用于快速部署井下工具的装置和方法技术领域
本文所公开的标的物的实施例一般来说涉及一种用于有效地部署井下工具的系统、
设备和方法。
背景技术
井下工具可以是用于在井下环境中(例如，在用于油气提取的井的内部)进行地震
勘测的装置。井下工具可以含有传感器，例如听地器、温度传感器、压力传感器、加速
度计、光学传感器等。为了适当地起作用，已被降入井内的井下工具可能需要用向上压
靠井壁的工具锚定在适当的位置。可以使用电缆将几个工具连同其它勘测设备一起从上
到下连接在一起并降入井内。
图1描绘示例性井下工具101，其在此情况下是震测工具。震测工具101可以包含
主外壳102、上部电缆接头103、下部电缆接头104以及锚臂106。测井电缆105可以在
顶部连接到震测工具101的上部电缆接头103并在底部连接到震测工具101的下部电缆
接头104。主外壳102可以是任何合适形状的且由任何合适材料制成的外壳，以用于围
封震测工具101内的任何设备，例如传感器、电机以及其它机械、电气和电子组件。上
部电缆接头103和下部电缆接头104可以相应地在顶端和底端封入震测工具101，并且
可以由与主外壳102类似的材料或任何适当材料制成。锚臂106可以由任何合适的材料
制成为任何合适形状，以用于当锚臂106处于闭合位置时使得震测工具101降入井内，
且当锚臂106处于打开位置时使震测工具101抵靠井壁锚定。例如，锚臂106可以由金
属制成为勺形。锚臂106可以任何合适方式附接到主外壳102以允许锚臂106在闭合位
置与打开位置之间切换。图2示出另一井下工具201，其类似于井下工具101，但是不
具有锚臂。例如，如果井下工具测量井内的压力和/或温度，那么所述工具不必与井的套
管或油管接触。
测井电缆105可以将震测工具101连接到其它装置，例如，其它震测工具、遥测装
置或允许震测工具101传输数据到计算机的电子装置。例如，震测工具101可以一串类
似的震测工具来部署，并且可以通过测井电缆105在上方和下方连接到其它震测工具
101，如图3中所图示。图3示出系统300，其包含部署在井302中的多个工具306到
310。工具306到310可以通过主测井电缆304从地面降入井302内。测井电缆105可
以将工具306到310连接到彼此、连接到遥测单元305以及端部单元320。主测井电缆
304可以将作为端部单元320的一部分的电子装置322连接到遥测单元305，并且可以
用来控制井302内的所有地震勘测设备的下降和上升。在一个应用中，主测井电缆304
可以与测井电缆105不同。电子装置322可以用作通过链路326在工具306到310与计
算机324之间的接口。计算机324可以是用于从工具306到310以及端部单元322采集
数据并且发送命令到所述工具和端部单元的任何合适的计算装置。遥测单元305可以从
工具306到310中的传感器收集数据以用于传输到电子装置322和计算机324。
当工具306到310部署在井302内部时，由于工具的数目N可在20个与200个之
间变化，且每一单元的重量可为几十公斤，因此在测井电缆105内可能产生较大张力。
因此，当部署在井中且从主测井电缆304悬挂时工具的总重量可以达到几顿。使部署过
程更加复杂的是，必须使用吊车来从地面提升每一工具并将其与从当前模块悬挂的所有
其它经部署模块一起部署在井中。此过程在图4中示意性地图示出，其中示出多个工具
406到410，其中的一些(409、410)已经部署在井402中，且其中的一些(406、407)
等待部署。
吊车430(部分地示出)通过电缆432连接到部署装置436(在本领域中称为“瓶”)
的对应支架434。部署装置436是经配置以容纳工具408的圆筒，其通过测井电缆105
连接到下一个工具407并且还连接到已经部署在井中的工具409和410。因此，(通过已
部署在井内部的所有工具409和410施加的)较大力被施加到当前工具408，所述工具
等待轮到其部署在井内部。当前工具408通过另一测井电缆105连接到下一个工具407，
所述工具与其它工具406一起位于地面上。第二部署装置438用于容纳下一个工具407。
应注意，现有的部署装置经配置以接收除顶部部分外的整个工具。当前工具408连同第
一部署装置436一起通过位于井402的顶部上的地面442上的钻机安装承板440支撑。
钻机安装承板440具有缝隙(未示出)以准许在需要时移除测井电缆105。部署装置436
和438两者还都具有沿着它们的长度一直延伸的对应缝隙，使得它们可以从测井电缆105
中移除。在将当前工具408和第一部署装置436放置在钻机安装承板440上之后，从第
一部署装置436中移除吊车的电缆432并将所述电缆附接到第二部署装置438。在将下
一个工具407固定到第二部署装置438之后，吊车430使第二部署装置438连同下一个
工具407一起提升直到当前工具408从其第一部署装置436提升为止。在此阶段，第一
部署装置436从测井电缆105中移除并且下一个工具407与其第二部署装置438一起在
钻机安装承板440的顶部上降低，所述钻机安装承板在当前工具408已经进入井之后放
置在井的顶部上。应注意，此操作是必需的，因为钻机安装承板中的开口在直径上比工
具的外径更小。接着，使用经释放的第一部署装置436来容纳下一个工具406并且以此
方式继续此过程直到将所有工具部署在井内部为止。
在部署之前，工具沿着双向链路机械以及电性地彼此连接。因此，可以沿着双向链
路与工具通信。因此，在将工具部署到井中之前，如图4中所图示使所述工具彼此连接
并进行测试。然而，惯用做法是在此测试之后解除所述工具的连接并且当在井中部署所
述工具时再次将它们连接起来。
如上文关于图4所论述的将工具部署到井中的操作是特别复杂的。这种操作带来安
全问题。实际上，由已经安置到井中的工具的重量引起的机械张力可以达到几顿。由于
工具在经部署之前放在地面上，因此存在工具可能被测井电缆105的张力承载并伤害操
作者的危险。因此，需要控制测井电缆中的张力并在不具有张力且不危及人类安全的情
况下将工具部署到井中。
上文所描述的方法还存在其它缺点。需要两个部署装置来实际上部署一个工具。另
外，部署过程速度较慢，这增加了操作的成本。此外，由于必须在高张力下不断地提升
和降低部署工具，这增加了与设备操作相关联的安全风险。特别是，当移除部署装置时，
有时发生部署装置落在地板上，可能伤害设备的操作者。
因此，需要一种用于以更快速和更安全的方式部署一连串的井下工具的系统、设备
和方法。
发明内容
本发明力图提供一种如所附权利要求书中所界定的用于在井中部署井下工具、具体
来说井下地震监测装置的改进的部署系统。本发明还提供一种作为所述系统的一部分的
部署装置，以及一种还如下文所要求的用于部署井下工具的方法。
在一个实施例中，一种用于在井中部署井下工具的部署系统包括：
多个井下工具，其用于测量井内的至少一个参数；
部署装置，其用于部署所述多个井下工具；
钻机安装承板，其用于遮盖井的顶端并支撑已经部署在井中的所述多个井下工具；
以及
吊车，其经配置以连接到所述部署装置，
其中所述部署装置经配置以闩锁井下工具的打捞颈的至少一部分以用于提升或降
低井下工具。
在特定实施例中，部署系统进一步包括夹具，所述夹具经配置以附接到井下工具，
以用于当放置在钻机安装承板上并且部署装置被移除时支撑井下工具。
在特定实施例中，夹具经配置以附接到井下工具，使得从夹具到井下工具的顶部部
分的距离匹配从地面到操作部署装置的操作者的手臂的距离。
在特定实施例中，钻机安装承板内的开口具有大于井下工具的外径的直径，使得当
在井中部署井下工具时井下工具可以通过钻机安装承板。
在特定实施例中，井下工具包括地震传感器并且具有锚臂，所述锚臂经配置以当井
下工具处于井内部的适当位置时接触井。
在一个实施例中，一种用于在井内部部署一连串的井下工具的方法包括：
当在地面上时将井下工具电性且机械地彼此连接；
将当前井下工具与部署装置耦合，其中部署装置经配置以闩锁当前井下工具的打捞
颈的至少一部分；
用吊车提升部署装置以及当前井下工具直到前一个井下工具也从位于井的顶部上
的钻机安装承板提升为止；
从前一个井下工具中移除夹具；
降低当前井下工具直到其进入钻机安装承板为止；
将夹具夹紧到当前井下工具上；以及
从当前井下工具中移除部署装置。
在特定实施例中，所述方法进一步包括：
在当前井下工具因夹具而位于钻机安装承板上时将部署装置耦合到下一个井下工
具，
与部署装置一起提升下一个井下工具直到当前部署装置与钻机安装承板分离为止；
从当前井下工具中移除夹具；以及
降低当前井下工具使其通过钻机安装承板到井中。
在特定实施例中，夹紧的步骤包含将夹具附接到当前井下工具，使得从夹具到当前
井下工具的顶部部分的距离匹配从地面到操作部署装置的操作者的手臂的距离。
在特定实施例中，部署装置具有形成闩锁隔室的主体和门，并且所述闩锁隔室具有
接合当前井下工具的对应肩部的肩部以用于提升当前井下工具。
在一个实施例中，上述部署系统的部署装置如下文所定义。
在一个实施例中，存在一种用于井下工具的部署装置，其包括：
主体；以及
用于闩锁井下工具的打捞颈的至少一部分的构件以及用于将闩锁构件固定在经闩
锁位置中的锁定机构。
在特定实施例中，用于闩锁的构件包括门，其以可旋转方式附接到所述主体，并且
经配置以具有用于允许井下工具的打捞颈的至少一部分接触主体的打开位置，以及将打
捞颈的至少一部分固定在部署装置内部的闭合位置，固定门的锁定机构为所述闭合位
置。
在特定实施例中，当门处于闭合位置时主体和门形成闩锁隔室，并且闩锁隔室具有
隔室肩部。
在特定实施例中，所述至少一部分是打捞颈上的工具肩部并且隔室肩部经配置以接
触工具肩部。
在特定实施例中，当部署装置通过吊车提升时，隔室肩部接合工具肩部使得工具也
得到提升。
在特定实施例中，部署装置进一步包括弯曲限流器，其附接到主体并且经配置以接
收井下工具的测井电缆，所述弯曲限流器包括：
容纳测井电缆的凹槽；以及
将测井电缆固定到弯曲限流器的夹具。
附图说明
结合在说明书中并且构成说明书的一部分的附图说明了一或多个实施例，并且连同
描述一起解释了这些实施例。在图式中：
图1描绘具有锚臂的示例性井下工具；
图2描绘不具有锚臂的示例性井下工具；
图3图示降入井内部的一连串的井下工具；
图4图示在井内部部署多个井下工具的部署装置；
图5图示在打开位置的部署装置，而图6图示在闭合位置的部署装置；
图7图示连接到吊车上的部署装置；
图8是井下工具的横截面；
图9以横截面示出部署装置如何闩锁井下工具；
图10图示支撑井下工具的钻机安装承板；
图11图示支撑附接到井下工具上的夹具的钻机安装承板；
图12图示使用新颖部署装置的多个井下工具的部署过程；
图13图示使用新颖部署装置和夹具的多个井下工具的部署过程；以及
图14是用于使用单个部署装置在井内部部署井下工具的方法的流程图。
具体实施方式
示例性实施例的以下描述参考附图。在不同附图中，相同参考标号表示相同或类似
的元件。以下详细描述并不限制本发明。实际上，本发明的范围由所附权利要求书界定。
在如图式中所图示的各种实施例中，论述一种用于迅速且安全地在井内部部署井下工具
的设备和方法。然而，本发明不限于在井内部部署井下工具，而是可以应用于其它情形，
例如，在管子内部放置各种模块。所属领域的技术人员将会认识到本文所论述的实施例
的其它应用。
整个说明书中提到“一个实施例”或“一实施例”意味着结合实施例描述的特定
特征、结构或特点包含在所公开的标的物的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中
出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定需要指代相同实施例。此
外，特定特征、结构或特点可以任何合适方式组合在一或多个实施例中。
根据实施例，使用单个部署装置在井中部署多个工具。所述单个部署装置具有主体
和门，所述门可以打开以接收工具且接着闭合以将工具固定在所述单个部署装置内部。
工具的预定部分(例如，工具的称为“打捞颈”的部分)固定在所述单个部署装置内部
而工具的其余是自由的。在一个应用中，现有部署方法不使用工具的预定部分来部署。
可以使用夹具将工具固定在井的顶端处的适当位置，而所述单个部署装置被移除并附接
到待部署的下一个工具。如现在所论述的，所述单个部署装置比现有部署工具更有效且
更安全。
在图5中所图示的一个实施例中，以分解视图示出部署装置500。部署装置500具
有主体502，门504(例如)使用螺栓506附接到所述主体。当门504如图6中所图示
的闭合时，其连同主体502一起形成闩锁隔室509，所述闩锁隔室经配置以闩锁工具的
预定部分，如稍后所论述。所属领域的技术人员将认识到，部署装置500可以具有更多
部分，例如，一或多个主体以及一或多个门。
部署装置500可以包含弯曲限流器510，所述弯曲限流器具有凹槽512，其经定形
以接收从工具延伸的测井电缆105。测井电缆105可以是柔性的或非柔性的。弯曲限流
器510经配置以防止在通过吊车提升工具时测井电缆105过度弯曲，使得保留测井电缆
105的机械和电气性能。弯曲限流器510还可以包含一或多个夹具514，其用于当提升
和降低工具用于部署时将测井电缆105固定在凹槽512内。
在部署装置500上设置一或多个凸缘520，如图5和6中所图示。这些凸缘用于系
结属于吊车的电缆522(见图7)并且用于提升和降低部署装置和相关联工具。在一个
实施例中，一个凸缘520位于主体502上且另一个凸缘在门504上，使得凸缘围绕部署
装置存在对称性。图6和7表示锁定到部署装置500中的工具530。部署装置500还可
以包含锁定机构508，其用于将门504锁定到主体502以防止当部署装置固持工具时门
的意外打开。锁定机构508可以包含有效的锁定单元508A以及通过操作者致动的杆
508B，如图5和7中所图示。
工具800在图8中所图示，并且具有容纳一或多个传感器803的主体802。如关于
图1和2所论述，传感器803可以是地震传感器(听地器、水听器、加速度计、光学传
感器)、温度传感器、压力传感器、pH值传感器等。工具800可以具有或不具有用于使
主体800与井的对应部分接触的锚臂(见图1中的106)。工具800还具有颈部804，在
本领域中称为“打捞颈”，其用于当工具卡在井中时或当测井电缆突然折断时恢复所述
工具。打捞颈804具有界定圆筒形部分810的两个肩部806和808。在一个实施例中，
圆筒形部分810是光滑的。在又另一个应用中，部分810具有另外的形状，例如长方形、
正方形等。应注意，打捞颈804是用于现有工具的标准特征。然而，取决于制造商，打
捞颈804可以具有不同轮廓。例如，打捞颈804可以具有单个肩部806或类似特征。
图5到7中所图示的部署装置利用打捞颈804，更确切地说，利用肩部806，并且
具有经配置以匹配圆筒形部分810和肩部806的部分或整个表面的闩锁隔室509的内部。
换句话说，如图9中所图示，主体502或门504中的至少一者具有围绕工具800的圆筒
形部分810在肩部806下方装配的肩部540，使得部署装置500以防止在部署装置由吊
车提升和降低时工具800脱开部署装置的夹持的方式来接合工具800。其原因就在于部
署装置500的肩部540接合工具800的肩部806。图9示出完全围封打捞颈804的闩锁
隔室509的内部。在一个实施例中，闩锁隔室可以仅部分地围封打捞颈804。在再一实
施例中，闩锁隔室仅围封工具800的顶部部分800A。在另一实施例中，主体502和门
504两者均具有完全围封工具800的肩部806的肩部540。应注意，测井电缆105能够
自由地从顶部部分508A退出闩锁隔室509并遵循弯曲限流器510，如图9中所图示。
部署装置500可以用于与钻机安装承板1000配合，所述钻机安装承板在图10中示
出。钻机安装承板1000具有主体1002，所述主体由金属或能够支撑在井内部署的工具
的其它材料制成。主体1002可以具有一或多个附接到主体上的手柄1004以及测井电缆
105可以通过其滑到开口1008中的缝隙1006。开口1008经配置以接收工具800的打捞
颈804。图10示出在钻机安装承板1000之上且不含部署装置的区域810。所述图式还
示出制造或附接到工具800上的在打捞颈804下方的轴套850。图11中以横截面示出相
同结构。图10和11两者还示出装配在轴套850下且符合工具800的外径的可拆卸式夹
具1030。夹具1030可以具有通过铰接1036彼此连接的两个部分1032和1034，使得操
作者可以容易地在轴套850下附接或拆开夹具1030。在一个实施例中，轴套850被替换
成形成凹槽的两个肩部并且夹具1030装入所述凹槽中。
如接下来所论述的，夹具1030就在被降入井内之前附接到工具800。轴套850可以
固定地附接到工具，例如，其可以制造为工具的主体802的组成部分，或其可以用螺钉
以可拆卸方式附接到主体802的外部。可以计算轴套850相对于工具800的顶部部分的
位置以适应各种目的。例如，当考虑操作者的安全时，以匹配地面与操作者的手臂之间
的距离的方式如此计算轴套相对于工具顶部的位置。以此方式，当将部署工具连接到打
捞颈时，操作者不需要弯腰或使用梯子。
如图12的部署系统1200中所图示，如果工具800较高(例如，2m长)，那么当其
底部部分800B定位在钻机安装承板1000上时，其具有打捞颈804的顶部部分800A距
离地面1202如此高以至于操作者1204需要梯子1206以用于将部署装置500附接到打
捞颈804。由于需要控制吊车1210(仅部分地图示)以降低部署装置500使其闩锁打捞
颈804，操作者自身暴露于各种危险，例如，从梯子落下、被部署装置500撞击等。
因此，根据图13中所图示的实施例，将夹具1030沿着工具800附接到所需位置(沿
着工具的任何位置)，使得从夹具1030到工具800的顶部部分800A的距离不超出从地
面1202到操作者的手臂的距离。以此方式，排除了使用梯子的需要，并且提高了在部
署过程期间的安全性。
因此，在井402内部部署工具的过程如现在所描述。参考图13，在将部署装置500
附接到打捞颈804之后，用吊车1210提升当前工具800。如果在工具800的底部部分
800B处附接了其它工具800'，那么这些工具已经铺设在井402中并且吊车1210提升整
个一连串的工具。一旦当前工具800竖直，降低所述工具直到轴套850接近钻机安装承
板1000为止。在轴套850下方附接夹具1030并且接着降低当前工具800直到夹具1030
位于钻机安装承板1000上为止。应注意，如果使用图13中所示的布置，那么钻机安装
承板1000中的开口1008的直径可以制作得大于工具800的外径，使得整个工具800可
以滑动穿过所述板。如果未使用夹具1030，如图12中所图示，那么工具800的底部部
分800B位于钻机安装承板1000上，因为开口1008具有比当前工具800的外径更小的
直径。
在此阶段，部署装置500降低并且一连串的工具的整个重量分布在夹具1030上。
从当前工具中移除部署装置500并附接到待部署的下一个工具800”。一旦部署装置500
闩锁待部署的下一个工具800”，吊车1210就提升部署装置直到下一个工具800”竖直且
当前工具800远离钻机安装承板1000向上移动为止。此时，操作者移除夹具1030和/
或钻机安装承板1000，并且在井内部降低当前工具800，同时下一个工具800”被夹持和
/或定位在所述钻机安装承板上。所述过程继续直到在井内部部署了所有工具为止。
此过程可以关于图14概括如下。用于在井内部部署一连串的井下工具的所述方法
包含：当在地面上时将井下工具电性且机械地彼此连接的步骤1400；将当前井下工具与
部署装置耦合的步骤1402，其中部署装置经配置以闩锁当前井下工具的打捞颈；用吊车
提升部署装置以及当前井下工具直到前一个井下工具也从位于井的顶部上的钻机安装
承板提升为止的步骤1404；从前一个井下工具中移除夹具的步骤1406；降低当前井下
工具直到其进入钻机安装工具为止的步骤1408；将夹具夹紧到当前井下工具上的步骤
1410；以及从当前井下工具中移除部署装置的步骤1412。
所述方法还可以包含：在当前井下工具因夹具而位于钻机安装承板上时将部署装置
耦合到下一个井下工具的步骤；与部署装置一起提升下一个井下工具直到当前部署装置
与钻机安装承板分离为止的步骤；从当前井下工具中移除夹具的步骤；以及降低当前井
下工具使其通过钻机安装承板到井中的步骤。
应注意，夹紧的步骤包含将夹具附接到当前井下工具，使得从夹具到当前井下工具
的顶部部分的距离匹配从地面到操作部署装置的操作者的手臂的距离。
以此方式，根据以上所公开的一或多个实施例的部署工具500小于传统的瓶，这使
得所述工具的操作更容易且更安全。通过引入夹具1030，可以调节打捞颈相对于地面的
高度使得操作者不需要梯子来将部署装置耦合到工具。此外，此方法允许在地面上将所
有工具连接到彼此，测试整个一连串工具并且接着逐个工具地部署这一连串工具而不需
要使所述工具彼此断开。因此，减少了部署时间，这对操作成本产生积极的影响。因为
部署装置耦合到现有工具的打捞颈，所以其可以与任何现有工具一起使用。此外，使用
此部署装置，不需要使用第二部署装置。
所公开的示例性实施例提供一种用于在井内部部署一或多个工具的设备和方法。应
理解，此描述并非意图限制本发明。相反，所述示例性实施例意图涵盖替代方案、修改
和等效物，所述内容包含在所附权利要求书界定的本发明的精神和范围内。此外，在示
例性实施例的详细描述中，阐述了许多特定细节以便提供对所主张的发明的全面理解。
然而，所属领域的技术人员应理解，可以在不具有此类具体细节的情况下实践各个实施
例。
虽然本发明的实施例的特征和元件是在特定组合的实施例中描述的，但是可以在不
具有所述实施例的其它特征和元件的情况下单独使用每个特征或元件，或者可以在具有
或不具有本文所公开的其它特征和元件的情况下以各种组合使用每个特征或元件。
此书面描述使用了所公开的标的物的实例以使得所属领域的技术人员能够实践本
发明，包含制作和使用任何装置或系统并且执行任何并入方法。标的物的可获专利的范
围由权利要求书界定，并且可以包含所属领域的技术人员构想出的其它实例。此类其它
实例意图涵盖在权利要求书的范围内。