具有位置检测装置的完井组件.pdf

本发明涉及一种具有适于插入井管结构中的圆周的完井组件，包括具有轴向延伸尺寸和厚度并适于作为该井管结构的一部分安装的管状基础部件以及具有厚度并且能相对于该管状基础部件从第一位置移动至第二位置的可移动部件。其中该管状基础部件包括多个第一标记，且该可移动部件包括用于确定该可移动部件相对于该管状基础部件的位置的第二标记，所述第一标记和所述第二标记被布置成间隔一标记距离，其中所述多个第一标记的几何尺寸或材料不同或者设置成具有不同的间距。本发明还涉及一种井下系统以及用于确定根据本发明的完井组件的可移动部件相对于管状基础部件的位置的方法。

1.  一种具有适于插入井管结构(2)内的圆周的完井组件(1)，包括：
-管状基础部件(3)，其具有轴向延伸尺寸和厚度并适于作为该井管结构的一部分安装；以及
-可移动部件(4)，其具有厚度并且能相对于该管状基础部件从第一位置移动至第二位置，
其中该管状基础部件(3)包括多个第一标记(5)，且该可移动部件(4)包括用于确定该可移动部件相对于该管状基础部件的位置的第二标记(6)，所述第一标记和所述第二标记(5、6)布置成间隔一标记距离，
其中所述多个第一标记的几何尺寸或材料不同或者以不同的间距布置。

2.  根据权利要求1所述的完井组件，其中，所述第一标记是无源非感应标记。

3.  根据权利要求1或2所述的完井组件，其中，所述第一标记是在该管状基础部件上的凹槽。

4.  根据权利要求3所述的完井组件，其中，所述凹槽具有不同的深度和/或在所述轴向延伸尺寸上的不同的延伸长度。

5.  根据前述权利要求中的任一项所述的完井组件，其中，所述标记是环形的。

6.  根据前述权利要求中的任一项所述的完井组件，其中，所述可移动部件由铁磁的、非磁性材料制成。

7.  根据前述权利要求中的任一项所述的完井组件，其中，所述标记由铁磁的、非磁性材料制成。

8.  根据前述权利要求中的任一项所述的完井组件，其中，所述标记由与所述可移动部件的材料不同的材料制成。

9.  根据前述权利要求中的任一项所述的完井组件，其中，一个第一标记由与另一个第一标记不同的铁磁的、非磁性材料制成。

10.  根据前述权利要求中的任一项所述的完井组件，其中，所述第一标 记布置在该完井组件的周向上的第一位置，且所述第二标记布置在沿周向与所述第一标记成角度(α)的位置。

11.  根据前述权利要求中的任一项所述的完井组件，其中，所述完井组件包括凸出元件(34)，所述凸出元件与所述管状基础部件或所述可移动部件连接并适于与另一部件中的凹槽接合。

12.  一种井下系统(100)，其包括：
-井管结构；
-具有适于插入井管结构(2)中的圆周的完井组件(1)，该完井组件包括：
-管状基础部件(3)，其具有轴向延伸尺寸和厚度并适于作为该井管结构的一部分安装；以及
-可移动部件(4)，其具有厚度并且能相对于该管状基础部件从第一位置移动至第二位置，
其中该管状基础部件(3)包括多个第一标记(5)，且该可移动部件(4)包括用于确定该可移动部件相对于该管状基础部件的位置的第二标记(6)，所述第一标记和所述第二标记(5、6)布置成间隔一标记距离，和
-具有检测单元(51)的检测工具(50)，该检测单元用于检测该管状基础部件的第一标记与该可移动部件的第二标记之间的标记距离，
其中所述检测单元(51)包括具有在所述轴向延伸尺寸上的第一检测范围(d₁)的第一检测器(52)和具有在所述轴向延伸尺寸上的第二检测范围(d₂)的第二检测器(53)，所述第一检测范围和所述第二检测范围限定出在轴向方向上的总检测范围(d_c)，所述总检测范围比所述第一标记和第二标记之间的标记距离大，而与所述可移动部件相对于所述管状基础部件的位置无关。

13.  根据权利要求12所述的井下系统(100)，其中，所述第一标记和所述第二标记之间的距离在不依赖于该检测工具的速度的情况下被检测出。

14.  根据权利要求12所述的井下系统(100)，其中，所述检测单元包括布置在所述第一检测器和第二检测器(52、53)之间的多个中间检测器。

15.  根据权利要求12-14中任一项所述的井下系统(100)，其中，所述检测器是磁力计。

16.  根据权利要求15所述的井下系统(100)，其中，所述磁力计检测所述磁场在大小和/或方向上的变化。

17.  根据权利要求12-16中任一项所述的井下系统(100)，其中，所述检测单元包括用作感应装置的多个磁体。

18.  根据权利要求17所述的井下系统(100)，其中，所述检测单元的磁体具有大致横向于所述纵向工具轴线的磁场源轴线。

19.  根据权利要求12-18中任一项所述的井下系统(100)，其中，所述完井组件的可移动部件(4)的第一标记为无源非感应标记。

20.  一种用于确定根据权利要求1-11中任一项所述的完井组件的可移动部件相对于管状基础部件的位置的方法，该方法包括以下步骤：
-布置与该管状基础部件相连接的第一标记；
-在距离另一第一标记一预定距离处布置与该管状基础部件相连接的附加第一标记；
-布置与该可移动部件连接的第二标记；和
-使具有检测单元(51)的检测工具(50)移动经过所述第一标记和所述第二标记，以同时检测该第一标记和该第二标记，并因此在不依赖于所述检测工具的速度的情况下检测出该第一标记和该第二标记之间的标记距离。

具有位置检测装置的完井组件
技术领域
本发明涉及一种完井组件、井下系统以及用于确定完井组件的可移动部件的位置的方法。
背景技术
在井中或完井井下内的许多完井组件包含可移动部件，这就是为何确定这些可移动部件的位置至关重要的原因。该完井组件可例如为入流控制装置，其可被打开和关闭以使流体流入井中。因此，可能期望确定某一特定入流控制装置是否是打开的或关闭的并证实这一点。
用于执行井下组件识别的设备是已知的，并且例如可以是被布置成与所述组件接触以识别该组件的可移动部件位置的工具。但在这种操作中存在这样的风险，即与预期的相反，该工具可能会意外地移动该可移动部件并因此打开或关闭该组件。此外，当该工具与该组件和周围区域相接触时，存在磨损所述组件和损坏它们的风险。
在其它已知的工具中，可通过记录或扫描工具来执行该识别。但这些工具往往会提供不准确的测定，这就意味着该井的操作者将不会确定地知道可移动部件的位置。
从US2008/0236819中得知一种解决方案，在其中，一磁铁布置在滑动套筒的固定部件上且另一磁铁布置在滑动套筒的滑动部件上。之后，该滑动部件的位置通过使一套管接箍定位器(CCL)移动经过该固定磁铁并通过使该CCL进一步移动经过该滑动磁铁的方式测得。通过估算该CCL的速度，则可计算出则该滑动磁铁相对于该固定磁铁的位置。这种解决方案取决于精确的速度测定，而精确的速度测定是不可能获得的，并且这因此 导致在该滑动套筒的位置确定方面的相应不确定性。此外，该滑动套筒的位置确定取决于永磁体，而在该永磁体井下作业期间暴露于井下高温以及泵时，随着时间的推移该永磁体已经显示出强度的减弱。因此，如果不是不可能的，这样的解决方案在井的整个使用周期过程中是不适当的，且在同时考虑速度依赖性时，位置测定的精度将会太不可靠。
因此，需要一种用于确定井下完井组件的可移动部件的位置的更可靠的方法。
发明内容
本发明的一个目的是完全或部分地克服现有技术中的上述缺点和不足。更特别地，一个目的是提供一种改进的完井组件，其中，同样在具有已在井中存在超过20年的滑动套筒的高温井中，可移动部件的位置可容易被确定。
此外，本发明的一个目的是提供一种具有检测工具的井下系统，其中，完井组件的可移动部件的位置测定独立于检测工具的速度实现，且同时该测定具有高度的可靠性。
从下面的描述中将变得显而易见的上述目的以及众多的其它目的、优点和特征由根据本发明的方案来实现，即通过具有适于插入井管结构中的圆周/周长的完井组件来实现，该完井组件包括：
-具有轴向延伸尺寸(extension)和厚度并适于作为该井管结构的一部分安装的管状基础部件；以及
-具有厚度并且能相对于该管状基础部件从第一位置移动至第二位置的可移动部件，其中
该管状基础部件包括多个第一标记，且该可移动部件包括用于确定该可移动部件相对于该管状基础部件的位置的第二标记，所述第一标记和所述第二标记被布置成具有标记距离，其中所述多个第一标记的几何尺寸或材料不同或者布置成具有不同的间距。
所述第一标记可以是无源非感应标记。
通过提供无源非感应标记，检测所述标记距离的工具便不依赖于感应装置如磁体，所述感应装置会由于产生的与套管的碰撞或由于井下高温而随时间推移损失掉其磁力。
在一个实施例中，该可移动部件可沿轴向相对于该管状基础部件移动。
进一步地，该可移动部件可通过转动来相对于该管状基础部件移动。
在一个实施例中，该可移动部件可布置在管状基础部件内。
在另一实施例中，该可移动部件可布置在该管状基础部件外侧。
另外，该可移动部件也可布置在该管状基础部件的凹槽内。
此外，所述标记距离可以大于零，从而所述第一标记和第二标记在轴向延伸尺寸/方向上不重叠。
此外，所述多个第一标记可以是在该管状部件上的多个凹槽。
所述多个凹槽可以具有不同的深度和/或在所述轴向延伸尺寸上的不同的延伸长度。
以这种方式，所述第一标记起到了用于识别井下的特定完井组件的条形码的作用。在制造完井组件时，这样的条形码便可被施加，并且在制造完成后，与组件类型和制造数据有关的信息可通过检测形成为“条形码”的多个第一标记的图案来获得。
此外，所述标记可以是射频识别(RFID)标签。
此外，所述标记可以是分别通过改变所述管状基础部件和所述可移动部件的厚度提供的几何图案。
在一个实施例中，所述标记可以是环形的。
以这种方式，所述工具能够在不依赖于其定向的情况下检测出这些标记。
并且，所述可移动部件可以由铁磁的、非磁性材料制成。
此外，所述标记可由铁磁的、非磁性材料制成。
进一步地，所述标记可由与所述可移动部件不同的材料制成。
另外，一个第一标记可由与另一个第一标记不同的铁磁的非磁性材料制成。
并且，所述第一标记可布置在完井组件的周向上的第一位置，且所述第二标记可布置在周向上与所述第一标记成角度(α)的位置。
所述角度可以是至少45°。
替代地，所述角度可以是90°，优选是180°。
此外，所述第一标记可以与所述第二标记不同。
如上所述的所述完井组件可包括凸出元件，所述凸出元件与所述管状基础部件或所述可移动部件连接并可适于与在另一部件上的凹槽接合。
通过提供与凹槽接合的凸出元件，在该可移动部件发生轴向滑动时，能防止该可移动部件回到其初始位置。并因此得知所述可移动部件的位置且该位置不会意外改变。
此外，所述凸出元件可以借助于弹性装置来连接。
并且，所述完井组件可包括在周向上间隔开的多个第一标记和第二标记。
据此可实现这样的结果，即在不依赖于该完井组件相对于该检测工具的取向的情况下可确定出某一特定标记的位置。
此外，发射器可以是伽马(γ)射线源或x-射线源。
此外，所述标记可以是细长的并且沿所述轴向延伸尺寸延伸。
在可移动部件相对于管状部件转动的情况下细长的标记是尤其有利的。
在一个实施例中，所述可移动部件在位于该第一位置和第二位置之间的多个中间位置上是可移动的。
另外，所述管状基础部件可具有第一开口且所述可移动部件可具有第二开口，在所述可移动部件的第一位置处，所述第一开口和第二开口未重叠，且在所述可移动部件的第二位置处，所述第一开口和第二开口重叠。
所述第一开口和第二开口可具有大致相同的尺寸。
并且，在所述可移动部件的多个中间位置处，所述第一开口和第二开口是部分重叠的。
据此，能够通过相对于所述管状基础部件上的第一开口移动该可移动部件上的第二开口来控制经过完井组件的流体流速，且本发明通过确定两 标记之间的标记距离来帮助确定和评价流速是多高。
此外，所述管状基础部件可具有与可移动部件上的螺纹啮合的螺纹。
此外，所述完井组件可包括布置在所述开口外侧的筛网。
进一步地，所述完井组件可以是具有可移动部件和为管状基础部件的静止部件的任何类型的完井组件。所述可移动部件例如为套筒、滑动或转动套筒、环状屏障、入流控制装置、阀门或封隔器。
本发明还涉及一种井下系统，其包括：
-井管结构；
-具有适于插入井管结构中的圆周的完井组件，该完井组件包括：
-具有轴向延伸尺寸和厚度并适于作为该井管结构的一部分安装的管状基础部件；以及
-具有厚度并且能相对于该管状基础部件从第一位置移动至第二位置的可移动部件，
其中该管状基础部件包括多个第一标记，且该可移动部件包括用于确定该可移动部件相对于该管状基础部件的位置的第二标记，所述第一标记和所述第二标记被布置成具有标记距离，以及
-具有检测单元的检测工具，该检测单元用于检测该管状基础部件的第一标记与该可移动部件的第二标记之间的标记距离，
其中所述检测单元包括具有在所述轴向延伸尺寸上的第一检测范围的第一检测器和具有在所述轴向延伸尺寸上的第二检测范围的第二检测器，所述第一检测范围和所述第二检测范围限定出在轴向方向上的总检测范围，所述总检测范围比所述第一标记和第二标记之间的标记距离大，而与所述可移动部件相对于所述管状基础部件的位置无关。
在一个实施例中，所述第一标记和所述第二标记之间的距离可在不依赖于该检测工具的速度的情况下被检测出。
并且，所述检测单元可包括具有在所述轴向延伸尺寸上的第一检测范围的第一检测器和具有在所述轴向延伸尺寸上的第二检测范围的第二检测器，所述第一检测范围和所述第二检测范围限定出在轴向方向上的总检测 范围，所述总检测范围比所述第一标记和第二标记之间的标记距离大。
此外，所述第一检测范围和所述第二检测范围各自为所述总检测范围的一半。
此外，所述检测单元可包括布置在第一检测器和第二检测器之间的多个中间检测器。
所述标记距离通过由两个单独检测器同时检测所述第一标记和第二标记的方式来确定。
如上所述的井下系统的检测器可以是磁力计。
所述磁力计可检测所述磁场在大小和/或方向上的变化。
并且，所述检测器可以是读取器或盖革计数器。
进一步地，所述检测单元可包括多个磁体。
此外，所述磁体可具有北极和南极，且两个相邻磁体可布置成以使得相斥磁极沿相反方向。
在一个实施例中，所述检测器可沿线布置在两相邻磁体之间。
此外，所述检测器可布置成间相隔预定距离，从而当两个检测器检测到标记时，可移动部件的位置即可被确定。
此外，所述第一检测器可与该第二检测器不同。
并且，所述检测单元可包括作为感应装置使用的多个磁体。
通过将磁场感应装置设置在该工具中而不是在完井组件中，不存在由于所产生的与套管的碰撞或由于井内高温引起的该磁体随时间推移会损失其磁感应能力的风险。已知的解决方案使磁体位于完井组件中，这导致磁体随着时间推移会损失掉它们的磁性。完井组件如滑动套筒的位置很少被调节且在20年以后也必定功能完好。
进一步地，所述检测单元的磁体可具有大致横向于所述纵向工具轴线的磁场源轴线。
此外，所述完井组件的可移动部件的第一标记可以是无源非感应标记。
本发明还涉及包括上述任一种完井组件的完井。
所述检测工具可包括用于将该检测工具保持在距离该完井组件的预定 径向距离处的扶正器。
并且，所述检测工具可包括测量装置，其适于连续不断地测量从该检测工具到该完井组件之间的径向距离。
在一个实施例中，该检测工具包括处理装置，其适于处理由所述检测器提供的检测结果，以基于检测相应标记的检测器计算出所述标记距离。
此外，所述检测工具可包括通信单元，其适用于将所确定的标记距离传输至外部源程序。
在根据本发明的井下系统中，所述传输可通测井电缆来执行。
本发明还涉及一种用于确定上述的完井组件的可移动部件相对于管状基础部件的位置的方法，该方法包括以下步骤：
-布置与该管状基础部件连接的第一标记；
-在距离另一第一标记一预定距离处布置与该管状基础部件连接的附加第一标记；
-布置与该可移动部件连接的第二标记；以及
-使具有检测单元的检测工具移动经过所述第一标记和第二标记，以同时检测该第一标记和第二标记并因此在不依赖于所述检测工具的速度的情况下检测出第一标记和第二标记之间的标记距离。
上述方法可包括设置在所述轴向延伸尺寸上具有第一检测范围的第一检测器和在所述轴向延伸尺寸上具有第二检测范围的第二检测器，以提供在所述轴向延伸尺寸上的总检测范围，其中，所述总检测范围大于所述第一标记和所述第二标记之间的标记距离。
进一步地，所述方法可包括在所述第一检测器与所述第二检测器之间以预定彼此间隔距离设置多个中间检测器的步骤。
另外，根据本发明的方法可包括通过由两个单独的不同检测器同时检测所述第一标记和第二标记的方式确定所述标记距离的步骤。
最后，该方法可包括处理由所述检测器提供的检测结果，以基于检测出相应标记的检测器计算出所述标记距离的步骤。
附图说明
下面将参考后附的示意图更详细地描述本发明及其许多优点，所述示意图出于示例目的示出了一些非限制性的实施例，其中：
图1示出了根据本发明的完井组件的剖视图；
图2a-2c示出了相对于管状部件处于不同位置处的可移动部件；
图3示出了完井组件的另一实施例的剖视图；
图4示出了图3的沿线A-A的视图；
图5示出了可转动的完井组件的另一实施例的剖视图；
图6以透视图示出了管状基础部件；
图7以透视图示出了可移动部件；
图8A示出了包括完井组件和位于该组件内的检测装置的井下系统的剖视图；
图8B示出了另一检测单元的剖视图；
图9示出了该井下系统的另一实施例的剖视图；
图10a和10b示出了完井组件的剖视图，其中，该可移动部件被示出位于其关闭位置和打开位置；
图11a和11b示出了为环状屏障的完井组件的剖视图，其中，可移动部件被示出位于其未膨胀位置和已膨胀位置；
图12示出了该井下系统的另一实施例的剖视图；
图13示出了具有识别码的完井组件的又一实施例的剖视图；
图14示出了该井下系统的另一实施例的局部剖视图；
图15示出了该完井组件的另一实施例的剖视图；
图16A-C示出了图15中的完井组件的剖视图，该可移动部件被示出位于它的多个不同的轴向位置处；以及
图17示出了图15的局部放大视图。
所有的附图是高度示意性的，未必按比例绘制，并且它们仅示出了阐明本发明所必需的那些部件，省略或仅暗示了其它部件。
具体实施方式
图1示出了完井组件1，其具有适于插入到井管结构2中的圆周，如在图12中示出的那样。该完井组件1包括管状基础部件3，该管状基础部件将通过螺纹30作为该井管结构2的一部分安装。该管状基础部件3具有厚度t₁和沿该井管结构的轴向延伸方向的轴向延伸尺寸/方向。该完井组件1包括可移动部件4，该可移动部件布置在该管状基础部件3的凹槽33中并可相对于该管状基础部件3从第一位置移动至第二位置，以使管状基础部件3上的第一开口20与位于该可移动部件4上的第二开口21对准或者不对准，从而允许流体在围绕该完井组件1的地层与该管状基础部件3的内部之间流动。在该管状基础部件3的与管状基础部件3上的开口20相对的外侧设置有筛网22，用于在允许流体流入该管状基础部件3之前过滤井筒流体。该管状基础部件3包括多个第一标记5，且该可移动部件4包括用于确定该可移动部件相对于该管状基础部件3的位置的第二标记6。如所看到的那样，第一标记5和第二标记6布置成间隔第一标记距离，其中开口20和21未对准，从而第一开口和第二开口并未重叠且不允许流体从地层流入该管状基础部件3。布置在管状基础部件3的凹槽内的密封机构32如O-形密封圈或迷宫式密封提供了在该管状基础部件3与该可移动部件4之间的密封连接。
如可从图1中看到的那样，这些第一标记是有差异的，因为它们的几何尺寸不同。这些第一标记的延伸尺寸沿该完井组件的轴向延伸尺寸变化。这些第一标记也可通过具有不同的深度而在几何尺寸方面变化。并且，这些第一标记可通过由不同的材料制成而不同。如在图11b中所示，其中一个第一标记具有轴向延伸尺寸A，该轴向延伸尺寸A大于另一第一标记的轴线延伸尺寸B。此外，如图13所示，这些第一标记可通过布置成相距不同的间距而不同，这意味着两个第一标记具有间距a，而两个第一标记具有间距b，其中，a大于b。通过提供不同的多个第一标记，这些第一标记是容易识别的且可包含组件类型、制造、制造日期等信息并且这些第一标记可因此形成为条形码。
这些第一标记是无源非感应标记，使得检测所述标记的工具依赖于感应装置例如磁体，所述感应装置会由于井下高温和/或由于引起的与套管的碰撞而随着时间推移损失其磁力。
可移动部件4可借助于接合于该可移动部件4上的凹槽31中的、与行程工具连用的扳手工具(在图14中示出)沿轴向相对于该基础部件移动。该完井组件包括布置在可移动部件4的凹槽35内的凸出元件34(在图1中示出)。该凸出元件34从该可移动部件4突伸出并适于与管状基础部件3上的凹槽36接合。当该扳手工具或行程工具沿轴向相对于该管状基础部件3移动该可移动部件4时，凸出元件34被迫回到该可移动部件4的凹槽中，且该可移动部件4被轴向地移动直到该凸出元件34面向该管状基础部件3上的最靠近凹槽35的内凹槽36为止。当该凸出元件34与内凹槽36相对时，该凸出元件与该内凹槽啮合并且该可移动部件4在轴向上的运动被再次锁定。该可移动部件4现在位于其稍微打开位置，在该位置第一开口20与第二开口21重叠。该完井组件1可通过沿轴向相对于该管状基础部件3进一步移动该可移动部件4来进一步调整，以使得这两个开口更多地重叠，并且该凸出元件34被迫缩回并且该可移动部件4可移动至凸出元件34与管状基础部件3上的另一内凹槽36相对的位置处。以这种方式，该可移动部件4相对于该管状基础部件3从第一关闭位置被轴向移动至完全打开位置，其中在该第一关闭位置第一开口和第二开口并未重叠，且在该完全打开位置第一开口和第二开口完全重叠。在图1中，该完井组件1可设置在关闭位置和十个其它位置处，在所述十个其它位置两个开口20、21或多或少地被对准。该凸出元件可以是弹性元件如卡簧或弹性挡圈，或者该凸出元件可借助弹性装置被连接，使得该凸出元件能够缩进该可移动部件4的凹槽内。
在图2a-c中，完井组件1的第一标记5和第二标记6是环形的，从而无论该完井组件1是如何定向的，这两种标记都能够容易地检测到。该完井组件1具有多个第一开口20和多个第二开口21。当钻井完成并将该完井组件1插入时，在该井管结构向下浸入井中时，该井管结构往往是转动 的。因此，在工具已经被下降到井中来探查和检测完井组件1的方向之前，该完井组件1的定向往往是未知的。但很多时候是不会进行这种的探查和检测的。图2a示出了位于第一位置P₁处的完井组件1的局部视图，该第一位置也是该完井组件1的关闭位置。在该第一位置，该第一和第二开口20、21在该完井组件的轴向延伸方向上并未重叠，且标记5和6之间具有第一标记距离X、X₁。图2b示出了位于第二完全打开位置处的完井组件1的局部视图，在该第二完全打开位置，该第一和第二开口20、21在完井组件的轴向延伸方向上完全重叠。标记5和6之间具有第二标记距离X、X₂。因此，在两标记之间的标记距离X在第一标记距离X₁与第二标记距离X₂之间变化。
在图2c中，该完井组件1位于中间位置X_i，该中间位置是其中该完井组件1是部分打开的且该第一和第二开口部分重叠的位置。
图3示出了完井组件1的剖视图，其中，该第一标记5在该完井组件1的上半部分布置在该管状基础部件3上，且该第二标记6在该完井组件1的下半部分布置在该可移动部件4上。图4示出了沿图3中的线A-A的剖视图，以示出该第一标记5沿该完井组件的周向布置在第一位置处，并示出该第二标记6布置在沿周向与该第一标记成约180°的夹角α处，同时标记5和6在轴向延伸尺寸上是未对准的。在其它的多个实施例中，该夹角为至少45℃或者优选为至少90°。如可在图3中看到的那样，该第一和第二开口20、21在轴向延伸方向上具有大致相同的尺寸。在多个其它实施例中，该第一开口20在轴向延伸方向上的尺寸可大于该第二开口。
完井组件1的可移动部件4可以相对于该管状基础部件3轴向移动或者转动，以激活该完井组件1或者停用完井组件1。在图5中，该可移动部件是可通过转动相对于该基础部件移动的。管状基础部件3具有与可移动部件上的螺纹30B啮合的螺纹30A，使得当该可移动部件4被转动时，该可移动部件4也相对于该管状基础部件3轴向移动，以使开口20、21对准或不对准。这些第二开口以非常小的间距布置，使得当该可移动部件4被转动时，所述开口始终与第一开口部分重叠。据此，在该可移动部件4 被转动时，经过开口的流体的体积流量保持基本线性地增加。该可移动部件4借助于与凹槽31接合的操作工具(在图14中示出)来转动。该第一和第二标记是细长形的并具有非常小的周向延伸长度，如在图6和7中所示出的。当图5中的可移动部件4被转动时，可移动部件4轴向移动，使得该第一标记与该第二标记重叠。通过提供细长形的标记，第一标记仍然是可检测到的。可移动部件4相对于该管状基础部件3的位置通过检测第一标记的未与可移动部件4和第二标记重叠的轴向延伸长度来确定。该第一标记可检测到的部分越多，则该完井组件打开的程度越小。
图6示出了具有多个标记5的管状基础部件3。如可看到的那样，两标记之间的周向距离不同。图7示出了可移动部件4，其装配安装至图6中的管状基础部件3，且该可移动部件4仅具有一个标记6。
图8A公开了一种井下系统，其包括井管结构2、完井组件1和检测工具50。该检测工具50具有检测单元51，该检测单元用于检测基础部件的第一标记与可移动部件的第二标记之间的标记距离。当可移动部件4相对于管状基础部件3移动时，该标记距离发生变化。当检测工具50经过该完井组件1时，该检测单元同时检测两种标记的位置，使得该检测并不依赖于一次测量与下一次测量之间的时间。因此，在不依赖于检测工具的速度的情况下，检测出了该第一标记与第二标记之间的标记距离。在本实施例中，该检测单元51包括8个检测器。
在图8B中，该检测单元51包括具有在轴向延伸尺寸上的第一检测范围d₁的第一检测器52和具有在轴向延伸尺寸上的第二检测范围d₂的第二检测器53。该第一和第二检测范围限定出在轴向方向上的总检测范围d_c，且该总检测范围大于该第一标记和第二标记之间的第一距离，从而该检测单元能够同时检测到所有的标记，而不依赖于该可移动部件4相对于该管状基础部件3的位置。
如可从图8A中看到的那样，该检测单元包括布置在该第一和第二检测器52、53之间的多个中间检测器。该总检测范围d_c是针对所有这八个检测器而言的总检测范围。这些检测器是磁力计，且该检测单元还包括多 个磁体56。如图8A中的放大视图所示，每个磁体均具有北极和南极，且相邻两磁体布置成使得相斥磁极沿相反方向布置。这些检测器沿线l布置在相邻两磁体之间，使得该磁场线是大致线性地经过该磁力计。检测器布置成相隔预定距离z，从而当两个检测器检测到标记时，确定可移动部件的位置。沿该线l，磁场线大致平行于工具50的轴向延伸尺寸，且当磁体经过标记时，标记被磁化并偏转磁场。检测器检测到这种偏转，并且标记的位置可基于该检测到的偏转被确定，因为检测器之间的距离是已知的。因此，标记距离通过两个单独的检测器同时检测第一和第二标记的方式确定，且由于已经检测到该第一或第二标记的这两个检测器的距离是已知的，因此可确定出所述标记距离。当知道标记距离时，该可移动部件4相对于该管状基础部件3的位置也被得知。通过知道该可移动部件4相对于该管状基础部件3的位置，则开口20、21重叠了多少的信息也被得知。在另一实施例中，该磁力计测量该磁场在方向或大小方面的变化。
在图8A中，标记由可磁化材料制成，且可移动部件4和管状基础部件3由不可磁化材料制成。在图9和10A-10B中，标记由铁磁材料制成，且检测器是磁力计。在图9中，检测单元包括用于检测标记5、6的三个磁力计。完井组件处于其打开位置，且检测范围等于该第一检测器52与该第二检测器53之间的距离。该检测范围大于在处于完井组件的完全打开位置处时的标记距离X₂。在图10A中，完井组件1时完全关闭的，且可移动部件4处于其第一位置P₁，且标记布置成在它们之间具有第一标记距离X₁。在图10B中，该完井组件1是完全打开的且该活动组件4处于其第二位置P₂，且标记布置成在它们之间具有第二标记距离X₂。总检测范围d_c大于该第二标记距离X₂，且因此这两个标记可同时被检测单元检测到，且因此，该标记距离X的确定与工具的速度无关。
所述标记也可以是通过分别改变基础部分和可移动部件的厚度所提供的几何图案。检测器可以是读取器，例如用于读取作为标记的射频识别标签的射频读取器、用于读取作为标记的X射线源的盖革计数器，或者磁力计。如可在图3中看到的那样，该第一标记与该第二标记不同，且该第一 检测器也可与该第二检测器不同。
该完井组件1可以是如图1中所示的套筒、入流控制装置、阀门、封隔器或是如图11A和11B中所示的环状屏障。在图11A和11B中，该可移动部件是环状屏障的连接部件并且布置在管状基础部件3的外侧，且该第二标记布置在该管状基础部件3的外侧。当环状屏障膨胀时，作为管状基础部件3的滑动连接部件朝向所述固定连接部件滑动。为了确定该环状屏障是否已经成功膨胀，该检测工具可经过该环状屏障并确定与在膨胀过程中通过滑动端行进的距离相等的所述标记距离。该环状屏障1包括可膨胀套筒70，该可膨胀套筒在流体流过该管状基础部件3上的开口71时收缩且该环状屏障被膨胀。该滑动端的行进距离是该可膨胀套筒70已经沿该完井组件1的径向上膨胀了多少的结果。
在图8A中，该检测工具50包括扶正器57，用于将该检测工具保持在距离该完井组件的预定径向距离r处。该检测工具还包括测量装置59，其适于连续地测量从该检测工具到该完井组件之间的径向距离。该检测工具还包括处理装置58，其适于处理由所述检测器提供的检测结果，以基于分别检测两种标记的检测器计算出所述第一距离。该处理装置也可布置在检测单元里。该检测工具包括通讯单元60，其适用于将所确定的第一距离传输至外部源程序。这种传输可通将该检测工具与地面连接的测井电缆来执行。
该完井组件可包括沿周向间隔开的多个第一和第二标记。据此实现了在不依赖于该完井组件相对于该检测工具的取向的情况下可确定出特定标记的位置。
在图12中，示出了根据本发明的该井下系统100，其中，三个完井组件1依次布置在该井管结构2中。示出了这三个完井组件1的可移动部件4相对于基础部件3处于不同的位置处。
在上方的完井组件1a中，可移动部件4相对于基础部件3被移动至第一位置，其中，该基础部件上的第一开口20是打开的，从而流体可流入井管结构2中。
在中间的完井组件1b中，可移动部件4相对于基础部件3被移动至第二位置处，其中，该基础部件上的第一开口20是部分打开的，使得比在该上方完井组件1a少的流体可流入井管结构2中。
在下方的完井组件1c中，可移动部件4相对于基础部件3被移动至第三位置处，其中，该基础部件上的第一开口20是关闭的，使得没有流体能流入该井管结构2中。
具有检测单元51的检测工具50被迅速下降到该井管结构2中，经过完井组件1a-1c并确定如上所述的每个完井组件的可移动部件4的位置。在本实施例中，当该检测工具50已经确定并证实了这些可移动部件4的位置并据此确定出哪个完井组件1a-1c是打开的、部分打开的和关闭的之时，这可被传达至该完井的操作者。借助根据本发明的井下系统实现了这样的结果，即在不依赖于当该检测工具50移动经过该井管结构2时该检测工具的速度的情况下可确定出所述完井组件的可移动部件的位置。
图13示出了完井组件的一个实施例的局部剖视图，其中，该管状基础部件3的第一标记5是由可磁化材料构成的焊缝80。可移动部件4上的第二标记6也是由可磁化材料构成的焊缝80。通过使这些标记是由可磁化材料构成的环缝80，这些标记可容易被制造出且因此这些标记可被制成图案。因此，每个完井组件1可被制成具有唯一识别的图案、条形码或签名，从而检测工具也可检测出在该井管结构中的哪一个完井组件1中检测工具已经测得了标记距离。在另一实施例中，这些标记可以是周向延伸的凹槽或近似凹槽结构如螺纹。在每个完井组件1中的签名或标识码也可以是射频识别标签或类似物。
如在图14中所示，在井下系统100中的检测工具50还可包括井下驱动单元73、具有径向延伸的锚固件75的锚固工具部分74和具有与完井组件1中的凹槽啮合的扳手部77的扳手工具76。该扳手工具76由行程工具79操纵。该检测工具50通过测井电缆78供电。该扳手工具76能够在一次运行中打开和关闭完井组件，即没有必须从该井中撤回的工具。通过使该检测工具50和扳手工具在同一工具串中，该扳手工具可改变该完井组件 的位置，且该检测工具可核实该扳手工具所执行的操作已经导致该完井组件按计划改变位置。
该完井组件1可以是可转动套筒或者是轴向可滑动的套筒。在图15中示出了另一完井组件1，其中，该可移动部件4相对于该管状基础部件3转动，以使得管状基础部件3的第一开口20暴露于地层，从而允许井筒流体流入该完井组件1的内部。这些第一开口的尺寸不同，以便在该可移动部件4暴露出更多或更少开口20时调节体积流量。该可移动部件4借助于与可移动部件4中的凹槽31接合的扳手工具或类似装置转动。该可移动部件4具有与布置在管状基础部件3上的导销43接合的螺纹30B。该完井组件1还包括第二可移动部件4B，其具有与管状基础部件3上的第二导销43B接合的螺纹。一组密封机构布置在可移动部件4、4B与该管状基础部件3之间，以防止井筒流体进入位于其中一个可移动部件与该管状基础部件3之间的可能的缝隙内。该完井组件1还包括刮油环41。两个锁环40布置在完井组件1的两端，以防止可移动部件4、4B在该完井组件1在井管结构中安装时从该管状基础部件3中掉出。
图16A-C示出了图15中的完井组件1的多个不同位置。在图16A中，该可移动部件4位于其第一初始位置处，在该第一初始位置该可移动部件4盖住所述第一开口。在该第一位置，可移动部件4的第一凸出部件46和该第二可移动部件4B的第二凸出部分位于该完井组件1的同一横向平面内。该第一和第二凸出部分46、47彼此相反，且在该可移动部件4转动时，该第一凸出部分46接合该可移动部件4，迫使该第二可移动部件4B随该可移动部件4一起转动。在图16B中，该完井组件1是部分打开的，且该可移动部件4仅部分盖住所述第一开口20。该可移动部件4具有螺纹，该螺纹的螺距大于该第二可移动部件4B的螺纹的螺距。当该可移动部件4转动时，该可移动部件4在所述轴向延伸尺寸上移动的距离大于所述第二可移动部件4B。以这种方式，该可移动部件4轴向移动远离第二可移动部件4B，且该第一凸出部分46和该第二凸出部分47不再接合。因此，在第二可移动部件4B已经穿过密封机构32之前，该第二可移动部件4B均会 随该可移动部件4在轴向延伸尺寸上移动，且因此该第二可移动部件4B在第一开口被暴露出并让井筒流体进入该完井组件1之前提供了密封。在图16C中，该完井组件1比图16B中敞开的更大，且可移动部件4未盖住的第一开口20的程度更大且因此允许更多的流体经完井组件1的开口流入。
在图17中示出了导销43，其具有活塞端49和与螺纹接合的圆端48。该活塞端设置有密封环，使得从管状基础部件3的外侧施加压力的井筒流体不会流过该导销或流入可移动部件4与管状基础部件3之间。因此，该活塞端在该管状基础部件3的孔45内运动。
本发明还涉及一种用于确定完井组件的可移动部件相对于管状基础部件的位置的方法，从而可检测到该完井组件的功能，例如检测滑动套筒是关闭的、部分打开的还是完全打开的，或者检测该环状屏障是否已经膨胀。该方法包括布置与该管状基础部件连接的第一标记和布置与该可移动部件连接的第二标记的步骤。在由于管状屏障的膨胀导致该可移动部件相对于该管状基础部件移动之后或者为了打开或关闭所述套筒而相对于该管状基础部件移动该可移动部件之后，具有检测单元的检测工具被移动经过所述第一标记和第二标记，以检测该第一标记和第二标记并因此检测出为两标记之间的距离的标记距离。该第一检测器可布置成具有在工具和完井组件的轴向延伸尺寸上的第一检测范围，且该第二检测器可被布置成具有在该轴向延伸尺寸上的第二检测范围，以提供在该轴向延伸尺寸上的总检测范围，从而该总检测范围大于第一标记和第二标记之间的标记距离。由于这种检测能够同时检测出第一标记和第二标记，因此在不依赖于检测工具的速度的情况下便能完成对该完井组件的位置的确定。此外，这种检测是在该检测工具不与该完井组件发生任何物理接触的情况下完成的。
可在第一检测器和第二检测器之间设置多个中间检测器，它们之间以预定距离相间隔。因此，该标记距离可通过由两个独立的不同检测器同时检测所述第一标记和第二标记的方式确定。
行程工具是提供轴向力的工具。该行程工具包括用于驱动泵的电动机。该泵将流体泵送至活塞腔中以驱动活塞在其内运动。该活塞布置在推进杆 上。该泵可以将流体泵送至活塞腔的一侧并同时在该活塞的另一侧将流体抽吸出。
流体或井筒流体是指存在于油井或气井井下的任何类型的流体，如天然气、石油、油基泥浆、原油、水等。气体是指存在于井、完井、或裸井中的任何类型的气体组分，并且油是指任何类型的油组分，例如原油，含油流体等。气体、油和水流体可因此均分别包括除气体、油和/或水之外的其它元素或物质。
套管是指井下使用的与油或天然气生产有关的任何类型的管、管道、管结构、衬管、管柱等。
在该工具不是完全浸没入套管中的情况下，井下牵引器可用来推动所述工具完全进入井中的位置。井下牵引器可具有带轮子的可突伸的臂部，其中，轮子接触套管的内表面，用于在套管内推进该牵引器和工具前进。井下牵引器是能够在井下推动或拉动工具的任何类型的驱动工具，例如Well
尽管上面已经结合本发明的优选实施例对本发明进行了描述，但在不背离如下面的权利要求所限定的本发明的情况下可想到的若干变型对本领域技术人员来说是显而易见的。