[发明专利]用于确定钻杆位置的系统和方法

权利要求书

1.一种用于确定钻杆位置的系统，其包括：

超声传感器阵列，其被设置在管道上，其中，所述管道用于收容钻杆，在所述管道与所述钻杆之间形成用于通过返回的钻井液的环形空间；

超声收发装置，其用于激励所述超声传感器阵列，并且用于通过所述超声传感器阵列来向所述环形空间发射多个超声信号并且接收多个超声信号；及

信号处理装置，其用于对所述接收到的多个超声信号进行处理，以估算出所述钻杆的位置。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述信号处理装置用于计算出所述返回的钻井液沿所述超声传感器阵列中的至少一个超声传感器的超声束路径的流速轮廓，并且，基于所述计算出的流速轮廓来估算出所述钻杆的位置。

3.如权利要求1或2所述的系统，其中，所述信号处理装置用于当从所述接收到的至少一个超声信号中能够探测到所述钻杆的反射信号时，则基于所述接收到的至少一个超声信号来估算出所述钻杆的位置。

4.如权利要求2所述的系统，其中，所述信号处理装置用于计算出所述返回的钻井液沿所述至少一个超声传感器的超声束路径的流速轮廓的空间连续性，并且，基于所述计算出的流速轮廓的空间连续性来估算出所述钻杆的位置。

5.如权利要求4所述的系统，其中，所述信号处理装置用于基于所述计算出的流速轮廓的空间连续性来识别出对应所述至少一个超声传感器的钻杆壁位置，并且，基于所述识别出的钻杆壁位置来估算出所述钻杆的位置及其直径。

6.如权利要求2所述的系统，其中，所述信号处理装置用于基于所述计算出的流速轮廓来计算出对应所述至少一个超声传感器的平均速度，并且，基于所述计算出的平均速度来估算出所述钻杆的位置。

7.如权利要求1所述的系统，其中，所述超声传感器阵列设置在所述管道周围。

8.如权利要求1所述的系统，其中，所述超声传感器阵列为多普勒超声传感器阵列。

9.一种用于确定钻杆位置的方法，其包括：

a1)通过超声传感器阵列来向形成于管道和所述管道内的钻杆之间的环形空间发射多个超声信号；

a2)通过所述超声传感器阵列来接收多个超声信号；及

a3)对所述接收到的多个超声信号进行处理，以估算出所述钻杆的位置。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述步骤a3)包括：

a31)计算出流过所述环形空间的返回的钻井液沿所述超声传感器阵列中的至少一个超声传感器的超声束路径的流速轮廓；及

a32)基于所述计算出的流速轮廓来估算出所述钻杆的位置。

11.如权利要求9或10所述的方法，其中，所述步骤a3)包括：

当从所述接收到的至少一个超声信号中能够探测到所述钻杆的反射信号时，则基于所述接收到的至少一个超声信号来估算出所述钻杆的位置。

12.如权利要求10所述的方法，其中，所述步骤a32)包括：

计算出所述返回的钻井液沿所述至少一个超声传感器的超声束路径的流速轮廓的空间连续性；及

基于所述计算出的流速轮廓的空间连续性来估算出所述钻杆的位置。

13.如权利要求12所述的方法，其中，所述步骤a32)还包括：

基于所述计算出的流速轮廓的空间连续性来识别出对应所述至少一个超声传感器的钻杆壁位置；及

基于所述识别出的钻杆壁位置来估算出所述钻杆的位置及其直径。

14.如权利要求10所述的方法，其中，所述步骤a32)包括：

基于所述计算出的流速轮廓来计算出对应所述至少一个超声传感器的平均速度；及

基于所述计算出的平均速度来估算出所述钻杆在所述环形空间中的圆周角。

15.如权利要求14所述的方法，其中，所述步骤a32)还包括：

基于所述超声传感器阵列所在的位置，将所述环形空间分成多个区域；

将所述超声传感器阵列中的相邻两个超声传感器之间的区域分成至少两个子区域；及

基于对应所述相邻两个超声传感器的平均速度来计算出所述至少两个子区域的平均速度。

16.如权利要求15所述的方法，其中，基于对应所述相邻两个超声传感器的所述平均速度并施以不同的权重来计算出所述至少两个子区域的平均速度，用最小的平均速度来确定出所述钻杆所在的区域。