CN104797780B - 声信号增强设备、系统和方法 - Google Patents
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Abstract
在一些实施方案中，设备和系统以及方法和制品可操作控制使用钻井流体操作流体脉冲源以在减振器中激发振动，增大钻柱中的轴向振动以减小所述钻柱与所述钻柱周围的地层之间的静态摩擦力。所述振动按基频激发，所述基频在相关声遥测通信系统的操作通信频率范围外。公开了额外设备、系统和方法。
Description
背景技术
在井下声遥测系统中，携载信息的信号经由压缩波从底部钻具总成(BHA)沿着钻柱传输至地球表面。这些信号由地面上的传感器(诸如加速度计)接收。当钻管在超过公称面积的范围内接触井壁时，信号功率由于被周围地层吸收而损耗。在钻水平井时，损耗可能尤为明显，因为接触面积可能相对较大。
附图说明
图1是根据本发明的各种实施方案的设备的方框图。
图2图示根据本发明的各种实施方案的图1中所示的设备的两个不同构造。
图3图示根据本发明的各种实施方案的如可在水平钻井操作期间使用的图1中所示的设备的另一构造。
图4图示根据本发明的各种实施方案的设备和系统。
图5图示本发明的随钻系统实施方案。
图6是图示根据本发明的各种实施方案的数个方法的流程图。
图7是根据本发明的各种实施方案的包括特定机器的制品的方框图。
具体实施方式
被称作搅拌器(例如，泥浆马达)的装置有时用在延伸到达水平井中以通过打破地层与钻柱之间的摩擦力而增强钻井操作效率。但是，由搅拌产生的振动通常干扰泥浆脉冲遥测通信，诸如随钻测量(MWD)、随钻测井(LWD)或随钻地层评估(FEWD)操作期间使用的数据的通信。因此，被称作减振器的另一装置常用在钻柱中以减小由搅拌器建立的锤频率(振动)的谐波。即，减振器用于吸收并且消散钻柱中的冲击负载来为资料获取提供更稳定的平台。实例包括可从路易斯安那州Lafayette的Stabil Drill公司购得的井下减振器；和可从德克萨斯州Houston的Schlumberger Oilfield Services购得的减振器。
为了解决尤其这些挑战中的一些，发明者已发现一种机构，其可用于通过在钻井操作期间将钻柱与井壁之间的一些静态摩擦力改变为动态摩擦力而减小静态摩擦力。这种机构(其包括流体脉冲源和减振器的非传统组合)将在本文中被命名为遥测增强装置(TED)。
TED的一个组件是流体脉冲源(FPS)(诸如单螺杆(Moineau)马达)或一些其它类型的正排量泵(诸如渐进式空腔泵)，其被控制或内在地设计来沿着附接的钻柱按相对较低频率(诸如在一些实施方案中小于100个周期/秒)建立振动。虽然传统的单螺杆马达(包括泥浆马达)用于给钻柱中钻头供电，但是在TED的各种实施方案中的FPS通过使马达内的流体穿过流体出口孔将旋转运动转换为压力脉冲。当流体(例如，钻井流体或“泥浆”)流移动经过转子的轴时，转子在其旋转时来回移动。当轴直接与孔对准时，流体流显著减小。当轴移至侧面时，流体可更自由地流动，这是因为存在针对流体的较小阻力。
可在图1的分解截面中查看这种活动，其详解作为FPS操作的单螺杆马达94中马达轴90的移动。此处可见当流体96流动穿过马达94且旋转轴90来回振荡时(在图中从右向左移动(由大的黑色箭头指示))，安装在马达94末端上的孔98将至少部分被阻挡且随后开启。
所得压力脉冲通过减振器(其也安装在钻柱中作为TED的部分)的非传统使用而转换为钻柱的轴向运动。在各种实施方案中，通过来自FPS的基频压力脉冲激发减振器，其用于增大钻柱中轴向振动的振幅，而非减小它们。为了增强操作，可选择基频来激发减振器内的一个或更多个共振模以在钻柱中引发更大的振动。
FPS和减振器(作为TED操作)的这种非传统组合的净效应是使钻柱从井壁脱离，TED操作的基频被选择在相关声遥测通信系统的操作通信频率范围外。由于TED的操作频率可被选择为远低于声遥测通信中所使用的频率，所以钻柱中所引发的振动不会干扰声遥测系统操作。
本文中公开的机构可能在许多钻井操作中非常有用，包括滑动和水平钻井操作。现将描述可用作这些操作的一部分的数个可行的钻柱构造，其每个包括一个或更多个TED。
图1是根据本发明的各种实施方案的设备100的方框图。此处可见钻机102被安置在钻柱108上方，钻头126用于钻进地层114中以制作钻孔112。
在钻柱108的这个构造110中，FPS 126和减振器128组合以形成TED 132。相关的遥测通信系统包括声遥测发射器122和声遥测接收器136。一个或更多个声遥测转发器134也可形成声遥测系统的部分。
在一些实施方案中，可通过将TED 132定位为尽可能靠近声遥测发射器122而最好地增强遥测系统通信。因此，在一些实施方案中，其可用于组装钻柱108，使得当钻柱108被垂直安置在钻孔112中时，最靠近钻头126的声遥测发射器122位于TED 132正下方。在其它配置中，诸如当TED 132被安装在发射器122与MWD/LWD/FEWD减振器118之间时(见例如，图2中的构造220)，来往于MWD/LWD/FEWD减振器118的数据和命令的通信可使用发射器122与MWD/LWD/FEWD减振器118之间的短传电磁遥测、短传声遥测或有线通信实现。
控制器142和传感器116可包括设备100的一部分。因此，在一些实施方案中，TED132的操作由控制器142控制，该控制器142可能经由通信线144直接耦合至TED 132或经由包括发射器122和接收器136的声遥测系统间接耦合至TED 132。控制器142可在TED 132内部或其可被MWD/LWD/FEWD减振器118容纳以经由短传遥测与TED 132通信。
一个或更多个传感器116，诸如旋转、加速度、定向、应力/应变、陀螺、钻压、钻角、转矩和其它传感器可用于向控制器142指示钻柱108的卡钻存在。当这些指示被提供给控制器142时，可由控制器142发送信号至FPS 126，导致FPS 126操作以增大钻柱108的振动。类似地，当卡钻指示不存在时，控制器142可发布命令至FPS 126以减小钻柱108的振动。
图2图示根据本发明的各种实施方案的图1中所示的设备100的两个额外构造220、230。在第一构造220中，多个TED 132被附接至钻柱108且形成其部分。此处，控制器142位于地面166上，其中TED 132被部署在声遥测发射器122上方及下方。
在第二构造230中，再次使用多个TED 132。但是，在这种情况下，TED 132被部署在至少一个转发器134上方及下方。
此外，构造230中的控制器142附接至钻柱108，在这个情况下形成MWD/LWD/FWED减振器118的部分。因此，构造230是自主构造的实例—钻柱108与地层114之间卡钻摩擦力F的指示250(可能由传感器116直接提供)被传达至形成钻柱108的部分的控制器142，且一个或更多个TED 132可用于通过在特定位置增大钻柱108中的振动而选择性地减轻条件。卡钻的指示250也可由控制器142从由传感器116提供的信号导出，如本领域一般技术人员众所周知。
在构造220中附接至MWD/LWD/FWED减振器118的传感器116可包括声传感器。这个传感器可安装在所示的位置中或MWD/LWD/FWED减振器118与下TED 132(即，最靠近MWD/LWD/FWED减振器118的TED 132)之间的任意位置上且用于监控信号路径传输率。下TED 132与传感器116之间的信号路径的传输率特性本身并不特别重要，但是可用作下TED 132附近(包括下TED 132上方的区域)的传输率的指示。
许多其它构造(包括构造220、230的组合)是可行的。现将描述可用于垂直和水平钻井操作的构造。
因此，图3图示根据本发明的各种实施方案的如可在水平钻井操作期间使用的图1中所示的设备100的另一个构造340。在这种情况下，多个TED 132成对部署以围绕多个转发器134。至少一个TED 132已附接至钻柱108，使得其位于抵靠地层114的卡钻预期发生的点。以此方式，当由传感器116将卡钻的指示250提供至控制器142的输入连接344时，控制器142可经由通信线144施加信号至其输出连接342，以增大由一个或更多个TED 132导致的振动。如上所述，经由通信线144来往于控制器142发信号可直接或间接发生。因此，许多实施方案可实现。
例如，图4图示根据本发明的各种实施方案的设备100和系统464。在此，系统464可包括一个或更多个设备100，其如上所述在一个或更多个构造中或在一个或更多个构造组合中使用。在各种实施方案中，设备100的不同部分可分布至系统464内的不同位置。
例如，结合系统464操作的设备100可包括井下工具124(例如，MWD、LWD或FWED工具)的部分，其包括一个或更多个TED 132和声遥测发射器122和/或转发器134。
系统464可包括逻辑442，其可能包括TED控制系统。逻辑442可用于获取传感器信号和其它数据470且将数据/命令传达至TED 132。逻辑442作为数据获取和控制系统438的部分，也可用于获得地层性质信息。
数据获取和控制系统438可耦合至工具124以接收由传感器116产生的信号和数据470。数据获取和控制系统438和/或任意其组件可位于井下，可能位于工具外壳或工具主体中或位于地面166，可能作为地面测井设施492中的计算机工作站456的部分。
在本发明的一些实施方案中，设备100可操作以执行工作站456的功能且这些结果可被传输至地面166和/或用于直接控制设备100内的TED 132，其可能使用直接接线和/或遥测收发器(发射器-接收器)424。处理器430可操作从井下传感器116获得且存储在存储器450中的信号和数据470，其可能为数据库434的形式。处理器430的操作可包括控制TED 132的功能以及确定钻柱108周围地层的各种性质。因此，现参考图1至图4，可见许多实施方案可实现。
例如，在其最基本形式中，设备100可包括FPS 126和减振器128，其可作为TED 132操作。在一些实施方案中，设备100包括声遥测发射器122、具有基频脉动的FPS 126(其在一些实施方案中可选择)和减振器128。
FPS 126可操作以激发减振器128中的振动以增大机械耦合至FPS 126和减振器128的钻柱108的轴向振动。减振器128中振动的激发用于减小钻柱108与钻柱108周围的地层114之间的静态摩擦力F。在多数实施方案中，激发基频振动，所述基频在遥测发射器122的操作声通信频率范围外。
在一些实施方案中，TED 132操作的基频是固定的。在一些实施方案中，设备100包括用于调整TED 132操作的基频的控制器142。提供给控制器142的卡钻指示可用于增大或减小由TED 132提供的振动。这些指示可基于与钻井操作相关的测量到的物理现象的数量，诸如随时间增大的转矩数量或增大转矩随时间的发生数量及其它。因此，控制器142可操作以响应于钻柱108卡钻的指示而调整TED 132操作的基频。
控制器142也可操作以针对开关操作和/或操作频率节制FPS 126和声遥测发射器122的操作。例如，在一些实施方案中，控制器142可操作以关闭并且开启一个或更多个TED132。控制器142也可操作以独立关闭或开启遥测发射器122和/或一个或更多个转发器124或遥测接收器136。在一些实施方案中，控制器142可操作以调整FPS 126的操作基频，其可能通过命令FPS 126内或外的阀门移动，调整流动穿过FPS 126的流体的体积或速率。
在一些实施方案中，FPS 126可包括泥浆马达，诸如单螺杆马达或涡轮机。在一些实施方案中，FPS 126可包括警报器。
在一些实施方案中，一个或更多个声遥测发射器122可位于一对TED 132之间。类似地，一个或更多个声遥测转发器134可位于一对TED 132之间或声遥测接收器136与TED132之间。许多其它构造是可行的。
在许多实施方案中，可行构造的阵列应使得可增大井下声通信的可靠性(或在增大数据速率的情况下维持可靠性)。这种好处接着可减小钻井开支，这是因为声遥测发射器与转发器之间的间隔可增大。转发器本身之间的间隔也可增大。更进一步实施方案和优点可实现。
例如，图5图示本发明的随钻系统564实施方案。系统564可包括作为井下钻井操作的部分的井下工具124的部分。
在此可见系统564可如何形成位于井506的地面504上的钻机102的一部分。钻机102可为钻柱108提供支撑。钻柱108可操作以穿透转盘510用于穿过地下地层114钻出钻孔112。钻柱108可包括方钻杆516、钻管518和底部钻具总成520，其可能位于钻管518的下部分上。
底部钻具总成520可包括钻铤522、井下工具124和钻头126。钻头126可操作以通过穿透地面504和地下地层114而形成钻孔112。井下工具124可包括任意若干不同类型的工具，包括MWD工具、LWD工具、FEWD工具及其它。
在钻井操作期间，钻柱108(可能包括方钻杆516、钻管518和底部钻具总成520)可由转盘510旋转。此外或替代地，底部钻具总成520也可由位于井下的马达(例如，泥浆马达)旋转。钻铤522可用于增加重量至钻头126。钻铤522也可操作以加强底部钻具总成520，允许底部钻具总成520将增加的重量转移至钻头126，且接着协助钻头126穿透地面504和地下地层114。
在钻井操作期间，泥浆泵532可将钻井流体(有时被本领域技术人员称作“钻井泥浆”)从泥浆池534泵送穿过软管536进入钻管518并且向下至钻头126。钻井流体可从钻头126流出且通过钻管518与钻孔112侧面之间的环形区域540返回至地面504。钻井流体随后可返回至泥浆池534，这些流体在所述泥浆池534中被过滤。在一些实施方案中，钻井流体可用于冷却钻头126，以及在钻井操作期间为钻头126提供润滑。此外，钻井流体可用于移除由操作钻头126形成的地下地层岩屑以及操作形成设备100的部分的一个或更多个TED。
因此，现参考图1至图5，可见在一些实施方案中，系统564可包括井下工具124以容纳一个或更多个设备100和/或系统464，类似于或相同于上文所述及在图1至图4中图示的设备100和系统464。因此，为了本文件的目的，术语“外壳”可包括任意类型的井下工具124(具有外壁，其可用于围封或附接至仪器、传感器、流体取样装置、压力测量装置、处理器、TED和数据获取系统)。许多实施方案因此可实现。
例如，在一些实施方案中，系统464、564可包括耦合至钻柱108的声遥测发射器122，具有操作声通信频率范围的声遥测发射器122。系统464、564可进一步包括耦合至钻柱108以接收由声遥测发射器122发射的声遥测信息的声遥测接收器136。
系统464、564可进一步包括具有可选择的基频脉动的FPS 126和减振器128，其中FPS可操作以激发减振器128中的振动以增大钻柱108(其机械耦合至FPS 126和减振器128)中的轴向振动，以减小钻柱108与周围地层114之间的静态摩擦力F。如前文，由FPS 126激发的振动应处于被选择在由声遥测发射器122和声遥测接收器136使用的操作声通信频率范围外的基频下。
许多构造是可行的。例如，在一些实施方案中，声遥测发射器122位于比流体脉动源126和减振器128更靠近钻头126(其附接至钻柱108)。在一些实施方案中，声遥测转发器134位于声遥测接收器136与被构造来作为TED 132操作的FPS 126和减振器128的组合之间。
在其它实例中，FPS 126和减振器128的多个实例被构造来作为个别、可选择地操作的TED 132操作。在一些实施方案中，多个声遥测转发器134安置在可选择地操作的TED132的个别一个之间。在一些实施方案中，声遥测发射器122安置在被构造来作为第一TED 132操作的FPS 126和减振器128与包括另一个FPS 126和减振器128的第二TED 132之间。
在一些实施方案中，控制器142可形成系统464、564的部分。控制器142可操作以针对开关操作和/或操作频率而节制流体脉冲源和声遥测发射器的操作。
设备100；钻机102；钻柱108；构造110、220、230、340；钻孔112；地层114；传感器116；FPS 126；减振器128；TED 132；发射器122；接收器136；控制器142；通信线144；地面166；指示250；输出连接342；输入连接344；处理器430；数据库434；数据获取和控制系统438；逻辑442；存储器450；工作站456；测井设施492；显示器496；地面504；井506；转盘510；方钻杆516；钻管518；底部钻具总成520；钻铤522；泥浆泵532；泥浆池534；软管536；和摩擦力F都可在本文中被特征化为“模块”。
如设备100和系统464、564的架构所需及如适用于各种实施方案的特定实施，这些模块可包括硬件电路、处理器、存储器电路、软件程序模块和对象、固件和/或其组合。例如，在一些实施方案中，这些模块可被包括在设备和/或系统操作模拟程序包中，诸如软件电信号模拟程序包、电力使用和分布模拟程序包、电力/热耗散模拟程序包和/或用于模拟各种潜在实施方案的操作的软件和硬件的组合。
还应了解，各种实施方案的设备和系统可用于除测井操作以外的应用中，且因此各种实施方案不限于此。设备100和系统464、564的说明旨在提供各种实施方案的结构的大致了解且其不旨在用作可利用本文中所述的结构的设备和系统的所有元件和特征的完整描述。
可包括各种实施方案的新颖设备和系统的应用可包括用于高速计算机中的电子电路、通信和信号处理电路、调制解调器、处理器模块、内嵌处理器、数据开关、专用模块或其组合。这些设备和系统可进一步包括作为多种电子系统内的子组件，诸如电视、手机、个人计算机、工作站、收音机、视频播放器、车辆、地热信号处理工具和智能变送器接口节点遥测系统及其它。一些实施方案包括若干个方法。
例如，图6是图示使用可选择的振动基频操作TED的数个方法611的流程图。例如，方法611可包括操作FPS(诸如警报器、泥浆脉冲器或钻井流体马达(包括单螺杆马达或涡轮机)或响应于流动至装置中或穿过装置的流体产生所选频率的流体压力脉冲的任意其它装置)以在减振器中引发振动以增大轴向钻柱振动，经由钻柱卡钻事件的减小而增强声遥测通信。在多数实施方案中，FPS和减振器可被构造来共同作为TED操作，其具有钻柱上的经构造位置，其中由于钻管的松弛而预期发生卡钻。
本领域一般技术人员在阅读本文件和所包括的图后将注意到形成钻柱的组件一旦下放井下通常就占据沿着钻柱的固定位置。因此，通常在插入井下之前选择各种实施方案的钻柱构造，使得遭遇卡钻最多的钻柱的部分将具有适当放置的TED。在一些情况下，当钻柱的第一区段和钻柱的第二区段在沿着钻孔移动时，钻柱的第一区段比钻柱的第二区段更可能卡至地层，那么两个区段在整个钻孔内维持这个倾向。
例如，考虑单个钻柱上两个区间的存在；第一区间AB和第二区间CD。当区间AB和CD以彼此相同的拓扑关系沿着钻孔移动时，其将穿过地层的不同部分。因此，如果区间AB在钻柱上比区间CD低(例如，更靠近钻头)，那么AB将在区间CD之前穿过地层的给定区域。其表明如果当区间AB和区间CD穿过所述区域时，区间AB比区间CD更可能卡在一个区域中(即使每个区间在不同时间到达卡钻区域)，那么区间AB通常比区间CD更可能展现在地层的另一个区域中也卡钻。这是因为卡钻行为的差异通常由不同钻柱元件(诸如稳定器、重型钻管、钻铤、弯曲减振器等)的放置差异导致，一旦钻柱已被下放井下，这些元件的放置通常就不变。
因此，用于在一个或更多个处理器(其执行方法)上执行的处理器实施方法611可在方框615中以确定钻柱的卡钻的大致位置(诸如钻柱的水平区段上的位置)开始。钻柱的“水平区段”意指钻柱的一部分，其在用于钻井操作时，预期在更接近于平行于地球表面而非垂直于地球表面的方向上行进。
一个或更多个潜在卡钻位置的确定可例如使用计算机辅助设计程序或模拟程序以自动化方式进行。一旦作出确定，方法611就可继续至方框617以包括组装FPS和减振器来作为TED操作，所述TED定位在沿着钻柱的预期卡钻的大致位置上。
方法611可继续至方框621以包括操作声遥测通信系统。这种活动可包括开启系统的一个或更多个部分，诸如发射器、接收器和/或转发器。
在多数实施方案中，方法611继续至方框625以包括使用钻井流体操作FPS以激发减振器中的振动来增大钻柱中的轴向振动及减小钻柱与钻柱周围地层之间的静态摩擦力。FPS的操作包括开启FPS来提供流体脉冲及关闭FPS，使得FPS暂停提供流体脉冲。
在一些实施方案中，制造FPS来提供固定的操作基频。在一些实施方案中，FPS的基频可在放置井下之前选择或在使用期间选择，可能通过启动阀门和/或泵来控制流体流的数量或速率和/或使用螺线管或其它装置来机械调整FPS出口孔的开放面积的数量。
钻柱中的振动可按这个基频激发，所述基频可被选择在相关声遥测通信系统的操作通信频率范围外。因此，方法611可进一步包括在方框625中选择FPS的操作基频。例如，操作基频可被选择成大致为减振器的谐振频率。操作基频可被选择落在声遥测通信系统的操作范围外，诸如大约400周期/秒至大约5000周期/秒的频率范围外。
多个TED单元的所选排序(诸如TED沿着钻柱的依序操作)可用于在多个位置上减少卡钻。成对TED的振动可被排序或组合来减少单个位置上(TED之间)的卡钻。因此，方框625上的活动也可包括在预选序列中组合操作FPS和减振器的多个实例作为多个TED。
方法611可继续至方框629来确定卡钻是否已发生，其可能通过直接接收与钻柱相关的卡钻的指示(例如，旋转已暂停的指示，甚至在施加电力至钻柱的情况下)或经由传感器信号接收超过所选阈值的指示，高于所述阈值指示卡钻(例如，钻柱中的转矩是用于在当前围绕钻头的类型的地层中钻井的正常/预期水平的两倍以上)。在这种情况下，方法611可继续至方框633以包括使用钻井流体操作FPS来响应于接收到卡钻的指示而激发减振器中的振动。钻柱中所引发的轴向振动的水平因此可在方框633中增大。
当轴向振动水平增大时，其可用于关闭遥测发射器和/或接收器或为其所需。这种操作可例如，节省井下电力。因此，方法611可继续至方框637，其中关闭遥测通信系统的一个或更多个部分(例如，发射器、接收器、一个或更多个转发器等)。
如果未遇到卡钻，或如果不再指示卡钻，那么如在方框629中确定，方法611可继续至方框641。方框641中的活动可包括减小钻柱中引发的轴向振动的水平，其可能通过减小或关闭至形成一个或更多个TED的部分的FPS中的钻井流体的流量。
应注意，本文中描述的方法无需按所描述的顺序，或任意特定顺序执行。此外，相对于本文中识别的方法描述的各种活动可按迭代、串列或并列方式执行。信息(包括参数、命令、操作数和其它数据)可以一个或更多个载波的形式发送和接收。
设备100和系统464、564可实施在可经由一个或更多个网络操作的机器可访问和读取媒介中。网络可为有线的、无线的或无线和无线的组合。设备100和系统464、564可用于尤其实施与图6的方法611相关的处理。模块可包括硬件、软件和固件或其任意组合。因此，额外实施方案可实现。
例如，图7是根据本发明的各种实施方案的包括特定机器702的制品700的方框图。在阅读并且理解本公开的内容时，本领域一般技术人员将了解可从基于计算机的系统中的计算机可读媒介中启动来执行软件程序中定义的功能方式。
本领域一般技术人员将进一步理解，可用于创建被设计来实施和执行本文中公开的方法的一个或更多个软件程序的各种编程语言。例如，程序可使用面向对象语言(诸如Java或C++)结构化为面向对象的格式。在另一个实例中，程序可使用过程语言(诸如汇编或C)结构化为面向过程的格式。软件组件可使用本领域一般技术人员众所周知的任意若干机制通信，诸如应用程序界面或进程间通信技术(包括远程过程调用)。各种实施方案的教示不限于任意特定编程语言或环境。因此，其它实施方案可实现。
例如，制品700，诸如计算机、存储器系统、磁盘或光盘、一些其它存储装置和/或任意类型的电子装置或系统可包括一个或更多个处理器704，其耦合至机器可读媒介708，诸如存储器(例如，卸除式存储媒介以及包括电、光学或电磁导体的任意存储器)，所述存储器具有存储其上的指令712(例如，计算机程序指令)，所述指令在被一个或更多个处理器704执行时导致机器702执行参考上文方法描述的任意行动。
机器702可采用特定计算机系统的形式，其具有直接和/或使用总线716耦合至若干组件的处理器704。因此，机器702可被并入图1至图5中所示的设备100或系统464、564中，可能作为处理器430、逻辑442或工作站456的部分。
现参考图7，可见机器702的组件可包括主存储器720、静态或非易失性存储器724和大容量存储器706。耦合至处理器704的其它组可包括输入装置732(诸如键盘)或光标控制装置736(诸如鼠标)。输出装置728(诸如视频显示器)可与机器702(如所示)分离定位或制作为机器702的一体化部分。
将处理器704和其它组件耦合至网络744的网络接口装置740也可耦合至总线716。可利用若干众所周知的传输协议(例如，超文本传输协议)的任一个在网络744上经由网络接口装置740发射或接收指令712。依据将实现的具体实施方案，耦合至总线716的任意这些元件可能不存在，存在单个或存在数个。
处理器704、存储器720、724和存储装置706可各包括指令712，所述指令在被执行时导致机器702执行本文中描述的任一个或更多个方法。在一些实施方案中，机器702可作为独立装置操作或可连接(例如，网络连接)至其它机器。在网络化环境中，机器702可以服务器-客户端网络环境中的服务器或客户端机器，或作为对等(或分布式)网络环境中的对等机器的身份操作。
机器702可包括个人计算机(PC)、平板PC、机顶盒(STB)、PDA、手机、网络设备、网络路由器、开关或桥接器、服务器、客户端或能够执行指示将由所述机器采取来实施本文中描述的方法和功能的行动的一组指令(顺序或其它形式)的任意机器。此外，虽然仅图示单个机器702，但是术语“机器”还应被理解为包括个别地或联合地执行一组(或多组)指令以执行本文中讨论的任一个或更多个方法的机器的任意集合。
虽然机器可读媒介708被示为单个媒介，但是术语“机器可读媒介”应被理解为包括单个媒介或多个媒介(例如，集中式或分布式数据库和/或相关缓存和服务器和或多种存储媒介，诸如存储一组或更多组指令712的处理器704、存储器720、724和存储装置706的寄存器)。术语“机器可读媒介”还应被理解为包括能够存储、编码或携载用于由机器执行且导致机器702执行本发明的任一个或更多个方法的一组指令或能够存储、编码或携载由这样一组指令使用或与其相关的数据结构的任意媒介。术语“机器可读媒介”或“计算机可读媒介”应相应被理解为包括非暂时性、有形媒介，诸如固态存储器和光学和磁性媒介。
各种实施方案可被实施为独立应用程序(例如，没有任何网络能力)、客户端-服务器应用程序或对等(或分布式)应用程序。除经由传统渠道销售或授权外，实施方案也可例如通过软件即服务(SaaS)、应用程序服务提供商(ASP)或公用计算提供商部署。
使用本文中公开的设备、系统和方法可提供减小用于形成钻柱的部分的相对昂贵的声转发器的数量的优点。这样一种遥测系统的减小的复杂性应用于减小整体设备故障率。增大的数据速率可直接经由由于节点之间的减小噪声的较高速率实现和/或间接实现，这是因为减小的节点数量提供通信位序列减小的延迟。可得到提高的客户满意度。
形成其部分的附图通过说明且非限制地示出可实践标的的具体实施方案。足够详细地描述所图示的实施方案以使本领域技术人员能够实践本文中公开的教示。其它实施方案可被利用并且从中导出，使得可在不脱离本公开的范围的情况下进行结构和逻辑替换和变更。因此，具体实施方式不应被理解为限制意义，且各种实施方案的范围，连同随附权利要求被授予的等效物的完整范围，仅由这些权利要求界定。
发明标的的这些实施方案可在本文中被个别和/或共同称作术语“发明”，其仅为方便起见且不旨在自愿地将本申请案的范围限制至任意单个发明或发明概念(在实际上公开超过一个发明的情况下)。因此，虽然本文中已说明且描述特定实施方案，但应了解，被计算来实现相同目的的任意配置可替代所展示的具体实施方案。本公开旨在涵盖各种实施方案的任意和所有修改或变型。本领域技术人员在查阅上文描述之后将了解上述实施方案和本文未具体描述的其它实施方案的组合。
说明书摘要被提供来满足37C.F.R.§1.72(b)，其要求应使读者能够快速确认技术公开的性质的摘要。应理解它的提交不用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外，在前述具体实施方式中，可见为精简本公开的目的，可在单个实施方案中将各种特征分组在一起。本公开的这种方法不应被解释为反映以下意图：所主张的实施方案需要比各权利要求中所明确引述更多的特征。而是，如所附权利要求所反映，发明标的在于少于单个公开的实施方案的全部特征。因此，所附权利要求在此被并入到具体实施方式中，其中每一项权利要求各自独立作为单独的实施方案。
Claims (20)
1.一种声信号增强设备，其包括：
声遥测发射器，其具有操作声通信频率范围；
流体脉冲源，包括第一流体脉冲源和第二流体脉冲源并且具有基频脉动；和
减振器，包括第一减振器和第二减振器，其中所述流体脉冲源可操作以在所述减振器中激发振动以增大机械耦合至所述流体脉冲源和所述减振器的钻柱中的轴向振动，以减小所述钻柱与所述钻柱周围的地层之间的静态摩擦力，其中所述振动按所述基频脉动激发，所述基频脉动被选择在所述操作声通信频率范围外，其中所述第一流体脉冲源和所述第一减振器被构造来作为第一遥测增强装置操作，并且其中所述声遥测发射器被安置在所述第一遥测增强装置与第二遥测增强装置之间，所述第二流体脉冲源和所述第二减振器被构造来作为所述第二遥测增强装置操作。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述基频是可选择的，其进一步包括：
控制器，其调整所述基频。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述控制器可操作以响应于所述钻柱中的卡钻指示而调整所述基频。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述流体脉冲源包括泥浆马达。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述泥浆马达是单螺杆马达或涡轮机。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述流体脉冲源包括警报器。
7.一种声信号增强系统，其包括：
声遥测发射器，其耦合至钻柱，所述声遥测发射器具有操作声通信频率范围；
声遥测接收器，其耦合至所述钻柱以接收由所述声遥测发射器发射的声遥测信息；
流体脉冲源，包括第一流体脉冲源和第二流体脉冲源并且具有基频脉动；和
减振器，包括第一减振器和第二减振器，其中所述流体脉冲源可操作以在所述减振器中激发振动以增大机械耦合至所述流体脉冲源和所述减振器的所述钻柱中的轴向振动，以减小所述钻柱与所述钻柱周围的地层之间的静态摩擦力，其中所述振动按所述基频脉动激发，所述基频脉动被选择在所述声遥测发射器和所述声遥测接收器所使用的所述操作声通信频率范围外，其中所述第一流体脉冲源和所述第一减振器被构造来作为第一遥测增强装置操作，并且其中所述声遥测发射器被安置在所述第一遥测增强装置与第二遥测增强装置之间，所述第二流体脉冲源和所述第二减振器被构造来作为所述第二遥测增强装置操作。
8.根据权利要求7所述的系统，其中与所述第一遥测增强装置相比，所述声遥测发射器定位为更靠近附接至所述钻柱的钻头。
9.根据权利要求7所述的系统，其进一步包括：
声遥测转发器，其位于所述声遥测接收器与所述第一遥测增强装置之间。
10.根据权利要求7所述的系统，其中遥测增强装置的数量为三个或更多个。
11.根据权利要求10所述的系统，其进一步包括：
至少一个声遥测转发器，其安置在所述遥测增强装置对之间。
12.根据权利要求7所述的系统，其进一步包括：
控制器，其可操作以针对开关操作和/或操作频率而节制所述流体脉冲源和所述声遥测发射器的操作。
13.一种由处理器执行的声信号增强方法，包括：
在声遥测发射器上方定位第一遥测增强装置，所述第一遥测增强装置包括第一流体脉冲源和第一减振器，并且在所述声遥测发射器下方定位第二遥测增强装置，所述第二遥测增强装置包括第二流体脉冲源和第二减振器；
使用钻井流体操作所述第一流体脉冲源和所述第二流体脉冲源中的至少一个以在各第一减振器和第二减振器中激发振动以增大钻柱中的轴向振动以减小所述钻柱与所述钻柱周围的地层之间的静态摩擦力，其中所述振动按基频激发，所述基频在相关声遥测通信系统的操作通信频率范围外。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述操作通信频率范围是从大约400周期/秒至大约5000周期/秒。
15.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括：
接收与所述钻柱相关的卡钻指示；及
使用所述钻井流体操作所述第一流体脉冲源和所述第二流体脉冲源中的至少一个以响应于接收到所述指示而激发各第一减振器和第二减振器中的振动。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述基频大致等于所述第一减振器和所述第二减振器中的至少一个的共振频率。
17.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括：
使用耦合至所述第一流体脉冲源或所述第二流体脉冲源的控制器选择所述基频。
18.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括：
在所述钻柱的水平位置中确定卡钻的大致位置；和
在沿着所述钻柱的位置上组装所述第一遥测增强装置和所述第二遥测增强装置中的至少一个。
19.根据权利要求13所述的方法，其中遥测增强装置的数量为三个或更多个。
20.根据权利要求19所述的方法，其进一步包括：
按预选序列操作所述两个或更多个遥测增强装置。
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