專利名稱：傳輸信號(hào)的方法和管道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于井筒工程的遙感勘測(cè)系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明涉及遙感勘測(cè)系統(tǒng)，例如布線鉆桿遙感勘測(cè)，用于在一地表裝置和一位于穿透地下結(jié)構(gòu)的井筒中的向下鉆井工具之間傳輸信號(hào)。
背景技術(shù)：
鉆出井筒以定位并生產(chǎn)碳?xì)浠衔?。一個(gè)末端帶有鉆頭的向下鉆井鉆孔工具預(yù)先進(jìn)入地里以形成一個(gè)井筒。鉆孔工具預(yù)先把鉆孔泥漿從泥漿坑的表面抽出，通過(guò)鉆孔工具和鉆頭的表面冷卻鉆孔工具并且?guī)ё咔行?。液體離開(kāi)鉆頭并且流回到表面以使其在工具中再循環(huán)。鉆孔泥漿也用于形成泥餅以使井筒成直線。
在鉆孔期間，希望在地表和向下鉆井工具間提供通信。井筒遙感勘測(cè)裝置通常用于允許，例如，在地表裝置和向下鉆井工具之間傳輸動(dòng)力、命令和/或通信信號(hào)。這些信號(hào)用于控制和/或?yàn)橄蛳裸@井工具的操作提供動(dòng)力，并且傳輸向下鉆井信息到地表。
許多不同類型的遙感勘測(cè)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改進(jìn)可以在地表裝置和向下鉆井工具間傳輸信號(hào)。例如，泥漿脈沖遙感勘測(cè)系統(tǒng)使用泥漿從鉆頭到向下鉆井工具以及回到地表的流動(dòng)的變化來(lái)發(fā)送可解碼信號(hào)。這種泥漿脈沖遙感勘測(cè)工具的例子可以在美國(guó)專利Nos.5357098和5517464中找到。除了泥漿脈沖井筒遙感勘測(cè)系統(tǒng)，其他井筒遙感勘測(cè)系統(tǒng)也可以用于建立所期望的傳輸性能。這種系統(tǒng)的例子包括如美國(guó)專利No.6641434所述的鉆桿井筒遙感勘測(cè)系統(tǒng)，如美國(guó)專利No.5624051所述的電磁井筒遙感勘測(cè)系統(tǒng)，如PCT專利申請(qǐng)No.WO2004085796所述的聲學(xué)井筒遙感勘測(cè)系統(tǒng)。其他數(shù)據(jù)傳輸或者通信裝置，例如耦合到傳感器的無(wú)線電收發(fā)器，也可用于傳輸動(dòng)力和/或數(shù)據(jù)。依賴于井筒環(huán)境，數(shù)據(jù)傳輸速率和/或其他因素，對(duì)具體操作最好使用具體類型的遙感勘測(cè)工具。
特別地，鉆桿遙感勘測(cè)已經(jīng)用于在地表裝置和向下鉆井工具間提供有線通信鏈路。在相互連接中的鉆桿接合中布線的概念已經(jīng)被提出，例如，Denison的美國(guó)專利No.4126848；Barry et al的美國(guó)專利No.3957118；Heilhecker et al的美國(guó)專利No.3807502；以及1978年4月3日的石油和氣體雜志中第115-124頁(yè)發(fā)表的由W.J.McDonald所作的“Four Different Systems Used for MWD”。許多最近的專利和出版物都集中在布線鉆桿(WDP)的電流耦合感應(yīng)連接器的使用上，例如美國(guó)專利No.4605268；21405375；052941；4806928；4901069；5531592；5278550；5971072；6866306和6641434；俄聯(lián)邦公開(kāi)的專利申請(qǐng)No.2040691；以及PCT申請(qǐng)No.WO90/14497所描述的。許多其他專利參考文獻(xiàn)已經(jīng)揭示和建議了沿著向下鉆井管道的軸向長(zhǎng)度或管道接頭來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶囟ń鉀Q辦法，例如美國(guó)專利/申請(qǐng)No.2000716；2096359；4095865；472402；4953636；6392317；6799632和2004/0119607；和PCT申請(qǐng)No.WO2004/033847和WO0206716。一些技術(shù)例如美國(guó)專利No.4126848描述了在管子中布置的和在鉆環(huán)中放置的電線。
盡管在布線鉆桿遙感勘測(cè)技術(shù)上有了上述的進(jìn)步，但仍然需要提供一種可靠的遙感勘測(cè)系統(tǒng)。期望這樣的系統(tǒng)可以提供保護(hù)電子元件的技術(shù)。進(jìn)一步希望這樣的系統(tǒng)易于制造，加工和/或改造。這樣的系統(tǒng)優(yōu)選地能夠在下述功能中實(shí)現(xiàn)一項(xiàng)或更多減少電學(xué)故障和/或失靈，相鄰管道之間的良好接觸，備用元件和/或支持系統(tǒng)。
定義一些確定術(shù)語(yǔ)在第一次使用時(shí)定義并且貫穿本申請(qǐng)，而另外一些在本申請(qǐng)中的術(shù)語(yǔ)的定義如下。
“可通信的”意思是能夠?qū)щ?，感?yīng)，傳送或者以其他方式傳輸信號(hào)。
“可通信耦合器”意思是用于連接兩個(gè)相鄰管體的對(duì)應(yīng)的兩端的裝置或者結(jié)構(gòu)，例如相鄰導(dǎo)管接頭的螺紋盒/銷端，由此可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行通信。
“通信鏈路”意思是多個(gè)可通信的連接管體，例如互相連接的WDP接頭以遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào)。
“遙感勘測(cè)系統(tǒng)”意思是至少一個(gè)通信鏈路加上其他元件，例如地面計(jì)算機(jī)，MWD/LWD工具，通信子路，和/或路由器，用于對(duì)從或者通過(guò)井孔獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量、傳輸和指示/記錄。
“有線鏈路”意思是用于傳輸信號(hào)的至少一個(gè)沿著或者通過(guò)WDP接頭的部分的連線。
“布線鉆桿”或者“WDP”意思是一個(gè)或更多的管體一包括鉆桿，鉆環(huán)，套管，管道以及其他導(dǎo)管一這些適合在鉆柱中使用，每個(gè)管體包括一個(gè)有線鏈路。布線鉆桿在其他變形中可能包括襯圈或者襯墊，并且可擴(kuò)張。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于向下鉆井工具的鉆柱的布線鉆桿，該鉆井工具位于穿透地下結(jié)構(gòu)的井筒中。該布線鉆桿包括一鉆桿，一電纜和一電線固定器。鉆桿的每個(gè)末端都具有一狹槽。狹槽適用于接收至少一個(gè)變壓器。鉆桿的內(nèi)表面具有一個(gè)可使泥漿流過(guò)的通道。電纜從變壓器延伸到鉆桿的通道。電線固定器位于鉆桿的內(nèi)表面上。電線固定器適用于固定該處的電線。


因此以上引用的本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地了解，更具體地描述，以及簡(jiǎn)要地概括。需要注意的是，盡管附圖顯示的只是本發(fā)明的特定實(shí)施，但并不應(yīng)認(rèn)為僅限于該范圍，因?yàn)楸景l(fā)明也適用于其他等效的實(shí)施方式。
圖1是具有向下鉆井工具的鉆探設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)示意圖，采用該向下鉆井工具通過(guò)鉆柱鉆井形成井筒，該鉆柱具有多個(gè)布線鉆桿以形成鉆柱遙感勘測(cè)系統(tǒng)。
圖2是具有布線管道的一連串布線鉆桿的截面圖。
圖3是依據(jù)圖2的布線管道的一對(duì)可通信耦合器的部分切除的透視圖。
圖4是作為可操作管道線的一部分的圖3中的一對(duì)可通信耦合器鎖定在一起的詳細(xì)截面圖。
圖5A顯示了與圖2所示相似的管道，但是采用可擴(kuò)張管套來(lái)保護(hù)一對(duì)可通信耦合器間的一個(gè)或多個(gè)可導(dǎo)電電線。
圖5B顯示了與圖5A所示相似的管道，除了可導(dǎo)電電線通過(guò)管道螺旋形地延伸。
圖6A-6D顯示了實(shí)現(xiàn)圖5的可擴(kuò)張?zhí)鬃拥亩喾N方法，以預(yù)先安排套子的一部分在應(yīng)用內(nèi)部液壓例如通過(guò)液壓成形下啟動(dòng)擴(kuò)張。
圖7顯示了放置于像圖5中的可擴(kuò)張管套里的用于爆炸從而擴(kuò)張?zhí)鬃拥谋ㄎ铩?br> 圖8A是與圖5所示管道相似的截面圖，但是采用拉長(zhǎng)襯墊與可擴(kuò)張管套結(jié)合來(lái)保護(hù)一個(gè)或更多的可導(dǎo)電電線。
圖8B是圖8A的管道在可擴(kuò)張管套已經(jīng)擴(kuò)張到與拉長(zhǎng)襯墊和管道內(nèi)壁接合之后的透視圖。
圖9A是圖8A管道的橫截面圖，具有一個(gè)以虛線表示的替代的U形擴(kuò)張管套。
圖9B是圖8B管道的詳細(xì)橫截面圖，所述套子已經(jīng)擴(kuò)張到與拉長(zhǎng)襯墊和管道內(nèi)壁接合。
圖10A顯示了與圖5所示相似的管道，但是采用焊接的，有凹槽的拉長(zhǎng)襯墊用于保護(hù)一個(gè)或更多的導(dǎo)電電線。
圖10B是圖10A的管道沿著圖10A的10B-10B剖面線的橫截面圖。
圖11A顯示了配有軸向狹槽以便于擴(kuò)張的可擴(kuò)張管套。
圖11B顯示了圖11A的套子擴(kuò)張后的示圖。
圖11C顯示了用于機(jī)械擴(kuò)張圖11A的套子的心軸。
圖12是與圖9B相似的詳細(xì)橫截面圖，但是其中拉長(zhǎng)襯墊獨(dú)立于擴(kuò)張管套使用并且與管道內(nèi)壁粘接。
圖13A-B是采用可替代的擴(kuò)張管套來(lái)保護(hù)拉長(zhǎng)襯墊的相應(yīng)的收縮和擴(kuò)張狀態(tài)的橫截面圖。
圖14A是在管道內(nèi)壁中使用凹槽來(lái)保護(hù)一個(gè)或更多的導(dǎo)電電線的管道的橫截面圖。
圖14B顯示了配有蓋板的圖14A的有槽管道。
圖15是在管道外壁和外部襯圈中使用凹槽來(lái)保護(hù)一個(gè)或更多的導(dǎo)電電線的管道的橫截面圖。
圖16A和16B是分別在未成形和成形位置的具有電線固定器的管道一部分的詳細(xì)圖示，該電線固定器是一個(gè)襯墊。
圖17A和17B是分別在未成形和成形位置的具有電線固定器的管道一部分的詳細(xì)圖示，該電線固定器是一個(gè)具有凹槽的襯墊。
圖18A是具有電線固定器的管道一部分的詳細(xì)圖示，該電線固定器是金屬帶。
圖18B是具有電線固定器的管道一部分的詳細(xì)圖示，該電線固定器是金屬襯墊。
圖19A是描述了勾劃鍵槽以接收電線固定器的管道的縱向截面圖。
圖19B1是圖19A的管道的一部分沿著線19B1-19B1的詳細(xì)截面圖并且具有一鍵槽。
圖19B2是具有替代鍵槽的管道一部分的詳細(xì)截面圖。
圖19C是圖19A的管道一部分沿著線19C-19C的詳細(xì)截面圖。
圖20A是描述了具有用于接收電線固定器和套子的鍵槽的管道的縱向截面圖。
圖20B1是圖20A管道的一部分沿著線20B1-20B1的詳細(xì)截面圖并且具有一鍵槽。
圖20B2是沒(méi)有鍵槽的管道的一部分的詳細(xì)截面圖。
圖20C是圖20A管道的一部分沿著線20C-20C的詳細(xì)截面圖。
圖21A示意性的顯示了根據(jù)圖2-4的管道的通信鏈路。
圖21B示意性的顯示了一對(duì)通過(guò)管道實(shí)施的獨(dú)立的通信鏈路。
圖22A-D描述了具有使用多種結(jié)構(gòu)的狹槽通過(guò)變壓器固定器保護(hù)的變壓器的管道一部分的詳細(xì)示圖。
圖23A-D描述了具有可以在末端進(jìn)行機(jī)械加工的變壓器的管道一部分的詳細(xì)示圖。
圖24描述了其間具有間隔的相鄰的WDP接頭的詳細(xì)示圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是傳統(tǒng)的鉆探設(shè)備和鉆柱，其中可以利用本發(fā)明來(lái)產(chǎn)生良好效果。如圖1所示，平臺(tái)和鐵架塔設(shè)備10位于礦井11的上方，該礦井11穿透地下層F。鉆柱12懸掛在礦井11里并且在下末端包括一個(gè)鉆頭15。鉆柱12通過(guò)輪盤16轉(zhuǎn)動(dòng)，該輪盤16由圖中未示出的裝置驅(qū)動(dòng)，該裝置與在鉆柱的上末端的主動(dòng)鉆桿(kelly)17嚙合。鉆柱12從吊鉤18上懸掛下來(lái)，系帶滑動(dòng)塊(未示出)，通過(guò)主動(dòng)鉆桿17和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)19使得鉆柱可相對(duì)于吊鉤旋轉(zhuǎn)。
鉆井液或者泥漿26是存儲(chǔ)在礦井現(xiàn)場(chǎng)形成的凹坑27中。泥漿泵29將鉆井液26通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)19中的通口(未標(biāo)注)灌到鉆柱12的內(nèi)部，包括鉆井液如方向箭頭9指示的向下流動(dòng)通過(guò)鉆柱12。鉆井液隨后經(jīng)過(guò)鉆頭15中的通口從鉆柱12流出，然后如方向箭頭32指示的在鉆柱的外部和井壁之間的區(qū)域向上流動(dòng)，形成環(huán)。在這種方式中，鉆井液潤(rùn)滑了鉆頭15并且攜帶切碎物回到地表，因?yàn)殂@井液流回凹坑27中來(lái)進(jìn)行篩選以及再循環(huán)。
鉆柱12還包括放置在鉆頭15附近的井底組合件(BHA)20。BHA20可以包括用于測(cè)量，處理以及存儲(chǔ)信息的性能，也能夠和地面通信(例如，用MWD/LWD工具)。用于BHA的通信裝置的例子在美國(guó)專利No.5339037有詳細(xì)描述。
來(lái)自BHA的通信信號(hào)可以通過(guò)耦合到井上接收子系統(tǒng)90的傳感器31在地面接收到。接收子系統(tǒng)90的輸出耦合到處理器85和記錄器45。地面系統(tǒng)還包括用于和井下設(shè)備通信的傳輸系統(tǒng)95。井下設(shè)備和地面系統(tǒng)的通信鏈路可以包括其他物品之一的由多個(gè)布線鉆桿(WDP)接頭210組成的鉆柱遙感勘測(cè)系統(tǒng)100。
另外，鉆柱12可以使用高驅(qū)動(dòng)配置(公知)，其中動(dòng)力轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)鉆柱代替主動(dòng)鉆桿接頭和輪盤。本領(lǐng)域技術(shù)人員更喜歡不同于公知的Moineau型泥漿發(fā)動(dòng)機(jī)的“滑動(dòng)”鉆孔操作，公知的Moineau型泥漿發(fā)動(dòng)機(jī)將來(lái)自泥漿凹坑27抽出的鉆井泥漿26向下通過(guò)鉆柱12的液壓轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)矩用于旋轉(zhuǎn)鉆頭。鉆井進(jìn)一步通過(guò)相關(guān)領(lǐng)域公知的“可操作旋轉(zhuǎn)”系統(tǒng)操作。本發(fā)明的許多方面適用于采用這些鉆井結(jié)構(gòu)，但并不限于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)鉆井操作。
采用布線遙感勘測(cè)系統(tǒng)的鉆柱12，其中許多WDP接頭210與鉆柱相互連接形成通信鏈路(未標(biāo)注)。WDP接頭的一種類型，如Boyle et al.的美國(guó)專利No.6641434中揭示的以及在本發(fā)明結(jié)合參考文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容所指示的，使用可通信耦合器——特別是導(dǎo)電耦合器——通過(guò)WDP接頭傳輸信號(hào)。依據(jù)Boyle etal.所述WDP接頭中的導(dǎo)電耦合器，包括由高滲透性、低損耗材料例如超透磁合金(是一種鎳鐵合金處理用于排除高起始磁導(dǎo)率和適用于低水平信號(hào)變壓器應(yīng)用)制成的圓環(huán)柱心的變壓器。一個(gè)線圈，由獨(dú)立電線多圈環(huán)繞組成，線圈環(huán)繞圓環(huán)柱心以形成一個(gè)環(huán)形鐵心變壓器。在一種結(jié)構(gòu)中，環(huán)形鐵心變壓器置于橡膠或者其他絕緣材料的罐中，并且組合變壓器嵌進(jìn)位于鉆桿連接器的凹槽中。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2-4，圖1中鉆柱12的一部分描述了一個(gè)鄰近WDP接頭9a和9b的布線鉆桿(WDP)接頭210。圖示的WDP接頭210具有可通信耦合器221，231——特別地，它們是導(dǎo)電耦合器元件——在盒端222的末端241和銷端232的末端234上或者附近。第一電纜214通過(guò)管道213延伸并且以如下進(jìn)一步描述的方式連接可通信耦合器221，231。
WDP接頭210配置有具有軸孔212的伸長(zhǎng)管體211，盒端222，銷端232，以及從盒端222連接到銷端232的第一電纜214。第一電流回路導(dǎo)電耦合器元件221(例如環(huán)形鐵心變壓器)和相似的第一電流回路導(dǎo)電耦合器元件231分別布置于盒端222和銷端232。
第一電流回路導(dǎo)電耦合器元件221，第二電流回路導(dǎo)電耦合器231，以及第一電纜214一起提供了一個(gè)通過(guò)每個(gè)WDP接頭長(zhǎng)度的可通信管道。在兩個(gè)WDP接頭之間的耦合表面上的導(dǎo)電耦合器(或者可通信耦合器)220顯示為由來(lái)自WDP接頭210的第一導(dǎo)電耦合器元件221和來(lái)自也許是另一個(gè)WDP接頭的與其相接的管體的第二電流回路導(dǎo)電耦合器元件231’組成。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電耦合器元件可以由其他具有相似通信功能的可通信耦合器代替，例如，Denison的美國(guó)專利No.4126848揭示的例如直接電接觸之類的連接器。
圖4更詳細(xì)地描述了圖3的導(dǎo)電耦合器或者可通信連接220。盒端222包括內(nèi)螺紋223和具有第一狹槽225的環(huán)形內(nèi)接觸式階梯224，第一環(huán)形鐵心變壓器226放置在該第一狹槽中。環(huán)形鐵心變壓器226與電纜214相連接。相似的，相鄰布線管體(例如另一個(gè)WDP接頭)的銷端232’包括外螺紋233’和具有第二狹槽235’的環(huán)形內(nèi)接觸式管端234’，第二環(huán)形鐵心變壓器236’放置該第二狹槽中。第二環(huán)形鐵心變壓器236’與鄰近管體9a的第二電纜214’相連接。如圖2所述，銷端232’具有一個(gè)接觸盒端222一端241的外接觸式階梯251’。
狹槽225和235’可以由一層高導(dǎo)電性，低滲透性的材料(例如銅)包裹以增強(qiáng)導(dǎo)電耦合效率。當(dāng)WDP接頭的盒端222與鄰近管體(例如另一個(gè)WDP接頭)的銷端232’裝配在一起，形成一個(gè)可通信耦合器。圖4顯示了形成界面一部分的橫截面圖，其中一對(duì)導(dǎo)電耦合器元件(例如環(huán)形鐵心變壓器226，236’)鎖在一起以形成運(yùn)行的通信鏈路中的可通信連接。該橫截面圖也顯示了分別圍繞環(huán)形鐵心變壓器226和236’的封閉路徑240和240’，管道213和213’形成通道用于內(nèi)部電纜214和214’，該電纜214和214’連接位于每個(gè)WDP接頭兩端的兩個(gè)導(dǎo)電耦合器元件。
以上描述的導(dǎo)電耦合器集成了一個(gè)雙環(huán)形電耦合器。雙環(huán)形耦合器使用銷和盒端的內(nèi)階梯作為電接觸。內(nèi)階梯在銷和盒端產(chǎn)生的最大壓力下嚙合在一起，保證銷和盒端的導(dǎo)電連續(xù)性。通過(guò)置于狹槽中的環(huán)形鐵心變壓器電流被導(dǎo)入連接器的金屬中。在特定頻率(例如100kHz)，這些電流在集膚深度效應(yīng)下被限制在狹槽的表面。銷和盒端組成對(duì)應(yīng)的變壓器的次級(jí)電路，并且兩個(gè)次級(jí)電路通過(guò)配合的內(nèi)階梯表面緊接。
而圖2-4描述了具體可通信耦合器的類型，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以將多種耦合器用于相互連接的管體之間的信號(hào)通信。例如，這種系統(tǒng)可以包括磁耦合器，例如Hall et al的國(guó)際申請(qǐng)No.WO02/06716所述。其他系統(tǒng)和/或耦合器也是可預(yù)期的。
圖5A-21B描述了在WDP接頭或者管道中的多種電線固定器技術(shù)用于布置和保護(hù)導(dǎo)電電線或者電纜，如圖2-4所示的導(dǎo)電電線214和/或214’。圖5A顯示了與圖2中的WDP接頭相似的管道510。因此，管道510被定義為分別在管體的盒和銷端522，532上或者附近配置有一對(duì)可通信耦合器521，531(與圖2-4中的耦合器221和231相似)的管體502。
管道用于向下鉆井，例如合金鋼鉆桿，特別地包括一個(gè)具有下部銷連接器(見(jiàn)銷端532)管體和上部盒連接器(見(jiàn)盒端522)的筆直的鉆部(見(jiàn)管體502)。在標(biāo)準(zhǔn)鉆桿的情況下，內(nèi)直徑(ID)最好在位于末端連接器的最小ID(見(jiàn)ID1)和沿著管體的中軸部的最大ID(見(jiàn)ID2)之間變化。末端連接器的Id值和管體的ID值之間的典型差值是0.5到0.75英寸，但是在某些情況下也可能更大(例如1.25英寸或更大)。然而，其他向下鉆井管道(即使一些鉆桿)不具有這種漸縮的ID值而是經(jīng)過(guò)末端連接器和管體應(yīng)用固定ID值也是可以的。固定ID值的鉆桿的一個(gè)例子是Grant Prideco’s HiTorqueTM鉆桿。本發(fā)明適用于具有多種(變化或者固定)ID值結(jié)構(gòu)的向下鉆井管道。
可通信耦合器521，531可以是導(dǎo)電耦合器元件，這些導(dǎo)電耦合器元件每個(gè)包括一個(gè)環(huán)形鐵心變壓器(未示出)，并且通過(guò)一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電電線514(這里也可簡(jiǎn)化為一根“電纜”)連接以在彼此之間傳輸信號(hào)。電纜末端典型地通過(guò)在每個(gè)螺旋軸端進(jìn)行深孔鉆孔或者機(jī)械加工凹槽的方式經(jīng)過(guò)管道的螺旋軸端以到達(dá)例如對(duì)應(yīng)的環(huán)形鐵心變壓器。因此，可通信耦合器521，531和電纜514一起提供沿著每個(gè)管道510(例如沿著每個(gè)WDP接頭)的可通信鏈路。
優(yōu)選地，管道510配置為固定和保護(hù)導(dǎo)電性電線或者成對(duì)導(dǎo)線電纜(也是公知的導(dǎo)線)，例如電線514從管道接頭的一端連接到另一端。假如只使用一根導(dǎo)電電線，管道本身可以作為第二導(dǎo)線以完成電路。特別的，使用至少兩個(gè)導(dǎo)電電線，例如絞合電線對(duì)或者同軸電線結(jié)構(gòu)。導(dǎo)線中的至少一個(gè)典型地與其他導(dǎo)線電絕緣。在一些環(huán)境希望使用多于兩個(gè)導(dǎo)線使數(shù)目冗余或者用于其他用途。這種冗余電線布線的例子將參考圖21A-B進(jìn)行描述。
如圖5A所述，導(dǎo)線通過(guò)圖示的管體502中的可擴(kuò)張管套550被固定以及保護(hù)。如此涉及管套550以使其非擴(kuò)張狀態(tài)能適合管道510的最窄直徑ID1。因此，例如，可擴(kuò)張管套550可以在外形上起初為圓柱形并且外直徑(OD)比管道ID為ID1略窄?？蓴U(kuò)張管套起初也可以不為圓柱形，并且為了獲利可以應(yīng)用多種外形(例如如下所述的U形)。
在特定實(shí)施方式，可擴(kuò)張管套具有施加內(nèi)部液壓例如氣壓或者液壓，以及更特別的水壓方式(下面將進(jìn)一步描述)，而進(jìn)行預(yù)先擴(kuò)張的一部分。當(dāng)管套例如管套550布置在管道510里時(shí)，電纜514——連接在可通信耦合器521，531之間以建立一個(gè)電線鏈路——沿著管體內(nèi)壁和(未擴(kuò)張的)管套550之間的管道管體502延伸。然后管套550通過(guò)施加到管套內(nèi)壁的液壓在管體502里擴(kuò)張，并且擴(kuò)張開(kāi)始在預(yù)定位置(例如管體502中心上或者附近)。這種擴(kuò)張具有在管體502和管套550之間固定電纜514的可靠效果。
如圖5A所示，電纜514沿著管道的管體502的長(zhǎng)度線性延伸。然而，如圖5B所示，電纜514可以以任何結(jié)構(gòu)位于管道510附近，例如圖示的螺旋結(jié)構(gòu)。在這里將進(jìn)一步描述，電線可以使用多種技術(shù)固定在所處位置上。這種固定電線的技術(shù)例如水壓，焊接，粘接和/或其他固定方式如圖6A-22B所示。
圖6A-6D顯示了多種形成(即，先于將管套放入筒狀管道形成)如圖5的管套550那樣的可擴(kuò)張管套的方法，如此在施加內(nèi)部液壓下預(yù)先對(duì)管套的一部分進(jìn)行初始擴(kuò)張。管套預(yù)先擴(kuò)張的部分可以通過(guò)向管套內(nèi)壁局部施加機(jī)械力(見(jiàn)圖6A中管套650的擴(kuò)張環(huán)部652)；通過(guò)向管套外壁局部施加機(jī)械力(見(jiàn)圖6B中管套650’的收縮環(huán)部652’)；減少管套一部分的壁厚度(見(jiàn)圖6C中套子650”的薄環(huán)部652”)；選擇性地增強(qiáng)管套(見(jiàn)圖6D中管套650的未增強(qiáng)的環(huán)部652)；改變管套一部分的材料特性(例如局部加熱-未示出)；和/或上述方法的結(jié)合。
在管道中擴(kuò)張可擴(kuò)張管套例如鉆桿的特定方法是使用稱為液壓的公知過(guò)程的高壓水力，水壓的三維擴(kuò)張過(guò)程可以在室溫下實(shí)施以保護(hù)管道中中的管套。管道的管體可以被固定在封閉的模具中，當(dāng)管套——位于管道中——被液壓例如水這樣的高壓充滿(例如5000-10000磅/平方英寸)。液壓成形設(shè)置可以包括例如多個(gè)本領(lǐng)域公知的密封活塞和液壓泵。當(dāng)液壓施加到管套的ID上，期望通過(guò)施加壓縮推力(與液壓成比例，例如數(shù)千磅/平方英寸)軸向推進(jìn)管套到末端。
液壓過(guò)程導(dǎo)致管套的彈性擴(kuò)張直到管套接合并且與管道的內(nèi)部輪廓符合(見(jiàn)，例如圖5中在管體502的ID中的管套550)。可以使用特殊的金屬成形潤(rùn)滑劑將管套OD和管道ID之間的摩擦力減到最小。一旦液壓擴(kuò)張完成，延伸出兩管道末端的多余管套材料可以被修整為合適長(zhǎng)度。
排除內(nèi)部液壓后，管套在管道內(nèi)彈性收縮很小，因此在管套和管道ID之間留有小的環(huán)形間隙。該間隙可以被聚合體例如環(huán)氧通過(guò)公知的真空填充方法填滿。間隙也可被腐蝕抑制劑例如樹(shù)脂和/或潤(rùn)滑劑(例如油或油脂)填滿。填充材料用于將腐蝕液的入侵到環(huán)形間隙的可能性減到最小，并且將管套在管道內(nèi)的相對(duì)移動(dòng)減到最小。
可擴(kuò)張管套可以具有由金屬或者聚合體制成的一薄壁管體，并且直徑比最小鉆桿的ID略小以便于將管套插入管道。電纜在管套和管道內(nèi)壁之間延伸。在諸如使用聚合體管套的情況下，電纜可以嵌入到套壁。對(duì)于金屬套子，保護(hù)性的間隔(例如，金屬桿，或者下面進(jìn)一步描述的延長(zhǎng)襯墊)放置在電纜的附近或者周圍以防止在管套擴(kuò)張期間電纜被壓到。除了保護(hù)電纜，擴(kuò)張的管套也可以保護(hù)管道(特別的，鉆桿)被腐蝕，侵蝕，以及其他傷害。管套在一些情況下能減少任何鉆桿ID覆蓋的需要并且因而減少總成本。
鉆桿接頭的一個(gè)例子是一個(gè)連接端ID是3.00英寸并且管套部的中段ID是4.276英寸。使用這種幾何形狀，金屬管套可以從僅僅低于3.00英寸的初始OD擴(kuò)張到4.276的OD以匹配鉆桿的ID輪廓。這導(dǎo)致大約43％的擴(kuò)張，并且建議使用例如全退火304不銹鋼管道(3.00”O(jiān)dx0.065”壁厚)的延展性管材料用于液壓。這種管套預(yù)期在液壓時(shí)可以承受完全延長(zhǎng)(例如，55-60％)。
液壓成形過(guò)程的目標(biāo)是在可定義的具有完全可靠限度的可靠環(huán)帶獲得最終張力狀態(tài)(在管子的所有點(diǎn))。適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)顯示可以進(jìn)行液壓過(guò)程的套壁薄度水平以及可靠限度結(jié)果。
現(xiàn)在參考圖7，另一種擴(kuò)張管套的方法，如750，通過(guò)使用炸藥754在管道710中固定和保護(hù)電線714。與液壓具有相似方式，具有相對(duì)薄壁的管套750位于管道例如鉆桿710里面。管套750里引爆的炸藥754可以引起快速擴(kuò)張并形成鉆桿ID。金屬間隔(未示出)可以應(yīng)用于保護(hù)電線714在爆炸時(shí)免受破壞。理想地，管套可以通過(guò)爆炸力冶金粘接到鉆桿ID。然而，為了避免對(duì)電線714的損壞，管套使用相對(duì)小數(shù)量的爆炸使管尾不與鉆桿ID粘接但是幾乎符合ID的尺寸和外形(例如剩余一個(gè)狹窄，環(huán)形間隙)就足夠了。對(duì)于液壓套，樹(shù)脂或者其他保護(hù)材料放置在管套750和鉆桿712之間以填滿所有空隙并且確保侵蝕保護(hù)。
圖8A是與圖5所示的管道510相似的管道810的截面圖，但是根據(jù)本發(fā)明使用延長(zhǎng)襯墊856與可擴(kuò)張管套850相結(jié)合來(lái)固定一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線(即公知的電纜814)。圖8B是圖8A的管道810在可擴(kuò)張管套850已經(jīng)擴(kuò)張與拉長(zhǎng)襯墊856和管道810內(nèi)壁接合之后的截面圖。管道810的管體802與一對(duì)可通信耦合器821，831在管體802的對(duì)應(yīng)的盒和銷端822，832上或者附近裝配。延長(zhǎng)襯墊856位于管體802的內(nèi)壁上或者附近使得保護(hù)并且固定在靠著管體802內(nèi)壁的可通信耦合器821，831之間延伸的電纜814，這樣建立一個(gè)穩(wěn)固的電線鏈路。延長(zhǎng)襯墊可以是金屬結(jié)構(gòu)，允許它彎曲以適合管道810的ID輪廓。機(jī)械加工到管道的連接端IDs的鍵槽特性(未示出)可以用來(lái)固定該處的襯墊。使用另外的方法將襯墊固定到管道內(nèi)壁也是可以的，例如使用合適的粘合劑。當(dāng)通過(guò)這種方法固定時(shí)，可以在管套850爆炸期間防止襯墊移動(dòng)。
圖9A是圖8A所示的管道810沿著線9A-9A的橫截面圖。所示的圓柱形可擴(kuò)張管套850處于非擴(kuò)張狀態(tài)，并且替代的U形擴(kuò)張管套850’以虛線表示的。管套850開(kāi)始具有圓的橫截面，并且它的直徑在管套插入管道810時(shí)接近管道810的最終擴(kuò)張直徑。管套850’經(jīng)過(guò)特定擠壓形成U形。在任一情況下，管套(例如850或850’)在管道810的連接端具有稍小于最小ID(參考ID3)的OD值。
圖9B是管道810一部分的詳細(xì)橫截面圖，其中所述管套850已經(jīng)擴(kuò)張與拉長(zhǎng)襯墊856和管體802內(nèi)壁接合。沿著有槽金屬襯墊856的可擴(kuò)張管套850固定電纜814，該電纜814沿ID在管道(例如鉆桿)810兩端之間分布。金屬襯墊856的凹槽858提供了平滑的電纜通道并且在向下鉆井環(huán)境里當(dāng)擴(kuò)張力施加到管套850時(shí)保護(hù)電纜814。
管套850可以通過(guò)施加液壓到管套內(nèi)壁(參考如上所述的圖5-6的水壓)，通過(guò)施加機(jī)械力到管套的內(nèi)壁，或者以上步驟相結(jié)合進(jìn)行擴(kuò)張與襯墊856和管道內(nèi)壁連接。此外，如以上所述參考圖7所示，管套擴(kuò)張步驟可以包括在管套中引爆爆炸以施加爆炸力到管套的內(nèi)壁。
圖11A-B顯示了配有多個(gè)軸向狹槽1162以便于管套擴(kuò)張的可擴(kuò)張管套1150。因此，管套1150在狹槽1162閉合時(shí)插入鉆桿或者其他管道，如圖11A所示。機(jī)械或者水壓心軸M(見(jiàn)圖11C)用于擴(kuò)張?zhí)鬃?150，如圖11B所示打開(kāi)狹槽1162。
在參考圖8-9，延長(zhǎng)襯墊856的外形基本上設(shè)定為具有一個(gè)外部弓形表面的圓柱段，該外部弓形表面補(bǔ)充管體802的內(nèi)壁(例如延長(zhǎng)襯墊856是月牙形)以減少在管套850中的最大張力。延長(zhǎng)凹槽858形成在襯墊856的外部弓形表面來(lái)收納一個(gè)或多個(gè)電線(例如電纜)814。如上文提到的，襯墊856在管套850擴(kuò)張之前固定在管道810的ID上，例如將襯墊856粘合到管道內(nèi)壁確保在管套擴(kuò)張期間襯墊不會(huì)移動(dòng)。在使用金屬襯墊的情況下，然而，襯墊可以預(yù)先形成以符合管道(例如鉆桿)的ID輪廓，這使得在管套擴(kuò)張過(guò)程中襯墊保持在原位。管道810可以在連接端處或附近的ID上使用狹槽/鍵槽，以使得電纜814的線路從襯墊856的電纜通道858到深孔開(kāi)口處或者管道端822，832的凹槽(未示出)。
現(xiàn)在參考圖10A-B，延長(zhǎng)襯墊例如襯墊1056可以是金屬，聚合物，合成物，玻璃纖維，陶瓷的或者以上的組合。在襯墊為金屬制造的特定實(shí)施方式中，襯墊1056可以通過(guò)在沿著襯墊1056的一個(gè)或多個(gè)位置1055(見(jiàn)圖10B)焊接而固定在管道1010的內(nèi)壁。這種焊接結(jié)構(gòu)，不需要可擴(kuò)張管套來(lái)固定/保護(hù)管道1010里的襯墊1056。襯墊1056可以通過(guò)間斷焊接(例如，互切焊)或者無(wú)縫焊接來(lái)連接到管道內(nèi)壁。襯墊可以是多種結(jié)構(gòu)，例如螺旋，直線或者正弦波。機(jī)器人焊接設(shè)備可以用于到達(dá)例如鉆桿30英尺接頭的中間。鉆桿的(或者其他管道的)內(nèi)壁用做電線通道的一部分，有效地增加了鉆桿的直徑間隙并且可能減少腐蝕，泥流壓力降低以及采運(yùn)工具的阻塞等問(wèn)題。這個(gè)設(shè)計(jì)因此使用了刻槽金屬襯墊或者剝除隨后的鉆桿ID輪廓。安裝在刻槽金屬條上的電線的線路經(jīng)過(guò)末端連接鉆孔到達(dá)相應(yīng)管道端的凹槽。
在襯墊是玻璃纖維的另一個(gè)實(shí)施方式中，如圖12中襯墊1256所示，襯墊1256通過(guò)將其粘接在具有例如常見(jiàn)的用于腐蝕保護(hù)的環(huán)氧1266的管道管體的內(nèi)壁上而固定在管道1210上。此外，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電電線形成的電纜1214可以被粘接在使用相同環(huán)氧1266的管體內(nèi)壁。玻璃纖維襯墊1256通過(guò)提供與環(huán)氧具有最大接觸面積的并且保證可靠粘合的多孔纖維實(shí)現(xiàn)和電纜1214的粘接。即使切去環(huán)氧覆蓋，玻璃纖維襯墊也能防止電線被腐蝕，磨損以及其他機(jī)械損壞。
圖13A-B是可替代的擴(kuò)張管套1350分別在收縮和擴(kuò)張狀態(tài)的橫截面圖。根據(jù)本發(fā)明，使用管套1350來(lái)固定管道1310中的拉長(zhǎng)襯墊1356。管套1350沿著長(zhǎng)度方向(例如軸向或者螺旋)被切割，參考管道1310的ID4，管套在切割前具有一定直徑以防止其與最小ID相稱。壓縮力施加到切割管套1350來(lái)徑向擠壓管套到螺旋外形使得其適合管道1310管體末端連接的最小間隙ID4。當(dāng)管套1350保持在擠壓狀態(tài)，如圖13A所示，它位于管道1310里。因此，延長(zhǎng)襯墊1356位于管道1310和管套1350之間。如圖13B所示，然后管套1350從擠壓狀態(tài)脫離(并且可能被迫打開(kāi))使得管套徑向擴(kuò)張而與延長(zhǎng)襯墊1356和管道1310的管體接合。在該位置，管套1350的至少一部分將擴(kuò)張為更大的ID，參考管道1310的中間部分ID5。支撐環(huán)可以加到開(kāi)口管套的內(nèi)部以提供附加強(qiáng)度，并且在該處進(jìn)行點(diǎn)焊。
圖14A是在內(nèi)壁使用一個(gè)或多個(gè)內(nèi)凹槽1458保護(hù)以及固定電纜1414的管道1410的橫截面圖。管道1410在管體兩端上或者附近分別配置一個(gè)可通信耦合器(未示出)。內(nèi)凹槽1458通過(guò)機(jī)械加工形成在管道管體的內(nèi)壁上，或優(yōu)選的，在管道突出過(guò)程中形成。凹槽1458在管道的可通信耦合器之間完全延伸。電纜1414具有經(jīng)過(guò)凹槽1458延伸的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線。電纜1414以如上所述相似的方式，在可通信耦合器之間連接，以此建立一個(gè)或者更多電纜鏈路。電纜1414使用陶瓷材料1466固定在內(nèi)凹槽1458里面。
凹槽1458可以另外包括一個(gè)或者更多粘接到管道管體內(nèi)壁的板1448，如圖14B所示，可以獨(dú)立地覆蓋一個(gè)或更多凹槽的每一個(gè)。覆蓋條1448可以使用傳統(tǒng)的焊接方法或者爆炸成形技術(shù)連接鉆桿或者其他管道1410。環(huán)氧覆衣通常應(yīng)用到管ID以用于腐蝕保護(hù)，也可用于保護(hù)凹槽中的電線。電纜1414可以另外通過(guò)在一個(gè)或多個(gè)中細(xì)管道中的每個(gè)粘接或者在凹槽里延伸電線來(lái)固定。每個(gè)中細(xì)管道成形并且定向使得其在可通信耦合器之間完全延伸(圖14A-B中未示出)。
圖15是根據(jù)本發(fā)明應(yīng)用在外壁和外部襯圈/管套1550里的一個(gè)或多個(gè)凹槽1558來(lái)固定和保護(hù)在凹槽1558里一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線的電纜1514的管道1510的橫截面圖。電纜1514可以在凹槽中封閉，并且另外可以在凹槽中通過(guò)在管道1510外壁周圍固定管套1550而被覆蓋。該管套1550可以是金屬，聚合物，合成物，玻璃纖維，陶瓷的或者以上的組合之一。
圖16A和16B描述一個(gè)替代的電線固定器。這些圖描述了分別在未成形和成形位置的延長(zhǎng)襯墊1656。襯墊1656可以與圖9B中的襯墊856相似，并且使用相似的技術(shù)定位在管道里。襯墊1656也可以是在該處布置有電纜1614的成形襯墊。此外，襯墊1656可以是合成材料制成的襯墊，適用于在固定到管道1610里時(shí)變形為需要的外形。
圖16A中的襯墊1656優(yōu)選的是橢圓襯墊，適合于在管道1610中固定電纜1614。襯墊可以是電纜1614可插入其中的合成材料。襯墊可以是可沿著管道內(nèi)表面布置的彈性合成帶。
電纜可以布置在經(jīng)過(guò)合成材料延伸的孔中，或者與合成材料一起成形。如圖所示，襯墊可以與附加電線或者光纖一起來(lái)支撐襯墊和管道。電線，光纖和/或電纜可以在使用人造橡膠或者塑性密封材料的合成物中定位。
襯墊定位于鄰近管道內(nèi)表面并且固定在那里。如圖所示，襯墊可以是使用這里所述的液壓技術(shù)在套子1650之間液壓成形。另外，襯墊可以使用例如圖9A和9B所述的焊接，粘接或者其他技術(shù)連接。
如圖16B所示，襯墊可以由合成材料形成使得其在液壓下變形或者壓入該位置。優(yōu)選的，襯墊變形使得它獲得一個(gè)與管道外形相稱的合適外形。
圖17A和17B描述一個(gè)電線固定器的變形。這些圖描述了分別在未成形和成形位置的延長(zhǎng)襯墊1756。襯墊1756(該處具有電線1760)位于管套1750和管道1710之間并且固定在那里。襯墊1756可以與圖16A和16B的襯墊1656相似，除了襯墊還具有凹槽1762。在這種情況下，電纜1714仍與襯墊分開(kāi)。電纜可以位于凹槽1762中作為襯墊的位置。另外，電纜在襯墊靠著鉆環(huán)內(nèi)表面放置后穿過(guò)凹槽。
圖18A-B描述另一個(gè)電線固定器的變形。這些圖描述了通過(guò)粘接或者焊接1840固定在管道1810內(nèi)表面的金屬固定器。圖18A的金屬固定器是一個(gè)金屬條1850a，在條和管道1810之間具有凹槽1862a的凸起條。條可以是彎曲或者成形以形成一個(gè)凹槽1862a的金屬平片。條1862a最好具有通過(guò)焊縫1840固定到管道1810的端1852。凹槽1862a適宜接收管道。
圖18B的金屬固定器1850b與圖18A的金屬條相似，除了金屬襯墊的成形方式，例如冷擠壓。襯墊的外形優(yōu)選與管道1810的內(nèi)表面相適合，凹槽1862b形成在它們之間。
圖19A-20C描述了用于在管道中放置管套和/或固定電纜的管道鍵槽技術(shù)。如圖19A-C所示，管道具有一適于接收電線固定器的鍵槽。如圖20A-C所示，管道具有一適于接收電線固定器和管套的鍵槽。這些圖形描述了可以用于將管道內(nèi)直徑最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)。
圖19A是沿著內(nèi)表面具有鍵槽1970的管道1910。當(dāng)管道成形時(shí)鍵槽可以鑄造到管道里?？商娲?，鍵槽可以機(jī)械加工到現(xiàn)有的管道里。
鍵槽沿著鉆環(huán)的內(nèi)表面線性延伸。鍵槽位于至少管道一端的附近以覆蓋電線固定器。如圖所示，鍵槽沿著鉆環(huán)的內(nèi)表面的一部分線性延伸。然而，鍵溝可以在任何距離上或者沿著任何路徑延伸。優(yōu)選的，鍵槽位于管道內(nèi)直徑減少的鉆環(huán)的位置，以給電線固定器(和或管套)提供一個(gè)間隙，該間隙通過(guò)電線固定器和/或管套阻止內(nèi)直徑進(jìn)一步減少。如圖19A所示，鍵槽從鉆環(huán)的階梯1980延伸到內(nèi)直徑變化的位置1982。
鍵槽位于電線通道1990附近來(lái)定義一個(gè)連續(xù)的管道路徑。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，耦合器和自耦合器延伸的電纜(未示出)可以位于凹槽1992里，經(jīng)過(guò)電線通道并且到達(dá)電線固定器1950。襯墊1950可以和任何電線固定器例如圖16A-18C中的相同。管套1950位于襯墊周圍以在該位置固定電線固定器。
圖19B1是圖19A的管道1910一部分沿著線19B1-19B1的詳細(xì)截面圖。如圖19B1所示，鍵槽1970適于接收電線固定器1950。如圖所示，電線固定器與圖17A的襯墊1756相同，但是可以使用其他電線固定器。電線固定器通過(guò)管套1950固定在鍵槽里，但是管套不是必需的。電線固定器可以粘接在該位置上。如圖所示，鍵槽允許襯墊位于鉆環(huán)里以使得管道1920的內(nèi)直徑不因電線固定器而減少。
圖19B2顯示了具有另外外形的替代鍵槽1970a。鍵槽1970a是一個(gè)適于接收電線固定器1956的凸起鍵槽。電線固定器可以通過(guò)管套固定在該位置使得襯墊與鍵槽相適合。
圖19C描述了圖19A所示的管道1910沿著線19C-19C的截面圖。在這個(gè)位置，鍵槽沒(méi)有出現(xiàn)，因.此襯墊和管套從管道1910延伸一段距離并且以此減少該位置管道的內(nèi)直徑。
圖20A-C與圖19A-C相似，除了鍵槽2070適于接收電線固定器2056和管道2010的管套2050。所述鍵槽從階梯2080延伸到位置1982。這個(gè)結(jié)構(gòu)適于放置管套和電線固定器使得它們不會(huì)減少管道2010的內(nèi)直徑并且允許那里具有最大的流動(dòng)區(qū)域。
圖20B1顯示了是圖20A所示的管道沿著線20B1-20B1的截面圖。圖20B2顯示了圖20B1沒(méi)有鍵槽的變形結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)，襯墊和電線在管道內(nèi)直徑上延伸。圖20C顯示了管道2010沿著線20C-20C的截面圖并且那里沒(méi)有鍵槽。
雖然圖19A-20C描述了單個(gè)電線固定器結(jié)合單個(gè)管套，但是也可以應(yīng)用變形。例如，在電線固定器完全固定的地方可以不需要管套。在一些情況下，管套可以在沒(méi)有電線固定器時(shí)使用。也可以使用一個(gè)或多個(gè)電線固定器和/或管套。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員很容易將這里描述的電線固定器作為相互連接的WDPs遙感勘測(cè)系統(tǒng)綜合到鉆柱里以用于在鉆孔環(huán)境中傳輸信號(hào)。每個(gè)管道包括在管體兩端上面或者附近配置可通信耦合器的管體，可通信耦合器允許信號(hào)在相鄰、相互連接的管體之間傳輸。該系統(tǒng)的特定版本中，例如延長(zhǎng)襯墊和/或可擴(kuò)張管套沿著管體內(nèi)壁放置，并且一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電導(dǎo)線沿著襯墊/管套延伸使得一個(gè)或多個(gè)電線放置在管體內(nèi)壁和襯墊/管套至少一部分之間。一個(gè)或多個(gè)電線，也即這里所述的電纜，在可通信耦合器間相連以建立一個(gè)電線鏈路。
勿庸置疑，本發(fā)明在加工方面有確定效果。鉆桿，例如典型地由三個(gè)獨(dú)立件焊接在一起。中間件(管體)只是通過(guò)鑄造形成在兩端的簡(jiǎn)單的金屬管。末端件(工具接頭或者端部連接)在摩擦焊接到管體之前就在上面開(kāi)始鑄造具有螺旋以及其他特征的金屬外形。
這里描述的調(diào)整對(duì)于通常的管道，特別是鉆桿，可以在鉆桿已經(jīng)完成制造之后實(shí)施。然而，假如在制造過(guò)程中進(jìn)行確定的操作更容易實(shí)行。例如，從變壓器線圈到管體的電線通道(例如深孔洞)可以在管道接頭螺紋和階梯成形的同時(shí)加工。同樣的，當(dāng)管體ID更容易實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以在將工具接頭摩擦焊接到管體的操作之前添加凹槽和其他特征。
之前描述的許多方法可以包括制造過(guò)程中的別的有利的方法，例如，根據(jù)不同時(shí)間實(shí)施方法步驟。例如，線路布線特征可以在任何螺旋和/或焊接步驟之前在鉆桿的長(zhǎng)中間部建立。在具有統(tǒng)一ID的鉆桿中建立線路布線特征比在典型的末端具有較小ID的已完成的鉆桿中操作起來(lái)簡(jiǎn)單。一旦中間部分與線路布線特征相適合，可以接著進(jìn)行公知的螺旋和焊接操作。接下來(lái)的結(jié)構(gòu)圖提供了一個(gè)內(nèi)置線路布線特征可以跨度大約80％的完成的鉆桿長(zhǎng)度(例如30英尺里面的25英尺)。
首先，金屬或者聚合物管套可以在螺紋操作之前在管體里液壓成形。這樣內(nèi)直徑可以更統(tǒng)一，擴(kuò)張量可以大大減少，簡(jiǎn)化操作并且改進(jìn)一致性。一個(gè)分離的布線方法可以用于從工具接頭并且越過(guò)摩擦焊接傳送布線。
同樣地，金屬管套在摩擦焊接之前在管道的管體里爆炸成形。此外，管套可以冶金連接到管道，這有助于螺紋處理。相似的，金屬襯墊可以在摩擦焊接之前更容易的焊接到該位置上。
此外，用于容納電線的內(nèi)/外凹槽可以在管體螺紋和焊接之前在管體里被擠壓，成形或者機(jī)械加工。特別的，擠壓或者成形凹槽比機(jī)械加工成本低，并且更強(qiáng)更抗疲勞。
另一個(gè)機(jī)械加工的改進(jìn)涉及關(guān)于本發(fā)明防止纏繞錯(cuò)誤或者其他失誤的布線管道。圖21A示意性的顯示了根據(jù)圖2-4管道(例如WDPs)的通信鏈路。因此，一對(duì)相反的環(huán)形鐵心變壓器226，236(對(duì)應(yīng)的可通信耦合器的元件)通過(guò)具有在管道管體里布線管體的一對(duì)絕緣導(dǎo)線的電纜214相互連接。每個(gè)環(huán)形鐵心變壓器應(yīng)用具有高導(dǎo)磁率(例如鎳鐵鉬超導(dǎo)磁合金)的磁心材料，并且它纏繞N圈絕緣電線(N～100至200圈)。絕緣電線統(tǒng)一圍繞圓環(huán)柱心的圓周以形成變壓器線圈(未單獨(dú)標(biāo)號(hào))。四個(gè)絕緣釬焊、焊接或者卷曲連接或者連接器215用來(lái)將電纜214與變壓器226，236的對(duì)應(yīng)的線圈相連接。
這樣的WDP接頭的可靠性是關(guān)鍵的。假如這個(gè)接頭的任何電線斷開(kāi)，接著采用該故障WDP接頭的整個(gè)WDP系統(tǒng)也會(huì)發(fā)生故障。多種故障模式可能發(fā)生。例如，“冷釬焊頭”很普通——這里焊錫不能正確的焊接兩個(gè)電線。在通路環(huán)境這些可能間歇的連通然后故障。假如沒(méi)有嚴(yán)格固定，延長(zhǎng)震動(dòng)可能引起電線疲勞并且故障。熱膨脹，震動(dòng)，或者碎屑可能損壞或者切斷用于圍繞圓環(huán)柱心的電線。
圖21B示意性的顯示了根據(jù)本發(fā)明的一對(duì)通過(guò)管道例如WDP接頭實(shí)施的獨(dú)立的電線鏈路。因此，一對(duì)相對(duì)的環(huán)形鐵心變壓器1626，1636每個(gè)包括一個(gè)具有兩個(gè)獨(dú)立卷線的線圈系統(tǒng)，每個(gè)卷線完全位于線圈系統(tǒng)的180°弧形內(nèi)。更特別的，環(huán)形鐵心變壓器1626具有第一卷線1626a和第二卷線1626b，各自獨(dú)立并且統(tǒng)一纏繞在變壓器1626的圓環(huán)柱心的半圓周。相似的，環(huán)形鐵心變壓器1636具有第一卷線1636a和第二卷線1636b，各自獨(dú)立并且統(tǒng)一纏繞在變壓器1636的圓環(huán)柱心的半圓周。一對(duì)絕緣導(dǎo)線，例如電纜1614a，在相對(duì)末端之間延伸并且通過(guò)四個(gè)絕緣焊接接頭1615a連接卷線1626a，1636a。相似的，一對(duì)絕緣導(dǎo)線，例如電纜1614b，在相對(duì)末端之間延伸并且通過(guò)四個(gè)絕緣焊接接頭1615b連接卷線1626b，1636b。電纜1614a獨(dú)立于電纜1614b布線(意味著獨(dú)立的導(dǎo)電通道，但是在WDP里不需要遠(yuǎn)距離布線位置)使得電纜和它們各自的相互連接卷線建立兩個(gè)獨(dú)立電線鏈路。
WDP的可靠性通過(guò)如圖21B所示的一對(duì)纏繞(或者其他多個(gè)纏繞)結(jié)構(gòu)得到改進(jìn)。這這個(gè)結(jié)構(gòu)里，有一個(gè)第二冗余電路。每個(gè)圓環(huán)柱心由兩個(gè)獨(dú)立卷線(由虛線表示)纏繞。每個(gè)纏繞可以具有相同數(shù)目的圈數(shù)(M)。然而，兩個(gè)纏繞可以具有不同數(shù)目的圈數(shù)(N)并且依然提供冗余的最大益處。假如M＝N，新結(jié)構(gòu)的電磁特定與之前結(jié)構(gòu)本質(zhì)相同。
因?yàn)閮蓚€(gè)電路是平行的，假如一個(gè)電路故障，另一個(gè)電路仍然可以進(jìn)行遙感勘測(cè)信號(hào)。此外，傳輸線的阻抗特性不會(huì)有很大變化，使得這個(gè)故障不會(huì)增大衰減。假如一個(gè)電路故障，連接電線的串聯(lián)電阻在鉆桿的這部分可能會(huì)增加，但是連接電線的串聯(lián)電阻無(wú)論如何不會(huì)是主要的傳輸損耗。假如一個(gè)電路故障，來(lái)自圓環(huán)柱心的漏通量會(huì)有微小增加，但是這還是具有較小影響。因?yàn)榇判牡拇艑?dǎo)率相對(duì)比較大，來(lái)自一個(gè)線圈的通量的大部分仍然保持在磁心中。
無(wú)關(guān)聯(lián)的故障可以極大減少。例如，假定冷焊接頭與每10-3焊接操作的發(fā)生率無(wú)關(guān)。假定660個(gè)鉆桿(20000英尺)具有單個(gè)電路和四個(gè)焊接頭/鉆桿。用于這個(gè)系統(tǒng)的冷焊接頭的數(shù)量為(10-3)(660)(4)～3。假如在少量運(yùn)轉(zhuǎn)期間，這些冷焊接頭只有一個(gè)故障，WDP系統(tǒng)也許故障?，F(xiàn)在考慮具有冗余的WDP的第二電路。每個(gè)鉆桿現(xiàn)在具有8個(gè)焊接頭，因此一個(gè)20000英尺鉆柱將具有(10-3)(660)(8)～6冷焊接頭。然而，假如這些焊接頭之一故障，第二電路繼續(xù)傳輸信號(hào)。由于冷焊接頭使得第二電路故障的可能性現(xiàn)在為～10-3。
假如一個(gè)石頭或者其他小物體進(jìn)入接觸卷線并且壓壞或者切斷電線，產(chǎn)生另一類型的故障。假如兩個(gè)線圈的每個(gè)完全位于環(huán)形鐵心變壓器相對(duì)兩半的180°弧形內(nèi)，兩個(gè)線圈同時(shí)損壞的幾率大大減少。因此物理隔離兩個(gè)線圈是優(yōu)選的，但是也可以散置兩個(gè)線圈使得每個(gè)占據(jù)圓環(huán)柱心的360°。
假如兩個(gè)電路沿著環(huán)形鐵心變壓器之間的鉆桿在兩個(gè)不同通道布線，兩個(gè)電路同時(shí)損壞的幾率進(jìn)一步減少。例如，假如通道里有任何尖銳邊緣沿著鉆桿支撐電線，隨后的抖動(dòng)和震動(dòng)可能引起導(dǎo)線與尖銳邊緣摩擦并且被切斷。這種尖銳邊緣可能產(chǎn)生于機(jī)械加工過(guò)程中未清理的機(jī)械碎片。
可以理解，通過(guò)之前的描述，各種修飾和變化以及不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的變形實(shí)施例都是可以的。例如，本發(fā)明的獨(dú)立電線鏈路中，在布線鉆桿中可以實(shí)施三個(gè)或更多電路以獲得更大程度的冗余。在這種情況下，每個(gè)線圈完全位于環(huán)形鐵心變壓器的120°弧形內(nèi)。因此，即使一個(gè)鉆桿中的兩個(gè)電路故障，第三個(gè)電路依然能傳輸信號(hào)。
其他類型的電感耦合器也對(duì)冗余電路有益。例如，公知WDP系統(tǒng)在鉆桿每端應(yīng)用電感耦合器，每個(gè)耦合器由磁心內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)線圈組成。然而，這種系統(tǒng)每個(gè)鉆桿只能容納一個(gè)電路。根據(jù)本發(fā)明的獨(dú)立電線鏈路方面，也可使用兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立電路，其中每個(gè)電路由每個(gè)耦合器一個(gè)電線回路和兩個(gè)耦合器之間的連接電線組成。
圖22A-D描述了保護(hù)圖2-4中的耦合器220的環(huán)形鐵心變壓器226的技術(shù)。每個(gè)圖描述了WDP接頭210的細(xì)節(jié)部分，該接頭210描述了位于環(huán)形鐵心變壓器226中的多種類型的狹槽225。變壓器固定器，典型地在外形上具有一個(gè)位于WDP接頭210一端的狹槽225上的環(huán)形。
如圖22A所示，變壓器226位于狹槽225里，電纜214從那里延伸進(jìn)入通道2290。陶瓷材料2295布置在變壓器226周圍。關(guān)于變壓器226，陶瓷材料2295和耦合器220的其他特性的細(xì)節(jié)在之前引用的美國(guó)專利No.6641434中有進(jìn)一步描述。陶瓷材料可以在將變壓器放置到凹槽之后插入凹槽。可替代的，變壓器可以在插入凹槽之前預(yù)先封閉以在變壓器里提供一個(gè)落差。
變壓器固定器2297位于狹槽225里以固定和保護(hù)那里的變壓器226。變壓器2297位于狹槽225的敞開(kāi)處。變壓器固定器2297如圖所示具有摩擦的位于狹槽225中。變壓器固定器最好是非導(dǎo)電材料，例如合成物，可以用來(lái)密封狹槽。粘接材料可以在適當(dāng)?shù)奈恢糜脕?lái)固定變壓器固定器。優(yōu)選的，變壓器固定器位于電線固定器表面或者低于表面。在一些情況下，變壓器固定器可以機(jī)械加工使其處于狹槽225的理想位置。
圖22B描述了一個(gè)替代的狹槽225a和變壓器固定器2297a。該圖描述了狹槽225的變形幾何結(jié)構(gòu)。狹槽和/或固定器可以是多種幾何形狀以有助于WDP接頭的制造，有助于變壓器在狹槽中的放置使得耦合器易于運(yùn)行。
變壓器固定器2297a放置于狹槽225a中。如圖所示，變壓器固定器是放在狹槽225a壁上的金屬或其他導(dǎo)電材料。固定器可以是適于將固定器粘接到狹槽225a表面的齒形2299(或者其他夾緊裝置)。在使用金屬固定器時(shí)，通常固定器僅與狹槽225a的一個(gè)表面接觸以防止耦合器220中短路。陶瓷材料可以放置在固定器周圍以進(jìn)一步密封狹槽和/或保護(hù)變壓器。在這種情況下，固定器位于WDP接頭210表面之下的一段距離。陶瓷材料在固定器置于狹槽之前，期間和/或之后放置于狹槽中。陶瓷材料可以填滿狹槽。
圖22C描述了一個(gè)替代狹槽225b和變壓器固定器2297b。所述狹槽225b具有開(kāi)口2288來(lái)接收陶瓷材料。開(kāi)口用于接收在該處固定變壓器的粘接或其他材料。狹槽225b中的附加區(qū)域可以用于進(jìn)一步固定變壓器并且防止其從那里移開(kāi)。
開(kāi)口可以是經(jīng)過(guò)狹槽225b的一個(gè)或兩個(gè)壁延伸的螺紋形式。這些開(kāi)口螺紋和/或其他螺紋可以用于狹槽225b里。這些螺紋可以用來(lái)接收和放置狹槽225b里的固定器2297b。固定器2297b可以在理想的深度通過(guò)螺紋插入到狹槽225b里。一個(gè)孔2298或者其他洞位于固定器2297b中來(lái)接收可以被用來(lái)安裝固定器2297b的工具。通常在固定器中提供兩個(gè)這樣的孔以使得線圈可以被夾緊并且旋入該位置。
圖22D描述了替代的固定器結(jié)構(gòu)。該固定器與圖22B的固定器2297a完全相同，除了WDP接頭210是位于用來(lái)接收固定器2297a并將其固定在那里的通道2283中。
通常期望兩個(gè)相鄰管道接頭可以完全拉緊(例如，在扭矩下強(qiáng)制在一起需要獲得在外端和相鄰電線管道的階梯外部之間的合適的管道密封性)，允許相同的扭矩自動(dòng)將內(nèi)階梯和相鄰電線管道的內(nèi)管端緊固，以可靠地形成封閉的高導(dǎo)電，低滲透環(huán)形通道。在一些情況下，相鄰管道的耦合器間的接觸不足以允許它們之間的導(dǎo)電通信。圖23A-24描述了調(diào)整WDP接頭以有助于它們之間接觸的技術(shù)。
圖23A-D詳細(xì)圖示了WDP接頭210一端，該接頭描述了位于狹槽225中的變壓器226。每個(gè)示圖描述了可以從原尺寸(圖示為實(shí)線)加工或者調(diào)整以縮小尺寸(圖示為虛線)的WDP接頭。
圖23A描述了WDP接頭210，變壓器226，狹槽225a和圖22B中的電線固定器2297a。電線固定器2297a位于低于WDP接頭210一端2375一段距離的位置。WDP接頭可以加工或者縮小到所示的虛線。螺紋2377也可以加工為相同或者不同螺紋以有助于連接相鄰WDP接頭。
圖23B顯示了替代的WDP接頭219和固定器2297a的結(jié)構(gòu)。如圖所示，狹槽可以加工與WDP接頭的一端2375相隔一段距離。變壓器優(yōu)選地位于狹槽225a’里足夠的深度使可以在不損壞耦合器的情況下能夠加工WDP接頭的末端。深度可以被調(diào)整為期望值。依賴于耦合器深度，必要的話WDP接頭可以重新加工。在一些情況下，固定器可以加工或者替換使得它仍然有保護(hù)變壓器的作用。
如圖23C所示，增加提供冗余的第二變壓器226，電纜314和/或固定器2297實(shí)現(xiàn)冗余。在這種情況，末端2375可以被加工以移走第一耦合器和電線固定器，并且第二變壓器仍然可用。可以提供一個(gè)或多個(gè)冗余變壓器和電纜。如圖所示，冗余變壓器位于管道階梯上同樣的凹槽里。然而，冗余變壓器和/或凹槽可以位于管道同一端或者其他端周圍的其他位置。如果提供了多個(gè)變壓器和/或電纜，信號(hào)可以通過(guò)一個(gè)或兩個(gè)變壓器傳送。
圖23D描述了WDP接頭210中的替代變壓器226和電壓固定器2297。圖23D中描述的變壓器和固定器與圖22A所描述的相同，除了狹槽225在WDP接頭210的一端2375延伸，并且固定器2297延伸并且填滿了狹槽中附加區(qū)域。固定器如圖所示延伸或者具有附加陶瓷材料位于狹槽中。如圖所示，WDP接頭一端的固定器可以加工并且如虛線所示縮小。
圖23A中延伸的狹槽和可加工的末端的結(jié)構(gòu)可以用于任何固定器或者狹槽結(jié)構(gòu)。
圖24描述了有助于在相鄰WDP接頭間更好的接觸的替代技術(shù)。間隔裝置2455位于相鄰WDP接頭之間以填滿它們之間的空隙。間隔裝置可以是固體成分用于與相鄰WDP接頭螺紋連接而螺紋連接于WDP一端。典型的，螺紋連接的間隔裝置可以是金屬制造。然而，非導(dǎo)電部2457位于間隔裝置的一部分以使變壓器226產(chǎn)生環(huán)形通道。如圖所示，非導(dǎo)電部分位于相鄰鉆桿中的相鄰狹槽225上，并且導(dǎo)電部分2459a和b位于剩余部分。
間隔裝置是延伸經(jīng)過(guò)整個(gè)連接的單片?？商娲?，間隔裝置的第一部分2461由一傳統(tǒng)的螺紋間隔形成，第二部分2463是一個(gè)可定位于與相鄰WDP接頭的末端2357相鄰的插入物。必要的話，間隔裝置的部分或者全部可以用于在WDP接頭之間填滿空隙。間隔裝置可以沿著WDP接頭螺紋2377螺紋連接或者通過(guò)粘接或者焊接連接。一個(gè)或多個(gè)間隔裝置或者間隔裝置的部分的使用是必要的。優(yōu)選的，間隔裝置提供了充足的接觸以支撐WDP接頭，防止液體在WDP接頭之間流動(dòng)并且允許WDP接頭之間通信。間隔裝置的至少一部分可以是抗磨損材料。例如，部分2457是一個(gè)磨損環(huán)。
第一WDP接頭的階梯2357和2359之間的距離可以與相鄰WDP接頭的接頭2357和2359之間的距離相同或者略有不同。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，本發(fā)明具有多種方面以及實(shí)施方式，并不限于WDP應(yīng)用。因此，例如，本發(fā)明的電線鏈路和相關(guān)方面的應(yīng)用有利于并不用于鉆井的向下鉆井管道，保護(hù)性外套等。這種應(yīng)用之一涉及應(yīng)用傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)隨著時(shí)間變化的多種結(jié)構(gòu)參數(shù)的固定地下裝置。因此，本發(fā)明可以用于在這種地表和固定地下傳感器之間實(shí)現(xiàn)通信的持續(xù)監(jiān)測(cè)應(yīng)用。此外，多種結(jié)構(gòu)和/或裝置可以結(jié)合使用。例如，圖24的間隔裝置可以與圖23C的冗余耦合器相結(jié)合使用。
該描述僅是對(duì)實(shí)例的用途的描述并且不可以狹隘地理解。本發(fā)明的范圍僅由以下權(quán)利要求的語(yǔ)言來(lái)確定。權(quán)利要求中的術(shù)語(yǔ)“包括”意為“至少包含”使得權(quán)利要求中所敘述列出的元件是開(kāi)放的裝置或者一組裝置。相似的，術(shù)語(yǔ)“包含，”具有，”以及“包括”都指開(kāi)放的裝置或者一組元件。除非特別排除，“一個(gè)”和其他單個(gè)部件包括多種形式。此外，方法權(quán)利要求不限于由該權(quán)利要求的步驟所限定的順序和序列。因此，例如，方法權(quán)利要求敘述的第一步驟不是必須先于該權(quán)利要求的第二步驟實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種鉆桿段，包括一具有軸孔的管體；在管體第一端的盒端，在該盒端上具有第一可通信耦合器；在管體第二端的銷端，在該銷端上具有第二可通信耦合器；一導(dǎo)線，連接第一可通信耦合器，連接第二可通信的連接器，并且穿過(guò)軸孔的至少一部分延伸；保護(hù)導(dǎo)線的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的鉆桿段，其中所述保護(hù)導(dǎo)線的裝置包括一位于管體的軸孔里的可擴(kuò)張管套，使得導(dǎo)線穿過(guò)軸孔延伸的部分位于管體的內(nèi)壁和可擴(kuò)張管套之間。
3.如權(quán)利要求2所述的鉆桿段，其中所述可擴(kuò)張管套處于彈性擴(kuò)張的狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求3所述的鉆桿段，其中所述可擴(kuò)張管套是冶金地連接到管體的內(nèi)壁。
5.如權(quán)利要求3所述的鉆桿段，其中所述可擴(kuò)張管套包括多個(gè)軸向的狹槽以有助于擴(kuò)張。
6.如權(quán)利要求2所述的鉆桿段，還包括一位于最接近管體內(nèi)壁的拉長(zhǎng)襯墊，至少一導(dǎo)體經(jīng)過(guò)最近的拉長(zhǎng)襯墊。
7.如權(quán)利要求6所述的鉆桿段，其中所述導(dǎo)線從拉長(zhǎng)襯墊的里面經(jīng)過(guò)。
8.如權(quán)利要求2所述的鉆桿段，還包括位于可擴(kuò)張管套和管體內(nèi)壁之間的填充材料。
9.如權(quán)利要求1所述的鉆桿段，其中沿著管體長(zhǎng)度的導(dǎo)線通道是直通道，螺旋通道，正弦通道和以上結(jié)合的通道之一。
10.如權(quán)利要求2所述的鉆桿段，其中所述保護(hù)導(dǎo)線的裝置包括管體壁內(nèi)的凹槽。
11.如權(quán)利要求10所述的鉆桿段，其中所述凹槽位于管體的內(nèi)壁。
12.如權(quán)利要求11所述的鉆桿段，還包括至少一封閉至少一個(gè)凹槽并且連接到管體的內(nèi)壁的板。
13.如權(quán)利要求12所述的鉆桿段，其中所述凹槽位于管體的外壁，并且還包括位于管體上的外部管套。
14.如權(quán)利要求2所述的鉆桿段，其中所述保護(hù)導(dǎo)線的裝置包括一個(gè)拉長(zhǎng)襯墊。
15.如權(quán)利要求14所述的鉆桿段，其中所述拉長(zhǎng)襯墊固定于管體的內(nèi)壁。
16.如權(quán)利要求14所述的鉆桿段，其中所述延長(zhǎng)襯墊包括一個(gè)覆蓋導(dǎo)線的凹槽。
17.如權(quán)利要求14所述的鉆桿段，其中所述管體的內(nèi)壁包括一鍵槽，并且拉長(zhǎng)襯墊位于該鍵槽里。
18.如權(quán)利要求14所述的鉆桿段，其中所述拉長(zhǎng)襯墊形成一個(gè)完全覆蓋管體內(nèi)壁的圓柱段。
19.如權(quán)利要求14所述的鉆桿段，其中所述拉長(zhǎng)襯墊由金屬材料，玻璃纖維，彈性材料和以上結(jié)合的材料之一構(gòu)成。
20.如權(quán)利要求14所述的鉆桿段，其中所述拉長(zhǎng)襯墊被固定在管體的內(nèi)壁。
21.一種制造鉆桿段的方法，包括提供一具有軸孔的管體，位于管體第一端的盒端，位于管體第二端的銷端，以及一導(dǎo)線，其中所述盒端包括第一可通信耦合器，銷端包括第二可通信耦合器，并且導(dǎo)線連接第一和第二可通信耦合器并穿過(guò)軸孔延伸；將可擴(kuò)張管套插入軸孔以使得導(dǎo)線的至少一部分位于管體內(nèi)壁和可擴(kuò)張管套之間；彈性地?cái)U(kuò)張所述可擴(kuò)張管套。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述彈性地?cái)U(kuò)張可擴(kuò)張管套包括驅(qū)動(dòng)一個(gè)心軸穿過(guò)該可擴(kuò)張管套。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述彈性地?cái)U(kuò)張可擴(kuò)張管套包括在管套內(nèi)引爆爆炸性的填料。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述彈性地?cái)U(kuò)張可擴(kuò)張管套包括施加水壓到可擴(kuò)張管套的內(nèi)部。
25.如權(quán)利要求21所述的方法，其中還包括預(yù)形成可擴(kuò)張管套地一部分以啟動(dòng)擴(kuò)張。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述預(yù)形成可擴(kuò)張管套包括施加一個(gè)局部機(jī)械力于管套的內(nèi)壁以使可擴(kuò)張管套向內(nèi)偏移，向外偏移或者以上結(jié)合之一。
27.如權(quán)利要求21所述的方法，其中還包括將延長(zhǎng)襯墊置于靠近管體內(nèi)壁以保護(hù)導(dǎo)線。
28.一種布線鉆桿段，包括一具有軸孔的管體；在管體第一端的盒端，在該盒端上具有第一芯材料；在管體第二端的銷端，在該銷端上具有第二芯材料；第一卷線纏繞第一芯材料的至少一部分并且第二卷線纏繞第一芯材料的至少一部分；第三卷線纏繞第二芯材料的至少一部分并且第四卷線纏繞第二芯材料的至少一部分；第一導(dǎo)線連接第一卷線和第三卷線，并且穿過(guò)管體延伸；第二導(dǎo)線連接第二卷線和第四卷線，并且穿過(guò)管體延伸。
29.如權(quán)利要求28所述的布線鉆桿段，其中第一卷線具有與第三卷線大約相同的纏繞圈數(shù)；并且第二卷線具有與第四卷線大約相同的纏繞圈數(shù)。
30.如權(quán)利要求29所述的布線鉆桿段，其中第一卷線和第三卷線每個(gè)位于第一芯材料分離的弧上，每個(gè)弧占第一芯材料約180°；第二卷線和第四卷線每個(gè)位于第二芯材料分離的弧上，每個(gè)弧占第二芯材料約180°。
31.如權(quán)利要求29所述的布線鉆桿段，其中所述第一，第二，第三，第四卷線的各自纏繞圈數(shù)在大約100和大約200之間。
32.如權(quán)利要求28所述的布線鉆桿段，還包括第五卷線纏繞第一芯材料的至少一部分；第六卷線纏繞第二芯材料的至少一部分；以及第三導(dǎo)線連接第五和第六卷線，并且在它們之間延伸。
33.一種布線鉆桿段，包括一具有軸孔的管體；在管體第一端的盒端；在管體第二端的銷端；以及至少一個(gè)可通信耦合器，位于盒端，銷端，以及以上結(jié)合之一，其中至少一個(gè)可通信耦合器包括一狹槽；位于狹槽里的一變壓器；在狹槽里和變壓器周圍的一陶瓷材料；以及固定變壓器的裝置。
34.如權(quán)利要求33所述的布線鉆桿段，其中所述固定變壓器的裝置包括粘附在狹槽的至少一個(gè)表面上的一可導(dǎo)電的變壓器固定器，其中狹槽的相對(duì)面相互絕緣。
35.如權(quán)利要求34所述的布線鉆桿段，其中所述變壓器固定器位于狹槽里的通道上。
36.如權(quán)利要求33所述的布線鉆桿段，其中所述固定變壓器的裝置包括一個(gè)至少具有一個(gè)孔以適于接收安裝工具的非導(dǎo)電的變壓器固定器。
37.一種可從原尺寸調(diào)整到縮小尺寸的布線鉆桿段，包括一具有軸孔的管體；在管體第一端的盒端；在管體第二端的銷端；至少一位于盒端和銷端之一的狹槽；至少一位于狹槽里的變壓器；一位于狹槽里的填充材料；以及一位于距離狹槽表面可選距離的變壓器固定器。
38.如權(quán)利要求37所述的布線鉆桿段，還包括位于狹槽里的第二變壓器，所選距離在第一變壓器之下；位于狹槽里的第二變壓器固定器，所選距離在第二變壓器之上。
39.一種布線鉆桿連接器，包括具有盒端的第一管部；具有銷端的第二管部，其中第一管部的盒端和第二管部的銷端螺紋連接；位于第一管部里的第一變壓器，靠近盒端里的側(cè)翼；位于第二管部里的第二變壓器，靠近銷端里的側(cè)翼，使得第一變壓器靠近第二變壓器；以及位于盒端里的側(cè)翼和銷端里的側(cè)翼之間的間隔器，其中靠近第一和第二變壓器的間隔器由非導(dǎo)電材料構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及傳輸信號(hào)的方法和管道，提供一種用于向下鉆井工具的鉆柱的布線鉆桿，該鉆井工具位于穿透地下結(jié)構(gòu)的井筒中。該布線鉆桿包括一鉆桿，一電纜和一電線固定器。所述鉆桿的每個(gè)末端都具有一個(gè)狹槽。該狹槽適用于接收至少一個(gè)變壓器。所述鉆桿的內(nèi)表面具有一個(gè)可使泥漿流過(guò)的通道。所述電纜從變壓器延伸到鉆桿的通道。所述電線固定器位于鉆桿的內(nèi)表面。所述電線固定器適用于固定該處的電纜。
文檔編號(hào)E21B47/12GK101082267SQ20061013102
公開(kāi)日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2006年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
發(fā)明者R·馬哈文, B·W·博伊爾, B·克拉克, S·L·約翰遜, D·桑托索, L·瓦塔姆 申請(qǐng)人:普拉德研究及開(kāi)發(fā)股份有限公司