所述 中空圆柱体的所述第二端完全覆盖。
16. —种装置，包括基本上不导电的中空圆柱体，所述中空圆柱体在第一端具有盒端加压密封 装置并且在第二端具有销端加压密封装置；以及至少两套导体，所述至少两套导体具有同等数量的形成位于所述中空圆柱 体的外表面上的各对导电元件的导电元件，其中通过所述基本上不导电的中空 圆柱体使每对导电元件与其它各对导电元件绝缘。
17. 如权利要求16所述的装置，其特征在于，还包括管状件，所述管状件具有盒端和销端中的至少一个以分别与所述中空圆柱 体的所述第一端或所述第二端相匹配，其中，当把所述管状件设置在与所述中 空圆柱体的匹配位置时，所述至少两套导体与所述管状件携带的相应各套导体 联接。
18. 如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述管状件包括前布线的管 状件。
19. 如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述管状件包括钻杆段。
20. 如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述基本上不导电的中空圆柱体包括非晶态金属。
21. —种系统，包括装置，所述装置包括中空圆柱体、至少两套绝缘体以及至少两套导体，所 述中空圆柱体在第一端具有盒端加压密封装置并且在第二端具有销端加压密 封装置，所述至少两套绝缘体具有同等数量的位于所述中空圆柱体的外表面上 的绝缘元件，所述至少两套导体具有同等数量的形成位于所述中空圆柱体的外 表面上的各对导电元件的导电元件，其中，通过所述至少两套绝缘体使每对导电元件与其它各对导电元件绝缘；以及井下工具，所述井下工具以基本流体密封的关系将具有销端和盒端中的至 少一个的至少一个管状件与所述装置相联接。
22. 如权利要求21所述的系统，其特征在于，所述井下工具包括随钻测井 (LWD)工具。
23. 如权利要求21所述的系统，其特征在于，还包括包括所述至少一个 管状件的多个钻杆段。
24.如权利要求21所述的系统，其特征在于，还包括联接至所述各对导 电元件中的至少一对导电元件的转发器。
全文摘要
在一些实施例中，一种装置和系统以及方法和物品可工作，以基本流体密封的方式将携带第一套管状件导体(124’)的第一管状件(140’)与中空圆柱体(104)联接。该中空圆柱体可包括两套或更多套具有同等数量的位于中空圆柱体的外表面上的绝缘元件(120，12S)的绝缘体和两套或更多套具有同等数量的形成位于外表面上的各对导电元件的导电元件的导体(110，116)。通过各套绝缘体，可使每对导电元件与其它各对导电元件绝缘。各实施例还可工作，以基本流体密封的方式将携带第二套管状件导体的第二管状件(140”)与中空圆柱体联接。
文档编号E21B17/02GK101479440SQ200680055209
公开日2009年7月8日 申请日期2006年7月6日 优先权日2006年7月6日
发明者P·F·罗得尼 申请人:哈里伯顿能源服务公司