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課題

ポリアリールエーテルケトン基礎とした熱可塑性材料を、高圧高温ダウンホール検層の用途で使用する検層器具の作成において使用すること。

解決手段

骨格ガラス繊維のポリアリールエーテルケトン樹脂を検層器具のハウジング成形する。ハウジングは、フィラメント巻き取りか、圧縮成形によって作成される。検層器具を使用する場合、ハウジングは、検層器具の操作部品、つまりセンサー信号源のようなものを含み、操作部品をボアホール液体から保護する。

概要

背景

背景として、ダウンホール検層器具は、困難な環境条件下にさらされる。掘削された坑井の毎年の平均深さは、上及び海上のそれぞれで年々深くなっている。坑井が深くなるにつれて、作動圧力及び温度も高くなる。開いた(open)、即ち覆われていない穴(uncased hole)は、円形坑井ボアホール地表下の累層を通して掘ること含む。ドリルビットが各層を通過した後は、層はかなり粗く、更に研磨的な表面が残る。研磨的性質は、泥ケーキ側壁蓄積することによって減少するが、検層器具が坑井のボアホールに沿って反復移動すると、研磨的な摩耗を生ずる。加えて、検層器具は、しばしば垂直から傾き、これによって検層器具に相当量の研磨的摩耗を生じさせる。検層器具は、坑井のボアホールの中に降りていき、坑井の底まで移動し、そして回収される。坑井の全長を移動すると、検層器具は開いた穴との研磨的接触にさらされる。

掘削坑井は、非常に攻撃的な環境になり得る。ボアホールは、しわが多く研磨的になる傾向がしばしばある。掘削を容易にするために使用される掘削泥水は、非金属物質劣化できる化学添加剤を含む。この添加剤は、pH12.5の高さの範囲で、高い腐食性がある。他の坑井液体は、多くの物質腐食する、塩水、原油二酸化炭素及び硫化水素を含んでもよい。ダウンホールの状態は、深くなるにつれて徐々により悪化(hostile)してくる。5000〜8000メートルの深さで、260℃の底穴の温度(BHT)で、170MPaの圧力にしばしば遭遇する。これは、さらされた検層器具の材料の劣化を激化する。これら高圧高温(以下、「HPHT」とする。)の深い坑井条件は、外部、又はさらされた検層器具の部品損害を与える。内部の電子機器は、熱から保護される必要があり、外部のハウジングを改良する必要がある。最も脆弱な材料は、腐食性掘削泥水や他の腐食性坑井液体にさらされるプラスチック及び複合材料である。電気誘導及び磁気共鳴測定をするような、ある種の器具は、適性に機能するように不導性で非磁気性の材料の構造を要求する。このことは、本質的に電磁放射線を透過し、1の磁気透過性を有する材料を要求する。

一般に、セラミックは非常に脆性であり、即ち急激な衝撃はセラミックを破砕し得る。本発明は、ダウンホール検層器具を形成するシェル成形される複合材料系、特に260℃以上の一般的なBHTで作動し得る複合材料系を示す。これは、細長円筒形スリーブと接続された末端のサブ(sub)の構造を可能とし、この構造は、ハウジングの主要部分及び他の非金属部材を含む。完成した器具ハウジング、及びそのハウジング内の中身は、従って保護される。内部において、圧力平衡は、一般的に器具内の内圧を外部に近い圧力まであげることによって達成される。深い坑井は、170MPa以上の高さの圧力に遭遇する。エポキシフェノール樹脂のような従来のプラスチックは、約180℃、100MPaまでの条件で十分に機能する。しかしながら、更に極端な条件では、従来のプラスチックは早々に働かなくなる。多くの代替物質が、評価され、様々な理由で拒絶された。例えば、ポリミド、ポリエーテルイミド(“ULTEM”)、及びポリアミドイミド(“TORLON”)は、高温優秀耐久性であることでよく知られる。しかしながら、これらは、また、そのイミド及びアミド結合が、高いpHで急速に加水分解を受けるために、坑井液体では作用しない。ポリフェニレンサルファイドは、耐水性であるが、その結晶融点は260℃であり、本適用には低すぎる。

概要

ポリアリールエーテルケトン基礎とした熱可塑性材料を、高圧高温のダウンホール検層の用途で使用する検層器具の作成において使用すること。

骨格ガラス繊維のポリアリールエーテルケトン樹脂を検層器具のハウジングに成形する。ハウジングは、フィラメント巻き取りか、圧縮成形によって作成される。検層器具を使用する場合、ハウジングは、検層器具の操作部品、つまりセンサー信号源のようなものを含み、操作部品をボアホール液体から保護する。

目的

効果

実績

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請求項1

地表下の累層照射するための信号源及び当該信号源を保護するためのハウジングを有し、前記ハウジングがポリアリールエーテルケトン熱可塑性プラスチック樹脂シェルを含むことを特徴とするダウンホール検層器具。

請求項2

樹脂が、以下の繰り返し単位を有する直鎖芳香族ポリマーである、請求項1に記載のハウジング。−C6H4−、−O−、−C(O)−但し、−O−(エーテル)及び−C(O)−(ケトン)単位は、少なくとも1つの−C6H4−(アリーレン)単位によって分離される。

請求項3

シェルが、細長円筒形繊維スリーブを含む繊維強化複合体である、請求項2に記載のハウジング。

請求項4

樹脂中の繊維の多重層を含み、該層が特定の角度のバイアス位置を有する請求項3に記載のハウジング。

請求項5

シェルが樹脂の特定の壁厚を有し、繊維が繊維ガラスである、請求項4に記載のハウジング。

請求項6

熱吸収を増加し、シェルのUV劣化を減少する材料が、樹脂に加えられている請求項2に記載のハウジング。

請求項7

前記材料が、カーボンブラックである請求項6に記載のハウジング。

請求項8

検層器具が、ハウジング内に信号源及び信号センサー位置付けている、請求項1に記載のハウジング。

請求項9

信号センサー及び信号源が、ハウジング内で同心的である、請求項8に記載のハウジング。

請求項10

地表下の累層からの信号に応答するセンサー、及びサブで支持されたセンサーの周り外側シェルを有し、前記シェルがポリアリールエーテルケトン熱可塑性樹脂を有することを特徴とする検層器具。

請求項11

前記サブで支持されたシェルが、その末端でサブと連結された細長い中空円筒形シェルからなる請求項10に記載の検層器具。

請求項12

サブが、シェルの一端で連結され、かつ同心的に該シェルに適合している環状サブからなる請求項11に記載の検層器具。

請求項13

サブが、複数の不連続な繊維によって強化された成形固体ボディーから成る請求項11に記載の検層器具。

請求項14

サブで支持されたシェルが、該シェルと十分一体的となっている細長い円筒形の多重層繊維ガラス強化スリーブからなる、請求項10に記載の検層器具。

請求項15

検層器具のシェルが、熱可塑性材料の単一ボディーを有し、該熱可塑性材料が、[−C6H4−C(O)C6H4O C6H4O−]n(nは約100である。)、[−C6H4OC6H4C(O)C6H4(CO)−]n(nは約100である。)、[−C6H4OC6H4C(O)C6H4OC6H4OC6H4C(O)C6H4C(O)−]n(nは約50である。)、又は、これらの混合物である、請求項14に記載の検層器具。

請求項16

シェルが、ケーブルで支持された信号センサーを囲む、請求項10に記載の検層器具。

請求項17

シェルが、ドリルカラーを囲む、請求項10に記載の検層器具。

請求項18

シェルが、ドリルカラーに取り付けられたセンサーを封入し、囲む、請求項17に記載の検層器具。

請求項19

シェルが、ドリルカラーの周りに同心的である、請求項18に記載の検層器具。

請求項20

シェルが、該シェル内部で前記センサーを支持している、請求項10に記載の検層器具。

請求項21

センサーが、シェルに取り付けられたコイルである、請求項20に記載の検層器具。

請求項22

ポリアリールエーテルケトン樹脂の細長い中空円筒形シェルと、該シェルで支持されたセンサーとを含む、坑井ボアホールで使用するための細長いシェルであって、当該シェルが、センサーをボアホール液体から保護することを特徴とするシェル。

請求項23

センサーが、シェルの円筒形の面上に取り付けられた請求項22のシェル。

請求項24

シェルが、特定の壁厚に形成され、センサーが該シェル内に埋め込まれている、請求項22に記載のシェル。

請求項25

センサーが、複数のコイルを有し、各コイルが、シェルと同心的に多重回転している、請求項22に記載のシェル。

技術分野

0001

発明の背景
本発明は、ダウンホール検層の用途に使用される油田器具の製造におけるポリアリールエーテルケトン基礎とした熱可塑性プラスチック材料の製造及び使用に関する。

背景技術

0002

背景として、ダウンホール検層器具は、困難な環境条件下にさらされる。掘削された坑井の毎年の平均深さは、上及び海上のそれぞれで年々深くなっている。坑井が深くなるにつれて、作動圧力及び温度も高くなる。開いた(open)、即ち覆われていない穴(uncased hole)は、円形坑井ボアホール地表下の累層を通して掘ること含む。ドリルビットが各層を通過した後は、層はかなり粗く、更に研磨的な表面が残る。研磨的性質は、泥ケーキ側壁蓄積することによって減少するが、検層器具が坑井のボアホールに沿って反復移動すると、研磨的な摩耗を生ずる。加えて、検層器具は、しばしば垂直から傾き、これによって検層器具に相当量の研磨的摩耗を生じさせる。検層器具は、坑井のボアホールの中に降りていき、坑井の底まで移動し、そして回収される。坑井の全長を移動すると、検層器具は開いた穴との研磨的接触にさらされる。

0003

掘削坑井は、非常に攻撃的な環境になり得る。ボアホールは、しわが多く研磨的になる傾向がしばしばある。掘削を容易にするために使用される掘削泥水は、非金属物質劣化できる化学添加剤を含む。この添加剤は、pH12.5の高さの範囲で、高い腐食性がある。他の坑井液体は、多くの物質腐食する、塩水、原油二酸化炭素及び硫化水素を含んでもよい。ダウンホールの状態は、深くなるにつれて徐々により悪化(hostile)してくる。5000〜8000メートルの深さで、260℃の底穴の温度(BHT)で、170MPaの圧力にしばしば遭遇する。これは、さらされた検層器具の材料の劣化を激化する。これら高圧高温(以下、「HPHT」とする。)の深い坑井条件は、外部、又はさらされた検層器具の部品損害を与える。内部の電子機器は、熱から保護される必要があり、外部のハウジングを改良する必要がある。最も脆弱な材料は、腐食性掘削泥水や他の腐食性坑井液体にさらされるプラスチック及び複合材料である。電気誘導及び磁気共鳴測定をするような、ある種の器具は、適性に機能するように不導性で非磁気性の材料の構造を要求する。このことは、本質的に電磁放射線を透過し、1の磁気透過性を有する材料を要求する。

0004

一般に、セラミックは非常に脆性であり、即ち急激な衝撃はセラミックを破砕し得る。本発明は、ダウンホール検層器具を形成するシェル成形される複合材料系、特に260℃以上の一般的なBHTで作動し得る複合材料系を示す。これは、細長円筒形スリーブと接続された末端のサブ(sub)の構造を可能とし、この構造は、ハウジングの主要部分及び他の非金属部材を含む。完成した器具ハウジング、及びそのハウジング内の中身は、従って保護される。内部において、圧力平衡は、一般的に器具内の内圧を外部に近い圧力まであげることによって達成される。深い坑井は、170MPa以上の高さの圧力に遭遇する。エポキシフェノール樹脂のような従来のプラスチックは、約180℃、100MPaまでの条件で十分に機能する。しかしながら、更に極端な条件では、従来のプラスチックは早々に働かなくなる。多くの代替物質が、評価され、様々な理由で拒絶された。例えば、ポリミド、ポリエーテルイミド(“ULTEM”)、及びポリアミドイミド(“TORLON”)は、高温優秀耐久性であることでよく知られる。しかしながら、これらは、また、そのイミド及びアミド結合が、高いpHで急速に加水分解を受けるために、坑井液体では作用しない。ポリフェニレンサルファイドは、耐水性であるが、その結晶融点は260℃であり、本適用には低すぎる。

発明が解決しようとする課題

0005

ある群の材料であるポリアリールエーテルケトンは、本適用の厳しい熱的及び化学的要求を満たす。この材料は、所望の高圧、高温(HPHT)作動特性を有し、坑井液体及び累層液体による化学的攻撃も受けない。これは、HPHT条件で、化学的活性材料が存在しても、構造的剛性及び強度を与える。例えば、深い坑井においては、H2S侵入の危険性が常にある。本発明のシェルは、H2Sを通さない。さらに、強くて弾力があるので、坑井のボアホール中での移動中に研磨的接触しても、器具を損害、損傷しない。最終的に器具は、誘導検層器具の全ての検出部品を含むことが十分可能である。この新規シェルは、検層器具からの信号送信及び累層からの受信を実質的に透過する。本発明は、ドリルステム及びワイヤー線の両方の上で支持された検層器具用のハウジングを構成するスリーブを含む。成功したダウンホールハウジングシェル、末端に接続されたサブ、及び種々の他の部品は、ポリアリールエーテルケトンを基礎とした熱可塑性材料から作られ、HPHT条件下で作動する。

課題を解決するための手段

0006

発明の概要
本発明のシェルは、複合フィラメント材料から形成される。誘導検層器具のシェルは、マンドレルのまわりに巻かれた連続フィラメント多重層(multiple ply)から作られる。このシェルは、らせん角度で巻かれた所望の数の層で形成される。層は、実際のリード角度はなく、角度のバイアスを変えて巻かれ、構造上の強化を提供する。シェルに加え、異なる機能を提供する種々の幾何学的な形態の部品が、種々の他の方法によって製造され得る。

0007

誘導検層器具は、2つの末端に位置するサブの間に支持された細長いスリーブを利用する。これらは好ましくは射出成形によって成形される。固体ボディー成形は、要求された形状に機械加工でき、注入温度及び注入圧力を適用して、固体部分を成形する。好ましい形態は、同一の繊維ガラス材料ランダム分布するチョップトファイバーを利用する。この繊維は、ほぼランダムに射出成形に適した温度まであげた流動している粘着性含侵用プラスチック中に配向される。必要な高い温度で必要な圧力を適用することにより、要求された形状が成形される。型の適当な中空構造によって、形成した部品の機械加工は、最小限に保持される。一般的に機械加工はシール面で必要とされ、サブをスリーブに結合するのに十分な寸法安定性保証する。

0008

本発明は、悪環境でのダウンホール検層器具の製作に指定の材料を利用すること関する。材料は、掘削泥水とH2Sを含むアグレッシブな坑井液体にさらされながら、260℃、170MPaの高さで、驚くべき程強い。従って、本発明は、圧縮成形によって又は、ダウンホール器具設計の作用によって指示された適した設計基準と結びつけられた、回転マンドレル上でのトウプレグ(後述で定義する)の適用及び仕上げ機械加工によって、強いHPHTダウンホール器具を提供するように成形された部品を含む。双方の例において、好ましい樹脂は、結合したガラス繊維を有するポリアリールエーテルケトン樹脂である。これによって、深い坑井で見られる圧力、温度及び腐食性液体耐性を有しながら、必要な強度、電気的及び磁気的特徴を提供する。

発明を実施するための最良の形態

0009

好ましい態様の詳細な説明
まず、図1の図面に注目されたい。好ましいポリアリールエーテルケトン樹脂の成形方法を示す。多重層複合物を細長い管状の検層器具用シェルに製造する予備工程として、トウプレグと呼ばれる樹脂含侵した繊維強化部材を作った。検層器具の例は後述する。図1において、10は、トウプレグの製造及び巻回ラインを示す。いくつかの複製された糸巻き12は、それらが示されたトウプレグ20を形成するようにいくつかの繊維を整列する細長いストランドを配向するように位置している。トウプレグの拡大図を20に示す。トウプレグ20は、特定の幅と厚さに形成される。厚さは、一般的に約0.2mm〜約0.5mm(約0.008インチ〜約0.02インチ)である。幅は約6.35mm(約0.25インチ)までである。大まかに言えば、トウプレグは、押し出されて長方形の断面を形成する。この形は、必要な長方形の断面形状を提供する打ち抜き型によって決定される。

0010

繊維は、オーエンス・コーニングファイバーガラス(Owens Corning Fiberglass)によって提供され、S2繊維ガラスとして知られる高温材料が好ましい。繊維ガラスは、高強度マグネシウムアルミノケイ酸塩ガラスである。ガラス繊維は、約10から約40ミクロンの直径を有する。ガラス繊維は、連続フィラメント、即ち非常に長いものであることが好ましい。ガラス繊維が、数多くの個々の繊維を集めて織り交ぜた供給物を作成する場合、個々の繊維は有限の長さを有するが、織り交ぜると、集合的な長さは、実質的に無限となる。いくつかの繊維原料は巻かれて、制御可能な張力と所望程度のプレストレスを繊維原料に与える。

0011

ポリアリールエーテルケトンの種類は、米国特許第4320224号明細書に開示されている。構造的にポリアリールエーテルケトンは半透明で、以下の繰り返し単位で構成された熱可塑性樹脂である。
−C6H4−、−O−、−C(O)−
ここで、−O−及び−C(O)−単位は、少なくとも1つの−C6H4−単位によって分離されている。PEEKと呼ばれる1つの形は、ウエストチェスター PA(West Chester, PA)のVictrex USA, Inc.によって製造され、米国特許第430224号明細書に開示されている。繰り返し単位は、以下の通りである。
[−C6H4−C(O)C6H4OC6H4O−]n (nは約100)
PEKKと呼ばれる他の形は、Cytec Fiberiteによって市販されている。繰り返し単位は、以下の通りである。
[−C6H4OC6H4C(O)C6H4(CO)−]n (nは約100)
ULTRAPEKと呼ばれる第3の形は、BASFから入手可能であり、以下の繰り返し単位を有する。
[−C6H4OC6H4C(O)C6H4OC6H4OC6H4C(O)C6H4C(O)−]n(nは約50)
本発明の好ましいプラスチック樹脂は、この3種の指定した樹脂を含み、PEKKが最も好ましい。本発明の好ましい態様では、樹脂に埋め込まれた繊維ガラスは、所望の大きさに巻かれ、必要ならその後機械加工されてもよい。

0012

カーボンブラックは、約2%まで選択された樹脂に添加される。カーボンブラックは、熱吸収を強化することによって巻き取り操作を補助する。カーボンブラックは、また、最終製品のUV劣化を減少する。電気特性は、少量のカーボン粒によっても低下しない。選択した樹脂を特定の粘度で供給し、繊維12を効率よく含侵するのに十分な高い温度に加熱する。更に詳述すれば、この温度は、少なくとも約343℃(約650°F)、最も効率的な温度は、約371℃(約700°F)又は、わずかにそれより高い。最終製品は、樹脂重量に対して約33〜43重量%である。残りの部分は、繊維含有量12から構成されている。選択された樹脂30は、ポンプ32によって繊維12と共に加熱された押出機36に送られる。トウプレグ20を、回転マンドレル44に巻くために、張力ローラー40上でシャトルドライブ42に導く。張力をかけた部材20が複数層中の複数の巻き線から「単一」の部材を作ることができるように必要に応じ、いくつかの隣接するヒーター46が外面及び内面から熱を供給する。図2及び図3は、細長いシリンダーの形をした回転マンドレルの周りの異なる層を示す。これは、バイアス角を持たない1以上の底層24、逆方向のバイアス角を持つ層26及び28を含む。外層26は、実質的にバイアス角を持たない。代表的な、長さと厚さに形成されたシェルは、以下に記述する検層器具で述べる。

0013

熱可塑性プラスチック複合体の作成
連続繊維強化複合物品の作成に対していくつかの異なった方法がある。これらの方法にはフィラメント巻き取り、積み重ねシートの圧縮成形、及び樹脂の移送成形を含む。ここで請求されるようなポリアリールエーテルケトン樹脂に対し、最も好ましい方法は、フィラメント巻き取りである。第1工程は、S2繊維ガラスのトウを、例えば米国特許第4549920号明細書に記載されているように、樹脂で含侵することである。このトウは、複数のフィラメントを含み、このフィラメントは、好ましくは直径24ミクロンまでを有する。張力をかけたトウは、加熱したニップ(nip)を連続的に通され、そこで展開され、溶融樹脂注入されて、全てのフィラメントを樹脂で実質的に完全に湿潤する。トウプレグと呼ばれる含侵トウは、平らテープの形状を有する。トウは、その後、例えば米国特許5160561号明細書に記載されているように、移動キャリッジから回転マンドレルに移動して巻かれる。固化は、各連続層溶融するために適度に加熱することによって達成され、冷却及び固化前に各連続層は、直前の層に溶融する。得られた一体構造は、ダウンホール検層器具用のシェルの要求する全ての性質を有している。

0014

層は、(マンドレルの軸から)0〜90°の間で変化できる角度で加えられる。x、y、z軸方向における機械的性質は、工学要求に従って特定した角度の構成に依存する。一般的なダウンホール検層器具は、直径2〜20cmの管状形、0.2〜2cmの壁厚、及び6mまでの長さを要求する。前記フィラメント巻き取り工程は、これらの寸法を有する管状形を製造するのによく適合する。

0015

性質と試験データ
本発明前に、260℃に評価されたダウンホール検層器具用のシェルは、繊維ガラスファブリックで強化された熱硬化性フェノール樹脂を含んでいた。シェルは、ガラスファブリックをフェノール樹脂で含侵してプレプレグを得ることによって作成する。プレプレッグは、マンドレルの周りに所望の厚さに巻かれ、次いで加熱及び加圧下で硬化する。得られる熱硬化性複合体シェルは、全く信頼できない。即ち、時々指示通りに機能するが、たいていはひび割れになる。

0016

シェルは、水中で、270℃及び179MPaの静水圧で、2、3時間高圧坑井中に浸すことによって証明した。高い割合のシェルは、試験坑井中の1回の往復で働かなくなる。坑井試験で残ったシェルは、しばしば1回の坑井検層作業後に働かなくなる。破損は硬化中の樹脂の収縮による内部欠陥によることがわかった。本発明の熱硬化性複合体シェルは、この不利益を有さないので、坑井試験に失敗することはない。

0017

複合体シェルを比較する他の方法は、坑井試験の前後でこの特性を試験することである。この目的のため、「リング曲げ特性」を測定する方法を開発した。シェルから切り取った2.54cm(1インチ)のリングは、破壊するまで向かい合った試験機器の平面圧盤の間で直径方向圧縮した。応力歪曲線から、公知方法を使用してリングの弾性及び強度を計算することができる。一連の試験を行った。この試験では、リングを水又は油に176〜260℃、圧力179MPaで12時間までさらした。代表的なリングを、さらされる前後にリング曲げ試験にかけた。フェノール/繊維ガラスリングは、リング曲げ強度において過剰な損失を示した。一般的な試験では、1時間232℃、更に1時間260℃にした後、曲げ強度は140MPaから78.6MPaに低下した。比較のために、繊維ガラス強化PEKK樹脂から成るフィラメント巻き取りリングを、より厳しい条件であるが、試験した。270℃、145MPaで水中にて6時間後、リング曲げ強度は、206MPaであり、曲げ弾性は36GPaだった。

0018

成形品
ランダムな長さのチョップト繊維ガラスは、好ましい樹脂とランダムに混合され、適度な温度及び圧力で射出成形機によって型に注入し、成形したサブを形成した。既に述べたように、樹脂に分散された約2%までのカーボンブラックは、許容できる。繊維は、多少ランダムに配向される。繊維は、かなりの構造一体性を与え及びいくらかCTEを修正する。繊維は、混合物の約30重量%又は40重量%含むことができる。射出成形の後、構成は、以下の坑井ボアホールにおける一般的な適用についての議論でより明らかになるように、所望の特徴を有して提供される。

0019

検層器具の構造
図4は、液体で満たされた開いた穴の中にワイヤー線で支持した検層器具を示す。対照的に図5は、以下で述べるように、ドリルステムに付随した検層器具を示す。双方の場合に理解されるように、穴は、鉛直で示されるが、必ずしも常に一般的な状態ではない。一般に、坑井は、地表に対して垂直にドリルであられ、鉛直からの角度でずれる。重力によって、本発明の検層器具50は坑井ボアホール52に降ろされる。坑井の一部は覆われているが、検層器具50に隣接する坑井の一部を省略して一般的な状況を示す。掘削された穴はしわが寄っている。器具50に隣接して示した部分の泥ケーキ54は、ボアホール上に形成し、ボアホールの研磨的性質を幾分減少する。それにもかかわらず、ボアホールのしわの寄った状態は、ワイヤー線56で支持された検層器具50の表面を摩耗する。この関係で、器具は、側面を引きずるかもしれない。即ち、器具の重さ、坑井の角度及び非常に変異する他の要因に基づいて、ある程度の研磨的損傷が蓄積される。おおまかに言えば、器具は、望ましい深さまで降ろされ、検層が達成され、検索される。器具は、坑井のボアホールにある液柱58の中に降ろされる。再び、図4は、単純化されているが、検層器具が高腐食性液体の存在下でHPHTにさらされる比較的ありふれた状況を提供する。H2Sが、存在するかもしれず、おそらく坑井液体58に混入されているかもしれない。検層器具50は、いくつかのタイプの累層、照射装置60、及び対応する応答センサー62を組み込む。器具60は、隣接累層に誘導EMF場を生成する、整列した1以上のコイルであり得る。これは一般的に(1以上の意味で)送信コイルとして示される。センサー62は、この場合、(1以上の)受信コイルとして示され、コイル系は、累層中で誘導検層測定をする。他の例は、中性子を累層に伝える中性子発生器であり、センサー62は、NaI検出器のような放射線検出器である。特定の照射装置60に関係なく、対応するセンサー62は、適切に受信し、応答し、そして、坑井ボアホールに沿って累層の性質を決定するのに有用な検層信号を生成する。本発明の検層器具は、一対の末端部に位置するサブ66の間に取付けられたシェル64に組み込む。このシェルは、上記方法で生成され、検層器具の機能的な構成要素を収容する。中空のシェルは、本発明の好ましい樹脂を使用して射出成形によって作られた、適切な末端部に位置するサブ66を備える。シェル64とサブ66の表面は、上述のようにして作られた好ましい樹脂で作られている。

0020

図5は、別の検層系を示す。図5には、検層同時掘削装置が開示されている。この検層装置は、坑井ボアホール70で連続掘削するためにつるされたドリルステム68を含む。ドリルステム68は、図示方向で付与された回転により、地表のケリーから延びた適切な長さのドリルパイプを含む。ドリルステムの下端において、ドリルビット72は回転に応じて穴を進める。いくつかのドリルカラー74が組み込まれる。ドリルカラーは、剛性と重量を増加するために特に厚い壁を有するパイプジョイントであり、これにより穴を比較的垂直に維持している。をドリルステムを通して汲み落とし、ドリルカラー74中の内管76を通して流し、ドリルビット72を通して出し、ドリルステムの外の輪状空間にある地表に戻す。ドリルステムは、1以上の従来のドリルカラー74を含む。本発明の重要な趣旨において、好ましくは、最も低いドリルカラーが検層同時掘削(LWD)器具を含む。本発明のLWDシステムに対する重要性は、図6からより明らかになる。ドリルカラー74には、チャンバー78が提供され、測定器具を含む。測定装置は、図4の60に組み込んだ器具と同じであってよい。特に、いくつかの型の照射装置及びセンサーが含まれ、共にチャンバー78内に備えられる。実際は、いくつかのそのようなチャンバーがドリルカラー74に沿って存在してもよい。チャンバーはチャンバーがドリルカラーを著しく弱らせることのないように設置する。おおまかに言えば、放射線は、ビームの形態で外側に向かうか、又は坑井ボアホールを完全に取り巻く。誘導検層器具は、坑井ボアホールの周りを放射状に外側に広がる測定系の例となる。いかなる場合にも、測定系の操作装置は、チャンバー78内に備えられかつ保護され、及びスリーブ80はその周りに配置される。スリーブ80は、本発明の教示に従って作成される。従って、スリーブ80は、いかなる所望の周波数でもEMFを含む放射線を透過する。加えて、スリーブ80はチャンバー78を坑井中の液体から分離する。組立円筒形ハウジング80は、本発明に従って作成された。かなりのHPHTで操作する利益を有し、かつ累層へ伝達されたEMFを透過する。

0021

図7は、本発明に従って修正したシェルを示す。図7に示した修正したシェル82と端部に配置したサブ66は、検層器具50で適切に使用される。壁の一部は、シェル構造の断面図を見せるために除かれている。シェル又はスリーブ82は、第1コイル84を壁厚の中で巻いて構成されている。第2コイル86は、そこから間隔があけられている。これは、壁の中に一体化されている。また、1以上のコイルは、検層器具送信及び受信コイル配列を作り上げる。代表的な寸法として、壁は、厚さ約12.7mm(約0.50インチ)で、1巻以上のコイル84及び86を壁内部に含む。ワイヤーの寸法は、要求に対応している。1巻以上でコイル84及び86を作る。例えば、誘導検層の配列に対して、コイル84は、送信コイルであり、コイル86は受信コイルである。必要であれば、配列を形成するコイルは、部分的に又は全体に壁内に埋め込んでもよい。加えて図7は、壁内部の凹部88を示し、これは、センサー90を内部に配置し、このセンサーは、検層器具に戻るEMF又は他の照射開始応答に対応する。従って、センサーは、内表面又は、図示したように凹部又はフラッシュ配置されてもよく、内面上に突出していてもよい。一体的に成形されたセンサーは、製造後に配置されたセンサーと同じように組み込まれる。図7に示したセンサーの構造は、図4のワイヤー線器具50又は図5のLWD器具のいずれかに配置されてもよい。

図面の簡単な説明

0022

図1可撓性糸を加工し、及び樹脂を含侵して、回転マンドレル上に巻かれたトウプレグにして細長い円筒状誘導検層器具用ハウジングを形成する工程であって、当該トウプレグが、完成したシェルを形成するために回転マンドレルの周りに巻かれている一連の製造工程を示すブロックダイアグラムである。
図2壁の部分を示し、及びトウプレグの多重層がどのように形成されているのかを示す完成したシェルの拡大端面図である。
図3シェルを形成して強度を与える多重層を示すために、部分的に破断した、完成した誘導検層器具シェルの側面図である。
図4ワイヤー線で支持された検層器具を示す。
図5ドリルステムで支持された、検層及びドリル器具を示す。
図6図5の器具の断面図である。
図7スリーブに支持されたコイル配列を示すスリーブの等角図である。

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