專利名稱：用于接收和解碼井內(nèi)的電磁傳輸?shù)南到y(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
公開了用于接收和解碼基于電磁的信息及其井內(nèi)的通信的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
美國(guó)專利No.6，766，141 (Briles等人)公開了用于遠(yuǎn)程井下遙測(cè)的系統(tǒng)。遙測(cè)通信被用于監(jiān)控油井情況和位于采氣或采油管的底部附近的記錄儀器。
如美國(guó)專利No.6，766，141中描述的，現(xiàn)有遙測(cè)系統(tǒng)包括與位于井洞中的導(dǎo)管電通信的射頻(RF)發(fā)生器/接收機(jī)基站。RF頻率的特征是在3 Hz和30 GHz之間的電磁輻射。具有反射天線的井下電子模塊從RF發(fā)生器/接收機(jī)接收輻射的載波信號(hào)。然后，輻射的載波信號(hào)被調(diào)制和反射，所述調(diào)制響應(yīng)于由電子模塊執(zhí)行的井下測(cè)量。反射的、經(jīng)過(guò)調(diào)制的信號(hào)通過(guò)該管被發(fā)送至井的表面，可在井的表面處由RF發(fā)生器/接收機(jī)檢測(cè)。分析所檢測(cè)的信號(hào)來(lái)確定井洞中的鉆井條件。
盡管這樣的上述系統(tǒng)具有一些益處，但該技術(shù)固有的信號(hào)強(qiáng)度限制可能會(huì)限制該技術(shù)的整體應(yīng)用。因此，改進(jìn)的技術(shù)可提供改進(jìn)的信號(hào)強(qiáng)度-尤其是其中使用電磁(EM)脈沖來(lái)代替標(biāo)準(zhǔn)的RF信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到現(xiàn)有技術(shù)的上述限制，本發(fā)明通過(guò)使用(由EM脈沖發(fā)生器提供的)電磁(EM)脈沖來(lái)提供增強(qiáng)的信號(hào)強(qiáng)度，以便與位于井下環(huán)境中的傳感器和其它裝置有效地通信并對(duì)其進(jìn)行無(wú)線問(wèn)詢。這樣的改進(jìn)是通過(guò)利用(來(lái)自表面的)初始脈沖和在表面處接收到返回的反射信號(hào)的時(shí)刻之間的時(shí)間延遲來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這樣的改進(jìn)還可以通過(guò) 使用感應(yīng)鐵氧環(huán)將井洞的成品管與井洞套管隔離來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在一些實(shí)施例中，本發(fā)明涉及用于基于以回響頻率(ring frequency)從一個(gè)或多個(gè)井下感應(yīng)器(傳感器)反射的至少一個(gè)電 磁能量脈沖(即EM脈沖)問(wèn)詢位于地表以下的井下環(huán)境的方法。 所述方法包括引導(dǎo)至少一個(gè)電磁能量脈沖進(jìn)入井下環(huán)境，使得該電磁 能量脈沖與至少一個(gè)井下感應(yīng)器產(chǎn)生感應(yīng)，從而以由至少一個(gè)井下感 應(yīng)器確定的回響頻率反射包含在脈沖內(nèi)的電磁能量中的至少一些能 量。所述方法還包括在預(yù)定時(shí)間間隔期間，在位于地表的接收機(jī)處接 收反射的能量脈沖，其中所述預(yù)定時(shí)間間隔基于反射脈沖的由深度確 定的延遲而被同步。所述方法包括處理反射的能量脈沖以提取回響頻 率，并使回響頻率與井下環(huán)境的參數(shù)相關(guān)聯(lián)。
根據(jù) 一 個(gè)可供替代的實(shí)施例，用于問(wèn)詢位于地表以下的井下環(huán)境 的示例性方法是基于以由井下特征確定的頻率從一個(gè)或多個(gè)井下感應(yīng) 器反射的至少一個(gè)電磁能量脈沖，包括在預(yù)定的時(shí)間間隔期間在位于 地表的接收機(jī)處接收至少一個(gè)反射能量脈沖。該方法的示例性步驟還 包括鎖定到反射能量脈沖的回響頻率，并將鎖定的頻率與井下環(huán)境的 參數(shù)相關(guān)聯(lián)。
此外，用于問(wèn)詢位于地表以下的井下環(huán)境的示例性系統(tǒng)是基于從 井下感應(yīng)器反射至地表處的位置的至少一個(gè)能量脈沖，包括用于在預(yù) 定時(shí)間間隔期間在表面處接收調(diào)制后的能量脈沖的裝置。該系統(tǒng)還包 括用于處理接收到的能量脈沖以提取調(diào)制頻率的裝置，以及用于將能 量脈沖的調(diào)制頻率與感應(yīng)器的參數(shù)或井下環(huán)境的特征相關(guān)聯(lián)的裝置。
在其它實(shí)施例中，本發(fā)明提供用于問(wèn)詢位于地表以下的井下環(huán)境 的示例性設(shè)備，所述設(shè)備典型地包括在將能量脈沖發(fā)送至對(duì)所述能量 脈沖進(jìn)行調(diào)制的井下感應(yīng)器并將調(diào)制后的能量脈沖返回地表的系統(tǒng) 中。該設(shè)備包括用于在表面處接收調(diào)制后的能量脈沖的裝置。在一些 實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括用于對(duì)調(diào)制后的能量脈沖進(jìn)行采樣的裝置 和用于確定釆樣后的能量脈沖的調(diào)制頻率的裝置。此外，該設(shè)備包括
7用于使調(diào)制頻率與井下環(huán)境的情況相關(guān)聯(lián)的裝置。
在一些或其它實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括用于在表面處接收調(diào)制 后的能量脈沖的裝置。所述設(shè)備還包括當(dāng)調(diào)制頻率在容差范圍內(nèi)時(shí)鎖 定到能量脈沖的調(diào)制頻率的裝置，以及用于使調(diào)制頻率與井下環(huán)境的 情況相關(guān)聯(lián)的裝置。
上述內(nèi)容較廣泛地概述本發(fā)明的特征，以便可更好地理解隨后的 本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明。在下文中將描述形成本發(fā)明要求保護(hù)的主題的本 發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。


當(dāng)與附圖相關(guān)地閱讀下述詳細(xì)說(shuō)明時(shí)，本文描述的其它優(yōu)點(diǎn)和特
征對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將更容易變得清楚，其中
圖1A- ID示出了用于感測(cè)井洞特征的設(shè)備的示例性實(shí)施例；
圖2A示出了用于與圖1所示設(shè)備一起使用的示例性諧振腔；
圖2B示出了被形成為用于執(zhí)行電諧振的磁耦合電諧振機(jī)械結(jié)構(gòu)
的示例性諧振網(wǎng)絡(luò)器件；
圖2C示出了一種替代的示例性井口 (wellhead)連接； 圖3示出了示例性圖2A諧振腔的底視圖4示出了諧振腔的一種替代的示例性實(shí)施例，其中被饋送到感 應(yīng)器的示例性機(jī)械或液體位于濾層(Packer)密封的上方；
圖5示出了用于通過(guò)時(shí)域跟蹤方法問(wèn)詢井下環(huán)境的示例性系統(tǒng)； 圖6A示出了使用時(shí)域跟蹤方法感測(cè)井洞特征的示例性方法； 圖6B示出了使用時(shí)域跟蹤方法檢測(cè)到的信號(hào)的示例性圖示； 圖7示出了用于通過(guò)頻域跟蹤方法問(wèn)詢井下環(huán)境的示例性系統(tǒng)； 圖8A示出了用于通過(guò)頻域跟蹤方法感測(cè)井洞特征的示例性方 法；以及
圖8B示出了使用頻域跟蹤方法檢測(cè)到的信號(hào)的示例性圖示。
具體實(shí)施方式
如上所述，本發(fā)明利用電磁(EM)脈沖來(lái)無(wú)線地問(wèn)詢井下環(huán)境 中的一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)器(傳感器)。EM脈沖是一簇寬帶、高強(qiáng)度、 短持續(xù)時(shí)間的電磁能量。參見 FED-STD-1037C ， "Telecommunications: Glossary of Telecommunication Terms"， GSA， 1996年8月7日。這樣的EM脈沖與Briles等人的美國(guó)專利 No.6,766，141中使用的射頻(RF)信號(hào)明顯不同。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于問(wèn)詢井下環(huán)境的示例 性i殳備100。在下面更全面地描述設(shè)備100。
如本文中所提及的，井下環(huán)境可以是在包括井洞和圍繞井洞的區(qū) 域的地表內(nèi)或地表下的區(qū)域，電磁能量可通過(guò)所述井洞進(jìn)行通信。井 洞可以是可位于地表內(nèi)或地表下的腔，其特征由不同的方位、材料組 成、溫度、壓力、流速或其它可測(cè)量參數(shù)來(lái)表征-所有這些參數(shù)可沿 著其長(zhǎng)度改變。可以對(duì)電磁能量進(jìn)行處理來(lái)測(cè)量井下環(huán)境的所希望的 特征。上述設(shè)備100包括諸如導(dǎo)管102這樣的裝置，用于通過(guò)井洞傳 導(dǎo)脈沖，以問(wèn)詢井洞和/或井下環(huán)境。如本文所提及的，問(wèn)詢可包括 將電萬(wàn)茲能量(如EM脈沖)發(fā)送到井洞中，從井洞中的電子元件接 收反射的能量脈沖，并處理所反射的能量脈沖以提取與井洞和/或井 下環(huán)境的特征相關(guān)的信息。
參照?qǐng)D1中的示例性設(shè)備100，設(shè)置了耦合(例如連接)至導(dǎo)管 102的入口 104，以向?qū)Ч?02施加電磁能量。在示例性實(shí)施例中， 電磁能量可以是例如根據(jù)在井洞內(nèi)要測(cè)量的特征和根據(jù)井洞環(huán)境的長(zhǎng) 度和大小選擇的任何所需頻率。
入口 104包括與導(dǎo)管102相耦合的探頭106。探頭106可以被形 成為例如具有電耦合至導(dǎo)管102的第一 (例如內(nèi)部)導(dǎo)體和耦合至中 空井洞套管111的第二 (例如，外部)導(dǎo)電套管的同軸連接器。使用 絕緣體將內(nèi)部導(dǎo)體與外部導(dǎo)電套管分隔開。
入口 104可包括感應(yīng)式隔離器，諸如鐵氧電感器108或其它電感 器或元件，用于將入口 104與在入口 104附近的位置處的第一電位 (例如，諸如井洞套管111的返回電流路徑的電位，諸如共地電位)電隔離。設(shè)備100可包括諸如信號(hào)發(fā)生器105的裝置，所述裝置耦合 至入口 104以產(chǎn)生將要被施加到導(dǎo)管102的電磁能量。
中空的井洞套管111可^皮放置在其特征將被監(jiān)測(cè)的井洞內(nèi)。中空 的井洞套管111可例如由鋼或其它合適的材料制成。
導(dǎo)管102可位于使用間隔器116的中空井洞套管111內(nèi)，并與其 電隔離。間隔器116可例如被配置為保持導(dǎo)管102與中空井洞套管 111的內(nèi)壁的分隔距離的絕緣定中心器(centralizer)。這些絕緣間 隔器116可被配置為由包括但不限于尼龍的任何合適的材料形成的圓 盤。
設(shè)備IOO包括諸如響應(yīng)于脈沖的諧振網(wǎng)絡(luò)器件110的裝置，用于 以根據(jù)井洞的特征調(diào)制的頻率諧振。諧振網(wǎng)絡(luò)器件IIO可以是例如任 何電-聲或其它器件，包括但不限于用于執(zhí)行電諧振的任何磁耦合電 諧振機(jī)械結(jié)構(gòu)，諸如圖2A的諧振腔、圖2B的儲(chǔ)能電路或任何其它 合適的器件。諧振網(wǎng)絡(luò)器件可以連接或機(jī)械耦合至導(dǎo)管。諧振網(wǎng)絡(luò)器 件的環(huán)芯可以被磁耦合至導(dǎo)管。環(huán)芯是被形成為介質(zhì)的磁芯，通過(guò)該 介質(zhì)可包含和/或增強(qiáng)磁場(chǎng)。例如，諧振網(wǎng)絡(luò)器件可以是圍繞鐵氧芯 的橫截面為l英寸的單匝線圏，或者可使用任何其它合適形狀、大小 和配置的合適的器件。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，由于其分子結(jié)構(gòu)內(nèi)的可定向偶極子，磁 芯是受其區(qū)域中磁場(chǎng)顯著影響的材料。由于其低磁阻，這樣的材料可 限制和/或強(qiáng)化施加的磁場(chǎng)。井口鐵氧體電感108可提供在例如90-110歐姆范圍內(nèi)或者根據(jù)需要或大或小的緊湊電感阻抗，相對(duì)于管子 上的入口饋送點(diǎn)和井口凸緣是短的。對(duì)于50Hz的典型的頻帶中心， 與管套傳輸線的示例性的47歐姆的特征阻抗并聯(lián)的該阻抗可將發(fā)送 和接收的信號(hào)在入口饋送點(diǎn)處減小例如約3dbV。鐵氧芯的導(dǎo)磁率可 從20到略高于100，或者更小或更大。這樣，對(duì)于給定電感的氣芯 電感器，當(dāng)插入芯材料時(shí)，自然電感可乘以大約這些相同的因數(shù)。所 選擇的芯材料可用于例如10-100MHz或者更小或更大的頻率范 圍。
10圖1所示的諧振網(wǎng)絡(luò)器件110將被描述為圖2A的上下文中的諧 振腔。然而，圖2B中的儲(chǔ)能芯可容易地被替換，本領(lǐng)域技術(shù)人員已 知的任何其它適合的諧振網(wǎng)絡(luò)器件也一樣。參照?qǐng)D1，諧振腔被電連 接至導(dǎo)管，并且位于中空的井洞套管111內(nèi)。中空的井洞套管內(nèi)的諧 振腔的長(zhǎng)度"b"由被形成為例如諧振腔的第一端處的環(huán)芯112和在諧 振腔的第二端處的第一電位(例如，共地電位)的連接114限定。諧 振網(wǎng)絡(luò)器件110從脈沖接收能量，并以其自然頻率"回響"。.
用于感測(cè)的裝置可包括被設(shè)置為與諧振網(wǎng)絡(luò)器件110可操作地通 信的感應(yīng)器，并與第一(例如，共地)電位相耦合(例如，容性地或 磁性地)。感應(yīng)器被配置為當(dāng)脈沖被施加到探頭106的入口 104時(shí)， 感測(cè)與井洞相關(guān)聯(lián)的特征，并調(diào)制在諧振網(wǎng)絡(luò)器件111中感生出的頻 率。調(diào)制頻率可被處理為提供井洞特征的量度。也就是說(shuō)，由井洞的 感測(cè)到的特征來(lái)調(diào)制由脈沖感生出的頻率，并且該頻率的調(diào)制可以被 處理為提供該特征的量度。通常，感應(yīng)器和諧振網(wǎng)絡(luò)器件是同一個(gè)。
感測(cè)裝置可包括或與用于處理并被表示為處理器(例如，計(jì)算機(jī) 121)的裝置相關(guān)聯(lián)。處理裝置可處理經(jīng)由井洞套管111發(fā)送的諧振 網(wǎng)絡(luò)器件的輸出。處理器121可提供表示要測(cè)量或監(jiān)控的特征的信 號(hào)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，例如，處理器121可被配置為使用時(shí)域 或頻域跟蹤方法處理接收到的信號(hào)。如本文所提及的，感測(cè)包括從位 于井洞中的感應(yīng)器接收反射的能量脈沖并處理反射的能量脈沖以提取 與井洞或井下的環(huán)境相關(guān)的信息。
在一個(gè)示例性實(shí)施例中，中空的井洞套管111的至少一部分為第 一電位(例如，共地電位)。例如，中空的井洞套管111在入口 104 附近的位置和諧振網(wǎng)絡(luò)器件110附近的位置這兩個(gè)位置處可以為共地 電位。入口 104附近的中空井洞套管111的接地是可選的，并形成導(dǎo) 管102的已知阻抗。在諧振網(wǎng)絡(luò)器件110附近的中空井洞套管111的 接地允許限定諧振長(zhǎng)度。也就是說(shuō)，諧振腔在中空井洞套管111內(nèi)的 長(zhǎng)度被定義為環(huán)形線圏112和在諧振腔的第二個(gè)較低端的接地連接之 間的距離。諧振網(wǎng)絡(luò)器件110的感應(yīng)器可被配置為包括無(wú)源電氣元件，諸如 電感器和/或電容器，從而不需要井下電源。在設(shè)備100的組裝期
間，如圖l所示，可分段組裝導(dǎo)管，并且可在各個(gè)管段之間的每個(gè)連
接處包括間隔器116，以確保不會(huì)發(fā)生套管的短路。在將導(dǎo)管102和 諧振網(wǎng)絡(luò)器件110放置在井洞中之前，可使用例如圖形用戶界面 (GUI) 123和處理器121來(lái)校準(zhǔn)用于感測(cè)調(diào)制頻率的感應(yīng)器。
將進(jìn)一步參照?qǐng)D1B來(lái)描述圖1A的示例性設(shè)備的細(xì)節(jié)，圖1B示 出了圖1A的示例性設(shè)備的示例性遙測(cè)元件。
在圖IB中，經(jīng)由鐵氧電感器108將導(dǎo)管102和中空的井洞套管 111彼此電隔離。在諧振網(wǎng)絡(luò)器件是自然諧振器的情況下，諧振"回 響"頻率的波長(zhǎng)可表示器件的大小(例如，長(zhǎng)度)。本領(lǐng)域技術(shù)人員 應(yīng)理解，可通過(guò)將電感和/或電容"栽入"該器件來(lái)影響(例如，減 小)所述大小限制。例如，可按照所需頻率和大小考慮來(lái)選擇示例性 實(shí)施例中所使用的鐵氧體的數(shù)目。
設(shè)置儀器信號(hào)端口 122來(lái)接納探頭106。如圖1B所示的井口配 置通常與中空的井洞套管111短路。然而，鐵氧電感器10B緩解了 所述短路并將與導(dǎo)管102相耦合的入口 104的導(dǎo)電探頭與井口的頂部 隔離，所述井口的頂部在示例性實(shí)施例中為共地電位。在一個(gè)示例性 實(shí)施例中，由于井口經(jīng)由井口凸緣124到共地電位的短路來(lái)接地，所 以鐵氧電感器108將短路的井口凸緣與被用于將脈沖從探頭傳遞至諧 振腔的導(dǎo)管102隔離。
導(dǎo)管102和中空的井洞套管111之間的示例性阻抗126可以為 47歐姆的數(shù)量級(jí)，或者更小或更大。這部分導(dǎo)管102用作用于諸如 感應(yīng)器的井下電子器件與諸如處理器121的表面電子器件的通信的傳 輸線。
圖1C示出了其中包括諧振腔和感應(yīng)器的電氣表示。在圖1C 中，環(huán)芯112被表示為電感器部，所述電感器部由鐵氧材料配置而 成，用于連接導(dǎo)管102和諧振腔110。從圖1C可看出，對(duì)于被配置 為諧振腔的諧振網(wǎng)絡(luò)器件110，諧振腔的上部分132與環(huán)芯112的下
12部分重合，并且在示例性實(shí)施例中其阻抗與導(dǎo)管102和套管lll之間 的阻抗相比相對(duì)較高。例如，在諧振腔的頂部的阻抗可以為2000歐 姆的數(shù)量級(jí)，或者更小或更大。對(duì)于基于磁芯的磁耦合的諧振網(wǎng)絡(luò)， 這些量度幾乎不具有或完全不具有相關(guān)性。
該諧振腔的頂部相對(duì)于諧振腔上方的導(dǎo)管102的相對(duì)大的差分阻 抗至少部分地提供了腔體響應(yīng)于脈沖的諧振或"回響"的能力，由此在 測(cè)量所關(guān)注的特征時(shí)提供了高度的靈敏度。此外，可通過(guò)將諧振腔的 低端置于共地電位來(lái)輔助感應(yīng)器提供相對(duì)較高的靈敏度的能力。
在圖1C中由導(dǎo)管102和井中套管111形成的同軸腔體的諧振網(wǎng) 絡(luò)器件110的電氣表示包括諧振網(wǎng)絡(luò)電路128和諧振網(wǎng)絡(luò)電感130的 表示。圖1C示出了由共地連接114限定的腔體的下部，從而由環(huán)芯 112的底部和接地連接114來(lái)限定腔體。與諧振腔相關(guān)聯(lián)的套管的電 容被表示為套管電容134。
與用于調(diào)制由脈沖感生出的振動(dòng)頻率的諧振腔相關(guān)聯(lián)的感應(yīng)器被 表示為感應(yīng)器136，所述脈沖由要測(cè)量的特征作用在其上。
對(duì)于諧振腔配置，諧振腔的底部可包括濾層密封，將導(dǎo)管連接至 中空的井洞套管111。如圖1C和圖1A所示的濾層138包括可與諧 振腔的導(dǎo)電部分和中空井洞套管111對(duì)接的暴露導(dǎo)體140，以在諧振 腔的下端實(shí)現(xiàn)共地連接114。
圖1D示出了包括在導(dǎo)管102的上端處的井遙測(cè)元件的另一個(gè)細(xì) 節(jié)。在圖1D中，探頭106與導(dǎo)管102的連接^C示出為在入口 104中 穿過(guò)中空的井洞套管111。圖1D示出了探頭106經(jīng)由鐵氧電感器 108與短路的井口凸緣124相隔離。
圖2A示出了被形成為諧振腔的諧振網(wǎng)絡(luò)器件110的示例性細(xì) 節(jié)。在圖2A中，中空井洞套管111可被看作容納導(dǎo)管102。環(huán)芯 112被示出為其底部沿向下進(jìn)入井洞中的方向構(gòu)成了諧振腔的上端。 感應(yīng)器136被示出為位于諧振腔的一部分內(nèi)，并且與導(dǎo)電傳感器套筒 202相關(guān)聯(lián)，其電容在圖1C中被表示為套筒134的套筒電容。
鐵氧環(huán)芯112可被配置為滑入塑料端片的環(huán)芯。這樣的鐵氧材料容易獲得，諸如被配置為具有低的n的可從Fair-Rite >^司獲得的 芯、射頻型材料或任何其它合適的材料。示出了安裝螺絲204，并且 可使用所述安裝螺絲來(lái)將傳感器套筒和感應(yīng)器保持在沿導(dǎo)管102的長(zhǎng) 度的位置處。圖2中未示出與濾層138到中空井洞套管的共地連接重 合的諧振腔的底部。
圖2B示出了被形成為儲(chǔ)能電路的諧振網(wǎng)絡(luò)的示例性細(xì)節(jié)。在圖 2B中，在濾層138 (見圖1)處或附近可包括與多個(gè)傳感器封裝相關(guān) 聯(lián)的多個(gè)諧振網(wǎng)絡(luò)器件206。在圖2B中，設(shè)置了使用電容傳感器和 鐵氧耦合變壓器的諧振器。再一次，可將中空井洞lll視為包容導(dǎo)管 102。每個(gè)諧振網(wǎng)絡(luò)器件206被配置為具有相關(guān)聯(lián)的線圈諧振器210 的環(huán)芯208。不需要實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有井管柱顯著的阻抗匹配或管套短路改 變。同軸管柱結(jié)構(gòu)可使用圖2B所示的鐵氧環(huán)諧振器直接引起濾層 138的短路，而無(wú)需與諧振腔配置的匹配部分。
在電示意性表示中，導(dǎo)管102可有效地被表示為變壓器結(jié)構(gòu)中的 單匪繞組214，并且可在一個(gè)主電流路徑上層疊幾個(gè)次級(jí)繞組216。 濾層短路(Pakcer short)的質(zhì)量通常幾乎不重要或完全不重要。可 替代地使用金屬齒濾層。在示例性實(shí)施例中，可檢測(cè)使用該變壓器方 法返回的信號(hào)，而不使用低濾層短路阻抗。
在示例性圖2B實(shí)施例中，可根據(jù)所希望的應(yīng)用來(lái)選擇多個(gè)諧振 網(wǎng)絡(luò)器件206之間的間隔?？沙浞值胤指舳鄠€(gè)諧振網(wǎng)絡(luò)器件206，以 減輕或消除機(jī)械限制。此外，可選擇間隔來(lái)減輕或消除所述裝置106 之間的耦合。
在示例性實(shí)施例中，環(huán)的一個(gè)寬度的距離可減小典型應(yīng)用的耦 合。可通過(guò)增加線圈臣數(shù)來(lái)改變每個(gè)諧振網(wǎng)絡(luò)器件的電感和/或電 容，并且可按照所述應(yīng)用來(lái)選擇匪數(shù)。例如，匝數(shù)將設(shè)定每個(gè)諧振網(wǎng) 絡(luò)器件的回響頻率。示例性實(shí)施例可以為3到30匝的數(shù)量級(jí)，或根 據(jù)需要而更少或更多。
在示例性實(shí)施例中，用于多個(gè)諧振網(wǎng)絡(luò)器件206的頻率可以為3 MHz到100 MHz的數(shù)量級(jí)或者按照需要更少或更多?？筛鶕?jù)導(dǎo)管102的材料特性(例如，鋼或鈦)來(lái)選擇頻率。表皮深度可限制某點(diǎn) 以上的高頻率的使用，并且可按照諧振網(wǎng)絡(luò)器件結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化來(lái)選擇可 用頻率范圍的下限。然而，如果選擇了過(guò)低的頻率，則應(yīng)考慮與井口 連接短路的去耦合。
因此，鐵磁材料的使用可機(jī)械地簡(jiǎn)化井洞諧振網(wǎng)絡(luò)器件，并且可 允許更少地替換常規(guī)的井元件。在非常局部化的緊湊區(qū)域中的電流路 徑上，鐵磁環(huán)的使用可允許磁性材料增強(qiáng)磁場(chǎng)和電感。因此，可將在 井下的遠(yuǎn)程站點(diǎn)處的多個(gè)諧振網(wǎng)絡(luò)器件206的層疊實(shí)現(xiàn)為使多個(gè)器件 之間具有最小的產(chǎn)生感應(yīng)作用?？砂ǘ鄠€(gè)傳感器裝置來(lái)感測(cè)多個(gè)特 征。如圖2C所示，鐵磁環(huán)的使用也可用于實(shí)現(xiàn)在用于耦合信號(hào)線和 導(dǎo)管102的井口連接處的相對(duì)短的隔離距離。
圖2C示出了井口連接的示例性替代的實(shí)施例，其中在井口凸緣 124中設(shè)置巻盤(spool) 218來(lái)容納鐵氧隔離器和信號(hào)連接。示例性 的巻盤可例如為8到12英寸高的數(shù)量級(jí)，或任何其它合適的大小來(lái) 容納具體應(yīng)用。巻盤218被用于到管柱的信號(hào)連接。
配置了 "環(huán)形巻盤，，的諧振網(wǎng)絡(luò)器件可以被分隔，并基本上獨(dú)立于 傳感器封裝而操作，所述傳感器封裝被相似地配置，并被放置在巻盤 218的附近。沿環(huán)形巻盤的寬度增加的電感可用于隔離井口連接處的 信號(hào)饋送點(diǎn)。如圖2C中表示的，管表面上的電流將在用于電感性地 增強(qiáng)管電流路徑的鐵氧環(huán)內(nèi)感生出磁場(chǎng)。
圖3示出了從圖2中的井洞底部向上看的圖2A和2B所示裝置 的視圖。在圖3中，感應(yīng)器136可被視為經(jīng)由例如電線302被連接至 傳感器套筒202和導(dǎo)管102。傳感器套筒202進(jìn)而經(jīng)由套筒電容134 與中空的井洞套管111電容性地相耦合。
圖4示出了替代的示例性實(shí)施例，其中濾層138被改變?yōu)榘ㄟM(jìn) 入到所關(guān)注的地帶的導(dǎo)管延伸402，所述地帶在井中比鐵氧環(huán)的位置 更深，并且將在此處測(cè)量井洞的特征。在示例性實(shí)施例中，該延伸 402可以是使用到傳感器的中介流體來(lái)感測(cè)例如壓力或溫度的引導(dǎo)端 口 。的頂部附近安裝諸如電容感應(yīng)器的
感應(yīng)器作為傳感器套筒202的電氣元件。遠(yuǎn)程參數(shù)可以經(jīng)由穿過(guò)并進(jìn) 入到密封的傳感單元內(nèi)的導(dǎo)管被帶至諧振腔中的傳感器。然后，可遠(yuǎn) 程地監(jiān)控所需參數(shù)的測(cè)量。監(jiān)控可使用機(jī)械機(jī)制從傳感器延伸，以將 傳感器在諧振腔內(nèi)重新定位在沿導(dǎo)管102的長(zhǎng)度的不同位置處。在圖 4中，向要監(jiān)測(cè)的壓力或溫度地帶提供傳感器導(dǎo)管404。
可在各種井下環(huán)境(例如，地表下的地點(diǎn)，所述地表包括但不限 于傾斜地面、海岸和海洋地面、河流地面和山脈和水川地面)中實(shí)現(xiàn) 例如如圖1-4所示的設(shè)備100的示例性實(shí)施例。 一般來(lái)講，在上述 表面地點(diǎn)設(shè)置發(fā)送和接收電路。在海上或其它水環(huán)境中，發(fā)送和接收 電路可位于水面上的平臺(tái)或結(jié)構(gòu)上?？墒褂猛S電纜或其它合適的導(dǎo) 管在位于海底上的平臺(tái)和導(dǎo)管102之間發(fā)送和接收信號(hào)。作為替代， 在這樣的海上環(huán)境中，發(fā)送和接收電路可位于海底。
圖5示出了用于通過(guò)時(shí)域跟蹤方法問(wèn)詢井下環(huán)境的示例性系統(tǒng)。
在圖5中，設(shè)置了表示圖1A中的信號(hào)發(fā)生器105的脈沖部來(lái)發(fā) 送示例性脈沖502。該脈沖被提供至與圖1A的探頭106相連的門控 定向耦合器504。在初始脈沖期間，使與信號(hào)處理器121相關(guān)聯(lián)的高 靈敏度接收機(jī)505失效，并向?qū)Ч?02施加脈沖。
處理器121控制該門控定向耦合器504以門控接通接收機(jī)505， 從而檢測(cè)來(lái)自位于諧振腔中的諧振網(wǎng)絡(luò)器件110的反饋。該反饋通常 被描繪為回響頻率508。
當(dāng)由表面上方的信號(hào)發(fā)生器105發(fā)送示例性脈沖502時(shí)，接收機(jī) 505從諧振網(wǎng)絡(luò)器件110檢測(cè)反射信號(hào)的能力可能會(huì)受到井洞中探頭 深度(例如大于80英尺，或按照需要的任何其它深度)和在井洞中 產(chǎn)生的電子噪聲的影響，上述兩者都能導(dǎo)致反射信號(hào)的強(qiáng)度減小。
為了減小這些效應(yīng)，時(shí)域跟蹤方法技術(shù)建立了允許接收機(jī)門控序 列的精確控制的脈沖發(fā)送和脈沖返回的具體時(shí)間。定時(shí)和延遲系統(tǒng) 510可設(shè)定預(yù)置延遲(例如，如圖5所示的8150納秒)來(lái)控制接收 機(jī)505的門控以接收反饋脈沖。在將接收機(jī)505門控接通期間，由諧
16振網(wǎng)絡(luò)器件121產(chǎn)生的提示音(ping)經(jīng)過(guò)門控定向耦合器504和帶 通濾波單元512。濾波后的信號(hào)從帶通濾波單元512被供應(yīng)至模擬到 數(shù)字信號(hào)記錄器514并進(jìn)入處理器121的主控制單元(例如，諸如奔 騰或其它合適的微處理器的微處理器)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，圖 5所示的任何功能可以由硬件、軟件、固件或任何合適的組合來(lái)實(shí) 現(xiàn)。
遙測(cè)/通信鏈路系統(tǒng)516可被設(shè)置為將從井洞獲得的信息發(fā)送至 任何所希望的位置。遙測(cè)/通信鏈路系統(tǒng)可以是任何合適的發(fā)送和/或 接收系統(tǒng)，包括但不限于無(wú)線和/或有線系統(tǒng)。
圖6A示出了用于使用時(shí)域跟蹤方法和例如參照?qǐng)D5描述的設(shè)備 來(lái)感測(cè)井洞特征的示例性方法。
在圖6A中，在塊602處，操作者可(例如，經(jīng)由通用用戶接 口 )來(lái)設(shè)定定時(shí)參數(shù)。無(wú)需限制，這些參數(shù)可包括脈沖速率、脈沖高 度、接收延遲等。在塊604中，經(jīng)由定向耦合器向?qū)Ч?02提供(例 如，發(fā)送)脈沖。
當(dāng)在特定延遲之后檢測(cè)到反射信號(hào)時(shí)，定時(shí)和延遲系統(tǒng)510 (見 圖5)打開接收門來(lái)檢測(cè)來(lái)自諧振網(wǎng)絡(luò)器件110的經(jīng)過(guò)調(diào)制的振動(dòng)頻 率(塊606)。這種經(jīng)過(guò)調(diào)制的振動(dòng)頻率構(gòu)成了進(jìn)入帶通濾波器并由 模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器512所記錄的回響(塊608)。
在塊610中，可應(yīng)用例如快速傅立葉變換(TFT)針對(duì)頻率來(lái)處 理回響信號(hào)的數(shù)字化簽名。在塊612中，可通過(guò)諸如處理器121內(nèi)的 查找表的軟件使回響頻率等于諧振網(wǎng)絡(luò)器件110的特定特征或LC濾 波器參數(shù)，然后準(zhǔn)備用于傳輸或存儲(chǔ)。
圖6B示出了在時(shí)域跟蹤方法下的檢測(cè)到的反射信號(hào)的示例性圖示。
圖7示出了用于通過(guò)頻域跟蹤方法問(wèn)詢井下環(huán)境的示例性系統(tǒng)。 在圖7中，諸如信號(hào)發(fā)生器105 (圖1A)的脈沖發(fā)生裝置702 產(chǎn)生示例性電磁(EM)脈沖。門控定向耦合器704被連接用于接收 該脈沖，并且在發(fā)送周期內(nèi)使接收機(jī)706失效，從而可向?qū)Ч?02施加脈沖。用于產(chǎn)生EM脈沖的非核裝置對(duì)于核武器聯(lián)盟(nuclear-weapons community)的人員是熟知的。這樣的EM脈沖發(fā)生器通常 用于通過(guò)仿真與核爆相關(guān)聯(lián)的EM脈沖來(lái)測(cè)試電子裝置。參見例如 美國(guó)專利No.3，562，741(McEvoy等人)；4,430,577 (Bouquet); 4,845,378 ( Garbe等人)；以及5，150，067 (McMillan)。
處理器121控制門控定向耦合器704以門控接通接收機(jī)706，由 此檢測(cè)從位于諧振腔中的諧振網(wǎng)絡(luò)器件110返回的信號(hào)。
當(dāng)使用表面上方的技術(shù)時(shí)，例如延遲單元卯8可被配置為(例 如，編程為)預(yù)置延遲，以控制接收機(jī)706的門控來(lái)接收反饋脈沖。 在對(duì)接收機(jī)706門控期間，由諧振網(wǎng)絡(luò)器件110產(chǎn)生的提示音經(jīng)過(guò)門 控定向耦合器704和帶通濾波器905。接收機(jī)706凈皮連接為接收濾波 后的信號(hào)。接收機(jī)706可包括鎖相環(huán)(PLL)和反饋電路(PLL電 路)708來(lái)鎖定到所需頻率。
可通過(guò)從帶通濾波器705接收信號(hào)的低通濾波器710來(lái)實(shí)現(xiàn) PLL電路708。放大器712可以被連接用于接收低通濾波器710的濾 波后的輸出并將其輸出端處的經(jīng)過(guò)放大的信號(hào)提供至模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn) 換器714。根據(jù)需要，由諸如比例積分-微分(PID)控制器或其它 可編程邏輯裝置的反饋控制裝置716來(lái)接收A/D轉(zhuǎn)換器714的輸 出。反饋控制器710可被配置為計(jì)算檢測(cè)到的頻率和所希望的頻率之 間的差，以確定何時(shí)檢測(cè)到的頻率在所希望的容差內(nèi)。當(dāng)檢測(cè)到的頻 率在所希望的容差內(nèi)時(shí)，反饋控制器716向振蕩器718提供合適的輸 出信號(hào)，從而PLL電路708可鎖定到該脈沖的檢測(cè)到的頻率。
一旦PLL電路708鎖定到該脈沖的頻率，處理器就4吏用該頻率 值作為查找表中的地址，以獲得相應(yīng)的溫度值、壓力值或表示井下環(huán) 境的可測(cè)量特征的其它值。
圖8A示出了用于使用頻域跟蹤方法和參照?qǐng)D5所描述的設(shè)備來(lái) 感測(cè)井下特征的示例性方法。在圖8A中，在塊802處，操作者可以 如先前參照?qǐng)D6A的時(shí)域跟蹤方法所討論的那樣設(shè)定定時(shí)參數(shù)。表示 圖1A中的信號(hào)發(fā)生器105的脈沖部分被設(shè)置為發(fā)送示例性脈沖。該脈沖被供應(yīng)至與圖1A中的探頭106相關(guān)聯(lián)的門控定向耦合器804。 在初始脈沖期間，使與信號(hào)處理器121相關(guān)聯(lián)的高靈敏度接收機(jī)505 失效，并且向?qū)Ч?02施加脈沖。處理器121控制門控定向耦合器 504的定時(shí)，以門控接收機(jī)505或何時(shí)由地上信號(hào)發(fā)生器105產(chǎn)生示 例性脈沖。
在塊806處，當(dāng)檢測(cè)到反射信號(hào)時(shí)，接收門被打開以檢測(cè)來(lái)自諧 振網(wǎng)絡(luò)器件110的經(jīng)過(guò)調(diào)制的振蕩頻率。接收機(jī)濾波并放大濾波后的 信號(hào)以將噪聲最小化(塊808)。接收機(jī)使用鎖相環(huán)(.PLL)和反饋 電路卯6來(lái)鎖定到所希望的頻率(塊801) 。 PLL電路卯6使得處理 器121能夠鎖定到由諧振網(wǎng)絡(luò)器件IIO產(chǎn)生的回響脈沖的回響頻率。 該反饋電路使得當(dāng)檢測(cè)到脈沖時(shí)處理器121能夠調(diào)整其頻率設(shè)定，并 且當(dāng)沒有檢測(cè)到脈沖時(shí)保持設(shè)定或鎖定的頻率。
當(dāng)檢測(cè)到的頻率在所希望的容差內(nèi)時(shí)，頻率被鎖定并作為至查找 表(LUT)中的一個(gè)數(shù)值的地址來(lái)使用(塊812)。該數(shù)值表示所測(cè) 量的溫度、壓力、或井洞的其它可測(cè)量特征。
處理器121使用觀察10至20個(gè)時(shí)間周期的檢測(cè)窗口 。需要精確 鎖定到頻率上的周期數(shù)取決于所檢測(cè)的脈沖的信噪比(SIN)。該周 期數(shù)不是直接與信噪比成正比。以10 MHz到100 MHz速率來(lái)接收 脈沖，或者根據(jù)需要以更小或更大的速率接收。處理器121對(duì)接收到 的脈沖進(jìn)行解調(diào)以實(shí)現(xiàn)由IO位數(shù)據(jù)構(gòu)成的12位字(兩位開銷)。
圖8B示出了在頻域跟蹤方法下檢測(cè)到的反射信號(hào)的示例性圖示。
存在上述實(shí)施例的多種其它的變體。下面描述幾個(gè)這樣的變體。 在一些實(shí)施例中，信號(hào)可被數(shù)字化。數(shù)字化允許使用可增強(qiáng)信噪
比(S/N)的算法來(lái)處理信號(hào)，并且可提供一種從可能由非傳感器產(chǎn)
生的寄生反射中挑選所需信號(hào)的方法。
在一些實(shí)施例中，可使用定向波耦合器來(lái)防止當(dāng)信號(hào)在表面和井
下傳感器之間傳輸時(shí)的信號(hào)的反射?？砂l(fā)生可能由系統(tǒng)中的電纜和裝
置之間的連接處的阻抗不匹配而導(dǎo)致的不希望的反射。定向波耦合器
19可使這樣的寄生反射最小化。這樣的裝置在本領(lǐng)域中是已知的，并且
可從諸如新澤西州，登維爾的Meca電子公司獲得。
在 一 些實(shí)施例中，例如，如Neagley等人的美國(guó)專利 No.6，434，372中描述的，當(dāng)在井的表面處接收到信號(hào)時(shí)，執(zhí)行發(fā)送信 號(hào)的表面到表面的中繼。
在一些實(shí)施例中，可使用從表面發(fā)送的電磁能量選擇性地觸發(fā)井 下裝置(例如，閥門)。可以脈沖或連續(xù)波格式或其它的電》茲形式從 表面發(fā)送能量。在井下電容器組中隨時(shí)間存儲(chǔ)能量，并當(dāng)觸發(fā)閥門或 調(diào)用其它裝置時(shí)釋放閥門。可通過(guò)被設(shè)計(jì)為在某個(gè)頻率處回響的單獨(dú) 的諧振網(wǎng)絡(luò)器件來(lái)實(shí)現(xiàn)電容器組的選擇性放電和觸發(fā)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，本文所公開的實(shí)施例僅用于示例，并且 存在多個(gè)變體。本發(fā)明僅由包含本文所述的上述以及對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù) 人員顯而易見的變體的權(quán)利要求限制。
權(quán)利要求
1、一種用于問(wèn)詢地表下面的井下環(huán)境的方法，所述方法包括下述步驟引導(dǎo)至少一個(gè)電磁能量脈沖進(jìn)入井下環(huán)境，使得電磁能量脈沖與至少一個(gè)井下感應(yīng)器產(chǎn)生感應(yīng)，從而以由至少一個(gè)井下感應(yīng)器確定的回響頻率反射包含在脈沖內(nèi)的至少一些電磁能量；在預(yù)定時(shí)間間隔期間，在位于地表的接收機(jī)處接收反射的能量脈沖；使用從包括時(shí)域跟蹤、頻域跟蹤及其組合的組中選擇的處理方法來(lái)處理接收到的能量脈沖以提取回響頻率；以及使回響頻率與感應(yīng)器的參數(shù)相關(guān)聯(lián)，其中所述參數(shù)進(jìn)一步與井下環(huán)境的條件相關(guān)聯(lián)。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中使用時(shí)域跟蹤來(lái)執(zhí)行處理，并且其中基于反射的能量脈沖的由深度確定的延遲來(lái)同步所述預(yù)定時(shí)間間隔。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，還包括記錄反射能量脈沖的回響頻率。
4、 如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述接收步驟包括基于預(yù)置延遲來(lái)控制接收機(jī)的門控。
5、 如權(quán)利要求2所述的方法，其中接收步驟包括排除等于或幾乎等于回響頻率的低功率信號(hào)。
6、 如權(quán)利要求2所述的方法，其中以10MHz到100KHz的范圍內(nèi)的頻率產(chǎn)生反射能量脈沖。
7、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中處理步驟是使用頻域跟蹤執(zhí)行的，并且其中接收步驟包括鎖定到反射能量脈沖的回響頻率。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法，其中以10 MHz到100 KHz的范圍內(nèi)的頻率產(chǎn)生反射能量脈沖。
9、 如權(quán)利要求7所述的方法，其中接收步驟包括基于反射能量脈沖的由深度確定的延遲控制接收機(jī)的門控。
10、 如權(quán)利要求7所述的方法，其中鎖定步驟包括將反射能量脈沖的回響頻率與所希望的頻率進(jìn)行比較。
11、 如權(quán)利要求10所述的方法，其中當(dāng)相關(guān)的結(jié)果在容差范圍內(nèi)時(shí)鎖定回響頻率。
12、 如權(quán)利要求7所述的方法，其中當(dāng)在預(yù)定時(shí)間間隔以外時(shí)接收機(jī)保持鎖定的回響頻率。
13、 如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述接收步驟包括將預(yù)定時(shí)間間隔與反射能量脈沖的由深度確定的延遲同步。
14、 如權(quán)利要求7所述的方法，其中相關(guān)聯(lián)包括基于鎖定的回響 頻率的值來(lái)對(duì)查找表尋址。
15、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中至少一個(gè)井下感應(yīng)器包括至少一個(gè)電感性元件和至少一個(gè)電容性元件。
16、 如權(quán)利要求15所述的方法，其中通過(guò)環(huán)境感生出的對(duì)所述感應(yīng)器的電容性元件的改變來(lái)調(diào)制至少一個(gè)感應(yīng)器的回響頻率。
17、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中處理接收到的能量脈沖的步驟包括使用可增強(qiáng)信噪比的算法對(duì)接收到的能量脈沖內(nèi)包含的信息進(jìn)行數(shù)字化的子步驟。
18、 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將接收到的能量脈沖內(nèi)包含的信息作為信號(hào)中繼至遠(yuǎn)程表面接收機(jī)的步驟。
19、 一種基于從至少一個(gè)井下感應(yīng)器以調(diào)制頻率反射到地表的至少一個(gè)能量脈沖來(lái)問(wèn)詢位于地表以下的井下環(huán)境的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括在預(yù)定時(shí)間間隔期間在表面接收經(jīng)過(guò)調(diào)制的能量脈沖的裝置；用于處理接收到的能量脈沖以提取調(diào)制頻率的裝置；以及用于使能量脈沖的調(diào)制頻率與井下環(huán)境的感應(yīng)器或特征的參數(shù)相關(guān)聯(lián)的裝置。
20、 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)井下感應(yīng)器包括至少一個(gè)電感性和電容性的諧振結(jié)構(gòu)。
21、 如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)電感性結(jié)構(gòu)將成 品管與井下環(huán)境中.的套管隔離。
22、 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，還包括用于基于反射能量脈沖 的由深度確定的延遲來(lái)控制接收裝置的門控的裝置。
23、 如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中接收裝置包括當(dāng)調(diào)制頻率 在閾值內(nèi)時(shí)鎖定到能量脈沖的調(diào)制頻率的裝置。
24、 如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中處理裝置被配置為排除等 于或幾乎等于調(diào)制頻率的低功率信號(hào)。
25、 如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，包括用于將調(diào)制頻率與所希望 的調(diào)制頻率進(jìn)行比較的裝置。
26、 如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)由比較裝置產(chǎn)生的結(jié)果 在容差范圍內(nèi)時(shí)由用于鎖定的裝置鎖定調(diào)制頻率。
27、 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括具有不同的諧振 回響頻率的兩個(gè)或更多個(gè)井下感應(yīng)器。
28、 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，還包括用于觸發(fā)井下器件的裝 置，其中所述觸發(fā)是由使耦合至所述器件的感應(yīng)器回響的電磁能量脈 沖實(shí)現(xiàn)的。
29、 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，還包括定向波耦合器，用于使 寄生信號(hào)反射最小化。
30、 一種問(wèn)詢位于地表以下的井下環(huán)境的設(shè)備，所述設(shè)備包括在 將能量脈沖發(fā)送至對(duì)該能量脈沖進(jìn)行調(diào)制的至少一個(gè)井下感應(yīng)器，并 將經(jīng)過(guò)調(diào)制的能量脈沖返回地表處的位置的系統(tǒng)中，所述設(shè)備包括用于在表面接收經(jīng)過(guò)調(diào)制的能量脈沖的裝置； 用于對(duì)經(jīng)過(guò)調(diào)制的能量脈沖進(jìn)行采樣的裝置； 用于檢測(cè)經(jīng)過(guò)采樣的能量脈沖的調(diào)制頻率的裝置；以及 用于使調(diào)制頻率與井下環(huán)境的條件相關(guān)聯(lián)的裝置。
31、 一種問(wèn)詢位于地表以下的井下環(huán)境的設(shè)備，所述設(shè)備包括在 將能量脈沖發(fā)送至對(duì)該能量脈沖進(jìn)行調(diào)制的至少一個(gè)井下感應(yīng)器，并 將經(jīng)過(guò)調(diào)制的能量脈沖返回地表處的位置的系統(tǒng)中，所述設(shè)備包括:用于在表面接收經(jīng)過(guò)調(diào)制的能量脈沖的裝置； 用于當(dāng)調(diào)制頻率在容差范圍內(nèi)時(shí)鎖定到能量脈沖的調(diào)制頻率的裝 置；以及用于使調(diào)制頻率與井下環(huán)境的條件相關(guān)聯(lián)的裝置。
全文摘要
示例性的系統(tǒng)和方法涉及位于地表以下的井下環(huán)境中的電磁(EM)脈沖的傳輸。從位于地表處的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生EM能量脈沖的序列。通過(guò)一個(gè)或更多井下感應(yīng)器以回響頻率來(lái)反射能量脈沖。在預(yù)定時(shí)間間隔期間，在位于表面的接收機(jī)處接收反射的能量脈沖。接收機(jī)通過(guò)時(shí)域或頻域技術(shù)檢測(cè)接收到的能量脈沖。檢測(cè)到的回響頻率與井下環(huán)境的參數(shù)或條件相關(guān)聯(lián)。
文檔編號(hào)G01V1/00GK101680958SQ200880017535
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月13日
發(fā)明者C·M·湯普森, D·M·科特斯, D·W·貝克 申請(qǐng)人:雪佛龍美國(guó)公司