ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ, ПРИВОДИМЫЙ В ДЕЙСТВИЕ ИЗМЕНЕНИЕМ ДАВЛЕНИЯ, ДЛЯ ПРИВЕДЕНИЯ УСТРОЙСТВА В ДЕЙСТВИЕ
SWITCH ACTUATED BY A DIFFERENTIAL PRESSURE FOR BRINGING THE DEVICE INTO OPERATION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Переключатель, приводимый в действие изменением давления, для приведения устройства в действие в ответ на перепад давления, действующий на переключатель.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Переключатель может быть использован для приведения устройства в действие. Переключатель, приводимый в действие изменением давления, может реагировать на перепад давления, действующий на переключатель.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Далее будут представлены варианты реализации настоящего изобретения со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых:
На Фиг. 1 представлено схематическое изображение буровой системы для бурения ствола скважины.
На Фиг. 2A и 2B представлены схематические виды сбоку, изображающие работу приведенной в качестве примера конфигурации переключателя для приведения устройства в действие между нерабочим состоянием и рабочим состоянием соответственно в ответ на перепад давления, действующий на переключатель, причем устройство представляет собой сейсмографическое устройство.
На Фиг. 3A и 3B представлены схематические виды сбоку устройства в нерабочем состоянии и рабочем состоянии соответственно, причем устройство представляет собой альтернативную конфигурацию сейсмографического устройства.
На Фиг. 4A и 4B представлены схематические виды сверху бурильной колонны с изображением устройства сопряжения со стволом скважины в сейсмографическом устройстве в нерабочем состоянии и рабочем состоянии соответственно.
На Фиг. 5 представлен схематический вид сбоку устройства в рабочем состоянии, причем устройство представляет собой пробоотборник.
На Фиг. 6 представлено наглядное изображение в разрезе первого, приведенного в качестве примера, варианта реализации механизма, реагирующего на давление, в переключателе.
На Фиг. 7 представлен вид сбоку в разрезе механизма, реагирующего на давление, изображенного на Фиг. 6.
На Фиг. 8 представлен схематический вид сбоку первого, приведенного в качестве примера, варианта реализации переключателя, включая механизм, реагирующий на давление, изображенный на Фиг. 6, и два исполнительных привода устройства, выполненных с возможностью приведения в действие компонентов сейсмографического устройства.
На Фиг. 9 представлено наглядное изображение в разрезе второго, приведенного в качестве примера, варианта реализации механизма, реагирующего на давление, в переключателе.
На Фиг. 10 представлен вид сбоку в разрезе механизма, реагирующего на давление, изображенного на Фиг. 9.
На Фиг. 11 представлен схематический вид сбоку второго, приведенного в качестве примера, варианта реализации переключателя, включая механизм, реагирующий на давление, изображенный на Фиг. 9, и два исполнительных привода устройства, выполненных с возможностью приведения в действие компонентов сейсмографического устройства.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ссылки, сделанные в этом документе на ориентации, рабочие параметры, диапазоны, нижние пределы диапазонов и верхние пределы диапазонов, не предназначены для обеспечения точных границ для объема настоящего изобретения, но их следует толковать, как означающие "приблизительно" или "около" или "по существу" в пределах объема идей настоящего документа, если явно не изложено иное.
Настоящее изобретение относится к переключателю, реагирующему на перепад давления, действующий на переключатель, в различных аппаратных средствах, содержащих переключатель, и к способам приведения устройства в действие в ответ на перепад давления.
Переключатель может быть использован в любом аппаратном средстве, в котором устройство желают привести в действие, и в котором существует перепад давления для управления переключателем.
В некоторых вариантах реализации аппаратное средство, в котором использован переключатель, может быть выполнено с возможностью размещения в буровой скважине во время бурения, оснащения, обслуживания, испытания и/или использования ствола скважины. Аппаратное средство, в котором использован переключатель, может быть вставлено в ствол скважины любым подходящим способом, включая трубную колонну, колонну гибких труб, каротажный кабель или каротажный трос, но не ограничиваясь этим.
В некоторых конкретных вариантах реализации изобретения аппаратное средство, в котором использован переключатель, может представлять собой аппаратное средство для использования во время бурения ствола скважины. В некоторых конкретных вариантах реализации изобретения аппаратное средство, в котором использован переключатель, может быть компонентом оборудования низа бурильной колонны для использования при бурении ствола скважины.
Переключатель содержит механизм, реагирующий на давление, и исполнительный привод устройства.
Функция механизма, реагирующего на давление, заключается в обеспечении реакции переключателя на давление в ответ на перепад давления, действующий на механизм, реагирующий на давление.
Используемый здесь термин "перепад давления" означает разницу между первым давлением, действующим на механизм, реагирующий на давление, и вторым давлением, действующим на механизм, реагирующий на давление, так, чтобы перепад давления был равен первому давлению минус второе давление. Если первое давление выше второго давления, перепад давления представляет собой положительный перепад давления. Если первое давление ниже второго давления, перепад давления представляет собой отрицательный перепад давления. Отрицательный перепад давления считается меньше положительного перепада давления. Считается, что перепад давления возрастает, когда он становится более положительным или менее отрицательным. Считается, что перепад давления уменьшается, когда он становится менее положительным или более отрицательным.
Функция исполнительного привода устройства заключатся во взаимодействии с механизмом, реагирующим на давление, чтобы использовать реакции на давление для приведения в действие одного или более устройств и/или одного или более компонентов единственного устройства.
Механизм, реагирующий на давление, может содержать любую подходящую конструкцию, устройство или аппаратное средство, выполненное с возможностью обеспечения реакции на давление в ответ на перепад давления, которая может быть использована исполнительным приводом устройства.
Реакция на давление может включать любую реакцию на перепад давления, которая может быть использована исполнительным приводом устройства для приведения устройства в действие. В качестве неограничивающих примеров, реакция на давления может представлять собой физическое движение или электрический, магнитный, пневматический и/или гидравлический сигнал.
В некоторых вариантах реализации изобретения реакция на давление механизма, реагирующего на давление, может содержать диапазон положений реакции механизма, реагирующего на давление. В некоторых вариантах реализации изобретения первое положение реакции на давление механизма, реагирующего на давление, и второе положение реакции на давление механизма, реагирующего на давление, могут быть включены в диапазон положений реакции.
В некоторых вариантах реализации изобретения механизм, реагирующий на давление, может находиться в первом положении реакции на давление, если перепад давления, действующий на механизм, реагирующий на давление, ниже нижнего порога перепада давления.
В некоторых вариантах реализации изобретения механизм, реагирующий на давление, может находиться в первом положении реакции на давление, если перепад давления, действующий на механизм, реагирующий на давление, выше верхнего порога перепада давления.
В некоторых вариантах реализации изобретения механизм, реагирующий на давление, может находиться во втором положении реакции на давление, если перепад давления, действующий на механизм, реагирующий на давление, ниже нижнего порога перепада давления.
В некоторых вариантах реализации изобретения механизм, реагирующий на давление, может находиться во втором положении реакции на давление, если перепад давления, действующий на механизм, реагирующий на давление, выше верхнего порога перепада давления.
В некоторых вариантах реализации изобретения механизм, реагирующий на давление, может находиться в промежуточном положении реакции на давление, если перепад давления, действующий на механизм, реагирующий на давление, находится между нижним порогом перепада давления и верхним порогом перепада давления.
В некоторых вариантах реализации изобретения механизм, реагирующий на давление, может содержать поршень переключателя и цилиндр переключателя.
В вариантах реализации изобретения, в которых механизм, реагирующий на давление, содержит поршень переключателя и цилиндр переключателя, поршень переключателя может содержаться внутри цилиндра переключателя так, что поршень переключателя делит цилиндр переключателя на первую камеру переключателя и вторую камеру переключателя, причем первая камера переключателя прилегает к первому торцу цилиндра переключателя, а вторая камера переключателя прилегает ко второму торцу цилиндра переключателя.
В вариантах реализации изобретения, в которых механизм, реагирующий на давление, содержит поршень переключателя и цилиндр переключателя, первая камера переключателя находится в связи по давлению с одним из: первым давлением и вторым давлением, а вторая камера переключателя находится в связи по давлению с другим из: первым давлением и вторым давлением. В некоторых вариантах реализации изобретения первая камера переключателя может находиться в связи по давлению с первым давлением, а вторая камера переключателя может находиться в связи по давлению со вторым давлением.
В вариантах реализации изобретения, в которых механизм, реагирующий на давление, содержит поршень переключателя и цилиндр переключателя, указанный цилиндр переключателя и указанный поршень переключателя имеют возможность осуществления возвратно-поступательного движения относительно друг друга в ответ на перепад давления между первой камерой переключателя и второй камерой переключателя, обеспечивая, таким образом, реакцию на давление. В некоторых таких вариантах реализации изобретения поршень может быть зафиксирован, а цилиндр переключателя может иметь возможность осуществления возвратно-поступательного движения. В некоторых таких вариантах реализации изобретения цилиндр переключателя может быть зафиксирован, а поршень может иметь возможность осуществления возвратно-поступательного движения. В некоторых таких вариантах реализации изобретения как поршень, так и цилиндр переключателя могут иметь возможность осуществления возвратно-поступательного движения.
В вариантах реализации изобретения, в которых механизм, реагирующий на давление, содержит поршень переключателя и цилиндр переключателя, первое положение реакции на давление и второе положение реакции на давление могут быть определены положением поршня переключателя относительно цилиндра переключателя.
Цилиндр переключателя и поршень переключателя могут содержать любые подходящие конструкции, устройства или аппаратные средства, совместимые друг с другом и имеющие возможность осуществления возвратно-поступательного движения относительно друг друга в ответ на перепад давления между первой камерой переключателя и второй камерой переключателя, чтобы обеспечить реакцию переключателя на давление.
В качестве первого неограничивающего примера, в некоторых вариантах реализации изобретения цилиндр переключателя может содержать трубчатую конструкцию. В качестве второго неограничивающего примера, в некоторых вариантах реализации изобретения цилиндр переключателя может содержать полость, выполненную в аппаратном средстве или в компоненте аппаратного средства.
В некоторых вариантах реализации изобретения между поршнем переключателя и цилиндром переключателя может быть предусмотрено уплотнение, препятствующее переходу флюидов и/или давления между первой камерой переключателя и второй камерой переключателя. Указанное уплотнение может содержать любое количество подходящих уплотнительных элементов, выполненных любым подходящим образом. В некоторых вариантах реализации изобретения уплотнение может содержать первый уплотнительный элемент, установленный на поршне переключателя в положении, прилегающем к первой камере переключателя, и второй уплотнительный элемент, установленный на поршне переключателя в положении, прилегающем ко второй камере переключателя.
Исполнительный привод устройства может содержать любую подходящую конструкцию, устройство или аппаратное средство, выполненное с возможностью взаимодействия с механизмом, реагирующим на давление, чтобы использовать реакцию на давление, обеспеченную механизмом, реагирующим на давление, для приведения устройства в действие. В качестве неограничивающих примеров, исполнительный привод устройства может представлять собой механический, электрический, магнитный, пневматический и/или гидравлический исполнительный привод.
Исполнительный привод устройства может взаимодействовать с механизмом, реагирующим на давление, любым подходящим образом. В качестве неограничивающего примера, исполнительный привод устройства может быть прямо или косвенно связан с механизмом, реагирующим на давление, таким способом, который позволяет исполнительному приводу устройства использовать реакцию на давление механизма, реагирующего на давление, для приведения устройства в действие.
В вариантах реализации изобретения, в которых исполнительный привод устройства связан с механизмом, реагирующим на давление, указанный исполнительный привод устройства может быть связан с механизмом, реагирующим на давление, любым подходящим способом, который позволяет исполнительному приводу устройства использовать реакцию на давления механизма, реагирующего на давление, для приведения устройства в действие. В качестве неограничивающих примеров, исполнительный привод устройства может иметь механическую, электрическую, магнитную, пневматическую и/или гидравлическую связь, прямую или косвенную, с механизмом, реагирующим на давление. В качестве следующего неограничивающего примера, исполнительный привод устройства может быть связан с механизмом, реагирующим на давление, формируя неотъемлемую часть компонента механизма, реагирующего на давление.
Исполнительный привод устройства может перемещаться между первым положением исполнительного привода и вторым положением исполнительного привода в результате реакции на давление механизма, реагирующего на давление. Первое положение исполнительного привода устройства может совпадать с первым положением реакции на давление механизма, реагирующего на давление. Второе положение исполнительного привода устройства может совпадать со вторым положением реакции на давление механизма, реагирующего на давление. В некоторых вариантах реализации изобретения одно или более промежуточных положений исполнительного привода между первым положением исполнительного привода и вторым положением исполнительного привода могут совпадать с одним или более промежуточных положений реакции на давление механизма, реагирующего на давление.
В вариантах реализации изобретения, в которых механизм, реагирующий на давление, содержит поршень переключателя и цилиндр переключателя, исполнительный привод устройства может взаимодействовать с одним или обоими из: поршнем переключателя и цилиндром переключателя. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения исполнительный привод устройства может взаимодействовать с поршнем переключателя, если поршень переключателя имеет возможность осуществления возвратно-поступательного движения. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения исполнительный привод устройства может взаимодействовать с цилиндром переключателя, если цилиндр переключателя имеет возможность осуществления возвратно-поступательного движения. В некоторых вариантах реализации изобретения исполнительный привод устройства может взаимодействовать как с поршнем переключателя, так и с цилиндром переключателя, если и поршень переключателя, и цилиндр переключателя имеют возможность осуществления возвратно-поступательного движения.
В вариантах реализации изобретения, в которых механизм, реагирующий на давление, содержит поршень переключателя, который имеет возможность осуществления возвратно-поступательного движения относительно цилиндра переключателя, исполнительный привод устройства может взаимодействовать с поршнем переключателя. Исполнительный привод устройства может взаимодействовать с поршнем переключателя любым подходящим образом.
В некоторых конкретных вариантах реализации изобретения исполнительный привод устройства может быть связан с поршнем переключателя прямо, косвенно или образуя неотъемлемую часть поршня переключателя. В таких вариантах реализации изобретения цилиндр переключателя может вмещать исполнительный привод устройства любым подходящим образом, чтобы позволить исполнительному приводу устройства осуществлять возвратно-поступательные движения с поршнем переключателя относительно цилиндра переключателя.
В некоторых таких вариантах реализации изобретения цилиндр переключателя может иметь паз исполнительного привода устройства для вмещения исполнительного привода устройства. В некоторых таких вариантах реализации изобретения механизм, реагирующий на давление, может быть выполнен с возможностью размещения паза исполнительного механизма устройства между уплотняющими элементами, имеющимися между поршнем переключателя и цилиндром переключателя, когда поршень переключателя осуществляет возвратно-поступательные движения относительно цилиндра переключателя.
Исполнительный привод устройства выполнен с возможностью взаимодействия по меньшей мере с одним устройством для приведения устройства в действие. Устройство может содержать любую конструкцию, устройство или аппаратное средство, выполненное с возможностью приведения в действие исполнительным приводом устройства.
Исполнительный привод устройства может взаимодействовать с устройством любым подходящим образом. В качестве неограничивающего примера, исполнительный привод устройства может быть прямо или косвенно связан с устройством таким способом, который позволяет исполнительному приводу устройства приводить устройство в действие, используя реакцию на давление механизма, реагирующего на давление.
В некоторых вариантах реализации изобретения исполнительный привод устройства может быть функционально связан с устройством так, чтобы устройство приводилось в действие между двумя или более состояниями устройства, когда исполнительный привод устройства движется между первым положением исполнительного привода и вторым положением исполнительного привода. В таких вариантах реализации изобретения исполнительный привод устройства может быть функционально связан с устройством любым подходящим образом, который позволяет исполнительному приводу устройства использовать реакцию на давление механизма, реагирующего на давление, для приведения устройства в действие. В качестве неограничивающего примера, исполнительный привод устройства может быть связан с устройством, формируя неотъемлемую часть устройства. В качестве других неограничивающих примеров, исполнительный привод устройства может иметь механическую, электрическую, магнитную, пневматическую и/или гидравлическую связь с устройством.
В некоторых вариантах реализации изобретения исполнительный привод устройства может приводить устройство в действие между рабочим состоянием и нерабочим состоянием. В некоторых вариантах реализации изобретения исполнительный привод устройства может приводить устройство в рабочее состояние, когда исполнительный привод устройства находится в первом положении исполнительного привода. В некоторых вариантах реализации изобретения исполнительный привод устройства может приводить устройство в рабочее состояние, когда исполнительный привод устройства находится во втором положении исполнительного привода.
В некоторых конкретных вариантах реализации изобретения исполнительный привод устройства может содержать кинематическую связь между механизмом, реагирующим на давление, и устройством. Кинематическая связь может содержать любую подходящую конструкцию, устройство или аппаратное средство, выполненное с возможностью использования реакции на давление механизма, реагирующего на давление, для приведения устройства в действие. В некоторых вариантах реализации изобретения кинематическая связь может содержать единственный элемент. В некоторых вариантах реализации изобретения кинематическая связь может содержать множество элементов.
В некоторых вариантах реализации изобретения переключатель может содержать единственный исполнительный привод устройства, включенный между механизмом, реагирующим на давление, и одним или более устройствами. В некоторых вариантах реализации изобретения переключатель может содержать множество исполнительных приводов устройства, включенных между механизмом, реагирующим на давление, и одним или более устройствами.
В качестве первого неограничивающего примера, исполнительный привод устройства может содержать исполнительный привод первого устройства и исполнительный привод второго устройства. Исполнительный привод первого устройства и исполнительный привод второго устройства могут приводить в действие отдельные устройства или могут приводить в действие различные компоненты одного устройства. В качестве второго неограничивающего примера, исполнительный привод устройства может содержать единственный исполнительный привод устройства. Указанный единственный исполнительный привод устройства может приводить в действие множество устройств или может приводить в действие множество компонентов одного устройства.
В некоторых вариантах реализации изобретения переключатель может содержать отклоняющее устройство, выполненное с возможностью перемещения механизма, реагирующего на давление, в первое положение реакции на давление или во второе положение реакции на давление. Отклоняющее устройство может содержать любую подходящую конструкцию, устройство или аппаратное средство, выполненное с возможностью отклонения механизма, реагирующего на давление, в желаемое положение реакции на давление.
В некоторых вариантах реализации изобретения, в которых механизм, реагирующий на давление, содержит поршень переключателя и цилиндр переключателя, отклоняющее устройство может содержать пружину. В некоторых вариантах реализации изобретения указанная пружина может размещаться внутри либо первой камеры переключателя, либо второй камеры переключателя. В некоторых конкретных вариантах реализации изобретения пружина может размещаться во второй камере переключателя, чтобы перемещать поршень переключателя к первому торцу цилиндра переключателя и первому положению реакции на давление.
В некоторых вариантах реализации изобретения переключатель может представлять собой компонент аппаратного средства или может быть иным образом связан с аппаратным средством. В таких вариантах реализации изобретения аппаратное средство может содержать переключатель и одно или более устройств, приводимых в действие переключателем. В некоторых вариантах реализации изобретения переключатель и одно или более устройств могут содержаться в отдельном аппаратном средстве.
Аппаратное средство может представлять собой любую конструкцию, устройство или аппаратное средство, подвергающееся первому давлению и второму давлению и/или перепаду давления.
В некоторых вариантах реализации изобретения аппаратное средство может ограничивать внутреннее пространство и может иметь внешнее пространство. В таких вариантах реализации изобретения первое давление может представлять собой давление в одном из: внутреннем пространстве и внешнем пространстве аппаратного средства, а второе давление может представлять собой давление в другом из: внутреннем пространстве и внешнем пространстве аппаратного средства. В некоторых конкретных вариантах реализации изобретения первое давление может представлять собой давление во внутреннем пространстве, а второе давление может представлять собой давление во внешнем пространстве аппаратного средства.
В некоторых вариантах реализации изобретения аппаратное средство может иметь канал. Канал может полностью или частично проходить через внутреннее пространство аппаратного средства. В некоторых таких вариантах реализации изобретения первое давление может представлять собой давление в канале аппаратного средства, а второе давление может представлять собой давление во внешнем пространстве аппаратного средства. В некоторых конкретных вариантах реализации изобретения указанное аппаратное средство может содержаться в трубной колонне и/или может представлять собой компонент трубной колонны.
В некоторых вариантах реализации изобретения аппаратное средство выполнено с возможностью размещения в стволе скважины. В некоторых таких вариантах реализации изобретения указанное аппаратное средство может содержаться в трубной колонне и/или может представлять собой компонент трубной колонны, которая имеет возможность размещения в стволе скважины. В некоторых конкретных вариантах реализации изобретения трубная колонна может содержать бурильную колонну, используемую при бурении ствола скважины.
В некоторых вариантах реализации изобретения, в которых механизм, реагирующий на давление, содержит поршень переключателя и цилиндр переключателя, переключатель может содержать одну или более систем флюидной изоляции для изоляции цилиндра переключателя от флюидов, представляющих собой источники первого давления и второго давления.
В некоторых вариантах реализации изобретения переключатель может содержать первую систему флюидной изоляции для изоляции первой камеры переключателя от первого флюида. В некоторых вариантах реализации изобретения первый флюид может представлять собой флюид внутреннего пространства, содержащийся во внутреннем пространстве аппаратного средства. В некоторых вариантах реализации изобретения первая система флюидной изоляции может быть расположена между внутренним пространством аппаратного средства и первой камерой переключателя так, чтобы первая система флюидной изоляции изолировала первую камеру переключателя от флюида внутреннего пространства.
В некоторых вариантах реализации изобретения первая система флюидной изоляции может содержать первый эластичный флюидный барьер между внутренним пространством и первой камерой переключателя и первую камеру передачи давления между первым эластичным флюидным барьером и первой камерой переключателя. Первый эластичный флюидный барьер может содержать любую подходящую конструкцию, устройство или аппаратное средство, выполненное с возможностью изоляции первой камеры переключателя от флюида внутреннего пространства во время передачи давления из внутреннего пространства в первую камеру переключателя. В некоторых вариантах реализации изобретения первый эластичный флюидный барьер может содержать диафрагму. Диафрагма может быть изготовлена из любого подходящего материала.
В некоторых вариантах реализации изобретения первый флюид передачи давления может содержаться внутри первой камеры передачи давления и первой камеры переключателя. Первый флюид передачи давления может содержать любой подходящий флюид. В некоторых вариантах реализации изобретения первый флюид передачи давления может содержать или состоять главным образом из подходящего масла или аналогичной жидкости.
В некоторых вариантах реализации изобретения переключатель может содержать вторую систему флюидной изоляции для изоляции второй камеры переключателя от второго флюида. В некоторых вариантах реализации изобретения второй флюид может представлять собой внешний флюид, расположенный во внешнем пространстве аппаратного средства. В некоторых вариантах реализации изобретения вторая система флюидной изоляции может быть расположена между внешним пространством аппаратного средства и второй камерой переключателя так, чтобы вторая система флюидной изоляции изолировала вторую камеру переключателя от внешнего флюида.
В некоторых вариантах реализации изобретения вторая система флюидной изоляции может содержать второй эластичный флюидный барьер между внешним пространством аппаратного средства и второй камерой переключателя и вторую камеру передачи давления между вторым эластичным флюидным барьером и второй камерой переключателя. Второй эластичный флюидный барьер может содержать любую подходящую конструкцию, устройство или аппаратное средство, выполненное с возможностью изоляции второй камеры переключателя от внешнего флюида во время передачи давления из аппаратного средства во вторую камеру переключателя. В некоторых вариантах реализации изобретения второй эластичный флюидный барьер может содержать диафрагму. Диафрагма может быть изготовлена из любого подходящего материала.
В некоторых вариантах реализации изобретения второй флюид передачи давления может содержаться внутри второй камеры передачи давления и второй камеры переключателя. Второй флюид передачи давления может содержать любой подходящий флюид. В некоторых вариантах реализации изобретения второй флюид передачи давления может содержать или состоять главным образом из подходящего масла или аналогичной жидкости.
В некоторых вариантах реализации изобретения устройство и переключатель могут представлять собой компоненты одного устройства. В некоторых вариантах реализации изобретения переключатель и устройство могут содержаться в отдельных аппаратных средствах. В некоторых вариантах реализации изобретения аппаратное средство может содержать множество переключателей и/или множество устройств. В некоторых вариантах реализации изобретения множество аппаратных средств может содержать множество переключателей и/или множество устройств.
В вариантах реализации изобретения, в которых аппаратное средство выполнено с возможностью размещения в стволе скважины, устройство может содержать любое подходящее устройство, которое может требовать приведения в действие в стволе скважины, и которое может быть приведено в действие переключателем.
В некоторых конкретных вариантах реализации изобретения, в которых аппаратное средство выполнено с возможностью размещения в стволе скважины, устройство может представлять собой сейсмографическое устройство, содержащее сейсмографический датчик. Сейсмографический датчик может содержать любой сейсмографический датчик, пригодный для использования в стволе скважины.
В некоторых таких вариантах реализации изобретения сейсмографическое устройство может дополнительно содержать фиксатор сейсмографа, связанный с сейсмографическим датчиком. Функция фиксатора сейсмографа заключается в обездвиживании сейсмографического датчика, когда сейсмографическое устройство не используется, таким образом снижая вероятность повреждения сейсмографического датчика. Фиксатор сейсмографа может содержать любую конструкцию, устройство или аппаратное средство, приводимое в действие для обездвиживания или возвращения подвижности сейсмографическому датчику.
В некоторых таких вариантах реализации изобретения сейсмографическое устройство может дополнительно содержать устройство сопряжения со стволом скважины. Функция устройства сопряжения со стволом скважины заключается в обеспечении физического соединения между сейсмографическим устройством и стволом скважины, когда сейсмографическое устройство используется, таким образом улучшая передачу сейсмических сигналов из ствола скважины в сейсмографический датчик. Устройство сопряжения со стволом скважины может содержать любую конструкцию, устройство или аппаратное средство, приводимое в действие для создания или прекращения соединения со стволом скважины. В некоторых вариантах реализации изобретения устройство сопряжения со стволом скважины может содержать один или более соединительных кронштейнов, выполненных с возможностью выдвижения и втягивания для создания или прекращения связи со стволом скважины. В некоторых конкретных вариантах реализации изобретения устройство сопряжения со стволом скважины может содержать любое количество соединительных кронштейнов, расположенных по окружности аппаратного средства.
В вариантах реализации изобретения, в которых устройство представляет собой сейсмографическое устройство, содержащее фиксатор сейсмографа и устройство сопряжения со стволом скважины, сейсмографическое устройство может приводиться переключателем в рабочее состояние, в котором фиксатор сейсмографа обеспечивает подвижность сейсмографического датчика, а устройство сопряжения со стволом скважины соединено со стволом скважины, и может приводиться переключателем в нерабочее состояние, в котором фиксатор сейсмографа обездвиживает сейсмографический датчик, а устройство сопряжения со стволом скважины отсоединено от ствола скважины.
В вариантах реализации изобретения, в которых устройство представляет собой сейсмографическое устройство, содержащее фиксатор сейсмографа и устройство сопряжения со стволом скважины, сейсмографическое устройство может приводиться в действие одним переключателем или множеством переключателей.
В некоторых таких вариантах реализации изобретения сейсмограф может приводиться в действие одним переключателем, а исполнительный привод устройства может содержать исполнительный привод первого устройства для приведения фиксатора сейсмографа в действие, и исполнительный привод второго устройства для приведения устройства сопряжения со стволом скважины в действие. В некоторых конкретных вариантах реализации изобретения исполнительный привод первого устройства может содержать кинематическую связь, включающую один или более элементов, образующих неотъемлемую часть или иным образом связанных с поршнем переключателя, а исполнительный привод второго устройства может содержать отдельную кинематическую связь, включающую один или более элементов, образующих неотъемлемую часть или иным образом связанных с поршнем переключателя.
В некоторых таких вариантах реализации изобретения сейсмограф может приводиться в действие одним переключателем, а исполнительный привод устройства может содержать один исполнительный привод устройства для приведения в действие как фиксатора сейсмографа, так и устройства сопряжения со стволом скважины. В некоторых таких вариантах реализации изобретения один исполнительный механизм устройства может содержать кинематическую связь, включающую один или более элементов, образующих неотъемлемую часть или иным образом связанных с поршнем переключателя.
В некоторых конкретных вариантах реализации изобретения, в которых аппаратное средство выполнено с возможностью размещения в стволе скважины, устройство может представлять собой пробоотборник. Пробоотборник может содержать любой пробоотборник, пригодный для использования в стволе скважины. Пробоотборник может содержать любое количество компонентов, любой из которых может приводиться в действие переключателем. В некоторых вариантах реализации изобретения пробоотборник может содержать пробоотборную трубку, которая может приводиться переключателем в рабочее состояние, в котором пробоотборная трубка выдвинута в положение для контакта со стволом скважины для отбора пробы, и которая может приводиться переключателем в нерабочее состояние, в котором пробоотборная трубка втянута из ствола скважины для защиты пробы и пробоотборника.
Способ приведения устройства в действие с помощью переключателя, использующего перепад давления, может содержать предоставление механизма, реагирующего на давление, предоставление исполнительного привода устройства и предоставление перепада давления для приведения устройства в действие. В некоторых вариантах реализации изобретения предоставление перепада давления может содержать предоставление первого перепада давления, который ниже нижнего порога перепада давления, для приведения устройства в первое состояние. В некоторых вариантах реализации изобретения предоставление перепада давления может содержать предоставление второго перепада давления, который выше верхнего порога перепада давления, для приведения устройства во второе состояние. В некоторых вариантах реализации изобретения первое состояние может представлять собой рабочее состояние, а второе состояние может представлять собой нерабочее состояние.
Приведенные в качестве примера неограничивающие варианты реализации переключателей, аппаратных средств, устройств и способов представлены далее со ссылкой на Фиг. 1-11.
На Фиг. 1 представлен пример буровой системы (20) типа, который может использовать один или более переключателей для приведения устройства в действие. На Фиг. 2A и 2B представлено схематическое изображение работы конфигурации переключателя для приведения сейсмографического устройства в нерабочее состояние и рабочее состояние, соответственно. На Фиг. 3A и 3B представлено схематическое изображение альтернативной конфигурации сейсмографического устройства в нерабочем состоянии и рабочем состоянии, соответственно. На Фиг. 4A и 4B представлено схематическое изображение устройства сопряжения со стволом скважины в сейсмографическом устройстве в нерабочем состоянии и рабочем состоянии, соответственно. На Фиг. 5 представлено схематическое изображение пробоотборника в рабочем состоянии. На Фиг. 6-7 представлен первый, приведенный в качестве примера, вариант реализации механизма, реагирующего на давление, в переключателе. На Фиг. 8 представлен первый, приведенный в качестве примера вариант реализации переключателя, включая механизм, реагирующий на давление, по Фиг. 6-7 и два исполнительных привода устройства, выполненных с возможностью приведения в действие компонентов сейсмографического устройства. На Фиг. 9-10 представлен второй, приведенный в качестве примера, вариант реализации механизма, реагирующего на давление, в переключателе. На Фиг. 11 представлен второй, приведенный в качестве примера, вариант реализации переключателя, включая механизм, реагирующий на давление, по Фиг. 9-10 и два исполнительных привода устройства, выполненных с возможностью приведения в действие компонентов сейсмографического устройства.
Фиг. 1-11 приведены исключительно в качестве примера. Переключатель может быть использован в любом подходящем аппаратном средстве и в любом подходящем месте любого подходящего аппаратного средства, и переключатель может быть использован в вариантах реализации изобретения, отличных от конкретных вариантов реализации изобретения, представленных на Фиг. 1-11.
Со ссылкой на Фиг. 1, приведенная в качестве примера буровая система (20) содержит буровой агрегат (22) и бурильную колонну (24), которые могут быть использованы для бурения ствола скважины (26).
В приведенной в качестве примера буровой системе (20), представленной на Фиг. 1, бурильная колонна (24) содержит оборудование низа бурильной колонны (30) на дальнем конце бурильной колонны (24) и бурильную трубу (32), идущую от оборудования низа бурильной колонны (30) до бурового агрегата (22). Канал (34) проходит через бурильную колонну (24).
Оборудование низа бурильной колонны (30), как представлено на Фиг. 1, может содержать буровое долото (40), роторную управляемую буровую установку (42), буровой двигатель (44) и модуль измерения в процессе бурения (ИПБ) (46).
Один или более компонентов могут быть добавлены, исключены и/или заменены в других буровых системах, которые могут быть пригодными для использования с переключателем. В качестве неограничивающего примера, роторная управляемая буровая установка (42) и/или буровой двигатель (44) могут быть исключены из бурильной колонны (24).
Кроме того, буровая система (20), представленная на Фиг. 1 может быть заменена какой-либо другой системой для использования в стволе скважины (26). В качестве неограничивающих примеров, буровой агрегат (22) может быть заменен системой гибких труб (не показана), ремонтным подъемником (не показан) или оборудованием устья скважины (не показано), а бурильная труба (32) может быть заменена гибким трубопроводом (не показан), трубопроводом (не показан), каротажным кабелем (не показан) или тросовым канатом (не показан).
Ствол скважины (26) содержит дно ствола скважины (50) и боковую стенку ствола скважины (52). Ближний конец ствола скважины (26) может быть покрыт обсадной колонной (54). Межколонное пространство (56) ограничено боковой стенкой ствола скважины (50) и бурильной колонной (24).
Во время бурения ствола скважины (26) буровой раствор (58), как правило, закачивается в ствол скважины (26) с поверхности через канал (34) бурильной колонны (24) так, что он выходит из бурильной колонны (24) у бурового долота (40) и возвращается на поверхность через межколонное пространство (56). Циркулирующий буровой раствор (58) смазывает и охлаждает буровое долото (40) и удаляет выбуренную породу и другую грязь из ствола скважины (26).
Кроме того, во время бурения ствола скважины (26) буровое долото (40), как правило, вращается буровым двигателем (44) и/или вращением бурильной колонны (26).
Бурильная колонна (24) может дополнительно содержать одно или более устройств, которые могут быть использованы для способствования бурению ствола скважины (26). В качестве неограничивающих примеров, такие устройства могут содержать инструменты и датчики в модуле измерения в процессе бурения (ИПБ) (46), инструменты и датчики в модуле каротажа в процессе бурения (КПБ) (не показан), инструменты и датчики в модуле сейсмики в процессе бурения (СПБ) (не показан) и другие инструменты, датчики, пробоотборники, испытательные аппаратные средства и т. п. Такие устройства могут быть расположены в модуле измерения в процессе бурения (46) или в любом другом положении внутри бурильной колонны (24).
Со ссылкой на Фиг. 2A-2B и Фиг. 3A-3B, сейсмографическое устройство (70) может содержаться в бурильной колонне (24) в качестве компонента модуля измерения при бурении (46), либо в качестве компонента модуля сейсмики в процессе бурения (СПБ), либо в качестве компонента модуля каротажа в процессе бурения (КПБ), либо в каком-либо другом месте и/или каким-либо другим образом.
Цель сейсмографического устройства (70) заключается в обнаружении сейсмической энергии, распространяющейся в породе (72), окружающей ствол скважины (26), от сейсмического источника (не показан), расположенного на поверхности (74). Сейсмический источник, как правило, производит сейсмическую энергию относительно низкой частоты из-за низкого коэффициента затухания низкочастотной сейсмической энергии.
Сейсмографическое устройство (70), как правило, имеет относительно низкую резонансную частоту, соответствующую частоте сейсмического источника. Сейсмографическое устройство с низкой резонансной частотой (70) должно быть относительно чувствительным для обнаружения низких частот, и поэтому оно в определенной степени подвержено повреждениям из-за вибрации и ударов во время бурения ствола скважины (26). В результате этого было бы желательно защитить сейсмографическое устройство (70) от таких повреждений. Кроме того, для получения сигнала хорошего качества от сейсмографического устройства (70) было бы желательно обеспечить хорошую физическую связь между сейсмографическим устройством (70) и окружающим стволом скважины (26), тем самым улучшая передачу сейсмических сигналов от ствола скважины (26) к сейсмографическому устройству (70).
Для использования сейсмографическое устройство (70) в бурильной колонне (24) для обнаружения сейсмической энергии в сейсмокаротажных измерениях и/или в вертикальном сейсмическом профилировании (ВСП), сначала, как правило, необходимо прервать циркуляцию бурового раствора (58) в бурильной колонне (24) и прервать бурение, остановив вращение бурового долота (40).
На Фиг. 2A и 3A представлено схематическое изображение желаемого нерабочего состояния сейсмографического устройства (70) внутри бурильной колонны (24) во время бурения, а на Фиг. 2B и 3B представлено схематическое изображение желаемого рабочего состояния сейсмографического устройства (70) внутри бурильной колонны (24) во время использования сейсмографического устройства (70) для обнаружения сейсмической энергии.
Сейсмографическое устройство (70), как представлено на Фиг. 2A-2B и Фиг. 3A-3B, содержит сейсмографический датчик (80), фиксатор сейсмографа (82) и устройство сопряжения со стволом скважины (84).
Фиксатор сейсмографа (82) может переключаться между рабочим состоянием, в котором сейсмографический датчик (80) подвижен и выполнен с возможностью обнаружения сейсмической энергии, и нерабочим состоянием, в котором сейсмографический датчик (80) обездвижен и выполнен без возможности обнаружения сейсмической энергии, но защищен от вибрации и ударов.
Со ссылкой на Фиг. 4A и 4B, устройство сопряжения со стволом скважины (84) может переключаться между рабочим состоянием (Фиг. 4A), в котором устройство сопряжения со стволом скважины (84) выдвинуто из бурильной колонны (24) и контактирует с боковой стенкой ствола скважины (52) для улучшения передачи сейсмической энергии от ствола скважины (26) к сейсмографическому датчику (80), и нерабочим состоянием (Фиг. 4B), в котором устройство сопряжения со стволом скважины (84) не контактирует с боковой стенкой ствола скважины (52) и отведено от боковой стенки ствола скважины (52) для защиты устройства сопряжения со стволом скважины (84). Устройство сопряжения со стволом скважины (84) может содержать единственный выдвигаемый и втягиваемый соединительный кронштейн или множество выдвигаемых и втягиваемых соединительных кронштейнов, расположенных по окружности бурильной колонны (24). Как представлено схематически на Фиг. 4A и 4B, устройство сопряжения со стволом скважины (84) содержит три выдвигаемых и втягиваемых соединительных кронштейна, расположенных по окружности бурильной колонны (24).
Со ссылкой на Фиг. 5, пробоотборник (90) может содержаться в бурильной колонне (24) либо в качестве компонента модуля измерения при бурении (46), либо в качестве компонента модуля сейсмики в процессе бурения (СПБ), либо в качестве компонента модуля каротажа в процессе бурения (КПБ), либо в каком-либо другом месте и/или каким-либо другим образом.
Как представлено схематически на Фиг. 5, пробоотборник (90) содержит пробоотборную трубку (92) и может переключаться между рабочим состоянием, в котором пробоотборная трубка (92) выдвинута из бурильной колонны (24) и контактирует с боковой стенкой ствола скважины (52) для отбора пробы (не показано), и нерабочим состоянием, в котором пробоотборная трубка (92) не контактирует с боковой стенкой ствола скважины (52) и отведена от боковой стенки ствола скважины (52) для защиты пробоотборной трубки (92).
Сейсмографическое устройство (70) и пробоотборник (90) представляют собой неограничивающие примеры устройств, которые может содержать бурильная колонна (24), и которые может приводить в действие переключатель, реагирующий на давление.
На Фиг. 6-7 представлен первый, приведенный в качестве примера, вариант реализации механизма, реагирующего на давление, в переключателе. На Фиг. 8 представлен первый, приведенный в качестве примера, вариант реализации переключателя, содержащий первый, приведенный в качестве примера, вариант реализации механизма, реагирующего на давление, представленный на Фиг. 6-7. На Фиг. 9-10 представлен второй, приведенный в качестве примера, вариант реализации механизма, реагирующего на давление, в переключателе. На Фиг. 11 представлен второй, приведенный в качестве примера, вариант реализации переключателя, содержащий второй, приведенный в качестве примера, вариант реализации механизма, реагирующего на давление, представленный на Фиг. 9-10. В первом, приведенном в качестве примера, варианте реализации и во втором, приведенном в качестве примера, варианте реализации переключателя переключатель выполнен с возможностью приведения сейсмографического устройства (70) в действие.
В следующем описании первого, приведенного в качестве примера, варианта реализации и второго, приведенного в качестве примера, варианта реализации, характерные особенности механизма, реагирующего на давление, идентичные или эквивалентные в двух указанных, приведенных в качестве примера, вариантах реализации, будут обозначены одинаковыми ссылочными позициями.
Со ссылкой на Фиг. 6-7 первый, приведенный в качестве примера, вариант реализации механизма, реагирующего на давление (100), содержит цилиндр переключателя (102), поршень переключателя (104), первую систему флюидной изоляции (106) и вторую систему флюидной изоляции (108).
Первый, приведенный в качестве примера, вариант реализации механизма, реагирующего на давление (100), как представлено на Фиг. 6-7, расположен в подходящем положении внутри аппаратного средства, например, бурильной колонне (24), помещаемой внутрь ствола скважины, например, внутрь модуля сейсмики в процессе бурения (СПБ) или в каком-либо другом подходящем положении.
Механизм, реагирующий на давление (100), установлен радиально между внешней частью (110) бурильной колонны (24) в качестве внешнего пространства бурильной колонны (24) и канала (34) бурильной колонны (24) в качестве внутреннего пространства бурильной колонны (24). На механизм, реагирующий на давление (100), действует первое давление в канале (34) бурильной колонны (24) и второе давление во внешнем пространстве (110) бурильной колонны.
В первом, приведенном в качестве примера, варианте реализации механизма, реагирующего на давление (100), цилиндр переключателя (102) содержит продолговатую, вытянутую вдоль, полость, выполненную в компоненте бурильной колонны (24). Поршень переключателя (104) содержится внутри цилиндра переключателя (102) так, что поршень переключателя (104) имеет возможность осуществления возвратно-поступательного движения относительно цилиндра переключателя (102).
Цилиндр переключателя (102) имеет первый торец цилиндра переключателя (120) и второй торец цилиндра переключателя (122). Поршень переключателя (104) делит цилиндр переключателя на первую камеру переключателя (124), прилегающую к первому торцу цилиндра переключателя (120), и вторую камеру переключателя (126), прилегающую ко второму торцу цилиндра переключателя (122). Уплотнение, содержащее первый уплотнительный элемент (130), прилегающий к первой камере переключателя (124), и второй уплотнительный элемент (132), прилегающий ко второй камере переключателя (126), установлено на поршне переключателя (104).
Первая система флюидной изоляции (106) расположена между каналом (34) бурильной колонны (24) и первой камерой переключателя (124). Цель первой системы флюидной изоляции (106) заключается в изоляции механизма, реагирующего на давление (100), от флюидов, содержащихся в канале (34) бурильной колонны (24), и в то же время в предоставлении возможности связи первого давления в канале (34) бурильной колонны (24) с цилиндром переключателя (102) так, чтобы первое давление действовало на первую камеру переключателя (124) и было связано с ней.
Первая система гидроизоляции (106) содержит первый эластичный флюидный барьер (140), первую камеру передачи давления (142) и первый флюид передачи давления (144). Первый эластичный флюидный барьер (140) расположен между каналом (34) бурильной колонны (24) и первой камерой переключателя (124). Первая камера передачи давления (142) расположена между первым эластичным флюидным барьером (140) и первой камерой переключателя (124) и имеет флюидную связь с первой камерой переключателя (124). В первом, приведенном в качестве примера, варианте реализации механизма, реагирующего на давление (100), первая камера передачи давления (142) содержит полость, выполненную в компоненте бурильной колонны (24). Первый флюид передачи давления (144) содержится внутри первой камеры передачи давления (142) и первой камеры переключателя (124).
В первом, приведенном в качестве примера, варианте реализации механизма, реагирующего на давление (100), первый эластичный флюидный барьер (140) содержит эластомерную диафрагму, закрытую и защищенную перфорированным колпачком (146). В первом, приведенном в качестве примера, варианте реализации механизма, реагирующего на давление (100), первый флюид передачи давления (144) содержит подходящее масло.
Вторая система флюидной изоляции (108) расположена между внешней частью (110) бурильной колонны (24) и второй камерой переключателя (126). Цель второй системы флюидной изоляции (106) заключается в изоляции механизма, реагирующего на давление (100), от флюидов во внешнем пространстве (110) бурильной колонны (24), и в то же время в предоставлении возможности связи второго давления во внешнем пространстве (110) бурильной колонны (24) с цилиндром переключателя (102) так, чтобы второе давление действовало на вторую камеру переключателя (126) и было связано с ней.
Вторая система флюидной изоляции (106) содержит второй эластичный флюидный барьер (148), вторую камеру передачи давления (150), и второй флюид передачи давления (152). Второй эластичный флюидный барьер (148) расположен между внешним пространством (110) бурильной колонны (24) и второй камерой переключателя (126). Вторая камера передачи давления (150) расположена между вторым эластичным флюидным барьером (148) и второй камерой переключателя (126) и имеет флюидную связь со второй камерой переключателя (126). В первом, приведенном в качестве примера, варианте реализации механизма, реагирующего на давление (100), вторая камера передачи давления (150) содержит полость, выполненную в компоненте бурильной колонны (24). Второй флюид передачи давления (152) содержится внутри второй камеры передачи давления (150) и второй камеры переключателя (126).
В первом, приведенном в качестве примера, варианте реализации механизма, реагирующего на давление (100), второй эластичный флюидный барьер (148) содержит эластомерную диафрагму, закрытую и защищенную перфорированным колпачком (154), закрепленным с помощью стопорного кольца (156). В первом, приведенном в качестве примера, варианте реализации механизма, реагирующего на давление (100), первый флюид передачи давления (144) содержит подходящее масло.
В первом, приведенном в качестве примера, варианте реализации механизма, реагирующего на давление (100), отклоняющее устройство (160), содержащее пружину, содержится внутри второй камеры переключателя (126) и переводит поршень переключателя (104) к первому торцу цилиндра переключателя (120).
В первом, приведенном в качестве примера, варианте реализации механизма, реагирующего на давление (100), порт доступа (162) предусмотрен между внешней частью (110) бурильной колонны (24) и первой камерой передачи давления (142), и съемная заглушка (164) установлена на резьбе в порте доступа (162). Порт доступа (162) и заглушка (164) облегчают введение и удержание соответственно первого флюида передачи давления (144) в и внутри первой камеры передачи давления (142).
При использовании механизм, реагирующий на давление (100), обеспечивает реакцию на давление в ответ на перепад давления между первым давлением и вторым давлением. В первом, приведенном в качестве примера, варианте реализации механизма, реагирующего на давление (100), реакция на давление представлена положением поршня переключателя (104) внутри камеры переключателя (102). Если перепад давления ниже нижнего порога перепада давления, поршень переключателя (104) будет расположен внутри цилиндра переключателя (102) в первом положении реакции на давление, смещенном к первому торцу цилиндра переключателя (120). Если перепад давления выше верхнего порога перепада давления, поршень переключателя (104) будет расположен внутри цилиндра переключателя (102) во втором положении реакции на давление, смещенном к второму торцу цилиндра переключателя (122).
Отклоняющее устройство (160) перемещает поршень переключателя (104) к первому торцу цилиндра переключателя (120). В результате этого, перепад давления должен превзойти усилие, создаваемое отклоняющим устройством (160), для перемещения поршня переключателя (104) во второе положение реакции на давление.
Со ссылкой на Фиг. 8, первый, приведенный в качестве примера, вариант реализации переключателя (170) содержит первый, приведенный в качестве примера, вариант реализации механизма, реагирующего на давление (100) и исполнительный механизм устройства (172). В первом, приведенном в качестве примера, варианте реализации переключателя (170) переключатель (170) выполнен с возможностью приведения в действие устройства в бурильной колонне (24). Более конкретно, в первом, приведенном в качестве примера, варианте реализации переключателя (170) переключатель (170) выполнен с возможностью приведения в действие сейсмографического устройства (70), содержащего сейсмографический датчик (80), фиксатор сейсмографа (82) и устройство сопряжения со стволом скважины (84). В первом варианте реализации переключателя (170) устройство сопряжения со стволом скважины (84) содержит три выдвигаемых и втягиваемых соединительных кронштейна, расположенных по окружности компонента бурильной колонны (24), содержащей сейсмографическое устройство (70).
В первом, приведенном в качестве примера, варианте реализации переключателя (170) исполнительный механизм устройства (172) содержит исполнительный привод первого устройства (174) для приведения в действие фиксатора сейсмографа (82), и исполнительный привод второго устройства (176) для приведения в действие устройства сопряжения со стволом скважины (84). В других вариантах реализации может быть предусмотрен единственный исполнительный привод устройства для приведения в действие как фиксатора сейсмографа (82), так и устройства сопряжения со стволом скважины (84).
В первом, приведенном в качестве примера, варианте реализации переключателя (170) как исполнительный привод первого устройства (174), так и исполнительный привод второго устройства (176) представляют собой механические исполнительные приводы.
В первом, приведенном в качестве примера, варианте реализации переключателя (170) исполнительный привод первого устройства (174) содержит единственный элемент, образующий неотъемлемую часть поршня переключателя (104), а исполнительный привод второго устройства (176) содержит три набора из множества связанных элементов, соединяющих поршень переключателя (104) и каждый из трех соединительных кронштейнов устройства сопряжения со стволом скважины (84).
В первом, приведенном в качестве примера, варианте реализации переключателя (170) цилиндр переключателя (102) содержит паз исполнительного привода первого устройства (178) исполнительного привода первого устройства (174), и цилиндр переключателя содержит три паза исполнительного привода второго устройства (180) для размещения трех наборов связанных элементов, содержащих исполнительный привод второго устройства (176).
В первом, приведенном в качестве примера, варианте реализации переключателя (170) механизм, реагирующий на давление (100), выполнен так, чтобы паз исполнительного привода первого устройства (178) и пазы исполнительного привода второго устройства (180) находились между первым уплотняющим элементом (130) и вторым уплотняющим элементом (132), когда поршень переключателя (104) осуществляет возвратно-поступательные движения внутри цилиндра переключателя (102).
В первом, приведенном в качестве примера, варианте реализации переключателя (170) уплотнение исполнительного привода второго устройства (190) предусмотрено между наборами элементов, содержащими исполнительный привод второго устройства (176), и компонентом бурильной колонны (24), в котором содержится переключатель (170).
В первом, приведенном в качестве примера, варианте реализации переключателя (170) исполнительный привод первого устройства (174), исполнительный привод второго устройства (176) и поршень переключателя (104) выполнены с возможностью взаимодействия с механизмом, реагирующим на давление (100), и возможностью использования перепада давления между первым давлением и вторым давлением так, что когда поршень переключателя (104) находится в первом положении реакции на давление, сейсмографическое устройство (70) переключается в рабочее состояние, как представлено на Фиг. 2B и 3B, и так, что когда поршень переключателя (104) находится во втором положении реакции на давление, сейсмографическое устройство (70) переключается в нерабочее состояние, как представлено на Фиг. 2A и 3A.
Когда сейсмографическое устройство (70) приведено в рабочее состояние, фиксатор сейсмографа (82) разблокирует сейсмографический датчик (80), таким образом предоставляя сейсмографическому датчику (80) возможность движения, а устройство сопряжения со стволом скважины (84) вступает в контакт с боковой стенкой ствола скважины (52). Когда сейсмографическое устройство (70) приведено в нерабочее состояние, фиксатор сейсмографа (82) блокирует сейсмографический датчик (80), таким образом обездвиживая сейсмографический датчик (80), а устройство сопряжения со стволом скважины (84) отводится от боковой стенки ствола скважины (52).
Когда поршень переключателя (104) находится в первом положении реакции на давление, исполнительный привод первого устройства (174) и исполнительный привод второго устройства (176) находятся в первом положении исполнительного привода. Когда поршень переключателя (104) находится во втором положении реакции на давление, исполнительный привод первого устройства (174) и исполнительный привод второго устройства (176) находятся во втором положении исполнительного привода.
Исполнительный привод первого устройства (174) и сейсмографический датчик (80) выполнены так, что когда исполнительный привод первого устройства (174) находится в первом положении исполнительного привода, он удерживает сейсмографический датчик и защищает сейсмографический датчик (80) от вибрации и ударов, и выполнены так, что когда исполнительный привод первого устройства (174) находится во втором положении исполнительного привода, он освобождает сейсмографический датчик (80) и позволяет сейсмографическому датчику (80) обнаружить сейсмическую энергию.
Исполнительный привод второго устройства (176) выполнен так, что когда исполнительный привод второго устройства (176) находится в первом положении исполнительного привода, он разворачивается наружу относительно бурильной колонны (24) и соприкасается с боковой стенкой ствола скважины (52), и выполнен так, что когда исполнительный привод второго устройства (176) находится во втором положении исполнительного привода, он разворачивается внутрь относительно бурильной колонны (24), отходит от боковой стенки ствола скважины (52) и удерживается в положении прилегания к бурильной колонне (24).
На Фиг. 2A-2B и Фиг. 3A-3B представлены конфигурации сейсмографического устройства (70), которые отличаются от первого, приведенного в качестве примера, варианта реализации переключателя (170). В конфигурации сейсмографического устройства (70), представленной на Фиг. 2A-2B, устройство сопряжения со стволом скважины (84) выдвигается и втягивается без разворота, так что может понадобиться модифицированная версия исполнительного привода второго устройства (не показано на Фиг. 2A-2B). В конфигурации сейсмографического устройства (70), представленной на Фиг. 3A-3B, единственное комбинированное устройство выполнено с возможностью функционирования как в качестве фиксатора сейсмографа (82), так и в качестве устройства сопряжения со стволом скважины (84), так что требуется только один исполнительный привод устройства (не показан на Фиг. 3A-3B).
Второй, приведенный в качестве примера, вариант реализации механизма, реагирующего на давление (100), представлен со ссылкой на Фиг. 9-10. Второй, приведенный в качестве примера, вариант реализации переключателя (170), представлен со ссылкой на Фиг. 11. Во втором, приведенном в качестве примера, варианте реализации переключателя (170) переключатель (170) выполнен с возможностью приведения сейсмографического устройства (70) в действие.
Описание второго, приведенного в качестве примера, варианта реализации механизма, реагирующего на давление (100), и второго, приведенного в качестве примера, варианта реализации переключателя (170) ограничено различиями между вторым, приведенным в качестве примера, вариантом реализации и первым, приведенным в качестве примера, вариантом реализации.
Со ссылкой на Фиг. 9-10, во втором, приведенном в качестве примера, варианте реализации механизма, реагирующего на давление (100), цилиндр переключателя (102) содержит продолговатую вытянутую по окружности полость, выполненную в компоненте бурильной колонны (24). Таким образом, второй, приведенный в качестве примера, вариант реализации механизма, реагирующего на давление (100), может быть преимущественным для использования, когда существует ограниченное пространство внутри вдоль бурильной колонны (24) для вмещения механизма, реагирующего на давление (100), в то время как первый, приведенный в качестве примера, вариант реализации механизма, реагирующего на давление (100), может быть преимущественным для использования, когда существует ограниченное пространство внутри по окружности бурильной колонны (24) для вмещения механизма, реагирующего на давление (100).
Со ссылкой на Фиг. 9-10, во втором, приведенном в качестве примера, варианте реализации механизма, реагирующего на давление (100), порт доступа (162) и заглушка (164) первого, приведенного в качестве примера, варианта реализации могут быть опущены, поскольку первый флюид передачи давления (144) может быть введен в первую камеру передачи давления (142) через вторую камеру передачи давления (150) и цилиндр переключателя (102).
Со ссылкой на Фиг. 11, во втором, приведенном в качестве примера, варианте реализации переключателя (170) устройство сопряжения со стволом скважины (84) выдвигается и втягивается без разворота, так что исполнительный привод второго устройства (176) модифицирован, чтобы соответствовать движению устройства сопряжения со стволом скважины (84).
Со ссылкой на Фиг. 5, варианты реализации механизма, реагирующего на давление (100), и переключателя (170), аналогичные первому, приведенному в качестве примера, варианту реализации и второму, приведенному в качестве примера, варианту реализации, могут быть использованы для переключения пробоотборника (90) между рабочим состоянием, в котором пробоотборная трубка (92) выдвинута из бурильной колонны (24) и контактирует с боковой стенкой ствола скважины (52) для отбора пробы (не показано), и нерабочим состоянием, в котором пробоотборная трубка (92) не контактирует с боковой стенкой ствола скважины (52) и отведена от боковой стенки ствола скважины (52) для защиты пробоотборной трубки (92). В вариантах реализации изобретения, которые используются для приведения пробоотборника (90) в действие, пробоотборная трубка (92) может, в качестве неограничивающего примера, приводиться в действие исполнительным приводом устройства (172), содержащим кинематическую связь аналогично исполнительному приводу второго устройства (176) в первом и втором, приведенных в качестве примера, вариантах реализации переключателя (170).
Способ приведения в действие устройства, использующего перепад давления, может выполняться с помощью переключателя (170), описанного выше, или с помощью какой-либо другой конструкции, устройства или аппаратного средства или какой-либо комбинации других конструкций, устройств и/или аппаратных средств.
При использовании переключателя (170), описанного выше, способ приведения устройства в действие может выполняться путем предоставления механизма, реагирующего на давление (100), и исполнительного привода устройства (172), путем обеспечения первого перепада давления, который ниже нижнего порога перепада давления, чтобы привести устройство в рабочее состояние, и/или путем обеспечения второго перепада давления, который выше верхнего порога перепада давления, чтобы привести устройство в нерабочее состояние.
В некоторых вариантах реализации изобретения способ может выполняться в аппаратном средстве, имеющем возможность помещения в ствол скважины (26). В некоторых вариантах реализации изобретения способ может выполняться в аппаратном средстве, используемом при бурении ствола скважины (26). В некоторых вариантах реализации изобретения способ может выполняться в аппаратном средстве, содержащем бурильную колонну (24).
Со ссылкой на Фиг. 1, Фиг. 2A-2B и Фиг. 3A-3B, в некоторых конкретных вариантах реализации изобретения бурильная колонна (24) может содержать канал (34) и внешнее пространство (110), а перепад давления может представлять собой разницу между первым давлением в канале (34) бурильной колонны (24) и вторым давлением во внешнем пространстве (110) бурильной колонны (24).
Со ссылкой на Фиг. 1, Фиг. 2A и Фиг. 3A, во время бурения ствола скважины (26) буровой раствор (58) может циркулировать вниз с поверхности (76) внутрь бурильной колонны (24) через канал (34), может выходить из бурильной колонны (24) у бурового долота (40) и может циркулировать вверх через межколонное пространство (56) в стволе скважины во внешнем пространстве (110) бурильной колонны (24). Во время бурения первое давление в канале (34), как правило, будет значительно выше второго давления во внешнем пространстве (110) бурильной колонны (24), обеспечивая таким образом перепад давления между первым давлением и вторым давлением. Перепад давления во время бурения, как правило, возникает вследствие потерь энергии, испытываемых буровым раствором (58) в процессе циркуляции, в частности, когда буровой раствор (58) выходит из бурильной колонны (24) у бурового долота (40). Эти потери энергии могут зависеть от множества факторов, в том числе, в качестве неограничивающих примеров, зоны сопла бурового долота, расхода бурового раствора (58), текущего через бурильную колонну (24), плотности бурового раствора (58), конфигурации бурильной колонны (24) и т. п. В качестве неограничивающего примера диапазона, перепад давления во время бурения может быть в диапазоне от примерно 500 psi (около 3450 кПа) до примерно 4000 psi (27600 кПа).
Со ссылкой на Фиг. 1, Фиг. 2B и Фиг. 3B, когда циркуляция бурового раствора (58) через бурильную колонну (24) прекращается, как правило, при прекращении бурения, перепад давления между первым давлением в канале (34) бурильной колонны (24) и внешним пространством (110) бурильной колонны (24), как правило, существенно уменьшится. В качестве неограничивающего примера, когда буровой раствор (58) не циркулирует через бурильную колонну (24), перепад давления, может составлять около 10 psi (около 69 кПа).
Значительная разница между типичным перепадом давления во время циркуляции бурового раствора (58) и во время отсутствия циркуляции бурового раствора (58) может способствовать определению нижнего порога перепада давления и верхнего порога перепада давления. Если перепад давления ниже нижнего порога перепада давления, способ (и/или переключатель (170), выполняющий способ) может быть выполнен с возможностью приведения устройства в нужное состояние. Если перепад давления выше верхнего порога перепада давления, способ (и/или переключатель (170), выполняющий способ) может быть выполнен с возможностью приведения устройства в другое желаемое состояние.
В качестве неограничивающего примера, использующего приведенные в качестве примера значения перепада давления, описанные выше, нижний порог перепада давления может составлять около 100 psi (около 700 кПа), а верхний порог перепада давления может составлять около 400 psi (около 2800 кПа).
Если устройство представляет собой устройство, используемое, как правило, в процессе бурения, способ (и/или переключатель (170), выполняющий способ) может быть выполнен с возможностью приведения устройства в рабочее состояние, когда перепад давления выше верхнего порога перепада давления. Если устройство представляет собой устройство, используемое, как правило, когда бурение прекращается, способ (и/или переключатель (170), выполняющий способ) может быть выполнен с возможностью приведения устройства в рабочее состояние, когда перепад давления ниже нижнего порога перепада давления.
В качестве неограничивающих примеров, если устройство представляет собой сейсмографическое устройство (70) или пробоотборник (90), способ (и/или переключатель, выполняющий способ) может быть выполнен с возможностью приведения устройства в рабочее состояние, когда перепад давления ниже нижнего порога перепада давления, и может быть выполнен с возможностью приведения устройства в нерабочее состояние, когда перепад давления выше верхнего порога перепада давления.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ
Далее представлены неограничивающие конкретные варианты реализации переключателя и способа:
Вариант реализации изобретения A. Переключатель, приводимый в действие перепадом давления, распложенный в аппаратном средстве, подвергающемся первому и второму давлениям, при этом перепад давления равен первому давлению минус второе давление, указанный переключатель содержит:
(a) механизм, реагирующий на давление, для обеспечения реакции на давление в ответ на перепад давления; и
(b) исполнительный привод устройства, выполненный для взаимодействия с механизмом, реагирующим на давление, и для использования реакции на давление механизма, реагирующего на давление, для приведения устройства в действие, причем исполнительный привод устройства приводит устройство в рабочее состояние, когда перепад давления ниже нижнего порога перепада давления.
Вариант реализации изобретения B. Переключатель по Варианту реализации изобретения A, отличающийся тем, что исполнительный привод устройства приводит устройство в нерабочее состояние, когда перепад давления выше верхнего порога перепада давления.
Вариант реализации изобретения C. Переключатель по любому из Вариантов реализации изобретения A или B, в котором механизм, реагирующий на давление, находится в первом положении реакции на давление, когда перепад давления ниже нижнего порога перепада давления, и в котором механизм, реагирующий на давление, находится во втором положении реакции на давление, когда перепад давления выше верхнего порога перепада давления.
Вариант реализации изобретения D. Переключатель по любому из Вариантов реализации изобретения от A до C, дополнительно содержащий отклоняющее устройство, выполненное с возможностью перемещения механизма, реагирующего на давление, в первое положение реакции на давление.
Вариант реализации изобретения E. Переключатель по любому из Вариантов реализации изобретения от A до D, отличающийся тем, что механизм, реагирующий на давление, содержит:
(a) цилиндр переключателя, имеющий первый торец цилиндра переключателя и второй торец цилиндра переключателя;
(b) поршень переключателя, размещенный внутри цилиндра переключателя так, чтобы поршень переключателя и цилиндр переключателя имели возможность осуществления возвратно-поступательного движения относительно друг друга, причем поршень переключателя делит цилиндр переключателя на первую камеру переключателя, прилегающую к первому торцу цилиндра переключателя, и вторую камеру переключателя, прилегающую ко второму торцу цилиндра переключателя;
(c) при этом первая камера переключателя находится в связи по давлению с первым давлением; и
(d) причем вторая камера переключателя находится в связи по давлению со вторым давлением.
Вариант реализации изобретения F. Переключатель по любому из Вариантов реализации изобретения от A до E, в котором первое давление представляет собой давление во внутреннем пространстве, ограниченном аппаратным средством, и/или в котором второе давление представляет собой давление вне аппаратного средства.
Вариант реализации изобретения G. Переключатель по любому из Вариантов реализации изобретения E или F, дополнительно содержащий первую систему флюидной изоляции между внутренним пространством аппаратного средства и первой камерой переключателя для изоляции первой камеры переключателя от флюида во внутреннем пространстве, и/или дополнительно содержащий вторую систему флюидной изоляции между пространством вне аппаратного средства и второй камерой переключателя для изоляции второй камеры переключателя от внешнего флюида.
Вариант реализации изобретения H. Переключатель по любому из Вариантов реализации изобретения от E до G:
(a) в котором первая система флюидной изоляции содержит первый эластичный флюидный барьер между внутренним пространством и первой камерой переключателя и первую камеру передачи давления между первым эластичным гидравлическим барьером и первой камерой переключателя; и/или
(b) в котором вторая система флюидной изоляции содержит второй эластичный флюидный барьер между пространством вне аппаратного средства и второй камерой переключателя и вторую камеру передачи давления между вторым эластичным гидравлическим барьером и второй камерой переключателя.
Вариант реализации изобретения I. Переключатель по любому из Вариантов реализации изобретения от E до H, в котором первая система флюидной изоляции дополнительно содержит первый флюид передачи давления, содержащийся внутри первой камеры передачи давления и первой камеры переключателя, и/или в котором вторая система флюидной изоляции дополнительно содержит второй флюид передачи давления, содержащийся внутри второй камеры передачи давления и второй камеры переключателя.
Вариант реализации изобретения J. Переключатель по любому из Вариантов реализации изобретения от E до I, в котором первый эластичный флюидный барьер содержит диафрагму, и/или в котором второй эластичный флюидный барьер содержит диафрагму.
Вариант реализации изобретения K. Переключатель по любому из Вариантов реализации изобретения от E до J, дополнительно содержащий уплотнение между поршнем переключателя и цилиндром переключателя для предотвращения прохождения флюидов между первой камерой переключателя и второй камерой переключателя.
Вариант реализации изобретения L. Переключатель по любому из Вариантов реализации изобретения от A до K, отличающийся тем, что аппаратное средство ограничивает канал, проходящий через внутреннее пространство аппаратного средства, в котором первое давление представляет собой давление в канале аппаратного средства, и/или второе давление представляет собой давление вне аппаратного средства.
Вариант реализации изобретения M. Переключатель по любому из Вариантов реализации изобретения от A до L, отличающийся тем, что аппаратное средство выполнено с возможностью размещения в стволе скважины.
Вариант реализации изобретения N. Переключатель по любому из Вариантов реализации изобретения от A до M, дополнительно содержащий устройство, причем указанное устройство выбрано из группы устройств, состоящей из сейсмографического устройства и пробоотборника.
Вариант реализации изобретения O. Переключатель по любому из Вариантов реализации изобретения от A до N, в котором указанное устройство представляет собой сейсмографическое устройство, содержащее сейсмографический датчик, фиксатор сейсмографа, связанный с сейсмографическим датчиком, и устройство сопряжения со стволом скважины, и в котором исполнительный привод устройства содержит первый исполнительный привод устройства для приведения фиксатора сейсмографа в действие, и второй исполнительный привод устройства для приведения устройства сопряжения со стволом скважины в действие.
Вариант реализации изобретения P. Переключатель по любому из Вариантов реализации изобретения от A до O, в котором устройство представляет собой пробоотборник, и в котором исполнительный привод устройства содержит механическую муфту, связанную с механизмом, реагирующим на давление.
Вариант реализации изобретения Q. Способ приведения устройства в действие, включающий следующие этапы:
(a) предоставляют механизм, реагирующий на давление, обеспечивающий реакцию на давление в ответ на перепад давления, причем перепад давления равен первому давлению минус второе давление;
(b) предоставляют исполнительный привод устройства, выполненный для взаимодействия с механизмом, реагирующим на давление, для использования реакции на давление механизма, реагирующего на давление, для приведения устройства в действие; и
(c) обеспечивают первый перепад давления, причем первый перепад давления ниже нижнего порога перепада давления для приведения устройства в рабочее состояние.
Вариант реализации изобретения R. Способ по Варианту реализации изобретения Q, дополнительно включающий обеспечение второго перепада давления, причем второй перепад давления выше верхнего порога перепада давления, для приведения устройства в нерабочее состояние.
Вариант реализации изобретения S. Способ по любому из Вариантов реализации изобретения Q или R, отличающийся тем, что устройство представляет собой компонент аппаратного средства, выполненного с возможностью размещения в стволе скважины.
Вариант реализации изобретения T. Способ по любому из Вариантов реализации изобретения от Q до S, отличающийся тем, что аппаратное средство содержит канал, проходящий через внутреннее пространство аппаратного средства, в котором первое давление представляет собой давление в канале аппаратного средства, и/или в котором второе давление представляет собой давление вне аппаратного средства.
Вариант реализации изобретения U. Способ по любому из Вариантов реализации изобретения от Q до T, отличающийся тем, что устройство представляет собой устройство, выбранное из группы устройств, состоящей из сейсмографического устройства и пробоотборника.
Дополнительные варианты реализации изобретения, вытекающие из комбинирования, объединения и/или опускания особенностей вариантов реализации изобретения, непосредственно представленных в данном документе, не считаются исключениями.
В этом документе слово "содержащий" используется в неограничивающем смысле и означает, что предметы, следующие за этим словом, включены, но что предметы, не упомянутые специально, не исключены. Ссылка на элемент посредством формы единственного числа, не исключает возможности, что присутствует более одного из указанных элементов, за исключением случаев, когда контекст ясно требует наличие одного и только одного из указанных элементов.