[发明专利]跨越泥浆马达的井下通信

权利要求书

1.一种井下通信模块，用于在井底组件中的泥浆马达下方进行耦接，所述井下通信模块包括：

反馈装置，可操作为测量所述泥浆马达下方的井下参数；

涡轮，所述涡轮可响应于钻井流体循环穿过所述涡轮而产生所述涡轮的涡轮轴的旋转运动；以及

制动系统，所述制动系统可选择性地操作来从所述制动系统向所述涡轮轴传输反转矩，以阻止所述涡轮轴的所述旋转运动，所述制动系统包括：

制动部件，所述制动部件耦合至所述涡轮轴；以及

控制器，所述控制器可操作为从所述反馈装置接收表示所述井下参数的数据，将表示所述井下参数的数据编码为跨越所述泥浆马达而可以检测到的一系列压力脉冲，并且向所述制动部件提供指令，以按照预定模式向所述涡轮轴提供所述反转矩，从而在所述钻井流体中产生所述一系列压力脉冲。

2.如权利要求1所述的井下通信模块，其中所述制动部件包括磁滞制动器；并且/或者

其中所述制动部件包括机械制动部件，所述机械制动部件可操作来在所述制动部件中产生摩擦力以在所述涡轮轴中产生所述反转矩。

3.如权利要求2所述的井下通信模块，所述井下通信模块还包括发电机，所述发电机可操作地耦合至所述涡轮轴以从所述涡轮轴接收旋转运动并且从所述旋转运动产生电力。

4.如权利要求3所述的井下通信模块，其中所述控制器可操作地耦合至所述发电机以从其接收电力。

5.如权利要求1所述的井下通信模块，其中所述反馈装置可操作来至少测量以下各项中的至少一项的参数：其中安置了所述反馈装置的井筒、其中安置了所述反馈装置的地质层，以及其中安置了所述反馈装置的井底组件的操作特性。

6.一种井底组件，所述井底组件包括：

泥浆马达，所述泥浆马达可响应于钻井流体循环穿过其中而引发旋转钻头的旋转运动；

反馈装置，所述反馈装置安置在所述泥浆马达下方，所述反馈装置可操作来测量在所述旋转钻头附近的井下环境的参数；

涡轮，所述涡轮安置在所述泥浆马达下方，所述涡轮可响应于所述钻井流体循环穿过其中而产生所述涡轮的涡轮轴的旋转运动；

控制器，包括存储在其上的指令，以将表示所述参数的数据编码为一系列压力脉冲，并且提供指令，从而基于所编码的数据在所述钻井流体中产生所述一系列压力脉冲；以及制动系统，所述制动系统可选择性地操作为接收所述指令以产生所述一系列压力脉冲，并且按照用于在所述钻井流体中产生表示所述参数的所述一系列压力脉冲的模式从所述制动系统向所述涡轮轴传输反转矩，以阻止所述涡轮轴的所述旋转运动。

7.如权利要求6所述的井底组件，其中所述制动系统包括磁滞制动器。

8.如权利要求6所述的井底组件，所述井底组件还包括遥测工具，所述遥测工具安置在所述泥浆马达上方，其中所述遥测工具可操作来接收和解码由所述制动系统产生的压力脉冲。

9.如权利要求8所述的井底组件，其中所述遥测工具通信地耦合至安置在所述泥浆马达上方的数据采集工具，并且其中所述数据采集工具包括MWD工具和LWD工具中的至少一者。

10.一种在井筒中进行通信的方法，所述方法包括：

将井底组件部署在井筒中，所述井底组件包括泥浆马达、位于所述泥浆马达下方的涡轮和位于所述泥浆马达上方的接收器；

使钻井流体循环穿过所述涡轮以产生所述涡轮的涡轮轴的旋转运动；

使用位于所述泥浆马达下方的反馈装置测量井下参数；

使用控制器将表示所述井下参数的数据编码为一系列压力脉冲；

使用控制器指示制动系统使所述涡轮轴按照预定模式变慢，以产生所述一系列压力脉冲；

使用所述制动系统按照所述预定模式向所述涡轮轴传输反转矩，从而在所述钻井流体中产生压力脉冲；以及

用位于所述泥浆马达上方且与所述钻井流体流体连通的接收器检测所述压力脉冲；以及

对泥浆马达上方的压力脉冲进行解码。