CN106715830B - 井结构实时遥测系统 - Google Patents

Abstract

井下组件包括可在井筒内延伸并且限定通孔的多个管状构件。遥测装置定位在所述多个管状构件中的一个的壁内，并且具有穿过所述管状构件限定的次级流动路径和可与设置在所述次级流动路径的上端处的阀座接合的阀元件。所述次级流动路径在入口与出口之间延伸，所述入口和所述出口都与所述通孔流体连通并且限定在所述多个管状构件中的所述一个中。限流器位于所述通孔内，并且轴向地定位在所述次级流动路径的所述入口与所述出口之间。所述阀元件可致动来控制穿过所述次级流动路径的流体流动以选择性地产生流体压力脉冲。

Description

井结构实时遥测系统

技术领域

本公开涉及井筒操作，并且更具体地，涉及在井筒操作中用于选择性地产生流体压力脉冲的基于流体的遥测装置。

背景技术

在石油和天然气工业中，钻探井筒、制备已钻探井筒以用于生产、以及在完井的井筒中的随后的干预操作各自包含使用各式各样的不同专用设备。例如，已钻探井筒通常衬有称为“套管”的孔衬管件，所述孔衬管件提供多种功能，包括密封井筒和防止井筒所穿透的钻探岩层坍塌。通常，套管包括端对端联接在一起以形成套管柱的管状管段。一系列同心套管柱可从井口延伸到井筒内的期望深度。衬管是一种类型的套管，其包括端对端联接的管状管段但不延伸回井口。相反，衬管附接到并且以其他方式密封到井筒中的套管的最下区段。

在套管或衬管适当地定位在井筒内之后，水泥泥浆通常通过限定在管件与井筒壁之间的环状间隙而泵送到管件中并且退出井筒。一旦水泥凝固，孔衬管件就固定在井筒内以用于长期操作。

各式各样的辅助设备用于在井筒内运行和定位套管。例如，随钻测量(MWD)工具有时用来测量各种井筒参数，并且将套管柱引导到井筒内的目标位置。MWD工具还能够与地面位置实时通信，从而向井操作者提供井下测量的井筒参数、以及套管柱在井筒内的当前位置和取向的实时更新。一些MWD工具使用泥浆脉冲遥测技术与地面位置通信，所述泥浆脉冲遥测技术由产生通过井筒内的流体柱传输到地面的流体压力脉冲组成。存在用于生成可在地面位置处感测和解释的‘负’流体压力脉冲和‘正’流体压力脉冲的系统。

在将套管延伸到井筒中时，MWD工具通常设置在位于套管内的探头中。这导致MWD工具的不可避免的磨耗和损耗，这主要是因为在流体在套管的通孔内环绕和经过探头时的侵蚀过程。因此，操作MWD设备的成本通常由井筒内循环的流体的所需流速和类型来确定。此外，因为套管的通孔基本上由MWD设备和探头阻塞，所以难以使其他设备穿过所述通孔。例如，通常向井下输送致动装置(例如水力压裂球(“压裂球”)或其他类似井下设备)以致动滑动套筒或滑动阀。然而，MWD设备和探头在到达位于MWD设备下方的滑动套筒或滑动阀时可能呈现出相当大的阻碍。

附图说明

以下附图用于说明本发明的特定方面，并且不应视作排它性实施方案。本公开的主题能够以不偏离本公开的范围的形式和功能进行相当多的修改、改变、结合和等效物。

图1为可采用本公开的原理的井下组件的示意图。

图2A和图2B为图1的示例性遥测装置的放大侧视图。

图3A和3B分别为图1的处于闭合位置和打开位置的示例性遥测装置的放大剖面侧视图。

具体实施方式

本公开涉及井筒操作，并且更具体地，涉及在井筒操作中用于选择性地产生流体压力脉冲的基于流体的遥测装置。

目前公开的实施方案提供壁装式基于流体的遥测装置(也称为脉冲发生器装置)，所述壁装式基于流体的遥测装置能够监测井筒管状件的部署，同时消除随后铣削遥测装置的需要。示例性壁装式遥测装置可定位在设置于井筒管状件的壁上的加厚部分内，所述井筒管状件可包括套管或钻杆。因此，不需要在操作之后铣削出或钻出本文所述的遥测装置，这消除铣削或钻出特殊材料(诸如，可为遥测装置供电的电池)的需要。

本文所述的遥测装置还可包括被配置来监测若干井筒参数的各种传感器和仪表，所述参数包括但不限于井筒管状件的倾角和方位角、井筒环境中的温度和压力以及井筒管状件的深度。可利用使用泥浆脉冲遥测技术的遥测装置将此类测量数据实时地传输到地面。有利地，本文所述的壁装式遥测装置不需要到限定在井筒管状件与井筒壁之间的环状间隙的出口孔。相反，示例性遥测装置将流体排回到组件的主通孔中。因此，不存在可能导致未来泄漏和问题的在通孔与环状间隙之间延伸的潜在泄漏路径。

参考图1，示出根据一个或多个实施方案的可采用本公开的原理的井下组件100的局部剖面图。如图所示，井下组件100可定位在穿透一个或多个地下地层104的井筒102内。井下组件100可包括多个管状构件106(两个管状构件分别示出为第一管状构件106a和第二管状构件106b)，它们可在井筒102内延伸并且在适当的联接位置108处、在它们的端部处彼此联接。管状构件106a、b可提供或以其他方式限定能够通过井下组件100接收和输送流体的内部流动通道或通孔110。在一些实施方案中，通孔110延伸到地面位置，以使得在地面处引入通孔110中的流体能够到达井下组件100。

在示出的实施方案中，管状构件106描绘成孔衬管或导管，诸如套管或衬管。因此，在至少一个实施方案中，多个管状构件106可包括设置在井筒102内的套管柱，并且井下组件100可用来进行井筒完井操作，诸如在井筒102内将管状构件106a、b用水泥胶结在适当位置处，或者使预铣削窗口(未示出)与井筒102的高侧对准。如图所示，在延伸到井筒102中时，第二管状构件106b可为套管柱中的最后的管状构件106。套管靴112可联接到第二管状构件106b的远端。

应当指出的是，虽然本文相对于可包括套管或衬管的管状构件106示出并大体描述了井下组件100，但是本公开的原理同样适用于使用其他类型的井下管或导管的井下组件。在其他实施方案中，例如，多个管状构件106可包括但不限于钻杆和生产管。因此，在至少一个实施方案中，可在钻井操作(诸如，钻探井筒102)期间使用井下组件100。在此类实施方案中，套管靴112可用钻头(未示出)等替代，而不偏离本公开的范围。

井下组件100还可包括联接或以其他方式附接到管状构件106a、b中的一个的壁的基于流体的遥测装置114。更具体地，基于流体的遥测装置114(下文的“遥测装置114”)可设置在第二管状构件106b的壁内或内部，以使得第二管状构件106b的通孔110不由遥测设备114阻塞。在示出的实施方案中，遥测装置114描绘成定位在加厚部分116内或内部，所述加厚部分116限定或以其他方式设置在第二管状构件106b的壁上。加厚部分116可形成第二管状构件106的壁的整体部分，并且另外从所述壁径向向外延伸并延伸到限定在管状构件106与井筒102壁之间的环状间隙118中。然而，在其他实施方案中，第二管状构件106b的壁可足够厚以容纳遥测装置114，而不需要所述第二管状构件106b的外径的径向扩大。

遥测装置114可用于测量井筒102内的一个或多个井筒参数，并且产生流体压力脉冲以将与测量的井筒参数相关的数据传输到地面位置(未示出)。在示例性操作中，流体120可循环穿过井下组件100，并且更具体地，循环到管状构件106a、b中并循环经过遥测装置114。流体120可通过套管靴112离开管状构件106a、b，并且穿过环状间隙118继续朝地面返回井上。在一些实施方案中，流体120可为用来帮助将井下组件100移动到井筒102内的目标位置处的钻井液或“泥浆”。在其他实施方案中，流体120可为用来一旦到达井筒102内的目标位置就将管状构件106a、b固定在井筒102内的水泥。

遥测装置114可被配置来连续地或间歇地监测各种井筒参数，诸如井下组件100的深度、方位角、倾角和工具面方向。通过使用泥浆脉冲遥测技术，遥测装置114还可被配置来将测量的井筒参数实时地传输到地面位置，以供井操作者考虑。常规的壁装式脉冲发生器通常将流体排放到环状间隙118中，这提供到环状间隙118的流动路径，并且因此表示进入通孔110的潜在泄漏路径。在一些情况下，常规壁装式脉冲发生器中的到环状间隙118的此类流动路径被来源于井筒102的滤饼或其他碎片堵塞，并且从而阻碍此类壁装式脉冲发生器的操作。然而，本文描述的遥测装置114将流体120排放回通孔110中，从而消除到环状间隙118的泄漏路径的可能性并且确保井完整性。

在管状构件106a、b包括套管的实施方案中，遥测装置114可证明有利于测量管状构件106a、b的深度、倾角和工具面方向，并且从而帮助井操作者定位井下组件100相对于井筒102的高侧的位置。在此类实施方案中，井下组件100可包括预铣削窗口(未示出)，并且另外用来例如相对于井筒102的高侧对所述预铣削窗进行定向。此外，在此类实施方案中，遥测装置114可尽可能靠近套管靴112定位，以便处于用于监测管状构件106a、b在井筒102内的放置的最佳位置。

现在参考图2A和图2B，继续参考图1，示出根据一个或多个实施方案的遥测装置114的放大侧视图。如图所示，遥测装置114可布置在盒202(图2B中未示出)内，所述盒202安装在第二管状构件106b的加厚部分116上或者否则安装在所述加厚部分116内。在一些实施方案中，盒202可诸如通过多个螺栓204机械地紧固到加厚部分116。在其他实施方案中，盒202可通过其他手段固定到加厚部分116，包括但不限于焊接、卡环、过盈配合、粘合剂和它们的任何组合。盒202可容纳遥测装置114的一些或所有部件，诸如用来操作遥测装置114的电子器件、传感器和仪表。

在一些实施方案中，遥测装置114还可包括电力盒206，所述电力盒206也可安装在加厚部分116上或者否则安装在所述加厚部分116内，并且用螺栓204固定到所述加厚部分116。如图所示，电力盒206可与盒202横向地偏离，并且另外围绕加厚部分116的外径向表面与盒202成角度地相邻。电力盒206可容纳用来向遥测装置114提供电功率的电源。例如，在一些实施方案中，电力盒206可具有布置在其中的一个或多个电池。然而，在其他实施方案中，可省略电力盒206，并且给遥测装置114供电的电源可布置在盒202内，而不偏离本公开的范围。

现在参考图3A和图3B，示出根据一个或多个实施方案的遥测装置114的放大剖面侧视图。更具体地，图3A描绘处于闭合位置的遥测装置114，并且图3B描绘处于打开位置的遥测装置114。如图所示，遥测装置114布置在邻近地下地层104的井筒102内。此外，遥测装置114描绘成定位或以其他方式布置在管状构件106b的壁(例如，加厚部分116)内所限定的腔302内或内部，以使得管状构件106b的通孔110保持不由遥测装置114阻塞。如图所示，遥测装置114布置在盒202内，所述盒202可以可释放地安装在加厚部分116中所限定的腔302内。

遥测装置114可包括操作阀304、联接到操作阀304的致动器306、用来控制致动器306的控制系统308以及位于管状构件106b的通孔110内的限流器310。操作阀304可包括阀元件312，所述阀元件312被配置来抵靠阀座314密封，所述阀座314设置在遥测装置114中所限定的次级流动路径316的上游或“上端”处。在一些实施方案中，操作阀304通常可表征为提升阀。次级流动路径316可在入口318a与出口318b之间延伸，所述入口318a和所述出口318b都限定在管状构件106b中并且被配置来允许通孔110与次级流动路径316之间的流体连通。在一些实施方案中，次级流动路径316可限定在加厚部分116的一部分中或者穿过所述部分限定。在其他实施方案中，内部流动路径可限定在盒202的一部分中或者穿过所述部分限定。在另一些实施方案中，次级流动路径316可限定在加厚部分116与盒202的组合中或者穿过所述组合限定。

如以下更加详细描述的，遥测装置114可为可致动的，以便将阀元件312选择性地移动成与阀座314密封邻接或接合、以及移动成与阀座314脱离密封邻接或接合，并且从而产生可在地面位置处可检测的流体压力脉冲。移动阀元件312可通过使致动器306致动来完成，所述致动器306可包括联接到阀元件312的轴320。在一些实施方案中，致动器306可为螺线管型致动器。在其他实施方案中，致动器306可为任何其他类型的致动器，包括但不限于机械致动器、电致动器、机电致动器、液压致动器、气动致动器、以及可以能够将阀元件312移动成与阀座314接合以及将阀元件312移动成与阀座314脱离接合的任何其他装置或设备。在示出的实施方案中，复位弹簧322可提供来将阀元件312偏置成与阀座314密封邻接。因此，阀元件312的默认位置可为与阀座314接合。

控制系统308可被配置来控制致动器306的操作，并且因此控制操作阀304的操作。在一些实施方案中，控制系统308还可包括提供用于操作致动器306和控制系统308的电力的电源324。在一些实施方案中，电源324可包括常规电池组。在其他实施方案中，如以上参考图2A-2B所述的，电源324可从控制系统308中省略，并且代替地形成电力盒206的一部分。

在一些实施方案中，控制系统308还可包括各种传感器326和微处理器328。传感器326可包括用来测量某些井筒参数的取向传感器、地质传感器和/或物理传感器。合适的取向传感器可包括但不限于倾斜仪、磁力仪和陀螺传感器。合适的地质传感器可包括但不限于γ传感器、电阻率传感器和密度传感器。合适的物理传感器可包括但不限于用于测量温度、压力、加速度和应变参数的传感器。

微处理器328可包括存储器330，并且包括堆叠的圆形或矩形印刷电路板。存储器330可被配置来存储可由微处理器328执行以操作遥测装置114的数据和编程指令。在一些实施方案中，由传感器326获得的数据可存储在存储器330中。在其他实施方案中，如下所述，由传感器326获得的数据可由微处理器328处理，并且编码成由遥测装置114产生的一系列可译码的流体压力脉冲。此类压力脉冲可向井上传输到地面位置，以用于由井操作者进行解码和考虑。

限流器310可在次级流动路径316的入口318a与出口318b之间轴向定位在通孔110中。更具体地，限流器310可定位成使得入口318a处于限制的上游或井上，并且出口318b处于限流器310的下游或井下。限流器310可被配置来限制流体流动，并且更具体地，可被配置来限制穿过通孔110的流体流动。因此，可承担跨限流器310的压降或压差，以使得限流器310上方的流体压力P1可大于限流器310下方的流体压力P2。如下所述，为了适当地操作遥测装置114，可能需要P1与P2之间的这种压降。

在一些实施方案中，限流器310可由以下材料制成或者否则包括以下材料：不需要大量时间来铣穿或钻穿并且另外产生少量切屑碎片的材料。用于限流器310的合适材料包括但不限于铝、青铜、复合材料、它们的任何组合等。在此类实施方案中，碎片管理可能不再呈现出重大问题，因为在移除限流器310时不产生钢切屑，并且因此基本上消除了漫长的铣削和清除过程。

在遥测装置114的最后操作之后，可通过用延伸到管状构件106b中的铣刀或钻头(未示出)来铣穿或钻穿限流器310来将限流器310从通孔110中移除。在移除限流器310的情况下，对于所述位置处的流体流动来说通孔110可为不阻塞的。在一些实施方案中，限流器310可包括或另外限定产生跨限流器310的所需压降的喷嘴332。在其他实施方案中，限流器310可包括具有穿过其限定的中心孔的安全隔板，所述中心孔允许计量或预定量的流体流动。如下所述，安全隔板可被配置来在承担预定轴向载荷或流体压力时破裂或者否则失效。

现在提供遥测装置114的示例性操作。如箭头120所指示的，流体可输送到通孔110中并且通过所述通孔110输送。如上所述，流体120可为用于各种井筒操作的钻井液或水泥。流体120可循环到管状构件106a、b中，循环经过遥测装置114，并且通过环状间隙118继续朝地面返回井上。当流体120进入通孔110时，流体120流动通过限流器310，这由于跨限流器310所承担的压力损失而导致压力P1大于压力P2。

如上所述，操作阀304的默认位置可为闭合位置，在所述闭合位置中阀元件312与阀座314密封邻接。在操作阀304处于闭合位置的情况下，基本上防止了沿着次级流动路径316的流体流动。为了产生流体压力脉冲，信号可由微处理器328发送到致动器306，所述致动器306引起轴320的轴向平移以及阀元件312与阀座314脱离密封邻接的对应移动。如图3B所示，这将遥测装置114置于打开位置，并且另外打开次级流动路径316以允许流体120的一部分通过入口318a进入次级流动路径316。流动通过次级流动路径316的流体120最终排放回位于限流器310轴向下方的通孔110中。因此，与常规壁装式遥测装置不同，遥测装置114不包括可能导致未来泄漏或问题的在通孔110与环状间隙118之间延伸的潜在泄漏路径。

打开次级流动路径316有效地增加遥测装置114的流动面积。因此，限流器310上方和入口318a上游的流体120的压力P1减小，以使得在通孔110内产生负压脉冲，所述负压脉冲可在通孔110上传送并且在地面处检测。在期望的时间段之后，可停用致动器306，并且复位弹簧322将把阀元件312推回与阀座314密封邻接，从而再次关闭次级流动路径316。闭合次级流动路径316减小遥测装置114的流动面积，并且同时提高限流器310上游的流体120的压力P1。同样，可在地面处检测此压力变化。操作阀304可操作若干次以在闭合位置与打开位置之间移动，并且从而产生可在地面处检测的一系列流体压力脉冲。以已知的方式，与由传感器326测量的井筒参数相关的数据可通过如本文所述地操作遥测装置114而传输到地面。

在一些实施方案中，可利用遥测装置114产生正流体压力脉冲。这可通过正常保持阀元件312脱离与阀座314的密封邻接(或者通过保持阀元件312脱离邻接持续一段时间)来实现，以使得打开次级流动路径316。在一些实施方案中，这可通过用拉伸弹簧(未示出)代替复位弹簧322来完成，所述拉伸弹簧推动阀元件312远离阀座314。致动器306的操作随后可抵抗拉伸弹簧的力，以推动阀元件312与阀座314密封邻接。重复地闭合操作阀304因此闭合次级流动路径316，以在通孔110内产生正压力脉冲。可替代地，致动器306可维持在启动状态，以保持阀元件312脱离阀座314。然而，这将使用额外的电能，并且因此可能是不期望的。

一旦已进行或完成期望的井筒操作，诸如相对于井筒102的高侧对限定在管状构件106a、b(图1)中的一个中的预铣削窗口进行定向，就可不再需要遥测装置114。这时，可从通孔110中移除限流器310，以消除通孔110内的所述位置处的流体流动阻塞。在一些实施方案中，如上所述，这可通过将铣刀或钻头(未示出)延伸到通孔中并且钻出限流器310来完成。在其他实施方案中，井筒抛射体(诸如水泥塞、井筒镖或球)可引入通孔110中并流动到限流器310。在一些实施方案中，井筒抛射体可定位并打破限流器310。在其他实施方案中，井筒抛射体可降落在限流器310上，并且可增加通孔110中的压力P1以将轴向载荷置于限流器310上直到限流器310故障。在另一些实施方案中，限流器310可包括安全隔板，所述安全隔板被配置成在承担通过井筒抛射体施加的预定轴向载荷时或者通过将压力P1增加至预定流体压力时失效。在移除限流器310的情况下，对于所述位置处的流体流动来说，通孔110可为不阻塞的，并且从而提供允许进行增强的流固井操作的更大流动面积。

位于管状构件106b的壁中以及另外位于加厚部分116中的遥测装置114的结构位置可提供优于常规遥测装置的优点。具体地，可在不限制通孔110的情况下实现在遥测装置114中产生流体压力脉冲。因此，由于遥测装置114的致动，流体120可无限制地继续流动通过通孔110和次级流动路径316。另外，其他井下工具(未示出)可输送经过通孔110内的遥测装置114，而遥测装置114不引起阻塞。例如，存在由井筒抛射体致动的许多类型的阀和套筒，诸如在地面处引入到通孔110中的球或镖。井筒抛射体可以能够穿过通孔110，而不由遥测装置114阻塞。井筒抛射体可随后传递到阀或套筒，在所述阀或套筒中，合适的捕集器接收井筒抛射体，并且井筒抛射体后方(即，其上游)的流体压力的建立致动阀或套筒。一些常规遥测装置定位在通孔110内并且需要钻出或铣出。然而，钻出或铣出遥测装置可能导致环境问题，因为需要钻穿与遥测装置相关联的特殊材料和电池。然而，本文所述的遥测装置114保持在通孔110外，并且因此在所述遥测装置114的操作之后不需要将其铣出。

本文公开的实施方案包括：

A.一种井下组件，其包括：多个管状构件，所述多个管状构件可在井筒内延伸并且限定用于在其中输送流体的通孔；遥测装置，所述遥测装置定位在所述多个管状构件中的一个的壁内，所述遥测装置具有穿过其限定的次级流动路径以及可与设置在所述次级流动路径的上端处的阀座接合的阀元件，其中所述次级流动路径在入口与出口之间延伸，所述入口和所述出口都与所述通孔流体连通并且限定在所述多个管状构件中的所述一个中；以及限流器，所述限流器位于所述通孔内并且轴向地定位在所述次级流动路径的所述入口与所述出口之间，其中所述阀元件可致动来控制穿过所述次级流动路径的流体流动以选择性地产生流体压力脉冲。

B.一种基于流体的遥测装置，其包括：盒，所述盒可移除地安装到限定通孔的管状构件的壁；次级流动路径，所述次级流动路径穿过所述盒和所述管状构件中的至少一个限定并且在入口与出口之间延伸，所述入口和所述出口都与所述通孔流体连通并且限定在所述管状构件中；阀元件，所述阀元件布置在所述盒内并且可与设置在所述次级流动路径的上端处的阀座接合，其中所述阀元件可致动来控制穿过所述次级流动路径的流体流动以选择性地产生流体压力脉冲；以及限流器，所述限流器位于所述通孔内并且轴向地定位在所述次级流动路径的所述入口与所述出口之间。

C.一种方法，其包括：将井下组件引入到井筒中，所述井下组件包括限定通孔的多个管状构件和定位在所述多个管状构件中的一个的壁内的遥测装置；将流体输送穿过所述通孔并且经过所述遥测装置，所述遥测装置提供在入口与出口之间延伸的次级流动路径，所述入口和所述出口都与所述通孔流体连通并且限定在所述多个管状构件中的所述一个中，所述遥测装置还包括可与设置在所述次级流动路径的上端处的阀座接合的阀元件；在所述通孔内利用限流器产生压降，所述限流器在所述次级流动路径的所述入口与所述出口之间轴向定位在所述通孔内；以及致动所述阀元件以控制穿过所述次级流动路径的流体流动，并且从而选择性地产生流体压力脉冲。

实施方案A、B和C中的每一个可以任意组合具有以下另外要素中的一个或多个：要素1：其中所述多个管状构件选自由以下项组成的组：套管、衬管、钻杆和生产管。要素2：其中所述流体为钻井液和水泥中的至少一种。要素3：其中所述多个管状构件中的所述一个的所述通孔不由所述遥测装置阻塞。要素4：其中所述遥测装置定位在所述多个管状构件中的所述一个的加厚部分内。要素5：其中所述遥测装置布置在可移除地安装到所述加厚部分的盒内。要素6：还包括可操作地联接到所述阀元件的致动器以及控制所述致动器的移动并由此控制所述阀元件的致动的控制系统。要素7：其中所述控制系统包括选自由以下项组成的组的一个或多个传感器：取向传感器、地质传感器和物理传感器。要素8：其中所述限流器包括选自由以下项组成的组的材料：铝、青铜、复合材料和它们的任何组合。要素9：其中所述限流器包括安全隔板。

要素10：其中所述盒定位在设置于所述管状构件的所述壁上的加厚部分内。要素11：其中所述通孔不由所述阀元件和所述次级流动路径阻塞。要素12：还包括布置在所述盒内并且可操作地联接到所述阀元件的致动器、以及布置在所述盒内以控制所述致动器的移动并由此控制所述阀元件的致动的控制系统。要素13：其中所述控制系统包括选自由以下项组成的组的传感器：倾斜仪、磁力仪、陀螺传感器、γ传感器、电阻率传感器、密度传感器、温度传感器、压力传感器、加速度传感器和应变传感器。

要素14：其中将所述流体输送穿过所述通孔并且经过所述遥测装置包括将所述流体输送穿过不由所述遥测装置阻塞的所述通孔。要素15：其中致动所述阀元件包括利用可操作地联接到所述阀元件的致动器移动所述阀元件，以及利用控制系统控制所述致动器的移动。要素16：还包括利用包括在所述遥测装置中的一个或多个传感器获得一个或多个井筒参数的测量数据，所述一个或多个传感器选自由以下项组成的组：取向传感器、地质传感器和物理传感器；致动所述阀元件以产生对应于所述测量数据的流体压力脉冲；以及在地面位置处接收所述流体压力脉冲。要素17：还包括基于由所述一个或多个传感器获得的所述测量数据来将限定在所述多个管状构件中的预铣削窗口与所述井筒的高侧对准。要素18：其中致动所述阀元件以控制穿过所述次级流动路径的流体流动包括将所述阀元件移动到打开位置，并且从而允许所述流体的一部分通过所述入口从所述通孔进入所述次级流动路径，以及将所述流体的所述部分通过所述出口排放回所述通孔中。要素19：还包括将所述限流器从所述通孔移除。要素20：其中将所述限流器从所述通孔移除包括利用延伸到所述通孔中的铣刀或钻头来铣出所述限流器，所述限流器包括选自由以下项组成的组的材料：铝、青铜、复合材料和它们的任何组合。要素21：其中将所述限流器从所述通孔移除包括将井筒隔离装置引入所述通孔中、使所述井筒隔离装置降落在所述限流器上以及利用所述井筒隔离装置打破所述限流器。要素22：其中所述限流器为安全隔板，并且将所述限流器从所述通孔移除包括将所述通孔内的流体压力增加至预定流体压力，以及在承担所述预定流体压力时打破所述安全隔板。

通过非限制性实例的方式，适用于A、B、C的示例性组合包括：要素4与要素5；要素6与要素7；要素16与要素17；要素19与要素20；要素19与要素21；以及要素19与要素22。

因此，所公开系统及方法良好适合于获得所提到的目标和优点以及本发明固有的那些目标和优点。以上公开的特定实施方案只是说明性的，因为本公开的教导内容可以对受益于本文教导内容的本领域技术人员显而易知的不同但等效的方式来修改和实践。此外，并不意图对本文示出的构造或设计的细节存在限制，而所附权利要求书中描述的除外。因此明显的是以上公开的特定示例性实施方案可被改变、结合、或修改，并且所有的此类变化被认为在本公开的范围内。本文说明性公开的系统和方法可以在缺少本文未特定公开的任何要素和/或本文所公开的任何任选要素的情况下得以适当实践。虽然组合物和方法在“包括”、“含有”或“包括”各种组分或步骤方面来描述，但是组合物和方法还可“基本上由各种组分和步骤组成”或“由各种组分和步骤组成”。上文所公开的所有数字和范围可变化某一量。每当公开具有下限和上限的数字范围时，就明确公开了落在范围内的任何数字和任何包括的范围。具体地说，本文公开的值的每个范围(形式为“约a至约b”，或等效地“大致a至b”，或等效地“大致a-b”)应理解为阐述涵盖在值的较宽范围内的每个数字和范围。另外，除非专利权人另外明确并清楚地定义，否则权利要求书中的术语具有其平常、普通的含义。此外，如权利要求书中所用的不定冠词“一个/种(a/an)”在本文中定义为意指引入的一个或一个以上的要素。如果本说明书和可以引用方式并入本文的一个或多个专利或其他文件中存在词语或术语用法的任何矛盾，那么应采用与本说明书一致的定义。

如本文所使用的，在一系列项目之前的短语“至少一个”，以及用于分开这些项目中的任何一个的术语“和”或“或”修改列表作为整体，而不是所述列表中的每一个成员(即每个项目)。短语“至少一个”允许包括项目中任何一个的至少一个、和/或项目的任何组合的至少一个、和/或项目中每一个的至少一个的意义。以举例的方式，短语“A、B和C中的至少一个”或“A、B或C中的至少一个”各自指只有A、只有B、或只有C；A、B和C的任何组合；和/或A、B和C中的每一个的至少一个。

方向性术语的使用诸如相对于说明性实施方案使用的以上、以下、上、下、向上、向下、左、右、井上、井下等，如它们在附图中所描绘，向上方向是朝向对应的附图的顶部，并且向下方向是朝向对应的附图的底部，井上方向是朝向井的表面，并且井下方向是朝向井的趾部。

Claims (25)

1.一种井下组件，其包括：多个管状构件，所述多个管状构件可在井筒内延伸并且限定用于在其中输送流体的通孔；遥测装置，所述遥测装置定位在所述多个管状构件中的一个的壁内，并且提供具有入口和出口的次级流动路径，所述入口和所述出口限定在所述多个管状构件中的所述一个中并且从而与所述通孔流体连通，所述遥测装置还提供可与设置在所述次级流动路径的上端处的阀座接合的阀元件；以及限流器，并且所述阀元件可致动来控制穿过所述次级流动路径的流体流动以选择性地产生流体压力脉冲，

其特征在于所述限流器位于所述通孔内并且轴向地定位在所述次级流动路径的所述入口与所述出口之间。

2.如权利要求1所述的井下组件，其中所述多个管状构件选自由以下项组成的组：套管、衬管、钻杆和生产管。

3.如权利要求1所述的井下组件，其中所述流体选自由以下项组成的组：钻井液、水泥和它们的组合。

4.如权利要求1所述的井下组件，其中所述多个管状构件中的所述一个的所述通孔不由所述遥测装置阻塞。

5.如权利要求1所述的井下组件，其中所述遥测装置定位在所述多个管状构件中的所述一个的加厚部分内。

6.如权利要求5所述的井下组件，其中所述遥测装置布置在可移除地安装到所述加厚部分的盒内。

7.如权利要求1所述的井下组件，其还包括：

致动器，所述致动器可操作地联接到所述阀元件；以及

控制系统，所述控制系统控制所述致动器的移动并由此控制所述阀元件的致动。

8.如权利要求7所述的井下组件，其中所述控制系统包括选自由以下项组成的组的一个或多个传感器：取向传感器、地质传感器和物理传感器。

9.如权利要求1所述的井下组件，其中所述限流器包括选自由以下项组成的组的材料：铝、青铜、复合材料和它们的任何组合。

10.如权利要求1所述的井下组件，其中所述限流器包括安全隔板。

11.一种基于流体的遥测装置，其包括：盒，所述盒可移除地安装到限定通孔的管状构件的壁；次级流动路径，所述次级流动路径穿过所述盒和所述管状构件中的至少一个限定并且在入口与出口之间延伸，所述入口和所述出口都与所述通孔流体连通并且限定在所述管状构件中；阀元件，所述阀元件布置在所述盒内并且可与设置在所述次级流动路径的上端处的阀座接合，其中所述阀元件可致动来控制穿过所述次级流动路径的流体流动以选择性地产生流体压力脉冲；以及限流器，

其特征在于所述限流器位于所述通孔内并且轴向地定位在所述次级流动路径的所述入口与所述出口之间。

12.如权利要求11所述的基于流体的遥测装置，其中所述盒定位在设置于所述管状构件的所述壁上的加厚部分内。

13.如权利要求11所述的基于流体的遥测装置，其中所述通孔不由所述阀元件和所述次级流动路径阻塞。

14.如权利要求11所述的基于流体的遥测装置，其还包括：

致动器，所述致动器布置在所述盒内并且可操作地联接到所述阀元件；以及

控制系统，所述控制系统布置在所述盒内以控制所述致动器的移动并由此控制所述阀元件的致动。

15.如权利要求11所述的基于流体的遥测装置，其中所述控制系统包括选自由以下项组成的组的传感器：倾斜仪、磁力仪、陀螺传感器、γ传感器、电阻率传感器、密度传感器、温度传感器、压力传感器、加速度传感器和应变传感器。

16.一种用于在井筒操作中选择性地产生流体压力脉冲的方法，其包括：将井下组件引入到井筒中，所述井下组件包括限定通孔的多个管状构件和定位在所述多个管状构件中的一个的壁内的遥测装置；将流体输送穿过所述通孔并且经过所述遥测装置，所述遥测装置提供具有入口和出口的次级流动路径，所述入口和所述出口限定在所述多个管状构件中的所述一个中并且从而与所述通孔流体连通，所述遥测装置还包括可与设置在所述次级流动路径的上端处的阀座接合的阀元件；以及致动所述阀元件以控制穿过所述次级流动路径的流体流动，并且从而选择性地产生流体压力脉冲，

其特征在于所述方法还包括：在所述通孔内利用限流器产生压降，所述限流器在所述次级流动路径的所述入口与所述出口之间轴向定位在所述通孔内。

17.如权利要求16所述的方法，其中将所述流体输送穿过所述通孔并且经过所述遥测装置包括将所述流体输送穿过不由所述遥测装置阻塞的所述通孔。

18.如权利要求16所述的方法，其中致动所述阀元件包括：

利用可操作地联接到所述阀元件的致动器移动所述阀元件；以及

利用控制系统控制所述致动器的移动。

19.如权利要求16所述的方法，其还包括：

利用包括在所述遥测装置中的一个或多个传感器获得一个或多个井筒参数的测量数据，所述一个或多个传感器选自由以下项组成的组：取向传感器、地质传感器和物理传感器；

致动所述阀元件以产生对应于所述测量数据的流体压力脉冲；以及

在地面位置处接收所述流体压力脉冲。

20.如权利要求19所述的方法，其还包括基于由所述一个或多个传感器获得的所述测量数据来将限定在所述多个管状构件中的预铣削窗口与所述井筒的高侧对准。

21.如权利要求16所述的方法，其中致动所述阀元件以控制穿过所述次级流动路径的流体流动包括：

将所述阀元件移动到打开位置，并且从而允许所述流体的一部分通过所述入口从所述通孔进入所述次级流动路径，以及

将所述流体的所述部分通过所述出口排放回所述通孔中。

22.如权利要求16所述的方法，其还包括将所述限流器从所述通孔移除。

23.如权利要求22所述的方法，其中将所述限流器从所述通孔移除包括利用延伸到所述通孔中的铣刀或钻头来铣出所述限流器，所述限流器包括选自由以下项组成的组的材料：铝、青铜、复合材料和它们的任何组合。

24.如权利要求22所述的方法，其中将所述限流器从所述通孔移除包括：

将井筒隔离装置引入所述通孔中；

使所述井筒隔离装置降落在所述限流器上；以及

利用所述井筒隔离装置打破所述限流器。

25.如权利要求22所述的方法，其中所述限流器为安全隔板，并且将所述限流器从所述通孔移除包括：

将所述通孔内的流体压力增加至预定流体压力；以及

在承担所述预定流体压力时打破所述安全隔板。

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