[发明专利]用于备用通信的系统和方法

说明书

本发明公开了用于实现安装在井中的井下电力和通信系统中的通信的系统和方法，其中所述系统的有线主干的一个或多个部件已失效。定位在井的地面处的装备连接到有线电力和通信主干，所述有线电力和通信主干具有一个或多个导体以及具有标准化接口的一个或多个节点，所述标准化接口使得井下设备能够可互换地连接到有线主干。当所述有线主干在一个或多个点处失效，从而阻止所述地面装备与安装在所述节点处的一个或多个井下设备之间的有线通信时，一个或多个支持无线的模块安装在所述有线主干的对应节点处以建立桥接所述有线主干的所述失效部分的无线信道，并且由此实现所述地面装备和所述井下设备之间的通信。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年9月13日提交的美国专利申请号16/130790的权益，该申请全文以引用方式并入本文。

背景技术

技术领域

本发明整体涉及从井中生产流体(诸如油)，并且更具体地讲，涉及用于在安装在井中的有线通信主干失效之后实现与井中的位于井下的设备的通信的系统和方法。

石油钻井和生产操作通常涉及收集和处理大量数据以及基于经处理的数据来调整生产装备。可将各种不同的工具安装在井中以收集必要的信息并控制井操作。例如，传感器可安装在井下以感测井状况，诸如温度、压力、流速等。另外，控制设备(诸如阀和封隔器)可安装在井下以调节从井中生产油。

在一些情况下，电力和通信系统可部署在井中以向井下工具提供电力，以及实现井下工具与井的地面处的控制装备之间的通信。电力和通信系统可例如由有线主干组成，该有线主干具有沿主干长度以各种间隔定位的节点。节点各自被配置为允许各种设备通过节点可移除地耦接到主干。节点可例如具有若干狭缝，这些狭缝具有允许设备连接到主干的标准接口。连接到节点的设备可通过主干从定位在井地面处的电源接收电力，并且设备可通过主干与井的地面处的装备(或彼此)通信。

偶尔，该系统的部件将失效。如果连接到主干的井下设备中的一者失效，则设备可从对应节点断开、取回并用另一个设备替换。然而，如果主干本身失效，则是更有问题的，因为虽然连接到节点的单独设备可相对容易地移除和替换，但移除和/或替换系统的有线主干将是非常困难和非常昂贵的。因此，期望提供用于克服有线主干失效的问题的装置。

发明内容

本公开涉及用于实现安装在井中的井下电力和通信系统中的通信的系统和方法，其中该系统的有线主干的一个或多个部件已失效。具体地讲，系统和方法使用合并无线通信子系统的模块，其中模块安装在有线主干的节点中。已安装模块的无线通信子系统适于桥接有线主干的失效部分，以允许井的地面处的装备与耦接到有线主干的设备之间的通信，并且由此解决有线主干的失效所带来的问题。

一个实施方案是一种系统，该系统包括定位在井的地面处的地面装备、预连线电力和通信主干和一个或多个支持无线的模块。有线电力和通信主干安装在井筒中并且耦接到地面装备。有线主干具有一个或多个导体以及耦接到导体的一个或多个节点，其中节点沿着主干的长度定位在不同位置处。节点中的每一者具有一个或多个接口，该一个或多个接口实现井下设备到有线主干的连接。接口可被标准化以使得井下设备能够可互换地连接到接口中的不同接口。井下设备适于经由有线主干与地面装备通信。节点适于使得设备在主干已经被安装在井筒中之后能够在井下连接、断开或替换，而不必从井筒移除主干。预连线主干在一个或多个点处失效，从而阻止地面装备与安装在节点中的一者或多者处的一个或多个井下设备之间的有线通信。一个或多个支持无线的模块安装在有线主干的对应节点处。支持无线的模块适于建立桥接预连线主干的失效部分的一个或多个无线信道，并且适于经由无线信道与地面装备通信。