專利名稱：制造傳導(dǎo)性井下繩索系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及井下傳導(dǎo)性繩索系統(tǒng)，特別是涉及制造包括小直徑管的繩索系統(tǒng)的方法及在該方法中有用的制造裝置，其中一個(gè)或多個(gè)傳輸信號(hào)和/或電的導(dǎo)體在管中延伸。
背景技術(shù)：
用于地下井的井下設(shè)備和工具是低于井口的，并在地下容器中操作以測(cè)量(比如作為時(shí)間函數(shù)的)結(jié)構(gòu)特征，如底部孔壓力和溫度，以及其它很多井中的測(cè)量、控制和操作任務(wù)。
這種類型的工具通常聯(lián)在傳導(dǎo)性繩索上放下。這種繩索由直徑范圍1/8″-1/2″的盤繞金屬管構(gòu)成，一種或者多種能傳輸信號(hào)和/或電力的導(dǎo)體位于盤繞管中。這些導(dǎo)體可以是能傳輸信號(hào)和/或電力到井下位置或從井下位置傳送信號(hào)和/或電力的絕緣導(dǎo)線、光纖或者其它導(dǎo)體。
繩索中電力導(dǎo)體的使用是眾所周知的，在美國(guó)專利5,122,209和5,495,755中都有描述，這些專利在此引用作為參考。因?yàn)檫@種類型的繩索盤繞管的長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10,000英尺，達(dá)到并超過(guò)20,000英尺，此處將導(dǎo)體插入到如此長(zhǎng)的盤繞管中有困難。
過(guò)去，如美國(guó)專利5,122,209描述的，通過(guò)將扁平的金屬帶和導(dǎo)體同時(shí)送入一系列盤繞管形模具中，焊接繞導(dǎo)體的金屬帶的可延伸邊緣就構(gòu)成了導(dǎo)體在其中的盤繞管。這樣的方法在過(guò)去被證明是有效的，但是也出現(xiàn)了一些問題。
例如，用上述方法制成的盤繞管產(chǎn)品經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致在產(chǎn)品的整個(gè)長(zhǎng)度完成之前在管中產(chǎn)生缺陷，這是不可修復(fù)的。因?yàn)楦叩臍垑穆适沟弥圃爝^(guò)程的成本大幅增加。
而且，隨著16,000英尺或更深的井的出現(xiàn)，由高強(qiáng)度材料如INCOLOY825構(gòu)成的相對(duì)的小直徑盤繞管是無(wú)法制成為在其中帶導(dǎo)體的，這些盤繞管相對(duì)厚的壁在運(yùn)樣的井中很有用。給盤繞管退火并縮小其橫截面對(duì)消除焊縫上的圓周裂縫以及由于材料的冷作硬化而增加強(qiáng)度是必要的。對(duì)帶導(dǎo)體的盤繞管不能執(zhí)行這些步驟。
這樣，就需要一種制造傳導(dǎo)性繩索的方法，尤其是制造那些在當(dāng)今的深井中使用的傳導(dǎo)性繩索的方法，這種方法可以消除上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
下面詳細(xì)描述的本發(fā)明已經(jīng)解決了上述問題，本發(fā)明包括在盤繞管做好后將導(dǎo)體插入到一段細(xì)長(zhǎng)盤繞金屬管中。導(dǎo)體可以是絕緣導(dǎo)線、光纖和其它形式的導(dǎo)體，或它們的組合，這些導(dǎo)體傳導(dǎo)信號(hào)和(或)電力。
本發(fā)明包括如下步驟將盤繞管插入近似垂直的通道中，如井孔；在盤繞管的上端提供允許操作者接近的開口。導(dǎo)體的前端插入到盤繞管的上端。
導(dǎo)體的前端包括聯(lián)在其上的細(xì)長(zhǎng)配重。配重必須足夠重以便拉直導(dǎo)體使導(dǎo)體在盤繞管中下落。這個(gè)配重也必須有足夠的柔性使得配重能通過(guò)盤繞管中小的轉(zhuǎn)彎或其它不規(guī)則處。
能實(shí)現(xiàn)上述功能的配重具有如下特點(diǎn)基本沒有硬度以便配重能在盤繞管中順利通過(guò)不規(guī)則處，而不會(huì)給盤繞管的內(nèi)表面施加邊緣載荷，而這個(gè)載荷會(huì)阻止導(dǎo)體的下落。這樣的配重由可調(diào)分段式結(jié)構(gòu)(如互連鏈環(huán)或類似物)構(gòu)成。
本發(fā)明實(shí)施例中，配重最開始必須推入盤繞管中，配重必須有最小彎曲半徑，這個(gè)半徑必須足夠大以便防止當(dāng)遇到轉(zhuǎn)彎或其它不規(guī)則處時(shí)，配重的各段堆積或阻塞，但是達(dá)到最小彎曲半徑之前配重基本上沒有硬度，不會(huì)施加邊緣載荷。這種配重的優(yōu)選形式是帶互連鏈環(huán)的鏈子，這種鏈子滾壓成型，可提供上述的特點(diǎn)。
在導(dǎo)體和配重插入到盤繞管中以后，允許它們?cè)谥亓Φ淖饔孟掳纯刂频乃俣韧ㄟ^(guò)盤繞管直到在盤繞管中插入了所需的導(dǎo)體長(zhǎng)度。在一些實(shí)施例中，例如在鏈子在盤繞管中垂直下落之前，它必須先通過(guò)90°或180°的轉(zhuǎn)彎，可以用推進(jìn)工具來(lái)幫助鏈子在最開始時(shí)插入盤繞管，直到盤繞管中有了足夠的重量允許配重在重力的作用下下落并將導(dǎo)體拖入盤繞管中。
調(diào)整盤繞管的螺旋間距以便導(dǎo)體外表面和盤繞管內(nèi)表面之間的摩擦力足夠大，可以支撐配重和導(dǎo)體而防止導(dǎo)體斷裂。導(dǎo)體插入到盤繞管中后，傳導(dǎo)性繩索組件繞在卷軸上備用。


結(jié)合下面優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明和附圖可以更好的理解本發(fā)明。
圖1是進(jìn)入地下井的傳導(dǎo)性繩索的示意圖；圖2是圖1所示的絕緣導(dǎo)體在一段傳導(dǎo)性繩索的盤繞金屬管中的剖視圖；圖3是制作傳導(dǎo)性繩索的現(xiàn)有技術(shù)方法示意圖；圖4是根據(jù)圖3中的方法將帶金屬帶成形為盤繞管的模具的示意圖；圖5是插入盤繞管中的導(dǎo)體的示意圖，該盤繞管已經(jīng)從傳統(tǒng)的繩索車送入地下井中；圖6是圖5中盤繞管末端的井下部分外表面的平面視圖，根據(jù)本發(fā)明它的外表面用成型刀具加工而成，以便下沉桿形式的配重連接到盤繞管上，將盤繞管拉入井孔并密封盤繞管；圖7是連接在盤繞管上配重的局部剖視圖；圖8是盤繞管的外露端和連接到繩索車上到夾具之間連接的局部剖視圖；圖9是圖5中的盤繞管在地下井的潤(rùn)滑器中的局部剖視圖，特別示出了在盤繞管接觸井底且盤繞管中的張力得以釋放后盤繞管的螺旋形狀。
圖10是延伸進(jìn)入管中且和從卷軸中展開的導(dǎo)體的示意圖；圖11和12是作為使導(dǎo)體降入盤繞管的配重的一段珠寶鏈的前視圖和側(cè)視圖；圖13是圖11和12所示的鏈子和導(dǎo)體之間的連接的部分剖視圖；圖13A是圖11和12所示的鏈子的最小彎曲半徑的示意圖；圖14是將圖11和12所示的鏈子推進(jìn)盤繞管的推進(jìn)工具的示意圖；圖15-17是圖14中所示推進(jìn)工具和鏈子的部分剖視圖，特別示出了推進(jìn)盤繞管的鏈子。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及將一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體插入一定長(zhǎng)度的盤繞管中的改進(jìn)方法，這種類型的盤繞管用于井下操作的傳導(dǎo)性繩索。在更廣范的意義上，本方法包括將導(dǎo)體插入盤繞管，在盤繞管進(jìn)入井或類似物中以后讓導(dǎo)體在重力作用下下落。本發(fā)明還涉及在實(shí)施這個(gè)方法中十分有用的各種操作技術(shù)。
盤繞管(coiledtubing)是纏在卷軸上的直徑相對(duì)較小的金屬導(dǎo)管，因?yàn)榻饘俚墓逃杏洃泴傩裕?dāng)盤繞管從卷軸中展開時(shí)盤繞管為螺旋形狀或具有殘余曲率。傳導(dǎo)性繩索是一段主要用于井下操作的盤繞管，它包括在盤繞管中延伸的一個(gè)或多個(gè)傳輸信號(hào)或電力的導(dǎo)體。
傳導(dǎo)性繩索的典型用法如圖1所示，圖中繩索10卷或纏在安裝在繩索車14上的鼓或卷軸12上。繩索10從卷軸12中展開，繞過(guò)輥?zhàn)?6、滑輪18和20后，通過(guò)潤(rùn)滑器24和井頭下降到地下井22中。工具26(如測(cè)井工具)，安裝在繩索10的端部執(zhí)行向下鉆進(jìn)操作。
潤(rùn)滑器24包括在潤(rùn)滑器24的上端用來(lái)繞繩索10形成密封的襯墊28，和在潤(rùn)滑器24下端用來(lái)隔離潤(rùn)滑器24和井的隔離閥30。液壓泵32置于潤(rùn)滑器24的外邊，給襯墊28施加壓力達(dá)到有效密封的目的。
如圖2所示，繩索10是由盤繞管34和在盤繞管34中延伸的導(dǎo)體36構(gòu)成的傳導(dǎo)性繩索，導(dǎo)體36能傳輸信號(hào)或電力。使用時(shí)，由于固有的記憶屬性，導(dǎo)體36在盤繞管34中保持螺旋形狀，如美國(guó)專利5,495,755所述，這個(gè)特點(diǎn)有利于通過(guò)導(dǎo)體外表面和盤繞管內(nèi)表面之間的摩擦來(lái)支撐盤繞管34中的導(dǎo)體36。對(duì)于通常使用的長(zhǎng)度，如果沒有這種支撐，在井孔內(nèi)的導(dǎo)體36的重量將大于它的斷裂強(qiáng)度。這樣，沒有這種摩擦支撐，導(dǎo)體36不能支撐自身的重量而會(huì)斷裂。
根據(jù)本發(fā)明，如果導(dǎo)體要插入盤繞管中，導(dǎo)體固有的螺旋形狀是必須解決的問題之一。因此，除非導(dǎo)體是直的，否則導(dǎo)體靠重力不能通過(guò)盤繞管。同時(shí)，在導(dǎo)體的外表面和盤繞管的內(nèi)表面之間必須有足夠的摩擦接觸以便盤繞管支撐導(dǎo)體的重量。
而且，將超過(guò)1,000英尺、達(dá)到并大于20,000英尺長(zhǎng)的盤繞管從卷軸中展開并吊掛在井中時(shí)，盤繞管也有固有的螺旋形狀。除了是直的以外，導(dǎo)體還必須能通過(guò)盤繞管的螺旋轉(zhuǎn)彎和井中任何不規(guī)則處引起的轉(zhuǎn)彎。
除了這些問題，將導(dǎo)體插入已經(jīng)形成的盤繞管中的難題還包括盤繞管相對(duì)較小內(nèi)徑(1/8″-1/2″的外徑減去盤繞管的壁厚)和盤繞管的長(zhǎng)度(超過(guò)1,000英尺，達(dá)到并大于20,000英尺)以及導(dǎo)體(例如絕緣電線、光纖以及類似導(dǎo)體)易于破碎的屬性。最令人生畏的挑戰(zhàn)是將例如直徑約0.055″的導(dǎo)線插入長(zhǎng)度超過(guò)1,000英尺、達(dá)到并大于20,000英尺且內(nèi)徑0.089″的盤繞管中，其內(nèi)徑小于導(dǎo)體36直徑的兩倍。下邊詳細(xì)描述的本發(fā)明為這個(gè)極端困難的技術(shù)難題提供了解決的方法。
過(guò)去，這種帶導(dǎo)線管(wire-in-tubing)、導(dǎo)體和繩索組件是將盤繞管繞導(dǎo)體形成而制造的，如美國(guó)專利5,122,209詳細(xì)描述的。作為背景技術(shù)，圖3和4簡(jiǎn)要示出了在專利5,122,209中所述的方法，其中纏在卷軸42上的導(dǎo)體36和纏在卷軸46上的金屬帶44同時(shí)送出。金屬帶44和導(dǎo)體36穿過(guò)一系列輥?zhàn)?8、50和52送出，這些輥?zhàn)邮菇饘賻?4轉(zhuǎn)彎并卷成管34，導(dǎo)體36在盤繞管34中。在金屬帶44的邊緣被焊接工作站56焊接之前，彈簧54延伸到管34中保護(hù)導(dǎo)體36不被損壞。最后的帶導(dǎo)線盤繞管成品纏在卷軸58上。
雖然這個(gè)方法能制出傳導(dǎo)性繩索，但它的成本昂貴且有較高的廢品率。沿著管經(jīng)常會(huì)有缺陷。這樣的缺陷是不可修復(fù)的，那段盤繞管必須報(bào)廢，這會(huì)增加成品的制造成本。
本發(fā)明的方法改善了以前將一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體放在盤繞管中的方法。本方法用傳統(tǒng)技術(shù)制成在其中不帶任何導(dǎo)體的盤繞管。通常這種盤繞管以傳統(tǒng)方法放入地下井或其它類型的盤繞管可在其中延伸的垂直通道。然后導(dǎo)體插入到盤繞管中，并允許導(dǎo)體靠重力在盤繞管中下落。
由細(xì)長(zhǎng)分段結(jié)構(gòu)形成的基本無(wú)硬度的新穎配重(下邊將詳細(xì)描述)聯(lián)在導(dǎo)體的前端，拉直導(dǎo)體并為重力提供足夠的重量，使導(dǎo)體下落至管的底部。
這種配重優(yōu)選的是由帶互連鏈環(huán)的鏈構(gòu)成，這種鏈有足夠的柔性以便穿過(guò)盤繞管中由盤繞管固有螺旋形狀引起的轉(zhuǎn)彎和其它不規(guī)則處、由井殼(wellcasing)造成的不規(guī)則處、在制造和處理盤繞管的過(guò)程中產(chǎn)生的其它轉(zhuǎn)彎。帶互連鏈環(huán)的鏈很重要，因?yàn)樗哂邢鄬?duì)高的密度可以減少配重的長(zhǎng)度。這種鏈還必須有最小彎曲半徑，例如當(dāng)導(dǎo)體在它能在盤繞管中垂直下落之前必須通過(guò)90°或180°的轉(zhuǎn)彎時(shí)鏈必須推進(jìn)盤繞管中開始工作，此時(shí)最小彎曲半徑防止鏈環(huán)堆積或阻塞。這種配重的優(yōu)選實(shí)施例的細(xì)節(jié)將在下邊詳細(xì)描述。
這種鏈的使用是第一次將公知的可行方法用于將一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體插入懸吊在井或類似物中的盤繞管中。盡管數(shù)個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的專利解決了可能遇到的一些問題，但都沒有公開任何可行的方案。
例如，在美國(guó)專利3,835,929中，通常提到的“導(dǎo)引裝置”可拆卸地連接到電纜下端，來(lái)保證電纜不會(huì)在盤繞管中“紐結(jié)”。可是卻沒有描述這種所謂導(dǎo)引裝置的結(jié)構(gòu)。另一可選的方法是將電纜泵送通過(guò)管，這個(gè)方法因?yàn)椴荒芴峁┳銐虻牧κ闺娎|在盤繞管中移動(dòng)而不可行。
在為了不同應(yīng)用目的的美國(guó)專利4,616,705中，細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)線中的熱電偶在沿井殼的外表面延伸的盤繞管中下落，由帶卷邊的航空導(dǎo)線構(gòu)成的下沉線(卷邊相隔1/2″卷到導(dǎo)線上)能將細(xì)長(zhǎng)感應(yīng)裝置向下拽并弄直其中的任何轉(zhuǎn)彎。雖然據(jù)說(shuō)是柔性的，但是這種導(dǎo)線仍太硬而不能穿過(guò)小半徑的轉(zhuǎn)彎，因?yàn)樽陨砉逃械挠捕冉o管壁施加了邊緣載荷。因此，所有的這些專利都沒能公開可行的辦法，以將導(dǎo)體插入已經(jīng)置于近似垂直的通道中的盤繞管內(nèi)，允許導(dǎo)體依靠重力順利下落，通過(guò)盤繞管中的任何轉(zhuǎn)彎或不規(guī)則處，直到導(dǎo)體完全插入。
執(zhí)行本發(fā)明解決這些問題的一個(gè)方法如圖5所示。管34纏在安裝在傳統(tǒng)繩索車62的卷軸60上。管34被送至井或其它位置處，這些地方有深度適宜的垂直通道。第二卷軸100(導(dǎo)體36纏在其上)也可以安裝在繩索車62上?？蛇x的，可以在井或類似物的附近放置執(zhí)行繩索車62功能的設(shè)施。
本發(fā)明中使用的盤繞管優(yōu)選由不銹鋼或鎳合金構(gòu)成，但本領(lǐng)域中其它公知的合適材料也可以使用。這種類型的盤繞管的外徑通常為1/8″-1/2″。采用本發(fā)明特別有用的材料是在深井中(超過(guò)16,000英尺)使用的高強(qiáng)度鎳合金INCOLOY 825(International Nickel Company的商標(biāo))，外徑為3/16″，相對(duì)較厚的管壁為約0.049″，因此內(nèi)徑約0.089″。
在這種類型的管中放置導(dǎo)體的傳統(tǒng)方法如前所述和圖3、4所示，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)是不適合的了。盤繞管最初形成后，被退火并隨后縮小其截面積至較小的直徑，以消除焊點(diǎn)處的任何微小周向裂縫、細(xì)化材料的粒狀組織并通過(guò)冷作硬化使管更硬。這些成型后的步驟不能在導(dǎo)體位于管中時(shí)進(jìn)行。
可以與本發(fā)明結(jié)合使用的導(dǎo)體類型優(yōu)選是由標(biāo)準(zhǔn)20號(hào)鍍鎳銅線構(gòu)成的絕緣銅線38。導(dǎo)體36有聚酰亞胺膠帶的絕緣包層40(DuPont商標(biāo)的KAPTON)，壓延樣品(mill spec)MIL-8138/12。芳香族聚酰亞胺樹脂的第二涂層以公知的方式施加，用來(lái)密封膠帶并提高耐用性。然而，也可以采用大量其它的絕緣電導(dǎo)體。
導(dǎo)體36可選的是一個(gè)或多個(gè)能傳輸信號(hào)的光纖。也可以用其它類型的導(dǎo)體。本發(fā)明試圖包括傳輸任何類型信號(hào)或電力的導(dǎo)體，或一些導(dǎo)體的組合。這些導(dǎo)體能插入盤繞管并能夠在井下應(yīng)用。
管34以一種公知的方式進(jìn)入井里，首先在管34的前端連接配重，例如公知類型的下沉桿86(見圖6和7)。管34和下沉桿86之間的連接首先是通過(guò)制備圖6示出的管34的前端而形成的。
在1996年6月6日提交的標(biāo)題為“滾壓成型座和夾持器……”的待審專利申請(qǐng)S.N.666,846(似乎使完全闡明的該申請(qǐng)?jiān)诖艘米鳛閰⒖?中示出和描述的成形刀具(未示出)用來(lái)加工管34外表面上的錐形表面78、80和82。如圖7所示，管34隨后通過(guò)在下沉桿86上的開口84插入。下沉桿86包括有空腔88的上部86A，在空腔88中由Swagelok公司制造的公知類型的配件用來(lái)將下沉桿86與管34相連，并密封管34的前端以阻止井中的液體。
Swagelok配件包括分別與凹槽78、80和82配合的套圈78A、80A和82A。套圈80A和82A保持在螺母77、79和接頭81之間的合適位置。套圈78A保持在螺母83、配件85和密封蓋87之間。下沉桿86包括下部86B，下部86B在下沉桿86如所述的連接到管34后旋進(jìn)上部86A。下沉桿86還包括魚形頸(fishing neck)89，用來(lái)從井口撤回下沉桿86。
如圖5所示，管34(包括聯(lián)在其端部的下沉桿86)從較低的滑輪64和較高的滑輪70上經(jīng)過(guò)，滑輪64依靠繩纜68聯(lián)列井頭66上，滑輪70固定在潤(rùn)滑器67上。潤(rùn)滑器67上包括襯墊、隔離閥和液壓泵，如圖1示出的，用于實(shí)現(xiàn)上述有效密封。但這些結(jié)構(gòu)在圖5中為了便于圖示而省略。
當(dāng)管從卷軸60中展開時(shí)，其為由管材料的固有記憶屬性形成的螺旋形狀。最初下沉桿86的重量拉直盤繞管34并將其拉入井中。在重力將下沉桿86和管34拉到一定距離后，管34的重量加上下沉桿86的重量將拉直管34并將它拉到井底或直到下沉桿86被橋式栓塞(未示出)阻住。此刻沒有拉力作用在管34上，如剖視圖9所示，管34在潤(rùn)滑器67和井中為螺旋形狀。
隨后管34與卷軸60斷開，通過(guò)如圖8所示的固定夾具91連接到車上，以便導(dǎo)體36插入管34中。因?yàn)楣苡|到井底和橋式栓塞或井中類似物上。所以管34可以與卷軸60斷開，且不在井表面固定?？蛇x的，用公知的板條或類似物使管34固定在井中的合適位置。
在本發(fā)明的實(shí)施例中通過(guò)連接在車62上的臂89將管34聯(lián)到車上。管34安裝在固定夾具91上，而固定夾具91通過(guò)螺栓93連接到臂89上。如圖8所示，在用上述提及的待審的美國(guó)專利申請(qǐng)S.N.666,846(1996年6月6日提交)中使用的開槽工具在管34的外表面加工出凹槽95之后，標(biāo)準(zhǔn)的Swagelok配件97(包括套圈97A和向后螺母97B)用來(lái)將管34聯(lián)到夾具上。塑料引導(dǎo)襯套99放在管34的末端，當(dāng)導(dǎo)體36按圖8所示箭頭方向插入時(shí)，防止導(dǎo)體36外表面的絕緣層或包層在管34的尖銳內(nèi)邊緣上拖拉。
當(dāng)車62不拖動(dòng)管34并使之拉緊時(shí)，因?yàn)楸P繞管34的固有記憶，它在潤(rùn)滑器67和井中保持螺旋形狀，如圖9所示。由于下述原因，通過(guò)按圖5所示的雙箭頭74所示的方向前后移動(dòng)車62，這種移動(dòng)拉直或放松管34從而可以調(diào)節(jié)這種螺旋的間距。
在導(dǎo)體36插入盤繞管之前，如圖11和12所示鏈118式的細(xì)長(zhǎng)配重連接到導(dǎo)體36的前端116(見圖13)用于拉直導(dǎo)體36并將導(dǎo)體36拉入管34。細(xì)長(zhǎng)配重必須基本上沒有硬度，以便它通過(guò)盤繞管中的小轉(zhuǎn)彎和其它不規(guī)則處，而不會(huì)給管的內(nèi)表面施加邊緣載荷，這個(gè)載荷會(huì)導(dǎo)致支撐摩擦力。這樣的配重可以由帶互連鏈環(huán)或類似物的鏈子這樣的細(xì)長(zhǎng)分段結(jié)構(gòu)構(gòu)成。可選的，可以采用用作拉輕夾具的卷邊鏈(未示出)，只要它有足夠的密度提供所需的重量就可以。這種類型的分段配重有足夠的柔性，以便通過(guò)盤繞管中的不規(guī)則處(這由管的固有螺旋形狀或造成盤繞管中的轉(zhuǎn)彎井的殼中不規(guī)則處造成0。
在配重必須先被推進(jìn)管中而開始的本發(fā)明的實(shí)施例中，例如，在配重垂直下落之前它必須通過(guò)90°或180°的轉(zhuǎn)彎，配重必須具有最小彎曲半徑，防止當(dāng)遇到不規(guī)則處時(shí)鏈環(huán)堆積或阻塞。圖11和12所示類型鏈的最小彎曲半徑在圖13A中示出。半徑線R示出了當(dāng)鏈118成圈時(shí)它的最小彎曲半徑，鏈118的末端在箭頭119所示的方向上受拉直到鏈鎖住且不能再?gòu)澢?br> 滿足這些需求的配重是由黃銅制成的180S.A.54珠寶鏈。如圖11和12所示，這種鏈的鏈環(huán)不同于傳統(tǒng)鏈的鏈環(huán)，因?yàn)樗鼈儩L壓成型為具有圓形截面，各鏈環(huán)的端部彼此相對(duì)成約90°角，如圖11所示的鏈環(huán)120。這種形狀大大地減少了相鄰鏈環(huán)的間隙，有效提供了具有相對(duì)高密度的鏈(比重約為7)，因此配重每單位長(zhǎng)度具有更大的重量。這種高密度鏈最顯著的優(yōu)點(diǎn)是為最初將導(dǎo)體36拖入管34提供所需重量的配重的長(zhǎng)度更短。
為控制鏈118的最小彎曲半徑，可以使互連鏈環(huán)120受壓。對(duì)本發(fā)明的目的，最小彎曲半徑優(yōu)選設(shè)置在大概1/4″-24″范圍內(nèi)，更優(yōu)選地是設(shè)置成約4″。用滾壓成型的鏈環(huán)得到這種鏈。用將鏈穿過(guò)公知類型的珠寶滾軋機(jī)的方法壓縮鏈環(huán)。長(zhǎng)度約為600英尺的滾壓成型黃銅鏈(180S.A.54)的最小彎曲半徑約為4″(重6-7磅)，能令人滿意的執(zhí)行本發(fā)明所述的方法。
在圖11和12所示的滾壓成型的鏈118的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)它到達(dá)轉(zhuǎn)彎或其它不規(guī)則處時(shí)它可以不堆積或不阻塞地被推入管。當(dāng)本發(fā)明在如圖1所示類型的井(有潤(rùn)滑器和井頭)中執(zhí)行時(shí)，最初將鏈繞過(guò)多個(gè)滑輪推過(guò)90°和(或)180°的轉(zhuǎn)彎并推入井里的能力是重要的。
可是，當(dāng)鏈從卷軸中展開時(shí)，如果它能直接落入井中，那就不需要推它了。在這種情況下，可以用沒有任何重要的最小轉(zhuǎn)彎直徑的傳統(tǒng)連接鏈來(lái)做配重。互連鏈環(huán)提供足夠的柔性，以允許鏈通過(guò)管中的小轉(zhuǎn)彎和不規(guī)則處。
雖然這種情況下可以使用傳統(tǒng)連接的鏈，可是如圖11和12所示的滾壓成型并壓縮的鏈的鏈環(huán)被扭轉(zhuǎn)以便各鏈環(huán)的端部彼此相對(duì)成90°，這種類型鏈的優(yōu)點(diǎn)在于，其密度為傳統(tǒng)鏈的大約兩倍，因此單位長(zhǎng)度的重量就是傳統(tǒng)鏈的兩倍，因此只需使用一半的長(zhǎng)度。
具有如上所述的互連鏈環(huán)的鏈118如圖11所示用公知類型的卷邊連接器連到導(dǎo)體36的前端116上。絕緣體40從前端116上剝下，露出一小段導(dǎo)線38。導(dǎo)線38插入到卷邊連接器122的一端。環(huán)形鋼導(dǎo)線124穿過(guò)鏈118的外鏈環(huán)120，并插入卷邊連接器122的另一端。公知卷邊工具(未示出)用來(lái)使連接器122卷到導(dǎo)線38和導(dǎo)線環(huán)124上，以便將鏈118和導(dǎo)線38連接起來(lái)。
隨后將鏈118插入到管34中?？墒?，因?yàn)楣?4在很多情況下不是位于井的正上方，在這種情況下必須為鏈118提供輔助工具。被證明有用的輔助工具是圖14-17所示類型的推進(jìn)工具126。這個(gè)推進(jìn)工具126與鏈118的外表面摩擦配合，并將鏈118推入管34中至足夠長(zhǎng)度，直到重力開始作用使鏈118依靠自己的重量下落。推進(jìn)工具126應(yīng)當(dāng)能夠至少將70-100英尺的鏈推入管34中。
如圖12-15所示，推進(jìn)工具126包括一對(duì)夾爪，例如由一對(duì)VICE-GRIPS提供的，在夾爪上裝有一對(duì)導(dǎo)引件128和130，如圖17所示，當(dāng)通常按箭頭129所示方向移動(dòng)導(dǎo)引件128閉合導(dǎo)引件時(shí)，導(dǎo)引件128和130以及導(dǎo)引延伸件128A和130A(圖17)構(gòu)成中空開口132，鏈118可以從中穿過(guò)。小電機(jī)124聯(lián)在導(dǎo)引延伸件130A上，驅(qū)動(dòng)由橡膠或其它可壓縮彈性體構(gòu)成的滾輪134，當(dāng)鏈118在驅(qū)動(dòng)滾輪134和相鄰惰輪135之間經(jīng)過(guò)時(shí)，按箭頭138所示方向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)滾輪134推動(dòng)鏈118按箭頭136的方向前進(jìn)。
置于導(dǎo)引延伸件128A和130A之間的導(dǎo)引管140引導(dǎo)鏈118進(jìn)入管34。在鏈11 8被推入到管34中足夠長(zhǎng)度后，重力開始作用于鏈118以便它依靠自身的重量下落。繩索車62按箭頭74(圖5)所示方向移動(dòng)來(lái)調(diào)整管34的螺旋間距以便在導(dǎo)體36中保持低于其斷裂強(qiáng)度的可承受張力，這個(gè)調(diào)節(jié)由導(dǎo)體36的外表面和管34的內(nèi)表面之間的摩擦力產(chǎn)生。
鏈118和導(dǎo)體36的下落速度(優(yōu)選大約200英尺/分鐘)由聯(lián)在卷軸100上的齒輪電機(jī)102控制，如圖10所示，齒輪電機(jī)102控制卷軸100的旋轉(zhuǎn)速度。因此，如果管中螺旋線的間距保持常量，導(dǎo)體中的張力(例如，由導(dǎo)體支撐的鏈118和導(dǎo)體36的重量)在整個(gè)插入過(guò)程保持恒定的水平。齒輪電機(jī)102調(diào)節(jié)下落速度和管34中的螺旋形狀支撐導(dǎo)體36。
對(duì)于上述類型的絕緣電導(dǎo)線，斷裂強(qiáng)度約60磅，這小于導(dǎo)體36插入到預(yù)定深度后導(dǎo)體36和鏈118的總重量。可是，通過(guò)調(diào)整管34的螺旋間距，導(dǎo)體36能支撐自身重量，當(dāng)它依靠重力在管34中下落時(shí)不會(huì)斷裂。
如圖10所示，導(dǎo)體從卷軸100展開后，按箭頭118所指方向移動(dòng)，經(jīng)過(guò)惰輪110、112和滑輪106，穿過(guò)輥?zhàn)咏M114，進(jìn)入安裝在固定夾具91上的管34?？潭刃问降膹埩χ甘酒?04通過(guò)滑輪106聯(lián)在導(dǎo)體36上，保持對(duì)作用在導(dǎo)體36上張力載荷的連續(xù)記錄。這是導(dǎo)體36所承受重量的指示。發(fā)現(xiàn)斷裂強(qiáng)度約為60磅的導(dǎo)體中帶約3-12磅的配重是在可行的范圍內(nèi)。
在導(dǎo)體36完全插入管34中后，管34隨后重新聯(lián)到卷軸60上，帶導(dǎo)線的管從井中移走并纏在卷軸60上。這樣，形成了傳導(dǎo)性繩索組件，其不需要在復(fù)繞管成形時(shí)將導(dǎo)體置于管中，該組件具有上述優(yōu)點(diǎn)。
雖然描述了實(shí)行本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解有很多修改、變化和改進(jìn)，它們都在本發(fā)明的范圍內(nèi)，所有這樣的修改、變化和改進(jìn)由所附的權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.將至少一個(gè)導(dǎo)體插入細(xì)長(zhǎng)的金屬盤繞管中的方法，包括以下步驟a.將盤繞管放在基本上垂直的通道中；b.將所述的導(dǎo)體插入到盤繞管中，導(dǎo)體的前端包括連接在其上的細(xì)長(zhǎng)配重，配重的重量足夠大以拉直導(dǎo)體，使導(dǎo)體足以在盤繞管中下落，配重基本沒有硬度以便有足夠的柔性而通過(guò)盤繞管中的轉(zhuǎn)彎和不規(guī)則處；c.允許導(dǎo)體和配重在重力的作用下通過(guò)盤繞管，盤繞管有足夠的螺旋間距，提供由于摩擦而產(chǎn)生的支撐力，防止導(dǎo)體斷裂，直到所需的導(dǎo)體長(zhǎng)度插入到盤繞管中；d.從通道中移走帶導(dǎo)體在其中的盤繞管，并將盤繞管纏在卷軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，插入導(dǎo)體的步驟包括插入一個(gè)或多個(gè)絕緣電導(dǎo)線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，插入導(dǎo)體的步驟包括插入一個(gè)或多個(gè)光纖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，插入導(dǎo)體的步驟包括插入絕緣導(dǎo)線和光纖的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，放置盤繞管的步驟包括將至少1,000英尺長(zhǎng)的盤繞管插入到地下井孔中的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，放置盤繞管的步驟包括插入外徑為1/8″-1/2″的盤繞管的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，還包括將盤繞管和安裝在車上的卷軸斷開連接并將盤繞管連接到車上的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，插入導(dǎo)體的步驟包括將具有細(xì)長(zhǎng)分段結(jié)構(gòu)的配重連接到導(dǎo)體的前端并將配重插入到盤繞管中的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，由具有互連鏈環(huán)的鏈構(gòu)成配重。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，鏈?zhǔn)菨L壓成型并具有最小彎曲半徑。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，鏈具有大約為1/4″-24″的最小彎曲半徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，允許導(dǎo)體和配重靠重力下落的步驟包括調(diào)節(jié)盤繞管中的張力，以調(diào)節(jié)盤繞管螺旋形狀的螺旋間距，這使得導(dǎo)體的外表面和盤繞管的內(nèi)表面之間的支撐摩擦力足夠支撐盤繞管中導(dǎo)體自身的重量。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)盤繞管中張力的步驟包括移動(dòng)與盤繞管連接的車的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，允許導(dǎo)體和配重在重力作用下下落的步驟還包括控制允許導(dǎo)體下落的速度的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，控制速度的步驟包括將減速齒輪電機(jī)可操作地連接到卷軸上并按預(yù)定地速度操作電機(jī)的步驟，導(dǎo)體從卷軸上展開。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將導(dǎo)體插入盤繞管的步驟包括將配重推進(jìn)盤繞管，直到配重在盤繞管中垂直地下落的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，推進(jìn)配重的步驟包括推進(jìn)配重繞過(guò)盤繞管中至少一個(gè)90°轉(zhuǎn)彎的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，推進(jìn)的步驟包括使配重在一對(duì)輥?zhàn)又g配合，旋轉(zhuǎn)其中至少一個(gè)輥?zhàn)邮沟门渲卦诒P繞管中移動(dòng)的步驟。
19.將至少一種絕緣電導(dǎo)線插入到一段在地下井中基本上垂直延伸的小直徑盤繞管中的方法，所述的盤繞管的內(nèi)徑小于導(dǎo)線直徑的至少兩倍，該方法包括以下步驟a.將配重連接至導(dǎo)線的前端，所述配重由分段結(jié)構(gòu)構(gòu)成，基本上沒有硬度并且足夠重以保持導(dǎo)體足夠直而依靠重力在盤繞管中下落；b.將配重插入盤繞管并允許配重和導(dǎo)體在盤繞管中依靠重力下落；c.在盤繞管中保持足夠的螺旋間距以在導(dǎo)體外表面和盤繞管內(nèi)表面之間產(chǎn)生支撐摩擦力，以防止導(dǎo)體因?yàn)樽陨碇亓慷鴶嗔选?br> 20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，連接配重的步驟包括連接由具有互連鏈環(huán)的鏈構(gòu)成的配重。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，連接配重的步驟包括連接具有最小彎曲半徑的滾壓成型鏈。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，連接配重的步驟包括連接具有最小彎曲半徑約1/4″-24″的滾壓成型鏈。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，保持螺旋間距的步驟包括調(diào)節(jié)盤繞管中張力的步驟。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)張力的步驟包括移動(dòng)與盤繞管連接的車的步驟。
25.一種用于將至少一個(gè)導(dǎo)體推進(jìn)到一段在基本上豎直方向延伸至少1000英尺長(zhǎng)的盤繞管中的配重，所述配重包括基本沒有硬度的細(xì)長(zhǎng)分段結(jié)構(gòu)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，配重由具有互連鏈環(huán)的鏈構(gòu)成。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，鏈?zhǔn)菨L壓成型的，具有最小彎曲半徑。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，鏈具有約1/4″-24″的最小彎曲半徑。
29.將一段具有最小彎曲半徑的細(xì)長(zhǎng)分段配重推入到一段盤繞管中的推進(jìn)工具，包括a.殼體；b.一對(duì)連接到殼體的輥?zhàn)?，基本上相互平行，?dāng)輥?zhàn)釉谒鼈兊牟僮魑恢脮r(shí)與分段配重配合；c.每個(gè)輥?zhàn)佣加信c分段配重摩擦配合的接觸面；d.至少與一個(gè)輥?zhàn)酉噙B來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)所述的輥?zhàn)硬⑼七M(jìn)配重的電機(jī)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的工具，其特征在于，殼體包括一對(duì)在開和閉位置可移動(dòng)的夾爪，在每個(gè)夾爪上安裝用于轉(zhuǎn)動(dòng)的輥?zhàn)樱?dāng)夾爪在它們的閉合位置時(shí)輥?zhàn)犹幵诓僮魑恢谩?br> 31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的工具，其特征在于，導(dǎo)引管連接到夾爪中的一個(gè)上，用于在配重通過(guò)輥?zhàn)雍蠼邮张渲?，引?dǎo)配重進(jìn)入盤繞管。
32.根據(jù)權(quán)利要求29的工具，其特征在于，輥?zhàn)佑煽蓧嚎s彈性體制成。
全文摘要
將至少一個(gè)導(dǎo)體(36)插入一段細(xì)長(zhǎng)盤繞管(34)中的方法包括以下步驟:將盤繞管(34)放在近乎垂直的通道中;將導(dǎo)體(36)插入盤繞管(34);包括細(xì)長(zhǎng)配重(118)的導(dǎo)體(36)的前端(116)連接在導(dǎo)體(36)上,配重(118)足夠重可以拉直導(dǎo)體(36)以及在盤繞管(34)中下落,配重(118)基本上沒有硬度以便它有足夠的柔性以通過(guò)盤繞管(34)的轉(zhuǎn)彎和不規(guī)則處,管(34)有足夠的螺旋間距以提供由摩擦產(chǎn)生的支持力,這個(gè)力防止導(dǎo)體(36)斷裂,直到所需長(zhǎng)度的導(dǎo)體(36)插入到盤繞管(34),從通道中移走內(nèi)部有導(dǎo)體(36)的盤繞管(34),并將盤繞管(34)纏在卷軸上。
文檔編號(hào)E21B17/20GK1345396SQ00805688
公開日2002年4月17日 申請(qǐng)日期2000年2月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月12日
發(fā)明者博伊德·B·穆爾 申請(qǐng)人:博伊德·B·穆爾