專利名稱：井下光纖濕連接系統(tǒng)和方法
井下光纖濕連接系統(tǒng)和方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)要求提交于2006年3月20日的臨時(shí)申請(qǐng)60/783,884的優(yōu) 先權(quán)，該臨時(shí)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。
背景技術(shù)：
在碳?xì)浠衔锟碧胶烷_采領(lǐng)域，越來(lái)越常見(jiàn)的是查看處于井下環(huán) 境中的監(jiān)視和/或控制型裝置，這需要與遠(yuǎn)程控制器(包括地面控制器) 的信號(hào)連接。因?yàn)榫孪到y(tǒng)通常由多個(gè)部件形成，這使在井下環(huán)境連 接使信號(hào)傳輸管成為必需，所述井下環(huán)境通常是骯臟、潮濕的環(huán)境。 接頭用以配合和操作所處的骯臟、潮濕環(huán)境向接頭本身提出挑戰(zhàn)。必 需仔細(xì)考慮準(zhǔn)備適當(dāng)?shù)慕宇^。另外，因?yàn)榻宇^通常與鉆井操作者相隔 幾英里，必需考慮定位和機(jī)械作用力。因?yàn)檫@些問(wèn)題，可以在井下環(huán) 境使用的接頭類型比較受限制，通常成本昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了井下光纖濕連接系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括鉆具主體的第一 和第二可配合部分；接頭主體的第一和第二可配合部分。還包括與接 頭主體的第一和第二可配合部分之一相關(guān)的第一磁鐵和與第一和第二 可配合部分中的另一部分相關(guān)的第二磁鐵，所述第一和第二磁鐵定向 為彼此吸引；位于鉆具主體的第一和第二可配合部分之一上的第一開 口 ；位于鉆具主體的第一和第二可配合部分中另 一部分上的第二開口 ； 以及鉆具主體的第一和第二可配合部分上的第一和第二開口至少之一 的構(gòu)造和尺寸設(shè)置成在其中寬松地容納接頭主體的第一和第二可配合 部分之一。
本發(fā)明還公開了一種在井下環(huán)境中濕連接光纖的方法。該方法包括利用柔性支撐件將接頭主體的第一和第二部分中的一個(gè)部分支撐在
鉆具主體的第一部分的開口內(nèi)，所述開口寬松地容納接頭主體部分； 使接頭主體的第一和第二部分中的另一部分移動(dòng)而與所述第一和第二 部分中的所述一個(gè)部分形成配合接觸，該另一部分位于鉆具主體的第 二部分內(nèi)；和使柔性支撐件彎曲以去除通過(guò)鉆具主體的第一和第二部 分的配合施加在接頭主體上的機(jī)械載荷。


圖1以透視方式顯示了處于彼此分解關(guān)系的接頭主體的陰陽(yáng)部
分；
圖2以虛線顯示了處于配合狀態(tài)的圖1所示部件； 圖3顯示了接頭主體的可選實(shí)施例，其中，顯示了清潔流體和限 制構(gòu)件；
圖4是鉆具主體的一部分的示意圖，該部分使接頭主體的陽(yáng)部布 置在內(nèi)部并由柔性支撐件支撐；
圖5是鉆具主體的一部分的示意圖，該部分使接頭主體的陰部布 置在內(nèi)部并由柔性支撐件支撐；和
圖6是處于連接構(gòu)造的圖4和5所示實(shí)例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖1，顯示了具有陽(yáng)部12和陰部14的接頭主體10。陰陽(yáng)部 顯示為圓柱體，但應(yīng)當(dāng)理解，可以采用任何幾何形狀。陽(yáng)部12包括突 起16，其以與凹口 18相對(duì)緊密連通的方式容納在陰部14中。選擇凹 口 18的深度尺寸以簡(jiǎn)單確?？煽康墓鈱W(xué)接口。陽(yáng)突起16包括光纖表 面20，當(dāng)?shù)谝徊糠?2和第二部分14配合時(shí)，所述光纖表面用于緊密 支撐在陰光纖表面22上(或在一個(gè)實(shí)施例中物理接觸)，從而使陽(yáng)突 起的長(zhǎng)度與凹口 18的深度尺寸相配。所述每段長(zhǎng)度分別從陽(yáng)部12的 肩部27和陰部14的肩部29算起。
為了在接頭主體10的配合期間使陽(yáng)部12和陰部14對(duì)齊，突起16包括斜邊24，其與陰部14中的截錐表面26可以連通，以將陽(yáng)部 12和陰部14至少之一推到相對(duì)于陽(yáng)部12和陰部14中的另一個(gè)更好 的對(duì)齊位置。還非?？赡艿氖牵?yáng)部12和陰部14兩者在斜邊24與截 錐表面26接觸時(shí)相對(duì)于彼此移動(dòng)。在這里4吏用短語(yǔ)"可以連通"，因 為還偶然發(fā)現(xiàn)有可能的是陰陽(yáng)部分在斜邊24與表面26之間不接觸的 情況下對(duì)齊。當(dāng)陽(yáng)部12和陰部14由于斜邊24和截錐表面26以及陽(yáng) 突起16和陰凹口 18之間的相互作用而初始對(duì)準(zhǔn)時(shí)，利用磁相互作用 以輔助配合過(guò)程。陽(yáng)部12上的磁鐵28和陰部14上的磁鐵30布置為 彼此吸引。磁鐵28和30將輔助定位，另外還用于拉動(dòng)接頭主體10 的陽(yáng)部12和陰部14使其形成完全配合接合。磁鐵28和30可以為如 圖所示的環(huán)形或者可以為其他幾何形狀。進(jìn)一步地，磁鐵28和30之 一或兩者可以由多個(gè)磁鐵代替。當(dāng)磁鐵28和30在接頭主體10配合期 間彼此靠近時(shí)，吸引力將接頭主體10的部分12和14保持在一起。
仍然參考圖1，顯示了從陽(yáng)部12伸出的光纖段32和從陰部14伸 出的光纖段34。柔性支撐件36和柔性支撐件38分別布置在光纖段32 和34上。柔性支撐件用于分別將接頭主體10的陽(yáng)部12和陰部14支 撐在鉆具主體內(nèi)的希望位置處，如下文參照?qǐng)D4-6所述的那樣。人們 注意到，附圖4-6在可從Baker Oil Tools購(gòu)得、產(chǎn)品號(hào)碼為H488-75 和H444-75 (分別指封隔器和再接合吊卡)的市售鉆具的范圍內(nèi)描述 了這里公開的構(gòu)造。這些鉆具的部件不與本發(fā)明密切相關(guān)，因此不再 進(jìn)行詳述。柔性支撐件38例如具有足夠的剛度以將接頭主體的陰部 14保持在相對(duì)固定的位置，從而不在接頭主體10的陰部14上施加顯 著的附加載荷。選擇支撐件38的剛度使其在承受任何大載荷時(shí)不足以 保持陰部14的位置。在這種情況下，柔性支撐件38以不損壞位于內(nèi) 部的光纖34的許多方法中的一種或多種方法壓彎。這類方法包括以螺 旋方式、微弓形方式和有助于在光纖中形成光滑大直徑彎曲部(而非 降低光纖性能的急彎)的其他方式彎曲。進(jìn)一步地，就剛度而言，希 望柔性支撐件36或38的剛度使其在沒(méi)有外力作用于其上時(shí)將接頭部 分保持在適當(dāng)位置處，另外，接頭部分可以在部分12和部分14對(duì)齊期間來(lái)回移動(dòng)以使其位置有效受到外力影響。因此，柔性支撐件36 和38具有三個(gè)目的，即，將接頭部分支撐在適當(dāng)位置、彎曲以使其對(duì) 齊以及去除接頭上的機(jī)械載荷。應(yīng)當(dāng)理解，所示柔性支撐件之一或兩 者可以具有這些性質(zhì)。當(dāng)支撐陽(yáng)部12和陰部14時(shí)，如圖4-6所示， 可利用具有這些性質(zhì)的柔性支撐件實(shí)現(xiàn)更大的柔性。利用柔性支撐的 兩個(gè)部分，可以使接頭主體具有更大的運(yùn)動(dòng)度。柔性支撐件去耦 (decoupling)構(gòu)思是重要的，因?yàn)榻宇^主體部分12和14必須在鉆具 主體部分配合之前配合，以免接頭主體部分未完全配合。因?yàn)檫@種布 置，剛性安裝的接頭主體將承受在接頭主體完全配合之后為鉆具主體 部分的配合所固有的各種載荷。這要求接頭主體在不具有這里公開的 構(gòu)造的情況下要牢固聯(lián)接到接頭上，所述接頭主體明顯地更為結(jié)實(shí)以 支撐那些載荷，從而使這種接頭的生產(chǎn)成本明顯變得更為昂貴，并且 在例如震動(dòng)和振動(dòng)的井孔情況下具有短使用壽命預(yù)期值。因?yàn)槿嵝灾?撐件36和38允許接頭主體部分12和14進(jìn)行運(yùn)動(dòng)并仍然支撐它們， 接頭主體部分可安裝在分別位于鉆具主體部分44和46上的寬松容納 開口 40和42中(參見(jiàn)圖4-6)。這與接頭主體部分在容納開口 40緊 配合到接頭主體上時(shí)位于鉆具主體部分44內(nèi)相比，使接頭主體部分 14或12具有更大的自由度。通過(guò)柔性支撐件38和/或36提供多自由 度。在圖6中，可以從視覺(jué)上認(rèn)識(shí)到，出于說(shuō)明性目的，柔性支撐件 36和38具有弓形。重要的是認(rèn)識(shí)到，可以在任何特定應(yīng)用中使用柔 性支撐件36、柔性支撐件38或兩者36和38。假設(shè)接頭主體10的至 少一部分由柔性支撐件支撐(否則將硬安裝到鉆具主體上)，可以實(shí)現(xiàn) 本發(fā)明所述布置的優(yōu)點(diǎn)。
在接頭主體110的可選實(shí)施例中，參考圖3，清潔流體50通過(guò)限 制構(gòu)件52容納在凹口 18內(nèi)。在構(gòu)件52為可破裂膜片的情況下，限制 構(gòu)件可在陽(yáng)突起16接近或者陽(yáng)突起16的表面20與構(gòu)件52確實(shí)接觸 時(shí)打開。這個(gè)實(shí)施例允許接頭主體IO本身沖洗各種污染物，否則，會(huì) 使污染物位于表面20和表面22之間，從而阻礙從光纖部分32向光纖 部分34的光透射，反之亦然。當(dāng)構(gòu)件52打開時(shí)，強(qiáng)制例如為液壓流體或折射率匹配膠凝體或其他光學(xué)適用流體的清潔流體50在界定于 陽(yáng)突起16和凹口 18之間的相對(duì)狹窄的環(huán)形空間內(nèi)流動(dòng)。排出這種流 體的壓力通過(guò)將突起16推入凹口 18中產(chǎn)生。清潔流體將污染物(否 則，它會(huì)阻礙光的透射)排出。在其他方面，這個(gè)實(shí)施例于前述實(shí)施 例類似。
權(quán)利要求
1. 一種井下光纖濕連接系統(tǒng)，包括鉆具主體的第一和第二可配合部分；接頭主體的第一和第二可配合部分，包括與接頭主體的第一和第二可配合部分之一相關(guān)的第一磁鐵和與第一和第二可配合部分中另一個(gè)相關(guān)的第二磁鐵，所述第一和第二磁鐵定向?yàn)楸舜宋?；位于鉆具主體的第一和第二可配合部分之一上的第一開口；位于鉆具主體的第一和第二可配合部分中另一個(gè)上的第二開口；和鉆具主體的第一和第二可配合部分上的第一和第二開口至少之一的構(gòu)造和尺寸設(shè)置成在其中寬松地容納接頭主體的第一和第二可配合部分之一。
2. 如權(quán)利要求l所述的井下光纖濕連接系統(tǒng)，還包括與容納在結(jié) 構(gòu)和尺寸寬松設(shè)置的開口中的接頭主體的可配合部分操作連通的柔性 支撐件，所述柔性支撐件的剛度足以支撐寬松懸置在所述開口中的接 頭主體的部分，但不足以承受與鉆具主件的第一和第二可配合部分的 配合相關(guān)的機(jī)械載荷。
3. 如權(quán)利要求1所述的井下光纖濕連接系統(tǒng)，其中，接頭主體的 第一和第二可配合部分之一構(gòu)造為陽(yáng)部，而接頭主體的第一和第二可配合部分中的另一個(gè)構(gòu)造為陰部。
4. 如權(quán)利要求3所述的井下光纖濕連接系統(tǒng)，其中，所述陰部包 括通過(guò)可打開的限制構(gòu)件保持在內(nèi)部的 一 定量的清潔流體。
5. 如權(quán)利要求4所述的井下光纖濕連接系統(tǒng)，其中，可打開的限 制構(gòu)件能夠通過(guò)接頭主體的陽(yáng)部將其破裂而打開。
6. 如權(quán)利要求4所述的井下光纖濕連接系統(tǒng)，其中，所述清潔流 體為液壓流體或折射率匹配膠凝體。
7. 如權(quán)利要求2所述的井下光纖濕連接系統(tǒng)，其中，所述柔性支撐件環(huán)形布置在光纖管周圍，所述光纖管設(shè)置為在配合時(shí)通過(guò)接頭主 體進(jìn)行光輸送。
8. 如權(quán)利要求2所述的井下光纖濕連接系統(tǒng)，其中，所述柔性支 撐件在接頭主體配合之后并在鉆具主件完全配合之前壓彎以從接頭主 體上去除鉆具主體的機(jī)械載荷。
9. 如權(quán)利要求3所述的井下光纖濕連接系統(tǒng)，其中，接頭主體的 陽(yáng)部有助于接頭主體的第一和第二部分對(duì)齊，而第一和第二磁鐵有助 于接頭主體的第一和第二部分對(duì)齊并將其拉到一起以形成匹配接合。
10. 如權(quán)利要求3所述的井下光纖濕連接系統(tǒng)，其中，第一和第 二磁鐵有助于在匹配接合之后保持接頭主體的第一和第二部分。
11. 如權(quán)利要求2所述的井下光纖濕連接系統(tǒng)，其中，接頭主體 的第一和第二部分都由獨(dú)立的柔性支撐件支撐并且布置在鉆具主體的 結(jié)構(gòu)和尺寸寬松設(shè)置的開口中。
12. —種在井下環(huán)境中濕連接光纖的方法，包括 利用柔性支撐件將接頭主體的第一和第二部分中的一個(gè)部分支撐在鉆具主體的第一部分的開口內(nèi)，所述開口寬松地容納接頭主體部分； 使接頭主體的第一和第二部分中的另一部分移動(dòng)，該另一部分位于鉆具主體的第二部分內(nèi)，與接頭主體第一和第二部分中的所述一個(gè)部分形成配合接觸；使柔性支撐件彎曲以消除通過(guò)鉆具主體的第 一和第二部分的配合施加在接頭上的機(jī)械載荷。
13. 如權(quán)利要求12所述的在井下環(huán)境中濕連接光纖的方法，其中， 所述移動(dòng)包括使接頭主體的第一和第二部分對(duì)齊。
14. 如權(quán)利要求12所述的在井下環(huán)境中濕連接光纖的方法，其中， 所述配合包括開啟一定量的清潔流體以沖洗接頭主體的連接區(qū)域。
15. 如權(quán)利要求14所述的在井下環(huán)境中濕連接光纖的方法，其中， 所述開啟是使限制構(gòu)件破裂。
全文摘要
一種井下光纖濕連接系統(tǒng)，包括鉆具主體的第一和第二可配合部分；接頭主體的第一和第二可配合部分。還包括與第一和第二可配合部分之一相關(guān)的第一磁鐵和與第一和第二可配合部分中另一部分相關(guān)的第二磁鐵，所述第一和第二磁鐵定向?yàn)楸舜宋?；位于鉆具主體的第一和第二可配合部分之一上的第一開口；位于鉆具主體的第一和第二可配合部分中另一部分上的第二開口；鉆具主體的第一和第二可配合部分上的第一和第二開口至少之一的構(gòu)造和尺寸設(shè)置成在其中寬松地容納接頭主體的第一和第二可配合部分之一。以及一種在井下環(huán)境中濕連接光纖的方法。
文檔編號(hào)G02B6/38GK101427169SQ200780014534
公開日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2007年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月20日
發(fā)明者M·P·科羅納多 申請(qǐng)人:貝克休斯公司