評估井筒遙測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及井筒遙測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]井筒遙測系統(tǒng)用來在井筒表面處的系統(tǒng)(例如，計算機系統(tǒng))與定位在井筒內(nèi)的邊遠位置處的井下工具之間交換例如電力、命令、通信信號(或其組合)。信號用來執(zhí)行包括例如給井下工具的操作供電、和在井下位置與表面之間進行通信(例如，由工具收集的)信息的操作。可實現(xiàn)井筒遙測系統(tǒng)，例如像有線鉆桿井筒遙測系統(tǒng)、電磁井筒遙測系統(tǒng)、聲學(xué)井筒遙測系統(tǒng)或包括聯(lián)接至傳感器以便傳輸信號的收發(fā)器的井筒遙測系統(tǒng)。
[0003]在有線鉆桿遙測系統(tǒng)中，形成鉆柱的鉆桿設(shè)置有能夠在表面處的計算機系統(tǒng)與井下工具之間傳遞信號的電子器件。為了達到此目的，此類系統(tǒng)可包括形成延伸通過鉆柱的通信鏈路的纜線。轉(zhuǎn)發(fā)器(或信號轉(zhuǎn)發(fā)器)可布置在沿纜線長度的所選位置處。每個轉(zhuǎn)發(fā)器適于接收并再傳輸在任一方向上沿鉆柱進行通信的信號，例如以便在井下工具處提供足夠的信號振幅。井筒遙測系統(tǒng)的質(zhì)量可受在系統(tǒng)中實現(xiàn)的轉(zhuǎn)發(fā)器的質(zhì)量的影響。
【附圖說明】
[0004]圖1示出包括可尋址部件的示例性井筒遙測系統(tǒng)。
[0005]圖2示出由評估計算機系統(tǒng)和可尋址部件交換的示例性通信信號。
[0006]圖3為用于評估可尋址部件的示例性過程的流程圖。
[0007]圖4為用于評估可尋址部件的示例性過程的流程圖。
[0008]圖5示出由評估計算機系統(tǒng)和可尋址部件交換的另一示例性通信。
[0009]圖6示出由評估計算機系統(tǒng)和可尋址部件交換的另一示例性通信。
[0010]在各圖中，類似的參考符號指示類似的元件。
【具體實施方式】
[0011]本公開描述了評估井筒遙測系統(tǒng)，例如包括可尋址部件的遙測系統(tǒng)。井筒遙測系統(tǒng)包括信號傳輸部件以便傳輸信號，例如，電磁信號、光信號、聲信號、壓力信號。使用信號傳輸部件、流體流調(diào)制部件和其他相似部件，井筒遙測系統(tǒng)在地表面與井筒中的井下位置之間進行通信，例如以便將由測井工具(例如，隨鉆測量(MWD)工具、隨鉆測井(LWD)工具、或其他合適的工具)進行的測量傳送至表面。
[0012]某些井筒遙測系統(tǒng)(例如，有線鉆桿遙測系統(tǒng))可包括串聯(lián)布置在井筒中的多個可尋址部件?？蓪ぶ凡考山邮?、再傳輸并響應(yīng)在井筒中在任一方向上(即，井上或井下)進行通信的信號。井筒遙測系統(tǒng)的操作可取決于包括于系統(tǒng)中的每個可尋址部件的性能，并且如果系統(tǒng)中的一個或多個部件受到損害(例如，出現(xiàn)故障或沒有像預(yù)期那樣操作)，那么系統(tǒng)可能無法操作或操作受到損害。在沒有關(guān)于系統(tǒng)中的哪個可尋址部件受到損害的信息的情況下，可能需要將所有的可尋址部件從井筒移除以便進行修理。
[0013]本公開描述了用來評估包括于井筒遙測系統(tǒng)中的每個可尋址部件，當(dāng)遙測系統(tǒng)在井筒中時，用來識別受到損害的可尋址部件的技術(shù)。在將所有的可尋址部件從井筒移除之前，早期識別受到損害的可尋址部件或在兩個可尋址部件之間的受到損害的連接可節(jié)約鉆井時間。例如，在識別受到損害的可尋址部件或連接之后，需要將一連串的可尋址部件從井筒移除，以便僅僅確定受到損害的可尋址部件的位置。此外，以下描述的各種實現(xiàn)方式也允許通過減輕在可尋址部件處的傳輸瓶頸來優(yōu)化井筒遙測系統(tǒng)。操作者可根據(jù)至少一個標(biāo)準(zhǔn)(例如，功率消耗水平和/或數(shù)據(jù)速率)以可尋址部件的優(yōu)化性能配置來對其加以配置，通過替換故障部件、將通信部件隔開一定間隔以更適當(dāng)?shù)赜糜诹己迷O(shè)計來最大化數(shù)據(jù)吞吐量，和/或最小化總體功率消耗。當(dāng)利用電池用于電源時，操作者可能想要配置/操作各種實現(xiàn)方式，以便在維持數(shù)據(jù)吞吐量要求的同時減少至少一個部件的電池消耗。在其他實現(xiàn)方式中，操作者可能想要在維持最小的數(shù)據(jù)吞吐量要求的同時延伸特定數(shù)目的部件在測量深度上的可及范圍。各種實現(xiàn)方式允許操作者實時接收描述故障或限制的井下位置的信息。因此，在鉆探或納入井中時，這些實現(xiàn)方式早早就提供給操作者校正或調(diào)整系統(tǒng)的機會，并且從而最小化在井筒中時的非生產(chǎn)時間。為了識別故障可尋址部件，可實現(xiàn)和/或利用在本文描述的除時域反射法(TDR)之外或替代其的各種實現(xiàn)方式
[0014]圖1示出包括多個可尋址部件(例如，轉(zhuǎn)發(fā)器)的示例性井筒遙測系統(tǒng)。井筒環(huán)境100包括井筒102，在所述井筒102中柱106(例如，鉆柱)例如由鉆機103懸掛。柱106可包括(例如，使用螺絲扣或其他方式的)端到端聯(lián)接的多段鉆桿。柱106可包括附接至布置在井筒102內(nèi)的下端的工具104。例如，工具104可為附接至鉆柱的端部的、例如包括鉆頭和用于鉆探的其他部件的底孔組件。柱106可包括靠近工具104的測井儀器108。例如，測井儀器108為在鉆探工具鉆探通過地下地層以延伸井筒102時收集數(shù)據(jù)(例如，伽瑪數(shù)據(jù)、方向數(shù)據(jù)或方位角數(shù)據(jù)、電阻率數(shù)據(jù)和其他合適的數(shù)據(jù))的MWD工具和/或LWD工具。數(shù)據(jù)描述了例如井筒102的位置和被鉆探以延伸井筒102的地下地層。
[0015]包括多個可尋址部件(例如，串聯(lián)連接的轉(zhuǎn)發(fā)器)的井筒遙測系統(tǒng)112布置在井筒102中?？蓪ぶ凡考ɡ绲谝豢蓪ぶ凡考?10a、第二可尋址部件110b、第三可尋址部件110c和其他可尋址部件(未示出)。井筒遙測系統(tǒng)112包括連接多個可尋址部件的多個通信鏈路。井筒遙測系統(tǒng)112也可包括柱中間設(shè)備，例如，傳感器或由井筒遙測系統(tǒng)112操作的其他設(shè)備。可尋址部件通過通信鏈路從串聯(lián)的井下可尋址部件接收數(shù)據(jù)，并且通過另一通信鏈路將數(shù)據(jù)傳輸至串聯(lián)的井上可尋址部件，并且反之亦然。
[0016]每個可尋址部件可包括接收器和發(fā)射器，以便通過在相鄰的可尋址部件之間的通信鏈路來接收和再傳輸命令和/或數(shù)據(jù)。為了接收，一些可尋址部件實現(xiàn)方式可包括以下的任何子集或組合:用來接收在鉆井液內(nèi)的調(diào)制的壓力的傳感器(例如，應(yīng)變儀、壓電石英)、用于接收調(diào)制的聲學(xué)通信的聲學(xué)傳感器(例如，麥克風(fēng))、接收至少一個頻率的光的光敏二極管、和/或接收從偏遠位置施加的調(diào)制的電壓電勢的第一電觸點(例如，管狀外殼及陶瓷墊圈)。為了傳輸，任何所述實現(xiàn)方式還可包括以下的任何子集或組合:與所述流體內(nèi)的鉆井液調(diào)制電壓接觸的閥(例如，定子及轉(zhuǎn)子)、用于產(chǎn)生聲學(xué)通信的聲學(xué)致動器(例如，壓電陶瓷)、發(fā)出光線(例如，與光纖股接觸的激光)的發(fā)光二極管(LED)和/或施加調(diào)制的電壓電勢的第二電觸點，所述第二電觸點與有助于在(例如，銅線、在巖石地層內(nèi)的孔隙空間內(nèi)具有非零鹽度的水的巖石地層)內(nèi)進行電流傳播的媒介接觸。其他的實現(xiàn)方式還可包括被配置來給所述接收器和/或發(fā)射器供電的至少一個電池。
[0017]在隨鉆測量(MWD)中，泥漿脈沖、電磁應(yīng)用或聲學(xué)應(yīng)用(或它們中的兩者或更多的組合)、多個可尋址部件可機械地緊固至多個鉆桿區(qū)段。所述機械緊固可包括在至少一個端部上的旋獰型“凹”螺紋緊固件，以便接收鉆桿的第一區(qū)段的“凸”螺紋對應(yīng)部分。其他的實現(xiàn)方式還可包括帶“凸”螺紋的對應(yīng)部分，以便插進鉆桿的第二區(qū)段的帶“凹”螺紋的對應(yīng)部分中。優(yōu)選的實現(xiàn)方式可包括被配置來以串聯(lián)的方式將鉆桿的第一區(qū)段連接至鉆桿的第二區(qū)段的一個帶“凸”螺紋的端部和一個帶“凹”螺紋的端部。一些系統(tǒng)實現(xiàn)方式可使用多個所述可尋址部件。由于鉆桿區(qū)段類似地被配置(即一個“凸”部和一個“凹”部)為在通過鉆機井架降低至井筒中時以串聯(lián)方式緊固，因而一個“凸”螺紋配置和一個“凹”螺紋配置可為優(yōu)選的實現(xiàn)方式。
[0018]在有線線路應(yīng)用中，多個可尋址部件可機械地緊固至多個用電纜連接的區(qū)段。在不受限制的情況下，機械緊固件也可使用類似的帶螺紋的“凸/凹”配置的形式。因此，有線線路系統(tǒng)實現(xiàn)方式可包括以串聯(lián)方式連接的可尋址部件，在這種情況下，在兩個可尋址部件之間具有至少一個電纜連接。其他實現(xiàn)方式可包括以串聯(lián)方式連接的多個電纜部件和可尋址部件，在這種情況下，可尋址部件沿電纜部件進行通信。另外，每個可尋址部件可實現(xiàn)，例如軟件、固件、硬件(或它們的組合)、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議以便在任一方向上接收并再傳輸信號。
[0019]井筒遙測系統(tǒng)112連接至在外部并且在地表處的系統(tǒng)114。在一些實現(xiàn)方式中，系統(tǒng)114為計算機系統(tǒng)，例如臺式計算機、筆記本計算機、服務(wù)器計算機、智能電話、平板計算機、個人數(shù)字助理或任何其他合適的計算機。系統(tǒng)114包括存儲可由數(shù)據(jù)處理設(shè)備118執(zhí)行的指令的計算機可讀介質(zhì)116，以便執(zhí)行與測井儀器108的信號傳輸和接收操作。
[0020]井筒遙測系統(tǒng)112可實現(xiàn)系留通信裝置，例如，電纜、光纖、雙絞線、同軸電纜、或任何其他系留通信裝置，以便在系統(tǒng)114與測井儀器108之間傳輸信號。系統(tǒng)114可為將命令信號傳輸至井筒遙測系統(tǒng)112(例如，至每個可尋址部件、測井儀器108、工具104或它們的組合)的計算機系統(tǒng)。測井儀器108通過井筒遙測系統(tǒng)112將收集的數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)114。例如，測井工具108將收集的數(shù)據(jù)向井上傳輸至離測井工具108最近的可尋址部件(例如，可尋址部件110c)?？蓪ぶ凡考?10c接收數(shù)據(jù)并且將所述數(shù)據(jù)向井上再傳輸至下一個串聯(lián)連接的可尋址部件，例如可尋址部件110b。以這種方式，可尋址部件從測井儀器108串聯(lián)地接收收集的數(shù)據(jù)并且將收集的數(shù)據(jù)再傳輸至系統(tǒng)114