用于鉆井的系統(tǒng)、裝置和方法
【專利摘要】一種用于監(jiān)視鉆井操作的系統(tǒng)、裝置和方法，該方法包括：經(jīng)由安置在大地地層的地面上的第一天線對(duì)(120b)接收信號(hào)(130b)。由第一天線對(duì)接收的信號(hào)具有第一信號(hào)特性。該方法包括經(jīng)由安置在地面上的與第一天線對(duì)的位置不同的位置處的第二天線對(duì)(120c)接收信號(hào)。由第二天線對(duì)接收的信號(hào)具有第二信號(hào)特性。該方法包括識(shí)別由相應(yīng)的第一天線對(duì)和第二天線對(duì)接收的信號(hào)的第一信號(hào)特性和第二信號(hào)特性中哪一個(gè)為優(yōu)選信號(hào)特性。該方法可以包括對(duì)由第一天線對(duì)和第二天線對(duì)中的已經(jīng)接收到具有優(yōu)選信號(hào)特性的信號(hào)的一個(gè)天線對(duì)所接收的信號(hào)進(jìn)行解碼。
【專利說明】用于鉆井的系統(tǒng)、裝置和方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2013年11月22日提交的第14/087,637號(hào)美國申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，該美國申請(qǐng)的全部內(nèi)容通過引用合并到本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開內(nèi)容涉及鉆井操作，具體地涉及用于監(jiān)視鉆井操作的系統(tǒng)、裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0004]為了石油、天然氣和其他目的而鉆的井可能在地下數(shù)千英尺，可能改變方向并且水平延伸。已經(jīng)開發(fā)出了以下通信系統(tǒng):其發(fā)送關(guān)于井身軌跡、地層性質(zhì)以及用鉆頭處或鉆頭附近的傳感器測量的鉆井狀況的信息。獲得并發(fā)送信息通常被稱為隨鉆測量(MWD)和隨鉆測井(LWD)。一種發(fā)送技術(shù)為電磁(EM)遙測技術(shù)或遙測技術(shù)。遙測系統(tǒng)包括被配置成向地面發(fā)送電磁信號(hào)的工具，該電磁信號(hào)具有在鉆井操作期間獲得的在其中編碼的方向、地層和其他鉆井?dāng)?shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式包括一種用于監(jiān)視鉆井系統(tǒng)的鉆井操作的方法。鉆井系統(tǒng)具有被配置成在鉆井操作期間在大地地層中形成鉆孔的鉆柱。該方法包括經(jīng)由安置在大地地層的地面上的第一天線對(duì)接收信號(hào)的步驟，其中，信號(hào)由遙測工具在鉆井操作期間發(fā)送，遙測工具由鉆柱支持并且位于鉆孔的井下末端處。由第一天線對(duì)接收的信號(hào)具有第一信號(hào)特性。該方法包括:經(jīng)由安置在地面上與第一天線對(duì)的位置不同的不同位置處的第二天線對(duì)接收信號(hào)。由第二天線對(duì)接收的信號(hào)具有第二信號(hào)特性。此外，該方法包括:識(shí)別由相應(yīng)的第一天線對(duì)和第二天線對(duì)接收的信號(hào)的第一信號(hào)特性和第二信號(hào)特性中哪一個(gè)為優(yōu)選信號(hào)特性。該方法可以包括:對(duì)由第一天線對(duì)和第二天線對(duì)中的已經(jīng)接收到具有優(yōu)選信號(hào)特性的信號(hào)的一個(gè)天線對(duì)所接收的信號(hào)進(jìn)行解碼。
[0006]在一種用于監(jiān)視鉆井操作的方法的另一實(shí)施方式中，該方法可以包括:在鉆井操作的第一時(shí)段期間從鉆孔中的第一井下位置處的遙測工具發(fā)送信號(hào)。該方法可以還包括經(jīng)由至少兩個(gè)天線對(duì)接收信號(hào)。至少兩個(gè)天線對(duì)被安置在地面上并且相對(duì)于彼此以及相對(duì)于鉆孔間隔開。改方法可以包括:在鉆井操作的第一時(shí)段期間從接收到信號(hào)的至少兩個(gè)天線對(duì)中的每個(gè)接收地面信號(hào)。此外，該方法可以包括:對(duì)來自至少兩個(gè)天線對(duì)中的接收到具有優(yōu)選信號(hào)特性的信號(hào)的一個(gè)天線對(duì)的地面信號(hào)進(jìn)行解碼。
[0007]本公開內(nèi)容的另一實(shí)施方式包括一種用于鉆井操作的遙測系統(tǒng)。系統(tǒng)包括多個(gè)天線對(duì)，每個(gè)天線對(duì)被配置成接收由鉆孔中的井下位置處的遙測工具在鉆井操作期間發(fā)送的信號(hào)。該系統(tǒng)還包括接收器組件，接收器組件被配置成與多個(gè)天線對(duì)中的每個(gè)天線對(duì)的電子連接。接收器組件被配置成在接收器組件電子地連接至多個(gè)天線對(duì)時(shí)從相應(yīng)的多個(gè)天線對(duì)中的每個(gè)天線對(duì)接收多個(gè)地面信號(hào)。每個(gè)地面信號(hào)指示由相應(yīng)的多個(gè)天線對(duì)接收的信號(hào)的特性。此外，該系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)處理器，計(jì)算機(jī)處理器被配置成與接收器組件的電子通信。計(jì)算機(jī)處理器還被配置成確定多個(gè)地面信號(hào)中哪個(gè)具有優(yōu)選信號(hào)特性。響應(yīng)于具有優(yōu)選信號(hào)特性的地面信號(hào)的確定，計(jì)算機(jī)處理器解碼由多個(gè)天線對(duì)中的接收到具有優(yōu)選信號(hào)特性的信號(hào)的一個(gè)天線對(duì)接收的地面信號(hào)。
[0008]本公開內(nèi)容的另一實(shí)施方式包括一種用于在大地地層中形成鉆孔的鉆井系統(tǒng)。鉆井系統(tǒng)包括由支持構(gòu)件攜帶的并且被配置成旋轉(zhuǎn)以沿鉆井方向限定鉆孔的鉆柱。鉆柱包括安置在鉆柱的井下端處的鉆頭以及由鉆柱攜帶的一個(gè)或更多個(gè)傳感器。一個(gè)或更多個(gè)傳感器被配置成獲得鉆井?dāng)?shù)據(jù)。鉆柱可以包括被沿井上方向離開鉆頭安置的遙測工具。遙測工具被配置成經(jīng)由信號(hào)發(fā)送鉆井?dāng)?shù)據(jù)。鉆井系統(tǒng)可以包括被配置成接收信號(hào)的第一天線對(duì)和被配置成接收信號(hào)的第二天線對(duì)。第一天線對(duì)和第二天線對(duì)相對(duì)于支持構(gòu)件在不同位置。鉆井系統(tǒng)還可以包括電子地連接至第一天線對(duì)和第二天線對(duì)的接收器組件。接收器組件被配置成從第一天線對(duì)和第二天線對(duì)中的每個(gè)天線對(duì)接收地面信號(hào)。地面信號(hào)指示已經(jīng)由每個(gè)天線對(duì)接收的信號(hào)。此外，鉆井系統(tǒng)可以包括至少一個(gè)計(jì)算機(jī)處理器，至少一個(gè)計(jì)算機(jī)處理器被配置成基于從第一天線對(duì)和第二天線對(duì)中的每個(gè)天線對(duì)獲得的地面信號(hào)的一個(gè)或更多個(gè)優(yōu)選特性來對(duì)由接收器組件接收的地面信號(hào)中的一個(gè)地面信號(hào)進(jìn)行解碼。
【附圖說明】
[0009]上述
【發(fā)明內(nèi)容】
以及下文對(duì)本申請(qǐng)的說明性實(shí)施方式的詳細(xì)描述在結(jié)合附圖閱讀時(shí)將被更好地理解。出于說明本申請(qǐng)的目的，在附圖中示出本公開內(nèi)容的說明性實(shí)施方式。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，本申請(qǐng)不限于所示的精確布置和工具。在附圖中:
[0010]圖1A為根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式的在大地地層中形成鉆孔的鉆井系統(tǒng)的示意性俯視圖；
[0011]圖1B為圖1A所示的在大地地層中形成鉆孔的鉆井系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖；
[0012]圖1C為包含在圖1A中所示的鉆井系統(tǒng)中的遙測工具的詳細(xì)剖視圖；
[0013]圖1D為圖1B中所示的鉆井系統(tǒng)的一部分的詳細(xì)視圖；
[0014]圖2A為圖1A和圖1B中所示的鉆井系統(tǒng)的計(jì)算設(shè)備和遙測系統(tǒng)的框圖；
[0015]圖2B為圖示一個(gè)或更多個(gè)計(jì)算設(shè)備以及圖1A和圖1B中所示的遙測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)的框圖；
[0016]圖3A和圖3B為圖示用于經(jīng)由圖1A和圖1B中所示的遙測系統(tǒng)監(jiān)視鉆井操作的方法的過程流程圖；以及
[0017]圖4為圖示根據(jù)本公開內(nèi)容的另一實(shí)施方式的用于經(jīng)由遙測系統(tǒng)監(jiān)視鉆井系統(tǒng)的鉆井操作的方法的過程流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]參照?qǐng)D1A和圖1B，鉆井系統(tǒng)I被配置成在鉆井操作期間在大地地層3中鉆出鉆孔2。鉆井系統(tǒng)I包括用于在大地地層3中形成鉆孔2的鉆柱6、遙測系統(tǒng)100和至少一個(gè)計(jì)算設(shè)備200。遙測系統(tǒng)100處理并且監(jiān)視在鉆孔2的井下位置獲得的鉆井?dāng)?shù)據(jù)經(jīng)由電磁信號(hào)130向大地地層3的地面4的發(fā)送。遙測系統(tǒng)100包括接收器組件110和兩個(gè)或更多個(gè)天線對(duì)120。接收器組件110可以與計(jì)算設(shè)備200電子通信。每個(gè)天線對(duì)120可以接收，例如檢測由井下遙測工具40發(fā)送的電磁信號(hào)130的電場分量作為電壓或地面信號(hào)。所檢測的地面信號(hào)包含電磁信號(hào)130的電場分量的特性，諸如電場的振幅和波長成分。接收器組件110從每個(gè)相應(yīng)的天線對(duì)120接收地面信號(hào)。遙測系統(tǒng)100被配置成將由接收器組件110從天線對(duì)120接收的多個(gè)地面信號(hào)中的一個(gè)地面信號(hào)解碼成鉆井?dāng)?shù)據(jù)。部分地基于由各個(gè)天線對(duì)120檢測的每個(gè)地面信號(hào)的比較特性來確定解碼哪個(gè)地面信號(hào)。例如，如將在下文進(jìn)一步詳細(xì)描述的，僅解碼由天線對(duì)120檢測的具有優(yōu)選信號(hào)特性的地面信號(hào)。
[0019]計(jì)算設(shè)備200可以駐留(host)可以發(fā)起期望的解碼或信號(hào)處理的例如軟件應(yīng)用的一個(gè)或更多個(gè)應(yīng)用，可以駐留指示所鉆穿的地層的類型、液體的存在的測井參數(shù)，以及運(yùn)行被配置成執(zhí)行用于監(jiān)視和控制鉆井操作的各種方法的其他應(yīng)用。
[0020]在此描述的鉆井系統(tǒng)1、遙測系統(tǒng)100以及方法300(圖3A、圖3B)和方法400(圖4)允許連續(xù)監(jiān)視在鉆井操作的過程中從遙測工具40發(fā)送的信號(hào)。雖然每個(gè)天線對(duì)120的信號(hào)特性在鉆井進(jìn)行到地層中時(shí)隨著時(shí)間變化，但是遙測系統(tǒng)100可以通過至少出于解碼的目的從具有差的信號(hào)特性的天線對(duì)切換至具有優(yōu)選信號(hào)特性的天線對(duì)來對(duì)變化的信號(hào)發(fā)送情況“作出反應(yīng)”。監(jiān)視并在多個(gè)信號(hào)間切換的能力具有若干優(yōu)點(diǎn)。例如，可以實(shí)時(shí)、同時(shí)監(jiān)視來自多個(gè)天線對(duì)位置的信號(hào)質(zhì)量。這允許鉆井操作者基于鉆井期間的情況來利用多個(gè)天線對(duì)位置中的具有最好的或優(yōu)選的信號(hào)接收的天線對(duì)。實(shí)時(shí)監(jiān)視和信號(hào)切換還提供了使差的信號(hào)接收最少的更大的靈活性，這提高了數(shù)據(jù)可靠性、更可靠的解碼以及更少的解碼錯(cuò)誤。另外，在邊緣(marginal)信號(hào)發(fā)送情況下，基于所檢測的信號(hào)特性來監(jiān)視、選擇處理信號(hào)的能力可以導(dǎo)致與在類似的邊緣發(fā)送情況下進(jìn)行操作的傳統(tǒng)系統(tǒng)相比更好的數(shù)據(jù)利用。下文將進(jìn)一步詳細(xì)描述其他優(yōu)點(diǎn)。
[0021]本文所使用的遙測技術(shù)屬于電磁(EM)遙測技術(shù)。遙測系統(tǒng)100可以被配置成產(chǎn)生、檢測以及處理電磁場信號(hào)130。根據(jù)所圖示的實(shí)施方式，遙測系統(tǒng)110被配置成允許接收和檢測電磁場信號(hào)130的電場分量。另外，遙測系統(tǒng)100還可以被配置成允許接收和檢測電磁場信號(hào)130的磁場分量。因此，遙測工具40可以被配置成產(chǎn)生電磁場信號(hào)130，以及放大電場分量，替選地或者另外還放大磁場分量。相應(yīng)地，天線對(duì)120和接收器組件110可以被配置成接收，例如檢測，電磁信號(hào)130的電場分量。替選地或者另外，天線對(duì)120和接收器組件110可以被配置成接收，例如檢測，電磁信號(hào)130的磁場分量。
[0022]繼續(xù)圖1A和圖1B，根據(jù)圖示的實(shí)施方式，鉆井系統(tǒng)I被配置成沿鉆孔軸E在大地地層3中鉆出鉆孔2，使得鉆孔軸E至少部分地沿垂直方向V延伸。垂直方向V指垂直于大地地層3的地面4的方向。應(yīng)當(dāng)理解的是，鉆柱6可以被配置成定向鉆井，由此鉆孔2(因此軸E)的全部或一部分是沿水平方向H相對(duì)于垂直方向V在角度上偏移的。水平方向H至少基本上垂直于垂直方向V以與地面4對(duì)準(zhǔn)或平行。本文所使用的術(shù)語“水平”和“垂直”與在鉆井領(lǐng)域所理解的那樣，并且是這樣的近似。因此，水平反向H可以沿垂直于垂直方向V的任何方向擴(kuò)展，例如北、東、南和西以及北、東、南和西之間的任何增量方向。此外，井下或井下位置指比鉆柱6的頂端更接近于鉆柱6的底端的位置。因此，井下方向90(圖1B和圖1C)指從地面4朝向鉆孔2的底端(未編號(hào))的方向，而井上方向指從鉆孔2的底端朝向地面4的方向。井下方向和井上方向?qū)τ诙ㄏ蜚@井操作可以是曲線的。因此，鉆井方向或井身軌跡按照上文指出的任何特定地理方向部分地沿垂直方向V和水平方向H延伸。期望鉆井方向指在大地地層3中將沿其來限定鉆孔的方向。雖然示出了定向鉆井配置，但是遙測系統(tǒng)100可以與垂直鉆井操作一起使用并且在垂直鉆井中是類似地有益的。
[0023]繼續(xù)圖1A至圖1D，鉆井系統(tǒng)I包括井架5，井架5支撐延伸通過并且形成鉆孔的鉆柱
6。鉆柱6包括限定鉆柱6和內(nèi)部通道(未示出)的若干鉆柱部件。鉆柱部件包括一個(gè)或更多個(gè)短節(jié)(sub)、穩(wěn)定器、鉆管部分以及鉆鋌、井底組件(BHA)7和鉆頭14。鉆柱6可以包括下文進(jìn)一步詳細(xì)描述的遙測工具40和一個(gè)或更多個(gè)傳感器42。鉆柱6沿中心縱軸32延長并且包括頂端8和沿中心縱軸32與頂端8間隔的底端10。位于地面附近并且圍繞頂端8的是套管12。鉆柱6的底端10包括鉆頭14。諸如頂驅(qū)或轉(zhuǎn)盤的一個(gè)或更多個(gè)驅(qū)動(dòng)器被配置成使鉆柱6旋轉(zhuǎn)以便控制鉆頭14的旋轉(zhuǎn)速度(RPM)和鉆頭14上的扭矩。一個(gè)或更多個(gè)驅(qū)動(dòng)器(未示出)可以使鉆柱6和鉆頭14旋轉(zhuǎn)以限定鉆孔2。栗被配置成通過鉆柱6中的內(nèi)部通道(未示出)向下栗送流體(未示出)，流體例如鉆井泥漿，從而以空氣、泡沫(或充氣泥漿)進(jìn)行鉆井。當(dāng)鉆井泥漿在鉆頭14處離開鉆柱6時(shí)，返回的鉆井泥漿通過鉆柱6與大地地層3中的鉆孔2的壁(未編號(hào))之間形成的環(huán)形通道(未示出)向上朝地面4流動(dòng)?？蛇x地，可以將泥漿馬達(dá)布置在鉆柱6的井下位置處以使鉆頭14獨(dú)立于鉆柱6的旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0024]參照?qǐng)D2A，如上所指出的，鉆井系統(tǒng)可以包括與遙測系統(tǒng)100電子通信的一個(gè)或更多個(gè)計(jì)算設(shè)備200。計(jì)算設(shè)備200被配置成接收、處理和存儲(chǔ)各種鉆井操作信息，諸如從上述井下傳感器獲得的方向、地層信息。任何合適的計(jì)算設(shè)備200可以被配置成駐留本文所述的用于監(jiān)視、控制和鉆井信息的軟件應(yīng)用。將理解的是，計(jì)算設(shè)備200可以包括任何合適的設(shè)備，其示例包括桌面計(jì)算設(shè)備、服務(wù)器計(jì)算設(shè)備或諸如筆記本電腦、平板或智能電話的便攜式計(jì)算設(shè)備。在圖2A中圖示的示例性配置中，計(jì)算設(shè)備200包括處理部分202、存儲(chǔ)器部分204、輸入/輸出部分206和用戶接口(UI)部分208。要強(qiáng)調(diào)的是，計(jì)算設(shè)備200的框圖描繪是示例性的而不意在表明特定實(shí)現(xiàn)方式和/或配置。處理部分202、存儲(chǔ)器部分204、輸入/輸出部分206和用戶接口部分208可以耦接在一起以允許其之間的通信。應(yīng)當(dāng)理解的是，可以將上述部件中的任何部件在一個(gè)或更多個(gè)單獨(dú)的設(shè)備和/或位置分布。
[0025]在各個(gè)實(shí)施方式中，輸入/輸出部分206包括計(jì)算設(shè)備200的接收器、計(jì)算設(shè)備200的發(fā)送器(勿與下文所述的遙測工具40的部件混淆)或者用于有線連接的電子連接器或者其組合。輸入/輸出部分206能夠接收和/或提供關(guān)于與諸如因特網(wǎng)等的網(wǎng)絡(luò)的通信的信息。應(yīng)當(dāng)理解的是，也可以由計(jì)算設(shè)備200外部的一個(gè)或更多個(gè)設(shè)備來提供發(fā)送和接收功能。例如，輸入/輸出部分206可以與接收器組件110電子通信。
[0026]取決于處理器的確切配置和類型，存儲(chǔ)器部分204可以為易失性的(諸如某些類型的RAM)、非易失性的(諸如R0M、閃存存等)或者其組合。計(jì)算設(shè)備200可以包括附加存儲(chǔ)裝置(例如，可移除存儲(chǔ)裝置和/或非可移除存儲(chǔ)裝置)，包括但不限于:磁帶條(tape)、閃存、智能卡、CD-ROM、數(shù)字通用光盤(DVD)或其他光學(xué)存儲(chǔ)裝置、磁帶盒、磁帶、磁盤存儲(chǔ)裝置或其他磁性存儲(chǔ)設(shè)備、通用串行總線(USB)兼容存儲(chǔ)器或者可以用于存儲(chǔ)信息并且可以被計(jì)算設(shè)備200訪問的任何其他介質(zhì)。
[0027]計(jì)算設(shè)備200可以包含用戶接口部分208，用戶接口部分208可以包括允許用戶與計(jì)算設(shè)備200通信的輸入設(shè)備和/或顯示器(未示出輸入設(shè)備和顯示器)。用戶接口 208可以包括提供經(jīng)由例如按鈕、軟鍵、鼠標(biāo)、語音驅(qū)動(dòng)控制、觸摸屏、計(jì)算設(shè)備200的移動(dòng)、視覺提示(例如，在計(jì)算設(shè)備200上的攝像機(jī)前移動(dòng)手)等來控制計(jì)算設(shè)備200的能力的輸入端。用戶接口208可以提供包括視覺信息的輸出，諸如經(jīng)由顯示器213(未示出)的一個(gè)或更多個(gè)鉆井參數(shù)的多個(gè)操作范圍的視覺指示。其他輸出可以包括音頻信息(例如，經(jīng)由揚(yáng)聲器)、機(jī)械地(例如，經(jīng)由振動(dòng)機(jī)構(gòu))或者其組合。在各個(gè)配置中，用戶接口 208可以包括顯示器、觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)、加速度計(jì)、運(yùn)動(dòng)檢測器、揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)、相機(jī)或其任何組合。用戶接口 208可以還包括用于輸入生物信息的任何合適設(shè)備以例如要求用于訪問計(jì)算設(shè)備200的特定生物信息，其中，生物信息例如為指紋信息、視網(wǎng)膜信息、語音信息和/或面部特征信息等。
[0028]參照?qǐng)D2B，示出可以有助于監(jiān)視鉆井系統(tǒng)I的鉆井操作的示例性的和合適的通信架構(gòu)。這樣的示例性架構(gòu)可以包括一個(gè)或更多個(gè)計(jì)算設(shè)備200、210、220，計(jì)算設(shè)備200、210、220中每個(gè)可以經(jīng)由公用通信網(wǎng)絡(luò)240與數(shù)據(jù)庫230和遙測系統(tǒng)100電子通信。雖然數(shù)據(jù)庫230被示意性地表示為與計(jì)算設(shè)備200分離，但是其也可以是計(jì)算設(shè)備200的存儲(chǔ)器部分204的部件。應(yīng)當(dāng)理解的是，可以設(shè)想若干合適的替代通信架構(gòu)。一旦如上所述鉆井控制和監(jiān)視應(yīng)用已經(jīng)被安裝在計(jì)算設(shè)備200上，則其可以在諸如因特網(wǎng)等的公用網(wǎng)絡(luò)240上的其他計(jì)算設(shè)備之間傳遞信息。對(duì)于實(shí)例配置，用戶24可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)240向遙測工具40的提供者的計(jì)算設(shè)備210發(fā)送與一個(gè)或更多個(gè)鉆井參數(shù)發(fā)送，或者引起至遙測工具40的提供者的計(jì)算設(shè)備210的關(guān)于一個(gè)或更多更鉆井參數(shù)的經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)240的信息的發(fā)送，或者替選地經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)240向例如石油公司或石油服務(wù)公司的另一第三方的計(jì)算設(shè)備220發(fā)送，。第三方可以經(jīng)由顯示器來查看鉆井?dāng)?shù)據(jù)。
[0029]圖2B中所描繪的計(jì)算設(shè)備200和數(shù)據(jù)庫230可以由例如鉆井場地的裝備操作者、鉆井場地所有者、鉆井公司和/或鉆井系統(tǒng)部件的任何制造商或提供者或者諸如提供鉆柱設(shè)計(jì)服務(wù)的第三方的其他服務(wù)提供者來全部或部分地操作。應(yīng)當(dāng)理解的是，上面闡述的各方中的每方和/或其他相關(guān)方可以操作任何數(shù)目的相應(yīng)計(jì)算機(jī)并且可以使用包括例如廣域網(wǎng)(WAN)(例如因特網(wǎng))或局域網(wǎng)(LAN)的任何數(shù)目的網(wǎng)絡(luò)來內(nèi)部地或外部地通信。數(shù)據(jù)庫230可以用于例如存儲(chǔ):與一個(gè)或更多個(gè)鉆井參數(shù)有關(guān)的數(shù)據(jù)，來自先前鉆井運(yùn)轉(zhuǎn)(run)、當(dāng)前鉆井運(yùn)轉(zhuǎn)的多個(gè)操作范圍，與用于鉆柱部件的模型、用于EM性能的模型有關(guān)的數(shù)據(jù)；以及來自鉆井場地附近的先前的井的EM性能數(shù)據(jù)。這樣的信息可以提供EM參數(shù)的指示，例如適合于給定的鉆井操作的不同深度和地層處的頻率和功率要求。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，本文使用的“訪問”(access)或“訪問”(accessing)可以包括檢索本地計(jì)算設(shè)備的存儲(chǔ)器部分中存儲(chǔ)的信息，或者經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備發(fā)送指令以使信息被發(fā)送至本地計(jì)算設(shè)備的存儲(chǔ)器部分以用于本地訪問。另外或替選地，訪問可以包括訪問遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備的存儲(chǔ)器部分中存儲(chǔ)的信息。
[0030]返回到圖1A至圖1C，雖然遙測工具40可以為LWD工具，但是遙測工具40有時(shí)在本文中被稱為MWD工具。遙測工具40還可以被稱為EM發(fā)送器。遙測工具40被安置在鉆柱6的朝向鉆頭14的井下位置并且可以按照其不能被收回的方式安裝至鉆柱6，即固定架工具。替選地，遙測工具40的全部或一部分可以是從鉆柱6可收回的，即可收回工具。各種安裝方式是可能的。例如，遙測工具40可以懸掛在BHA 7的一個(gè)區(qū)間中，被稱為“頂部安裝” (top mount)配置，或者遙測工具40可以依靠在BHA 7的一區(qū)間上，被稱為“底部安裝”(bottom mount)。在兩者中任一情況下，遙測工具40包含在BHA 7的一部分中。
[0031]轉(zhuǎn)向圖1C，遙測工具40被配置成向地面4發(fā)送鉆井?dāng)?shù)據(jù)。在圖示實(shí)施方式中，遙測工具40包括電極組件46、發(fā)送組件44和電源45。電極組件46和發(fā)送組件44電連接至電源45。遙測工具40包括電極絕緣體59，電極絕緣體59通常被稱為電極間隙，位于電極組件46附接至發(fā)送組件44的位置處。下文將對(duì)遙測工具40的部件進(jìn)一步詳細(xì)描述。遙測工具40還電連接至一個(gè)或更多個(gè)傳感器42和各個(gè)井下電路系統(tǒng)(未編號(hào))。傳感器42獲得鉆井?dāng)?shù)據(jù)并且遙測工具40經(jīng)由電磁場信號(hào)130向地面發(fā)送鉆井?dāng)?shù)據(jù)。此外，圖1C中所圖示的遙測工具40可以由取向探針48支撐，其中，取向探針48可以被稱為刺(stinger)。取向探針48被配置成容納于附接至鉆柱6的內(nèi)表面(未編號(hào))的斜口管鞋(mule shoe)50中。安置在斜口管鞋50中的取向探針48例如相對(duì)于鉆柱6朝向定向傳感器，使得定向傳感器可以獲得和提供定向測量，例如工具面。取向探針48支撐鉆柱6中的傳感器42、電源45、發(fā)送組件44和電極組件46中的一個(gè)或更多個(gè)。
[0032]繼續(xù)圖1C，當(dāng)將遙測工具40安裝在鉆柱6中或者BHA7的一部分中并且在鉆井操作期間使用遙測工具40時(shí)，遙測工具40沿著并且利用間隙短節(jié)52延伸，其中，間隙短節(jié)52是鉆柱6(或BHA 7)的部件。間隙短節(jié)52使鉆柱的井上部分54與鉆柱6的井下部分56電隔離。因此，間隙短節(jié)52位于井上部分54與井下部分56之間。間隙短節(jié)52可以包括上間隙短節(jié)部分53a和下間隙短節(jié)部分53b。在圖1C中所圖示的實(shí)施方式中，間隙短節(jié)52包括位于上間隙短節(jié)部分53a與下間隙短節(jié)部分53b之間的絕緣體55。雖然示出了單間隙短節(jié)52，但是間隙短節(jié)52可以包括一個(gè)或更多個(gè)間隙短節(jié)，例如雙間隙短節(jié)。無論如何，可以使間隙短節(jié)部件的配合面絕緣。通常，使螺紋和肩狀物(shoulder)絕緣，但是可以使用使鉆柱6的部分34電隔離的任何裝置。
[0033]電極組件46限定與鉆柱6的電極連接58。在所圖示實(shí)施方式中，電極組件46包括軸部件47a和弓形彈簧部件47b。弓形彈簧部件47b直接接觸鉆柱以限定與從絕緣體55靠井上的鉆柱6的導(dǎo)電連接。替選地，電極組件46可以包括用于固定架工具的接觸環(huán)組件(未示出)和軸部件47a。在這樣的替選實(shí)施方式中，接觸環(huán)限定電極軸47a與鉆柱6之間的電連接。
[0034]相應(yīng)地，遙測工具40限定與鉆柱6的第一電或電極連接58。例如所圖示的刺48的井下部件可以限定與鉆柱6的第二電或接觸連接60，其中，第二電或接觸連接60與第一電連接58沿中心縱軸32間隔開。第二電連接60包括在沿井下方向90與絕緣體55間隔開的位置處與鉆柱6的導(dǎo)電接觸。如所圖示的，刺48可以包括限定與斜口管鞋50和鉆柱6的第二電連接60的導(dǎo)電元件。間隙短節(jié)52因此在第一電連接58和第二電連接60中的至少一部分之間延伸。電極連接58在本領(lǐng)域中通常被稱為“間隙加” (gap plus)而接觸連接60在本領(lǐng)域中通常被稱為“間隙減” (gap minus)。
[0035]電源45向發(fā)送組件44、電極組件46和傳感器42提供電流，其中，電源45可以是電池或渦輪交流發(fā)電機(jī)。電源45被配置成在I)由絕緣體55之上的與鉆柱6接觸的電極組件46限定的第一電連接58與2)位于間隙短節(jié)52以下的第二電連接60之間感應(yīng)跨鉆柱6的電荷或電壓。當(dāng)電源45向電極組件46提供電荷時(shí)，電極軸47a將電流傳導(dǎo)至位于間隙短節(jié)52中的絕緣體55之上的第一電連接58。電極絕緣體59包括允許向電極軸47a傳輸電流的通道(未示出)。此外，電極絕緣體59被配置成阻止傳輸至電極軸47a的電流流回到發(fā)送組件44中。當(dāng)電源45感應(yīng)電荷時(shí)，電荷產(chǎn)生電磁場信號(hào)130。電場分量通過使電荷振蕩而變?yōu)檎蜇?fù)，這產(chǎn)生或引起電磁場信號(hào)130以從遙測工具40輻射。
[0036]發(fā)送組件44從一個(gè)或更多個(gè)傳感器42接收鉆井?dāng)?shù)據(jù)并且將鉆井?dāng)?shù)據(jù)編碼到數(shù)據(jù)包中。發(fā)送組件44還包括電連接至調(diào)制器(未示出)的功率放大器(未示出)。調(diào)制器將數(shù)據(jù)包調(diào)制成由第一電連接58與第二電連接60之間跨遙測工具40感應(yīng)的電壓產(chǎn)生的電磁信號(hào)130?？梢哉f，數(shù)據(jù)包以電磁場信號(hào)130方式來實(shí)現(xiàn)。功率放大器放大跨遙測工具40感應(yīng)的電壓。特別地，功率放大器(未不出)放大電磁信號(hào)130的電場分量使得信號(hào)130的電場分量可以穿過地層3傳播至地面4并且被天線對(duì)120a、120b和120c中的一個(gè)或更多個(gè)接收。替選地，發(fā)送組件44可以根據(jù)需要被配置成放大電磁場信號(hào)130的磁場分量。如本文中所使用的，電磁場信號(hào)130可以指信號(hào)的電場分量或信號(hào)的磁場分量。
[0037]如上所述，遙測工具40可以連接至一個(gè)或更多個(gè)傳感器42。一個(gè)或更多個(gè)傳感器可以包括被配置成測量井身軌跡的方向和傾角以及鉆柱中的工具的取向的方向傳感器。傳感器還可以包括例如伽瑪傳感器的地層傳感器，例如振動(dòng)傳感器的電阻率以及鉆井信息傳感器，扭矩、鉆壓(WOB)、溫度、壓力，以及檢測工具的操作健康狀況的傳感器。鉆井?dāng)?shù)據(jù)可以包括:諸如磁方向、鉆孔和工具面的傾角的方向數(shù)據(jù);例如伽瑪輻射、電阻率和其他測量的地層數(shù)據(jù)；以及鉆井動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，包括但不限于井下壓力、溫度、振動(dòng)數(shù)據(jù)、W0B、扭矩。此外，雖然BHA 7可以包括如上所述的一個(gè)或更多個(gè)傳感器42，但是附加井下傳感器可以被沿著鉆柱6的任何部分安置以獲得鉆井?dāng)?shù)據(jù)。附加井下傳感器可以與遙測工具40電子通信使得從附加井下傳感器獲得的鉆井?dāng)?shù)據(jù)可以被發(fā)送至地面4。雖然遙測工具可以連接至沿鉆柱6安置的一個(gè)或更多個(gè)傳感器，但是一些傳感器可以是工具40必需的。此外，傳感器中的一個(gè)至全部傳感器還可以根據(jù)需要電連接至泥漿脈沖遙測系統(tǒng)。
[0038]—個(gè)或更多個(gè)遙測系統(tǒng)100參數(shù)在鉆井操作期間是可調(diào)節(jié)的。參數(shù)調(diào)節(jié)可以改善數(shù)據(jù)獲取并且提供基于信號(hào)特性來監(jiān)視和調(diào)節(jié)發(fā)送設(shè)置的附加靈活性。遙測工具40具有在2Hz與12Hz之間的操作頻率，其中，操作頻率在鉆井操作期間是可調(diào)節(jié)的。應(yīng)當(dāng)理解的是，操作頻率在一些實(shí)施方式中可以超過12Hz，或者在其他實(shí)施方式中小于1Hz。遙測工具40被配置成具有I至12位每秒(bps)的數(shù)據(jù)率。數(shù)據(jù)率可以達(dá)到或超過24bps。然而，諸如遠(yuǎn)高于12Hz的操作頻率實(shí)例的較高的操作頻率不會(huì)很好地傳播穿過地層巖層并且數(shù)據(jù)率根據(jù)地層的特定地質(zhì)情況和發(fā)送點(diǎn)的深度而稍稍被限制。無論如何，在鉆井操作期間可以調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)率。此外，遙測工具具有可以低至IW以及達(dá)到甚至超過50W的可調(diào)節(jié)的功率輸出。另外，用戶可以調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)調(diào)查順序、用于較高分辨率地層測井記錄的數(shù)據(jù)密度、根據(jù)鉆井操作的需要的測量順序以及由調(diào)制設(shè)備114(下文進(jìn)行討論)采用的編碼方法。調(diào)節(jié)前述參數(shù)中的任一參數(shù)的能力提供了用于在地面4接收并且監(jiān)視信號(hào)接收的改善的系統(tǒng)靈活性。參數(shù)可調(diào)節(jié)性以及通過解碼來自具有優(yōu)選的信號(hào)接收特性的特定天線對(duì)102的信號(hào)的改進(jìn)的信號(hào)接收，使得能夠使用可以與較強(qiáng)的信號(hào)一起使用的較高的數(shù)據(jù)率。因此，遙測系統(tǒng)100可以向鉆井操作者實(shí)時(shí)提供更多的測量、用于特定測量的更多的數(shù)據(jù)點(diǎn)或者測量的最優(yōu)組合。井下狀況的最優(yōu)實(shí)時(shí)測量使得鉆井操作者能夠有效地執(zhí)行即將發(fā)生的鉆井操作。另外，通過不斷地切換和選擇優(yōu)選信號(hào)，可以時(shí)時(shí)鉆得更深并且仍在地面接收到可用的信號(hào)。最后，利用優(yōu)選的信號(hào)使得能夠以較低的功率水平進(jìn)行發(fā)送，從而減小電池的消耗，通常電池的消耗為系統(tǒng)的最高的操作成本。本段落中討論的任何參數(shù)均為示例性。由APS技術(shù)有限公司提供的SureShot EM MffD系統(tǒng)作為在遙測系統(tǒng)100中采用的遙測工具的類型的示例。
[0039]參照?qǐng)D1B、圖1D和圖2A，遙測系統(tǒng)100包括接收器組件110和多個(gè)天線接收對(duì)120a、120b和120c，其中，天線接收對(duì)120a、120b和120c中的每個(gè)天線接收對(duì)通過相應(yīng)的有線和/或無線連接電連接至接收器組件110。雖然圖示了三個(gè)天線對(duì)120a、120b和120c?？梢允褂弥辽賰蓚€(gè)天線對(duì)120，直到四個(gè)天線對(duì)120或更多。在所描述的實(shí)施方式中，多個(gè)天線對(duì)包括安置在地面4上的第一位置A處的第一天線對(duì)120a、安置在地面4上的不同于第一位置的第二位置B處的第二天線對(duì)以及安置在地面上的不同于第一位置A和第二位置B的第三位置C處的第三天線對(duì)120c。第一位置A、第二位置B和第三位置C被示為沿著預(yù)期的鉆井方向沿著地面4被安置。另外，如下文詳細(xì)描述的，第一位置A、第二位置B和第三位置C可以與鉆孔2中的遙測工具40的位置相關(guān)聯(lián)或通信。在所圖示的實(shí)施方式中，與第二位置B和第三位置C相比，第一天線對(duì)120a被安置為更接近支撐結(jié)構(gòu)5。在操作期間，操作者可以基于預(yù)期鉆井方向預(yù)先選擇第一位置A、第二位置B和第三位置C中的一個(gè)。遙測系統(tǒng)可以在鉆井前進(jìn)通過大地地層3時(shí)消除或限制移動(dòng)天線對(duì)的需要和所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)損失。然而，如果需要，也可以重新安置天線對(duì)。在一些情況下，障礙和噪聲源可能使將天線對(duì)中的一個(gè)或更多個(gè)安置得離開井身軌跡成為必要并且遙測系統(tǒng)100即使在多個(gè)天線對(duì)120未被沿著期望的井身路徑進(jìn)行安置時(shí)仍是有利的。另外，對(duì)于垂直鉆井操作，天線對(duì)120可以圍繞井架5間隔開。例如，天線對(duì)可以沿多個(gè)方向安置在與井架5近似等間隔距離處(未示出)。例如，雖然在附圖中未繪出，但是可以將第一天線對(duì)120安置在井架5的北邊預(yù)定距離處，可以將另一天線對(duì)安置在井架5的東邊，可以將第三天線對(duì)120安置在井架5的南邊，以及可以將第四天線對(duì)安置在井架5的西邊。地理方向是示例性的并且用于說明性目的。
[0040]轉(zhuǎn)向圖1D，每個(gè)天線對(duì)120包括第一接收器粧122和第二接收器粧124。接收器粧122和接收器粧124可以是任何導(dǎo)電元件。在所圖示實(shí)施方式中，接收器粧122和接收器粧124分別包括端子132和端子134。如下文所討論的，線126和線128將接收器粧122和接收器粧124連接至接收器組件110，并且連接至接收器組件110中的特定的相應(yīng)接收器。雖然示出線126和線128，但是天線對(duì)可以被配置成向接收器組件110無線地發(fā)送信號(hào)。一對(duì)端子132和端子134接收或檢測第一信號(hào)130a作為電壓或地面信號(hào)。地面信號(hào)然后被接收器組件110接收。在所圖示實(shí)施方式中，第一EM場信號(hào)130a從鉆孔2中的第一井下位置140A處的遙測工具40A被發(fā)送穿過地層巖層66和地層巖層68至沿地層的地面4安置在位置A處的第一天線對(duì)120a。由天線對(duì)120a檢測的電壓信號(hào)為第一地面信號(hào)。因此，第二天線對(duì)120a可以檢測電場信號(hào)作為第二地面信號(hào)。第三天線對(duì)120c可以檢測電場信號(hào)作為第三地面信號(hào)。優(yōu)選地，每個(gè)天線對(duì)120是在鉆井遙測中使用的常規(guī)天線對(duì)。應(yīng)當(dāng)注意的是，天線對(duì)120可以通過除了所圖示的一對(duì)接收器粧122和接收器粧124以外的其他配置來限定。如上所述，天線對(duì)120可以通過任何兩個(gè)導(dǎo)電部件來限定。例如，天線對(duì)120可以包括單個(gè)接收器粧122以及套管12(圖1B)或防噴器(Β0Ρ)(未示出)。即，接收器組件110可以經(jīng)由第一有線連接而連接至第一接收器粧122并且經(jīng)由第二有線連接而連接至套管12。在這樣的實(shí)施方式中，套管12變?yōu)榻邮赵?，使得套?2和接收器粧122限定天線對(duì)120。此外，天線對(duì)可以包括套管12和任何其他導(dǎo)電部件。
[0041 ] 返回到圖1B和圖2A，接收器組件110從相應(yīng)天線對(duì)120a、120b和120c接收相應(yīng)的第一地面信號(hào)、第二地面信號(hào)和第三地面信號(hào)。接收器組件110因此包括多個(gè)接收器。可以將接收器組件110中的每個(gè)接收器稱為放大器112。因此，接收器組件110可以至少兩個(gè)放大器112，直到與存在的天線對(duì)120—樣多。接收器組件110可以包括一個(gè)或更多個(gè)解調(diào)設(shè)備114。放大器112可以是用于檢測由天線對(duì)120接收的微小電壓并且將電壓增大至可用水平的功率放大器。在可用水平，可以在后面的信號(hào)處理中將地面信號(hào)與背景電壓或噪聲分開。解調(diào)設(shè)備114與計(jì)算設(shè)備200電子通信。應(yīng)當(dāng)理解的是，計(jì)算設(shè)備200的一部分可以包含在接收器組件110中，諸如處理。在操作中，如上所述，每個(gè)天線對(duì)120a至120c檢測由遙測工具40傳播的EM信號(hào)130的電場分量作為跨終端132和終端134的電勢的變化?？缃邮掌骰?22的終端132和接收器粧124的終端134的電勢指本文所使用的地面信號(hào)。相應(yīng)的放大器112檢測地面信號(hào)并且增大從其相應(yīng)的天線對(duì)120接收的地面信號(hào)的振幅。接收器組件110因此可以監(jiān)視或檢測來自每個(gè)天線對(duì)120的地面信號(hào)。例如，如果存在四個(gè)分立天線對(duì)120，則四個(gè)放大器112檢測天線對(duì)120的每個(gè)相應(yīng)地面信號(hào)。以該方式，遙測系統(tǒng)100可以在鉆井操作進(jìn)行時(shí)實(shí)時(shí)地同時(shí)監(jiān)視多個(gè)地面信號(hào)。此時(shí)，計(jì)算設(shè)備200可以使放大的地面信號(hào)經(jīng)由用戶接口顯示在例如計(jì)算機(jī)顯示器(未示出)上。
[0042]解調(diào)設(shè)備114可以解碼由地面信號(hào)攜帶的數(shù)據(jù)包。在一個(gè)實(shí)施方式中，解調(diào)設(shè)備114和處理器(計(jì)算設(shè)備200中可以將地面信號(hào)首先解調(diào)成二進(jìn)制數(shù)據(jù)。然后，二進(jìn)制數(shù)據(jù)被發(fā)送至計(jì)算設(shè)備200的處理部分。二進(jìn)制數(shù)據(jù)然后被進(jìn)一步處理成鉆井信息，該鉆井信息然后被存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中以供例如振動(dòng)分析操作、錄井顯示應(yīng)用等的其他軟件應(yīng)用的訪問。替選地，接收器組件110中的解調(diào)設(shè)備114和處理器可以將信號(hào)解碼成二進(jìn)制數(shù)據(jù)并且將二進(jìn)制數(shù)據(jù)處理成鉆井信息或數(shù)據(jù)。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，接收器組件110可以被配置成檢測、放大和解碼具有優(yōu)選特性的地面信號(hào)。替選地，接收器組件110可以被配置成檢測和放大每個(gè)地面信號(hào)，然后將放大的地面信號(hào)發(fā)送至計(jì)算設(shè)備200(在接收器組件110的外部)以進(jìn)行解碼。在這樣的實(shí)施方式中，計(jì)算設(shè)備200經(jīng)由處理部分執(zhí)行存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器上的指令以僅解碼放大的信號(hào)中的具有優(yōu)選信號(hào)特性的一個(gè)放大信號(hào)。解碼可以如上所討論的自動(dòng)發(fā)生，或者響應(yīng)于來自鉆井操作者的要這樣做的命令而發(fā)生。在所圖示實(shí)施方式中，解調(diào)設(shè)備114和/或處理器(未示出)僅解碼多個(gè)地面信號(hào)中的基于由天線對(duì)120a、120b和120檢測的EM信號(hào)130的電場分量的特性的確定的地面信號(hào)。
[0043]因此，雖然遙測系統(tǒng)100有助于監(jiān)視指示由多個(gè)相應(yīng)天線對(duì)120檢測的EM信號(hào)130的電場分量的多個(gè)信號(hào)，但是遙測系統(tǒng)100僅將由接收器組件110接收的多個(gè)地面信號(hào)中的一個(gè)地面信號(hào)解碼成鉆井?dāng)?shù)據(jù)。這樣的系統(tǒng)產(chǎn)生同時(shí)來自多個(gè)位置的實(shí)時(shí)觀察信號(hào)品質(zhì)。此外，如上所述，遙測系統(tǒng)100可以允許鉆井操作者利用多個(gè)天線對(duì)位置中檢測的最佳或優(yōu)選品質(zhì)的信號(hào)。此外，對(duì)多個(gè)信號(hào)的監(jiān)視以及調(diào)節(jié)一個(gè)或更多個(gè)遙測參數(shù)的能力允許鉆井操作者在給定井身軌跡、地層特性和噪聲的情況下定制發(fā)送需要、頻率、功率輸入以滿足數(shù)據(jù)獲取要求。例如，可以降低功率輸入以減小儲(chǔ)備電力資源。節(jié)約電力可以更有效地利用電源，這允許鉆井操作者完成鉆頭運(yùn)轉(zhuǎn)并且避免用于替換電源的離開孔的昂貴行程(trip)。
[0044]在鉆井操作開始時(shí)，遙測工具40A和鉆頭14A在鉆井操作的第一時(shí)段期間位于鉆孔2中的第一井下位置140A處。第一井下位置140A可以與地面4上的天線對(duì)102a的第一位置A相關(guān)聯(lián)。遙測工具40生成電磁場130a(具有在其中編碼的數(shù)據(jù)包)并且朝向地面穿過地層巖層66和地層巖層68 AM信號(hào)130的電場分量由第一天線對(duì)120a來接收，例如被檢測。電磁信號(hào)130a可以被稱為第一EM場信號(hào)130a 信號(hào)130a的電場分量也可以由第二天線對(duì)120b來檢測，雖然由第二天線對(duì)120b檢測的信號(hào)特性相比于由第一天線對(duì)120a檢測的電場信號(hào)是次優(yōu)選的。應(yīng)當(dāng)理解的是，并不要求在鉆井操作期間遙測工具40的井下位置沿垂直方向V在位置A的正下方。在第一 EM場信號(hào)130a行進(jìn)通過地層3時(shí)，地層巖層以及來自井架5、馬達(dá)、金屬部件、地下公用事業(yè)傳輸線的噪聲影響電場分量并且減小地面4處可檢測的信號(hào)。地層巖層可以在不同程度上對(duì)于信號(hào)發(fā)送是有利的或不利的。隨著井前進(jìn)，其可以穿過對(duì)于信號(hào)發(fā)送和接收具有不同的有利程度的地層巖層或者在該地層巖層之下通過。該不斷變化的環(huán)境可能要求對(duì)天線的位置(在常規(guī)系統(tǒng)中)和操作參數(shù)的頻繁調(diào)節(jié)。此外，背景電噪聲可能隨著地面活動(dòng)而變化不定。以下是有益的:能夠經(jīng)由天線對(duì)120從多個(gè)位置實(shí)時(shí)觀察信號(hào)品質(zhì)并且以及時(shí)的方式為了最佳的信號(hào)質(zhì)量在多個(gè)天線對(duì)位置切換。
[0045]隨著鉆井進(jìn)行，鉆孔2的取向從較垂直方向V改變成較水平方向H。因此，在鉆井操作的第一時(shí)段之后的鉆井操作的第二時(shí)段期間，遙測工具40可以生成從位于鉆孔2中的第二井下位置140B處的遙測工具40輻射的第二 EM場信號(hào)130b，其中，第二井下位置140B相對(duì)于第一井下位置140A更靠井下。當(dāng)遙測工具40處于第二井下位置140B時(shí)，第二EM場信號(hào)130b朝向地面4行進(jìn)穿過地層巖層62、64、66和68。第二 EM場信號(hào)130b由天線對(duì)120b和天線對(duì)120c來檢測。因此，與井下位置140A相比，井下位置140B位于距離地面4更大深度的位置處。如上所述，電磁信號(hào)130b隨著電磁130b從遙測工具40輻射并且行進(jìn)至地面4而衰減。
[0046]隨著電磁場信號(hào)130b接近地面4，噪聲和地層巖層影響電磁信號(hào)并且削弱天線對(duì)120a、120b和/或120c處可檢測的信號(hào)。取決于天線對(duì)相對(duì)于鉆孔2中的遙測工具40的位置，例如，天線對(duì)120b可以接收并且檢測到具有與由天線對(duì)120c檢測到的信號(hào)130b的電場分量的信噪比相比的較低(較差)的信噪比的信號(hào)130b的電場分量，這是因?yàn)樵?20c處信號(hào)130b穿過不利巖層68的較薄的部分。在操作中，因?yàn)榻?jīng)由計(jì)算機(jī)顯示器顯示每個(gè)相應(yīng)天線對(duì)120a、120b和120c的指示第二EM信號(hào)130b的電場分量的地面信號(hào)，所以鉆井操作者具有對(duì)在每個(gè)天線對(duì)處檢測的電場信號(hào)的相對(duì)強(qiáng)度的實(shí)時(shí)可見指示。操作者可以使計(jì)算設(shè)備200經(jīng)由解調(diào)設(shè)備114來僅對(duì)具有優(yōu)選信號(hào)特性的地面信號(hào)進(jìn)行解碼。替選地，運(yùn)行存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部分上的軟件的計(jì)算設(shè)備200使處理器確定從每個(gè)天線對(duì)120a、120b和120c接收的每個(gè)信號(hào)的信號(hào)特性。基于優(yōu)選信號(hào)特性，計(jì)算設(shè)備200使解調(diào)設(shè)備114將具有優(yōu)選信號(hào)特性的地面信號(hào)自動(dòng)解碼成鉆井?dāng)?shù)據(jù)，該鉆井?dāng)?shù)據(jù)可以與一個(gè)或更多個(gè)軟件應(yīng)用一起使用以監(jiān)視和控制鉆井操作。
[0047]不論天線對(duì)中的一個(gè)或更多個(gè)天線對(duì)檢測到第一EM場信號(hào)130a還是第二 EM場信號(hào)130b，由第一天線對(duì)和第二天線對(duì)檢測到的電場信號(hào)均具有相應(yīng)的第一信號(hào)特性和第二信號(hào)特性。本文所描述的系統(tǒng)、裝置和方法可以識(shí)別由相應(yīng)的第一天線對(duì)和第二天線對(duì)檢測到的電場信號(hào)的第一信號(hào)特性和第二信號(hào)特性中哪一個(gè)為優(yōu)選信號(hào)特性。因此，如下文進(jìn)一步詳細(xì)描述的，僅對(duì)由天線對(duì)120a、120b、120c中的檢測到具有優(yōu)選信號(hào)特性的電場信號(hào)的僅一個(gè)天線對(duì)檢測或監(jiān)視的地面信號(hào)進(jìn)行解碼。
[0048]參照?qǐng)D3A和圖3B，示出用于經(jīng)由遙測系統(tǒng)100和EM遙測工具40監(jiān)視和控制鉆井操作的示例性方法300。根據(jù)圖3A和圖3B中所圖示的方法300的實(shí)施方式，該方法包括:基于一個(gè)或更多個(gè)優(yōu)選信號(hào)特性來監(jiān)視和檢測由每個(gè)天線對(duì)120檢測的地面信號(hào)。因此，方法300考慮基于信噪比來監(jiān)視EM信號(hào)130的電場分量。其他信號(hào)特性包括但不限于頻率差異(variance)、諧波的存在和頻率穩(wěn)定性以及其它同樣可以使用。在步驟304中，開始鉆井。例如，操作者使馬達(dá)旋轉(zhuǎn)鉆柱6并且在鉆柱6中引發(fā)泥漿流，泥漿流使鉆頭14旋轉(zhuǎn)。隨著鉆頭14旋轉(zhuǎn)，鉆柱6沿井下方向前進(jìn)。在步驟308中，遙測工具40經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)傳感器42獲得鉆井?dāng)?shù)據(jù)。在步驟312中，遙測工具40經(jīng)由電磁場信號(hào)130向地面4發(fā)送鉆井?dāng)?shù)據(jù)。如上所述，遙測工具40經(jīng)由發(fā)送組件44對(duì)信號(hào)中的鉆井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制。發(fā)送組件144被配置成執(zhí)行鉆井?dāng)?shù)據(jù)的調(diào)制。所選擇的調(diào)制應(yīng)當(dāng)考慮到帶寬效率、噪聲誤差性能、調(diào)制效率和能耗要求。像正交相移鍵控(QPSK)、二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)和頻移鍵控(FSK)那樣的調(diào)制類型可以是鉆井操作中的合適的EM遙測?？梢愿鶕?jù)需要使用其他調(diào)制方法。
[0049]在步驟316中，多個(gè)天線對(duì)120a至120c中的一個(gè)或更多直到全部天線對(duì)檢測信號(hào)130。天線對(duì)120將信號(hào)檢測為指示波形的交流電壓。波形包含編碼到井下信號(hào)130中的數(shù)據(jù)包。由天線對(duì)120檢測到的電壓如上所述被稱為地面信號(hào)。進(jìn)而，在步驟320中，接收器組件110從每個(gè)相應(yīng)的天線對(duì)120a、120b或120c接收地面信號(hào)。如上所述，可以使用多于三個(gè)天線對(duì)120。過程控制然后轉(zhuǎn)移至步驟324(圖3B)，由此，過程確定由每個(gè)天線對(duì)120檢測到的地面信號(hào)的特性。在確定了信號(hào)特性的情況下，過程控制可以轉(zhuǎn)移至步驟348。在步驟348中，每個(gè)天線對(duì)的信號(hào)特性被發(fā)送至計(jì)算設(shè)備200。替選地，計(jì)算設(shè)備200可以訪問所確定的信號(hào)特性。過程控制然后轉(zhuǎn)移至步驟352。在步驟352中，計(jì)算設(shè)備200經(jīng)由計(jì)算機(jī)顯示器上的圖形用戶接口產(chǎn)生信號(hào)特性的顯示。在步驟356中，用戶可以產(chǎn)生由具有優(yōu)選信號(hào)特性的天線對(duì)檢測到的信號(hào)的選擇，然后過程控制轉(zhuǎn)移至步驟332。
[0050]返回步驟324，過程控制也可以轉(zhuǎn)移至步驟328，由此處理器確定自動(dòng)信號(hào)選擇是否已經(jīng)被超控(override)。例如，用戶可能想要選擇應(yīng)當(dāng)對(duì)哪個(gè)地面信號(hào)進(jìn)行解碼。處理器確定操作者是否已經(jīng)I)手動(dòng)選擇了具有優(yōu)選信號(hào)特性的地面信號(hào)或者2)指示不需要自動(dòng)信號(hào)選擇。如果存在自動(dòng)信號(hào)超控，則過程控制轉(zhuǎn)移至上述步驟356 ο如果已經(jīng)不存在自動(dòng)信號(hào)超控，則過程控制轉(zhuǎn)移至步驟332。
[0051]在步驟332中，將所選的具有優(yōu)選信號(hào)特性的地面信號(hào)解碼成鉆井?dāng)?shù)據(jù)。處理器可以使解調(diào)設(shè)備114對(duì)從已經(jīng)檢測到具有優(yōu)選信號(hào)特性的信號(hào)的天線對(duì)接收的地面信號(hào)進(jìn)行解碼。例如，如果來自天線對(duì)120b的地面信號(hào)具有與從天線對(duì)120c接收的地面信號(hào)相比優(yōu)選的信號(hào)特性，則解調(diào)設(shè)備114將對(duì)從天線對(duì)120c接收的地面信號(hào)進(jìn)行解碼。如上所述，解碼可以包括兩個(gè)階段:I)將數(shù)據(jù)包處理成二進(jìn)制數(shù)據(jù)；以及2)將二進(jìn)制數(shù)據(jù)處理成鉆井信息。兩個(gè)解碼階段中的任一解碼階段或兩個(gè)解碼階段可以經(jīng)由安置在接收器組件110中的處理器來執(zhí)行。替選地，兩個(gè)解碼階段中的任一解碼階段或兩個(gè)解碼階段可以經(jīng)由安置在計(jì)算設(shè)備200中的處理器來執(zhí)行。
[0052]在步驟336中，處理器將連續(xù)地確定在時(shí)間段(t)哪個(gè)地面信號(hào)具有優(yōu)選的信號(hào)特性。時(shí)間段(t)可以非常短。隨著鉆柱6前進(jìn)穿過地層3，天線對(duì)120b接收具有優(yōu)選信號(hào)特性的地面信號(hào)。然而，隨著時(shí)間的推移，天線對(duì)120c檢測到與從天線對(duì)120b檢測到的信號(hào)相比具有優(yōu)選信號(hào)特性的信號(hào)130。因此，如果所選地面信號(hào)是具有優(yōu)選信號(hào)特性的地面信號(hào)，則過程控制轉(zhuǎn)移至步驟340。如果所選地面信號(hào)不再是具有優(yōu)選信號(hào)特性的地面信號(hào)，則過程控制轉(zhuǎn)移至步驟323。
[0053]在步驟340中，將已解碼信號(hào)發(fā)送至計(jì)算設(shè)備200或其一部分。在步驟344中，計(jì)算設(shè)備200經(jīng)由其上駐留的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用根據(jù)已解碼鉆井?dāng)?shù)據(jù)來確定鉆井操作信息。
[0054]參照?qǐng)D4，圖示了用于監(jiān)視和控制鉆井操作的方法的替代實(shí)施方式。根據(jù)圖4中所圖示的方法400的實(shí)施方式，方法400包括監(jiān)視并且解碼由每個(gè)天線對(duì)120檢測到的具有最高信噪比的地面信號(hào)。因此，方法400考慮以基于信噪比來監(jiān)視電磁信號(hào)130為基礎(chǔ)以確定解碼哪個(gè)信號(hào)。類似于圖3A和圖2B中所示的并且在上面描述的方法300，方法400包括開始鉆井(未示出)并且從一個(gè)或更多個(gè)傳感器42獲得鉆井?dāng)?shù)據(jù)。此外，步驟404至步驟412類似于上述方法300。在步驟404中，遙測工具40經(jīng)由電磁場信號(hào)130向地面4發(fā)送鉆井?dāng)?shù)據(jù)。在步驟408中，多個(gè)天線對(duì)120中的每個(gè)天線對(duì)接收信號(hào)。在步驟412中，接收器組件110從每個(gè)天線對(duì)120接收地面信號(hào)。
[0055]根據(jù)替代實(shí)施方式，在步驟424中，過程確定從天線對(duì)120接收的每個(gè)信號(hào)的信噪比。在步驟432中，選擇來自檢測到具有最高信噪比的信號(hào)130的天線對(duì)的地面信號(hào)。用戶可以選擇具有最高信噪比的信號(hào)，或者處理器可以自動(dòng)選擇具有最高信噪比的信號(hào)。例如，方法400還可以包括類似于上文所討論的步驟328的手動(dòng)超控檢測步驟。在步驟436中，解碼所選的地面信號(hào)。處理器可以使解調(diào)設(shè)備114對(duì)從接收到具有最高信噪比的信號(hào)的天線對(duì)接收的地面信號(hào)進(jìn)行解碼。在步驟440中，向計(jì)算設(shè)備200發(fā)送已解碼信號(hào)或者將已解碼信號(hào)包括在接收器組件110中的處理器。在步驟440中，計(jì)算設(shè)備200根據(jù)上文所討論的已解碼鉆井?dāng)?shù)據(jù)來確定鉆井操作信息。方法400還可以包括經(jīng)由顯示器(未示出)顯示每個(gè)地面信號(hào)的步驟。
[0056]根據(jù)本公開內(nèi)容的另一實(shí)施方式，遙測系統(tǒng)100可以被配置成將來自地面4的信息下行鏈路至諸如遙測工具40的位于井下的工具。在被配置成將數(shù)據(jù)下行鏈路至遙測工具40時(shí)，下行鏈路遙測系統(tǒng)100(未示出)可以包括類似于上述實(shí)施方式的接收器組件510(未示出)和多個(gè)天線對(duì)520(未示出)。然而，根據(jù)替代實(shí)施方式，接收器組件110可以安置在井下工具遙測工具40中或者某其他的工具或鉆柱部件中。此外，可以將多個(gè)天線對(duì)520沿著鉆柱6進(jìn)行安置。在地面4，下行鏈路遙測系統(tǒng)100可以包括發(fā)射器544(未示出)。例如，發(fā)射器544可以包括在接收器組件110中或者可以為分立單元。發(fā)射器被配置成將從諸如傳感器或計(jì)算設(shè)備的源接收的數(shù)據(jù)編碼成傳播到地層中的電磁場信號(hào)。接收器組件210和多個(gè)天線對(duì)520將以與上面描述的接收器組件110和多個(gè)天線對(duì)520類似的方式運(yùn)行。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于監(jiān)視鉆井系統(tǒng)的鉆井操作的方法，所述鉆井系統(tǒng)具有被配置成在所述鉆井操作期間在大地地層中形成鉆孔的鉆柱，所述方法包括以下步驟: 經(jīng)由安置在所述大地地層的地面上的第一天線對(duì)接收信號(hào)，其中，所述信號(hào)由遙測工具在所述鉆井操作期間發(fā)送，所述遙測工具由所述鉆柱支持并且位于所述鉆孔的井下端處，由所述第一天線對(duì)接收的所述信號(hào)具有第一信號(hào)特性； 經(jīng)由安置在所述地面上與所述第一天線對(duì)的位置不同的不同位置處的第二天線對(duì)接收所述信號(hào)，其中，由所述第二天線對(duì)接收的所述信號(hào)具有第二信號(hào)特性； 識(shí)別由相應(yīng)的所述第一天線對(duì)和所述第二天線對(duì)接收的所述信號(hào)的所述第一信號(hào)特性和所述第二信號(hào)特性中哪一個(gè)為優(yōu)選信號(hào)特性；以及 對(duì)由所述第一天線對(duì)和所述第二天線對(duì)中的已經(jīng)接收到具有所述優(yōu)選信號(hào)特性的所述信號(hào)的一個(gè)天線對(duì)所接收的所述信號(hào)進(jìn)行解碼。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括經(jīng)由接收器組件從相應(yīng)的所述第一天線對(duì)和所述第二天線對(duì)接收第一地面信號(hào)和第二地面信號(hào)，其中，所述第一地面信號(hào)指示所述第一信號(hào)特性并且所述第二地面信號(hào)指示所述第二信號(hào)特性。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述接收器組件包括第一接收器和第二接收器，所述第一接收器與所述第一天線對(duì)電子通信并且所述第二接收器與所述第二天線對(duì)電子通信，其中，所述方法包括以下步驟:經(jīng)由所述第一接收器接收所述第一地面信號(hào)以及經(jīng)由所述第二接收器接收所述第二地面信號(hào)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟:經(jīng)由計(jì)算設(shè)備上運(yùn)行的用戶接口選擇從所述第一天線對(duì)和所述第二天線對(duì)中的一個(gè)天線對(duì)接收的具有所述優(yōu)選信號(hào)特性的所述信號(hào)，使得所選擇的信號(hào)在所述解碼步驟中被解碼。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述解碼步驟包括:自動(dòng)解碼由所述第一天線對(duì)和所述第二天線對(duì)中的已經(jīng)接收到具有所述優(yōu)選信號(hào)特性的所述信號(hào)的一個(gè)天線對(duì)接收的所述信號(hào)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第一信號(hào)特性和所述第二信號(hào)特性包括由相應(yīng)的天線對(duì)接收的所述信號(hào)的強(qiáng)度。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述信號(hào)的強(qiáng)度為信噪比，其中，所述解碼步驟還包括解碼由所述第一天線對(duì)和所述第二天線對(duì)中的已經(jīng)接收到具有最高信噪比的所述信號(hào)的一個(gè)天線對(duì)接收的所述信號(hào)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟:經(jīng)由所述鉆柱攜帶的一個(gè)或更多個(gè)傳感器獲得鉆井?dāng)?shù)據(jù)；以及經(jīng)由所述信號(hào)向所述地面發(fā)送所述鉆井?dāng)?shù)據(jù)。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述接收器組件包括處理器，其中，所述解碼步驟由所述接收器組件的所述處理器來執(zhí)行。10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，計(jì)算設(shè)備包括處理器，其中，所述解碼步驟由所述計(jì)算設(shè)備的所述處理器來執(zhí)行。11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述接收器組件包括第一處理器，并且所述解碼步驟由所述接收器組件的所述第一處理器和計(jì)算設(shè)備的第二處理器來執(zhí)行。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟:確定所述第一天線對(duì)和所述第二天線對(duì)中的另一天線對(duì)已經(jīng)接收到具有所述優(yōu)選信號(hào)特性的所述信號(hào)；以及使由所述第一天線對(duì)和所述第二天線對(duì)中的所述另一天線對(duì)接收的所述信號(hào)被解碼。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟:響應(yīng)于所述識(shí)別步驟而調(diào)節(jié)一個(gè)或更多個(gè)遙測參數(shù)，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)遙測參數(shù)包括功率輸入、頻率、數(shù)據(jù)率和調(diào)制方法。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 經(jīng)由安置在所述地面上與所述第一天線對(duì)和所述第二天線對(duì)不同的另一不同位置處的第三天線對(duì)接收所述信號(hào)，其中，所述第一天線對(duì)、所述第二天線對(duì)和所述第三天線對(duì)在所述地面上相對(duì)于彼此間隔開，由所述第三天線對(duì)接收的所述信號(hào)具有第三信號(hào)特性；以及 對(duì)由相應(yīng)的所述第一天線對(duì)、所述第二天線對(duì)和所述第三天線對(duì)中的已經(jīng)接收到具有所述優(yōu)選信號(hào)特性的所述信號(hào)的一個(gè)天線對(duì)所接收的所述信號(hào)進(jìn)行解碼。15.—種用于監(jiān)視鉆井系統(tǒng)的鉆井操作的方法，所述鉆井系統(tǒng)具有被配置成在所述鉆井操作期間在大地地層中形成鉆孔的鉆柱，所述方法包括以下步驟: 在所述鉆井操作的第一時(shí)段期間從所述鉆孔中的第一井下位置處的遙測工具發(fā)送信號(hào)； 經(jīng)由至少兩個(gè)天線對(duì)接收所述信號(hào)，其中，所述至少兩個(gè)天線對(duì)相對(duì)于彼此以及相對(duì)于所述鉆孔間隔開； 在所述鉆井操作的所述第一時(shí)段期間從接收到所述信號(hào)的所述至少兩個(gè)天線對(duì)中的每個(gè)接收地面信號(hào)；以及 對(duì)來自所述至少兩個(gè)天線對(duì)中的接收到具有優(yōu)選信號(hào)特性的所述信號(hào)的一個(gè)天線對(duì)的所述地面信號(hào)進(jìn)行解碼。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述至少兩個(gè)天線對(duì)為第一組天線對(duì)和第二組天線對(duì)，所述信號(hào)為第一信號(hào)，所述方法還包括以下步驟: 在所述鉆井操作的所述第一時(shí)段之后的所述鉆井操作的第二時(shí)段期間，從所述鉆孔中的第二井下位置處的所述遙測工具發(fā)送第二信號(hào)，其中，所述第二井下位置相對(duì)于所述第一井下位置更靠井下； 經(jīng)由與在所述第一時(shí)段期間接收到所述第一信號(hào)的所述第一組天線對(duì)不同的所述第二組天線對(duì)接收所述第二信號(hào)； 在所述鉆井操作的所述第二時(shí)段期間從接收到所述第二信號(hào)的所述第二組天線對(duì)接收第二地面信號(hào)；以及 對(duì)來自第二組天線對(duì)中的接收到具有第二優(yōu)選信號(hào)特性的信號(hào)的一個(gè)天線對(duì)的所述第二地面信號(hào)進(jìn)行解碼。17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，從所述至少兩個(gè)天線對(duì)接收的每個(gè)地面信號(hào)由接收器組件的相應(yīng)的至少兩個(gè)接收器來接收。18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括以下步驟:選擇從所述至少兩個(gè)天線中的一個(gè)天線對(duì)接收的具有所述優(yōu)選信號(hào)特性的所述信號(hào)；以及使由所述至少兩個(gè)天線對(duì)中的所述一個(gè)天線對(duì)接收的具有所述優(yōu)選信號(hào)特性的所述信號(hào)被解碼。19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述優(yōu)選信號(hào)特性為具有最高信噪比的所述地面信號(hào)。20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括以下步驟:經(jīng)由所述鉆柱攜帶的一個(gè)或更多個(gè)傳感器獲得鉆井?dāng)?shù)據(jù)；以及經(jīng)由所述信號(hào)向所述至少兩個(gè)天線對(duì)發(fā)送所述鉆井?dāng)?shù)據(jù)。21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括經(jīng)由顯示器來顯示由所述至少兩個(gè)天線對(duì)中的每個(gè)天線對(duì)接收的所述信號(hào)。22.—種用于鉆井操作的遙測系統(tǒng)，其包括被配置成在大地地層中形成鉆孔的鉆柱，所述系統(tǒng)包括: 多個(gè)天線對(duì)，每個(gè)所述天線對(duì)被配置成接收由所述鉆孔中的井下位置處的遙測工具在所述鉆井操作期間發(fā)送的信號(hào)； 接收器組件，所述接收器組件被配置成與所述多個(gè)天線對(duì)中的每個(gè)天線對(duì)的電子連接，所述接收器組件被配置成在所述接收器組件電子地連接至所述多個(gè)天線對(duì)時(shí)從相應(yīng)的所述多個(gè)天線對(duì)中的每個(gè)天線對(duì)接收多個(gè)地面信號(hào)，其中，每個(gè)地面信號(hào)指示由相應(yīng)的所述多個(gè)天線對(duì)接收的所述信號(hào)的特性；以及 計(jì)算機(jī)處理器，所述計(jì)算機(jī)處理器被配置成與所述接收器組件的電子通信，所述計(jì)算機(jī)處理器被配置成確定所述多個(gè)地面信號(hào)中哪個(gè)具有優(yōu)選信號(hào)特性，以及響應(yīng)于具有所述優(yōu)選信號(hào)特性的所述地面信號(hào)的確定而對(duì)由所述多個(gè)天線對(duì)中的接收到具有所述優(yōu)選信號(hào)特性的所述信號(hào)的一個(gè)天線對(duì)接收的所述地面信號(hào)進(jìn)行解碼。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，還包括所述遙測工具。24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述遙測工具為隨鉆測量(MWD)工具或隨鉆測井(LWD)工具。25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算機(jī)處理器被配置成自動(dòng)解碼從已經(jīng)接收到具有所述優(yōu)選信號(hào)特性的所述信號(hào)的所述多個(gè)天線對(duì)接收的所述多個(gè)地面信號(hào)中的一個(gè)地面信號(hào)。26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中，所述優(yōu)選信號(hào)特性為信噪比，其中，所述計(jì)算機(jī)處理器被配置成自動(dòng)解碼由所述多個(gè)天線對(duì)中的已經(jīng)接收到具有最高信噪比的所述信號(hào)的一個(gè)天線對(duì)接收的所述地面信號(hào)。27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述接收器組件包括針對(duì)所述多個(gè)天線對(duì)中的每個(gè)天線對(duì)的多個(gè)接收器，其中，每個(gè)接收器被配置成與相應(yīng)的天線對(duì)電子通信。28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述接收器組件包括所述計(jì)算機(jī)處理器。29.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)天線對(duì)被配置成接收所述信號(hào)的電場分量和所述信號(hào)的磁場分量中的至少一個(gè)。30.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)接收器組件被配置成接收所述信號(hào)的電場分量和所述信號(hào)的磁場分量中的至少一個(gè)。31.—種用于在大地地層中鉆出鉆孔的鉆井系統(tǒng)，所述鉆井系統(tǒng)包括安置在所述大地地層的地面上的支持構(gòu)件，所述鉆井系統(tǒng)包括: 鉆柱，所述鉆柱由所述支持構(gòu)件攜帶并且被配置成旋轉(zhuǎn)以沿鉆井方向限定所述鉆孔，所述鉆柱具有安置在所述鉆柱的井下端處的鉆頭以及由所述鉆柱攜帶的一個(gè)或更多個(gè)傳感器，所述一個(gè)或更多個(gè)傳感器被配置成獲得鉆井?dāng)?shù)據(jù)，所述鉆柱包括沿離開所述鉆頭的井上方向安置的遙測工具，所述遙測工具被配置成經(jīng)由信號(hào)發(fā)送由所述一個(gè)或更多個(gè)傳感器獲得的所述鉆井?dāng)?shù)據(jù)； 第一天線對(duì)，所述第一天線對(duì)被配置成接收所述信號(hào)； 第二天線對(duì)，所述第二天線對(duì)被配置成接收所述信號(hào)； 接收器組件，所述接收器組件電子地連接至所述第一天線對(duì)和所述第二天線對(duì)，所述接收器組件被配置成從所述第一天線對(duì)和所述第二天線對(duì)中的每個(gè)天線對(duì)接收地面信號(hào)，所述地面信號(hào)指示由每個(gè)天線對(duì)接收到的所述信號(hào)；以及 至少一個(gè)計(jì)算機(jī)處理器，所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)處理器被配置成基于從所述第一天線對(duì)和所述第二天線對(duì)中的每個(gè)天線對(duì)獲得的所述地面信號(hào)的一個(gè)或更多個(gè)優(yōu)選特性來對(duì)由所述接收器組件接收的所述地面信號(hào)中的一個(gè)地面信號(hào)進(jìn)行解碼，所述地面信號(hào)指示由每個(gè)相應(yīng)的天線對(duì)接收的所述信號(hào)。32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)處理器被配置成自動(dòng)解碼從所述第一天線對(duì)和所述第二天線對(duì)中的已經(jīng)接收到具有所述一個(gè)或更多個(gè)優(yōu)選信號(hào)特性的所述信號(hào)的一個(gè)天線對(duì)接收的所述地面信號(hào)中的中的一個(gè)地面信號(hào)。33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)優(yōu)選信號(hào)特性為信噪比，其中，所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)處理器被配置成自動(dòng)解碼由所述第一天線對(duì)和所述第二天線對(duì)中的已經(jīng)接收到具有最高信噪比的所述信號(hào)的一個(gè)天線對(duì)接收的所述一個(gè)地面信號(hào)。34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，還包括第三天線對(duì)，所述第三天線對(duì)被配置成與所述接收器組件電連接，其中，所述第一天線對(duì)、所述第二天線對(duì)和所述第三天線對(duì)在所述地面上相對(duì)于彼此以及相對(duì)于所述鉆孔間隔開。35.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)處理器被配置成:確定所述第一地面信號(hào)和所述第二地面信號(hào)中的地面信號(hào)是否具有所述一個(gè)或更多個(gè)優(yōu)選信號(hào)特性，以及響應(yīng)于具有所述優(yōu)選信號(hào)特性的所述地面信號(hào)的確定而對(duì)由所述第一天線對(duì)和所述第二天線對(duì)中的接收到具有所述一個(gè)或更多個(gè)優(yōu)選信號(hào)特性的所述信號(hào)的一個(gè)天線對(duì)所接收的所述地面信號(hào)進(jìn)行解碼。36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中，所述遙測工具為隨鉆測量(MWD)工具或隨鉆測井(LWD)工具。37.—種用于監(jiān)視鉆井系統(tǒng)的鉆井操作的方法，所述鉆井系統(tǒng)具有被配置成在所述鉆井操作期間在大地地層中形成鉆孔的鉆柱，所述方法包括以下步驟: 經(jīng)由沿鉆柱安置的第一天線對(duì)接收信號(hào)，其中，所述信號(hào)從所述地面被發(fā)送，由所述第一天線對(duì)接收的所述信號(hào)具有第一信號(hào)特性； 經(jīng)由在與所述第一天線對(duì)的位置不同的不同位置處沿所述鉆柱安置的第二天線對(duì)接收所述信號(hào)，其中，由所述第二天線對(duì)接收的所述信號(hào)具有第二信號(hào)特性； 識(shí)別由相應(yīng)的所述第一天線對(duì)和所述第二天線對(duì)接收的所述信號(hào)的所述第一信號(hào)特性和所述第二信號(hào)特性中哪一個(gè)為優(yōu)選信號(hào)特性；以及 對(duì)由所述第一天線對(duì)和所述第二天線對(duì)中的已經(jīng)接收到具有所述優(yōu)選信號(hào)特性的所述信號(hào)的一個(gè)天線對(duì)所接收的所述信號(hào)進(jìn)行解碼。
【文檔編號(hào)】E21B47/13GK106030034SQ201480072458
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2014年11月21日
【發(fā)明人】安德魯·羅伯茨
【申請(qǐng)人】Aps科技公司