鉆井液沿鉆柱的腔孔傳遞，以及在電子設(shè)備包的位置處，將鉆井液引導至與絕緣短節(jié)的導電部和電子設(shè)備包的殼體的導電部兩者均電隔離的通道中。
[0018]本發(fā)明的其他方面和示例實施方式的特征將在附圖中示出和/或在以下描述中進行描述。
【附圖說明】
[0019]附圖示出了本發(fā)明的非限制性的示例實施方式。
[0020]圖1是根據(jù)示例實施方式的鉆井操作的示意圖。
[0021]圖2是根據(jù)示例實施方式的絕緣短節(jié)的縱向截面圖。
[0022]圖3A-3D是根據(jù)示例實施方式的絕緣短節(jié)的一部分的剖視圖。
[0023]圖4是根據(jù)示例實施方式的用于遙測信號發(fā)生器和絕緣短節(jié)的等效電路的示意圖。
[0024]圖5是根據(jù)示例實施方式的具有徑向向內(nèi)延伸部的絕緣短節(jié)的截面圖。
[0025]圖5A是根據(jù)示例實施方式的具有徑向向內(nèi)延伸部的絕緣短節(jié)的軸向的截面圖。
[0026]圖6示意性地示出了電子設(shè)備包位于絕緣短節(jié)的壁中的空腔中的示例實施方式。
【具體實施方式】
[0027]貫穿以下描述，對特定的細節(jié)進行闡述，從而給本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員提供更透徹的理解。然而，已知的元件可以不被示出或進行具體地描述以避免不必要地使本公開模糊。本技術(shù)的示例的下列描述無意于窮舉或?qū)⑾到y(tǒng)限制為任何示例實施方式的精確的形式。因此，描述和附圖被認為是說明性的，而不是限制性的意義。
[0028]雖然以上已經(jīng)討論了一些示例性的方面和實施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到一些修改、置換、添加和其子組合。因此，意在于下列所附權(quán)利要求書和此后引入的權(quán)利要求書被解釋為包含在其真正的精神和范圍內(nèi)的全部這些修改、置換、添加和子組合。
[0029]圖1示意性地示出了示例鉆井操作。鉆機10驅(qū)動鉆柱12，鉆柱12包括延伸至鉆頭14的鉆桿區(qū)段。圖示的鉆機10包括用于支承鉆柱的井架10A、鉆臺1B和絞車10C。鉆頭14在直徑方面大于鉆頭上方的鉆柱。圍繞鉆柱的環(huán)狀區(qū)域15通常填充有鉆井液。鉆井液通過鉆柱中的腔孔被泵送至鉆頭，并且攜帶來自鉆井操作的鉆肩通過環(huán)狀區(qū)域15返回地表。當鉆井時，在井筒中可以形成套管16。在套管的頂端處支承有防噴器17。圖1中示出的鉆機僅為示例性的。本文中描述的方法和裝置不特定于任何特定類型的鉆機。
[0030]鉆柱12包括絕緣短節(jié)20。位于鉆柱內(nèi)側(cè)(例如，在被容置在鉆柱的腔孔內(nèi)的電子設(shè)備探管中)的EM信號發(fā)生器18被橫跨絕緣短節(jié)20的電隔離間隙而電連接。來自EM信號發(fā)生器的信號導致能夠在地表處探測到的電流19A和電場19B。在示出的實施方式中，信號接收器13通過信號線纜13A連接、以測量電接地粧13B與鉆柱12的頂端之間的電位差。顯示器11可被連接以顯示由信號接收器13接收的數(shù)據(jù)。
[0031]圖2示出了絕緣短節(jié)20的示例結(jié)構(gòu)。絕緣短節(jié)20具有由填充有電絕緣材料的間隙20C間隔開的導電的朝井口部20A和導電的朝井下部20B。在絕緣短節(jié)20的朝井口端和朝井下端部處設(shè)置有用于聯(lián)接鄰近的鉆柱元件的聯(lián)接件21。在絕緣短節(jié)20的腔孔20D中支承有包括EM遙測信號發(fā)生器(圖2中未示出)的電子設(shè)備包22。
[0032]電子設(shè)備包22具有金屬殼體23，該金屬殼體23包括由電隔離間隙23C彼此電隔離的第一部分23A和第二部分23B。第一電極24A和第二電極24B連接至遙測信號發(fā)生器，并且分別與絕緣短節(jié)20的朝井口部20A和朝井下部20B接觸。電極24A可以但未必與電子設(shè)備包22的殼體的第一部23A電接觸。電極24B可以但未必與電子設(shè)備包22的殼體的第二部23B電接觸。
[0033]電隔離層25至少部分地覆蓋電子設(shè)備包22的電隔離間隙23C。電隔離層25在電子設(shè)備包22的外側(cè)表面上延伸，并且在電隔離間隙23C的一側(cè)或兩側(cè)上超出電隔離間隙23C—定距離地連續(xù)地覆蓋電子設(shè)備包22的導電殼體23的外側(cè)表面。在一些實施方式中，電隔離層25的連續(xù)覆蓋的長度為至少I米并且優(yōu)選地至少I 72米或2米。在一些示例實施方式中，電隔離層25的連續(xù)覆蓋的長度為3至4米。
[0034]在一些實施方式中，電隔離層25連續(xù)地覆蓋電子設(shè)備包22的外側(cè)表面的位于電極24A和電極24B之間的部分的至少60%或70%或80%。在一些實施方式中，電隔離層25連續(xù)地覆蓋電子設(shè)備包22的外側(cè)表面的位于電極24A和電極24B之間的基本上全部該部分。此處，“基本上全部”意味著至少95%。
[0035]在一些實施方式中，電隔離層25包括應用于電子設(shè)備包22的涂層、圍繞電子設(shè)備包22延伸的套筒或管等。層25的材料可以是適合暴露于井下條件下的任何電絕緣材料。一些非限制性示例為適合的熱塑塑料、環(huán)氧樹脂、陶瓷、彈性聚合物和橡膠。層25可包括應用至或結(jié)合至電子設(shè)備包22的涂層，或預成型部件(例如，通過擠壓、注射模制等形成)，該預成型部件隨后附接至電子設(shè)備包22、圍繞電子設(shè)備包22粘附或圍繞電子設(shè)備包22而支承。層25的材料應該能夠承受井下條件而不劣化。理想的材料可以承受最高至少150°C的溫度(優(yōu)選地175°C或200°C或更高)，對于其將暴露于的任何鉆井液有化學耐受性或是惰性的，不在很大程度上吸收液體并且抵御鉆井液的腐蝕。適合的材料的示例是PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)或PEEK(聚醚醚酮)。
[0036]在電子設(shè)備包22與絕緣短節(jié)20的導電的朝井口部20A和/或朝井下部20B的內(nèi)表面之間設(shè)置有第二電隔離層26。電隔離層26延伸以至少部分地覆蓋電隔離間隙20C的內(nèi)部側(cè)，并且連續(xù)地延伸以覆蓋電隔離間隙20C的至少一側(cè)上的腔孔壁的導電部。在一些實施方式中，電隔離層26連續(xù)地覆蓋腔孔壁的包括電隔離間隙20C的內(nèi)部側(cè)的部分，并且連續(xù)地延伸以覆蓋絕緣短節(jié)20的朝井口部20A和朝井下部20B兩者的部分。在一些實施方式中，電隔離層26包括應用于絕緣短節(jié)20內(nèi)側(cè)的涂層、圍繞絕緣短節(jié)20的內(nèi)側(cè)延伸的套筒或管等。
[0037]與層25 —樣，層26的材料可以是適合暴露于井下條件下的任何電絕緣材料。一些非限制性示例為適合的熱塑塑料、環(huán)氧樹脂、陶瓷、彈性聚合物和橡膠。層26可包括應用至、形成在或結(jié)合至絕緣短節(jié)20的內(nèi)部壁的涂層，或預成形部件(例如通過擠壓、注射模制等形成的)，預成形部件隨后附接至絕緣短節(jié)20的腔孔的內(nèi)側(cè)、圍繞絕緣短節(jié)20的腔孔的內(nèi)側(cè)粘附、圍繞絕緣短節(jié)20的腔孔的內(nèi)側(cè)而支承。適合的材料的示例是PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)或PEEK(聚醚醚酮)。
[0038]本發(fā)明人已經(jīng)確定絕緣短節(jié)的腔孔內(nèi)的低阻抗路徑在EM遙測信號的傳輸效率方面是重要的原因。電隔離層25的設(shè)置、特別是與電隔離層26的設(shè)置相結(jié)合，已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)大大降低了由在絕緣短節(jié)的腔孔內(nèi)的傳導電流引起的損耗。通過作為襯里覆于腔孔27內(nèi)的導電表面的電隔離層25和26，通過腔孔27中電連接絕緣短節(jié)20的部分20A和20B的流體的最短路徑為至少電隔離層25和26中較短者的長度。
[0039]圖3A-3D示出了可能的電傳導路徑，來自電極24A和24B的電流可以通過這些路徑?？梢钥吹降氖牵羞@些可能的電傳導路徑被電隔離層25、電隔離層26、電隔離間隙23C和電隔離間隙20C中的至少一者阻斷。
[0040]通過在電子設(shè)備包22的導電表面和/或絕緣短節(jié)20上提供電隔離障(否則會暴露于絕緣短節(jié)20的腔孔中的鉆井液)，可以獲得EM傳輸?shù)男史矫嫦喈敶蟮母纳?。隔離層25和26的長度應該足夠，從而將通過腔孔流體的導電路徑的阻抗提高至期望的程度。提供至少近似2米(6英尺)長的電隔離層25和26已被示為以90%的或在一些情況下更多地降低由于電流在鉆孔內(nèi)側(cè)流動而導致的電力損失。
[0041 ] 在示例實施例中，隔離層25和26為至少I米的長度(盡管在一些實施方式中可以較短)。在一些實施方式中，隔離層26延伸為電隔離層25的長度的至少75%的長度。在優(yōu)選實施例中，電隔離層26至少與電隔離層25 —樣長。在一些實施方式中，電隔離層26覆蓋絕緣短節(jié)20的腔孔的位于電極24A與電極24B之間的部分的基本上整個內(nèi)側(cè)。
[0042]圖4示意性地示出了用于遙測信號發(fā)生器和絕緣短節(jié)20的等效電路(忽略電容效應和感應效應)。電阻器Rin表示在絕緣短節(jié)20的腔孔20D內(nèi)可用的電流路徑，并且電阻器Rqut表示絕緣短節(jié)20外部的可用的電流路徑。雙重的非導電層25和26提供了有效大的內(nèi)部隔離路徑0^的較大值)，因此通過在絕緣短節(jié)20的天線元件之間提供內(nèi)電阻(Rin)來增加絕緣短節(jié)20EM遙測的電效率，該內(nèi)電阻(Rin)與外部間隙的電阻(Rqut)相比較大。
[0043]在絕緣短節(jié)20的內(nèi)表面和電子設(shè)備包22的外表面兩者上設(shè)置非導電層的另一優(yōu)點是層25和26防止電子設(shè)備包22的導電外表面與絕緣短節(jié)20的內(nèi)表面電接觸，該電接觸當在電子設(shè)備包和絕緣短節(jié)承受高沖擊和/或振動的情況下可能出現(xiàn)。該接觸會損壞遙測信號發(fā)生器(例如，通過使其輸出短路)和/或干擾井下信息的遙測。
[0044]可以可選地設(shè)置定中心裝置來保持電子設(shè)備包22在絕緣短節(jié)20的腔孔20D中的中央。各種定中心裝置設(shè)計被使用?？梢允褂萌魏芜m合的定中心裝置。在一些實施方式中，層25和26中的一者或兩者與定中心裝置一體形成。例如，定中心構(gòu)件、比如在長度方向