[发明专利]直接序列频谱信号井下工具

说明书

本文所述的实施例包括一种井眼系统，其具有控制器，一个或多个井下工具以及配置成将一个或多个井下工具降低到井眼中的运输工具。一个或多个控制节点位于至少一个井下工具中，并且其中控制节点激活井下工具的一部分，并且使用直接序列扩频信号在控制节点和控制器之间交换数据。

技术领域

本发明主题的实施例总体上涉及与井下（downhole）工具通信的领域。

本发明涉及用于执行与其中具有储层的地下构造有关的油田操作的技术。更具体地，本发明涉及使用直接序列扩频编码与井眼（wellbore）中的井下工具进行通信的技术。

背景技术

通常执行油田操作以从储层中定位和收集有价值的井下流体。典型的油田操作可能涉及例如勘测，地震测试，钻探，电缆（wireline）测试，完井，生产，计划和油田分析。钻探操作可涉及钻探井眼，将泥浆泵入井眼等。由于井眼中的恶劣环境，可以通过机械或流体手段与井下工具进行通信。

尽管存在用于与井下工具通信的技术，但是仍然需要通过使用向井下工具提供电力的线路以最少的资源可靠地传输信息来可靠地通信和激活井下工具。

发明内容

本发明的实施例包括一种井眼系统，该井眼系统具有控制器，一个或多个井下工具，用于将一个或多个井下工具降低到井眼中的运输工具以及位于井下工具的至少一个中的一个或多个控制节点，其中控制节点激活井下工具的一部分，并使用直接序列扩频信号在控制节点和控制器之间交换数据。运输工具可以是长距离电缆线缆，并且电缆线缆可以是连续油管中的单芯线缆，七芯线缆或线材。控制节点可能会在使用爆炸物的高冲击环境中起作用。控制节点可以与一个或多个致动器接口连接。控制节点可以与一个或多个传感器接口连接。控制节点可以被配置为将数据记录到非易失性存储器中以用于后续分析。可以在接收和发送时将控制节点配置为用于100 mW以下的功率。可以将控制节点配置为在-40华氏度和392华氏度之间的温度下操作。

井眼系统可利用直接序列扩频收发器物理层，其可由以4Mhz或更高频率执行的低端16位或32位定点微控制器实现。井眼系统可以记录数据，其中记录的数据可以包括以下项中的一项或多项：所发送的每种类型的命令的数量，温度处的时间以及感测到的事件的数量，感测到的事件可以是物理冲击，和/或感测到的事件可以是电压事件。

控制节点可以被配置为在加电时通过检查非易失性存储器来初始化自身。

一个或多个控制节点可以被配置为多个井下工具。

一个或多个井下工具在其中具有多个井下工具，并且多个井下工具中的一个可以是射孔枪，张紧工具，释放工具，套管接箍定位器，压力监视器。

一个或多个井下工具中的至少一个在其中具有多个井下工具，并且多个井下工具中的一个被配置为数字化其任何或所有传感器和/或控制其任何或所有致动器。

控制节点保护其致动器免受RF感应功率的影响，其中RF保护包括冗余设备以对感应电流提供高抵抗力。

控制节点使用分流器来保护其雷管免受施加的功率的影响，这里该分流器可以是无源的（例如正温度系数热敏电阻）和/或有源的（例如继电器或固态开关）。分流器还可以通过内联保险丝保护免受短路故障的影响。

控制节点能够通过感测致动效果来检测致动。致动可能会导致枪开火（fire），塞子设置或可能是低阶起爆。任一状态或所有状态都可以被检测到。该检测传感器可以是压电的，微机电传感器（MEMS），基于振动接触的传感器（例如（簧片）继电器）或基于移动微球的微振动传感器，其运动桥接在两个接触部之间。

每个控制节点可以具有内联总线开关。内联总线开关可以常开，配置为激活下一个下部井下工具中的控制节点，或者常闭，配置为停用下一个下部井下工具中的控制节点。