[发明专利]并入晶体振荡器的用于测量的系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及远程感测，并且更具体地涉及利用基于晶体振荡器的传感器来感测温度和/或压力。

背景技术

在资源回收方面，可以有用的是，在远离观察者的位置监测各种状态。具体来说，可以有用的是，在出于勘探或生产目的而钻出的钻孔（borehole）底部处或其附近提供状态监测。因为这种钻孔可以延伸几英里，所以提供用于这种监测的有线通信系统并不总是可行。

美国专利No.6766141（Briles等人）公开了一种用于远程井下遥测的系统。该遥测通信用于位于气或油回收管底部附近的油井监测和记录仪器。经调制的反射被描述为用于监测井下状态。

如在美国专利No.6766141中所述，射频（RF）发生器/接收器基站与管道电通信。RF频率被描述为3Hz与30GHz之间的电磁辐射。具有反射天线的井下电子模块接收来自RF发生器/接收器的辐射载波信号。电子模块上的天线可以具有抛物线或其它聚焦形状。接着，将辐射载波信号按调制方式反射，该调制响应于电子模块执行的测量。所反射的已调制信号被管道发送至井的表面，在那里可以被RF发生器/接收器检测。

发明内容

本发明的一实施例的一方面包括：电磁能量源，该电磁能量源操作以在该钻孔中发送电磁信号；传感器模块，该传感器模块包括无源谐振电路，该无源谐振电路包括晶体振荡器，该晶体振荡器具有随着井下环境中的状态的改变而改变的谐振频率，以反射该电磁信号并响应于钻孔中的井下环境的状态来调制该电磁信号；以及检测器，该检测器可定位成接收经反射的已调制电磁信号。

附图说明

本领域技术人员在结合附图阅读下面的详细描述时，将容易地明白在此描述的其它特征，其中：

图1是根据本发明一实施例的、用于询问表面之下的钻孔中的井下环境的系统的示意性例示图；

图2是根据本发明一实施例的、并入压力或温度传感器的传感器封装的示意性例示图；

图3是根据本发明一实施例的、并入基于晶体振荡器的传感器的电路的示意性例示图；

图3A是根据本发明一实施例的、并入基于晶体振荡器的传感器和电容式传感器的电路的示意性例示图；以及

图4是根据本发明一个或多个实施例的、并入多个传感器的封装的示意性例示图。

具体实施方式

图1例示了用于监测地下钻孔中的状态的装置100的示例。该装置100包括用于使电磁能量传导通过钻孔的电磁传输介质，如导电线路102。本领域普通技术人员应当清楚，导电线路102可以根据钻孔的状况而采用不同形式或实施例。由此，例如，导电线路102可以包括处于已完成钻孔中的采油管柱（production tubing string）或建设中的钻孔中的钻柱。在导电线路102顶部附近，设置有变换器104以将导电管耦接至电磁能量源。可以采用针对变换器104的另选耦接方法。例如，该传输线路可以直接耦接至同轴电缆或任何其它合适电缆。

在所示的示例实施例中，变换器104包括铁氧体环叠层106和环绕这些环缠绕的电线108。电线108包括可以耦接至信号发生器112的导线110，信号发生器可以被配置成在需要或希望时生成脉冲或连续波信号。电线108还可以耦接至接收器114。接收器114可以被具体实施为包括用于接收来自装置100的信号以存储、处理和/或显示的总线的计算机。在这点上，计算机114可以设置有显示器118，该显示器118例如可以包括图形用户接口。

计算机114可以被编程以处理经调制的频率以提供对所感测的特性的测量。计算机114可以执行对所检测的信号的任何希望处理，包括但不限于，对经调制的振动频率的统计（例如，傅立叶）分析、信号的解卷积、与另一信号的相关等。可以被用于执行任何合适的频率检测的商业产品是容易获得并且对于本领域技术人员是已知的。另选的是，该计算机可以在存储器或可存取存储装置中设置有查找表，该查找表使所接收的经调制的频率与所感测的声能相关联。

在典型钻井应用中，钻孔将与被用于向钻孔提供结构性支承的钻孔套管（casing）120看齐。该套管120通常由诸如铁的导电材料制成，在该情况下，其与线路102配合以形成同轴传输线路，并且不必提供任何附加导电介质。在该套管不导电的情况下，可以将导电套筒（未示出）设置在该套管内以形成同轴结构。为了保持线路102与套管120之间的间距，装置100可以包括沿导电线路102周期性地放置的电介质环122。