[发明专利]用于井筒遥测系统的界面和方法

说明书

发明领域

本发明涉及用于使用在井筒作业中的遥测系统。更特别地，本发明涉及用于在表面处理器单元和井下工具之间传递信号的井筒遥测系统，该井下工具穿透地层可定位在井筒中。

发明背景

钻出井筒以定位和生产碳氢化合物。在其一个端部处具有钻头的井下钻探工具经由钻柱被前移进地面中以形成井筒。钻柱和井下工具典型地由一系列螺纹连接在一起的钻杆制成，以在其下方的端部处形成具有钻头的长管。当钻探工具被前移时，钻探泥浆从表面泥浆池处被抽吸，穿过钻柱和钻探工具并且流出钻头以冷却钻探工具和带走碎屑。流体排出钻头并且向上返回流到表面以用于穿过工具的再循环。钻探泥浆也可被使用来形成泥饼以衬里井筒。

在钻探作业期间，希望提供在表面和井下工具之间的通信。例如，井筒遥测装置典型地被使用以允许能量(power)、命令和/或通信信号在表面单元和井下工具之间传递。这些信号被使用来控制和/或驱动井下工具的操作并且发送井下信息到表面。

各种井筒遥测系统可被使用以建立希望的通信能力。这种系统的实例可包括如在美国专利第6,641,434号中描述的有线钻杆井筒遥测系统、如在美国专利第5,624,051号中描述的电磁井筒遥测系统、如在PCT专利申请第WO2004085796号中描述的声学井筒遥测系统，这些专利的整个内容通过引用被特此结合。其它数据传输或者通信装置，比如连接到传感器上的收发器，也可被使用以传送能量和/或数据。

关于有线钻杆(“WDP”)遥测系统，形成钻柱的钻杆被提供有能够在表面单元和井下工具之间传递信号的电子装置。例如，如在美国专利第6,641,434号中所示的那样，这种有线钻杆遥测系统可被提供有形成穿过钻柱延伸的通信链的电线和感应耦合。然后，有线钻杆被可操作地连接到井下工具和表面单元上以用于通过其的通信。有线钻杆系统适合于将从井下工具中的部件接收到的数据传递到表面单元并且将由表面单元生成的命令传递到井下工具。另外的关于钻柱中的有线钻杆和/或感应耦合器的文献如下列：美国专利第4,126,848号、美国专利第3,957,118号和美国专利第3,807,502号，公开物“被使用于MWD的四个不同的系统”，W.J.McDonald，石油和天然气期刊，第115-124页，1978年4月3日、美国专利第4,605,268号、1997年12月18日提交的俄国联邦公开的专利申请2140527、1992年2月14日提交的俄国联邦公开的专利申请2,040,691、WO公开号90/14497A2、美国专利第5,052,941号、美国专利第4,806,928号、美国专利第4,901,069号、美国专利第5,531,592号、美国专利第5,278,550号和美国专利第5,971,072号。

随着有线钻杆技术的出现和预计的发展，各种类型的环境都将出现，其中就需要将有线钻杆的部段连接到各种类型的井口(uphole)装备或者各种类型的工具或者其它井下装备上。在一些情形中，有线钻杆与井下工具和/或表面单元中的一个或多个部件可能是不相容的。

所以，希望提供界面以建立在有线钻杆的部段和井下工具和/或表面单元之间的通信线路以便于在井下工具和表面单元之间的通信。进一步希望提供井筒遥测系统，该井筒遥测系统能够提供更多的可靠性、增加的数据率、在各种井筒系统之间的兼容性和增加的电源能量。除了别的以外，这种系统优选地能够使下列的一个或多个成为可能：改进可靠性、减少通信故障、改进可连接性、增加带宽、增加数据率、提供用于各种井下配置的灵活性以及使井筒遥测工具适应各种井场配置。

发明概要