CN107075943A - 电磁耦合的带隙收发器 - Google Patents
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Abstract
一种用于在井筒中使用的通信系统可包括第一圆柱形带，所述第一圆柱形带可围绕井工具的第一子系统的第一外壳体定位。所述第一圆柱形带可以可操作来与第二圆柱形带电磁耦合。所述第二圆柱形带可围绕所述井工具的第二子系统的第二外壳体定位。所述第一圆柱形带可通过电磁场或通过穿过所述井筒中的流体向所述第二圆柱形带传输电流来与所述第二圆柱形带电磁耦合。
Description
技术领域
本公开总体涉及用于在井系统中使用的装置。更具体地，但并不进行限制，本公开涉及电磁耦合的带隙收发器。
背景
井系统(例如，用于从地下地层提取流体或气体的油井或气井)可包括位于井筒中的各种井工具。在井工具之间传送数据可能是令人希望的。在一些实例中，电缆可用来在井工具之间传输数据。然而，当井部件旋转和振动以在井筒中执行功能时电缆可能磨损或发生故障。在其他实例中，井工具可无线地彼此传输数据。然而，无线通信的功率传输效率可取决于控制可能是不切实际的或不可行的多种因素。例如，无线通信的功率传输效率可取决于地下地层的导电特性。在井工具之间高效地进行无线通信可能是充满挑战的。
附图简述
图1描绘根据一个实例的包括用于使用电磁耦合的带隙收发器的系统的井系统。
图2描绘根据一个实例的包括用于使用电磁耦合的带隙收发器的系统的另一个井系统。
图3A是根据一个实例的用于与收发器或耦合器一起使用的换能器的横截面端视图。
图3B是根据一个实例的图3A的用于与收发器或耦合器一起使用的换能器的横截面侧视图。
图4是根据一个实例的用于与收发器或耦合器一起使用的换能器的横截面侧视图。
图5是根据一个实例的描绘使用电磁耦合的带隙收发器的功率传输效率的图。
图6是根据一个实例的描绘使用电磁耦合的带隙收发器接收的电压的图。
图7是根据一个实例的描绘使用电磁耦合的带隙收发器的与电磁传输相关联的电压的图。
图8是根据一个实例的可电磁耦合的带隙收发器的框图。
图9是根据一个实例的示出用于使用电磁耦合的带隙收发器的过程的实例的流程图。
详述
本公开的某些方面和特征涉及通信系统，所述通信系统包括可操作来在井筒中的井工具部件(例如，子系统)之间传输数据的电磁耦合的带隙收发器。电磁耦合的带隙收发器可包括具有围绕井工具的子系统定位(例如，围绕所述子系统同轴地定位)的圆柱形带的收发器。电磁耦合的带隙收发器还可包括具有围绕井工具的另一个子系统定位的圆柱形带的另一个收发器。
收发器可通过圆柱形带与彼此电磁通信(例如，使用电磁场无线地通信)。例如，可向一个收发器的圆柱形带供应功率。功率可在圆柱形带与相关联的子系统的外壳体之间生成电压。电压可致使圆柱形带穿过井筒中的流体和周围地层(例如地下地层)发射电磁场。电压还可致使圆柱形带将电流传输到井筒中的流体和周围地层中。如果流体和地层具有高的电阻率，那么传输到流体和地层中的电流可衰减并且另一个收发器可检测由所述收发器发射的电磁场。如果流体和地层具有低的电阻率，那么由收发器发射的电磁场可衰减并且另一个收发器可检测传输穿过流体和地层的电流。以此方式，收发器可在低电阻率和高电阻率的井下环境中无限地通信(例如，无线地耦合)。
在一些实例中，带的圆柱形形状可提高通信系统的功率传输效率。例如，一个子系统可以与另一个子系统不同的速度和在与所述另一个子系统不同的方向上旋转。如果收发器例如使用定位在子系统上的非对称形状的电极，那么所述电极可由于子系统的旋转的不同速度和方向而与彼此不对准地旋转。当电极未对准时，电极之间的电磁通信可能不是有效的，因为由未对准的收发器接收的信号可能不能被适当地检测到。这可在旋转子系统期间引起所接收信号强度的意想不到的波动，这可减弱通信系统的信号检测效率。相反，圆柱形带不能与彼此不对准地旋转，因为圆柱形带中的每一个横贯其相关联子系统的整个圆周。这可允许无线通信行进更短距离并且不会受到来自井工具的干扰。这可提高通信系统的信号检测效率并且提供更加稳定的通信系统。
在一些实例中，中间子系统可定位在收发器之间。因为中间子系统可能是长的(例如，40英尺或更多)，所以收发器之间的距离可致使收发器之间的电磁通信衰减。这可影响通信系统的功率传输效率。
为了减弱由于收发器之间的距离而产生的衰减，在一些实例中，两个耦合器可定位在中间子系统上。耦合器中的每一个可包括围绕中间子系统定位的圆柱形带。一个耦合器可定位成处于中间子系统的纵向端部附近(例如，在所述纵向端部的一英尺内)并且邻近于收发器中的一个。耦合器到收发器的邻近度可允许收发器在低信号衰减下向耦合器电磁传输信号。耦合器可接收信号并且通过导体(例如，导线)向另一个耦合器传输信号。另一个耦合器可定位成处于中间子系统的相对纵向端部附近并且邻近于另一个收发器。另一个耦合器到另一个收发器的邻近度可允许另一个耦合器在低信号衰减下向另一个收发器电磁传输信号。通过借助于耦合器进行通信(而不是一个收发器与另一个收发器直接进行电磁通信)，通信系统可具有改进的功率传输效率。
在一个实例中，井工具可包括随钻测井工具并且中间子系统可包括泥浆马达。收发器中的一个可向定位在泥浆马达的一个纵向端部处的耦合器电磁(例如，无线地)传输数据。例如，收发器可向耦合器电磁传输与钻头的钻探冲击、振动、温度、马达的转速以及钻头的倾斜角度相关联的数据。耦合器可接收数据并且通过导体向定位在泥浆马达的相对纵向端部处的另一个耦合器传输数据。另一个耦合器可向另一个收发器电磁传输数据。以此方式，收发器可通过耦合器跨泥浆马达通信。
在一些实例中，提高功率传输效率可减少由通信系统消耗的功率。这可增加收发器(其可靠电池功率操作)的使用期限。提高功率传输效率还可提高收发器之间传输的信号的信噪比。这可增强信号的质量并且减少与信号相关联(例如，源自所述信号)的数据的误差。
给出这些说明性实例来将读者引至本文所讨论的一般主题，并且不意图限制公开概念的范围。以下部分参考附图描述了各种另外的特征和实例，其中相同的数字指示相同的元件，并且指向性说明被用于描述说明性方面但是如同所述说明性方面其不应当被用于限制本公开。
图1描绘根据一个实例的包括电磁耦合的带隙收发器118a、118b的井系统100。井系统100包括延伸穿过各种地球岩层的井筒102。井筒102延伸穿过含烃地下地层104。套管柱106从表面108延伸到地下地层104。套管柱106可提供导管，穿过所述导管，从地下地层104产生的地层流体(诸如生产流体)可从井筒102行进至表面108。
井系统100还可包括至少一个井工具114(例如，地层测试工具)。井工具114可耦合到可例如使用绞缆机112部署在井筒102中的线缆、钢丝或盘管110。
井工具114可包括收发器118a，所述收发器118a定位在子系统116上。收发器118a可包括定位在子系统116上的换能器。换能器可包括圆柱形带或一个或多个电极。例如，换能器可包括围绕子系统116的外圆周定位的多个电极。作为另一个实例，换能器可包括围绕子系统116同轴地定位的圆柱形带。收发器可包括任何合适的导电材料(例如，不锈钢、引线、铜或钛)。
井工具114还可包括定位在另一个子系统117上的另一个收发器118b。收发器118b可包括定位在子系统117上的换能器。例如，换能器可包括围绕子系统117的外圆周同轴地定位的圆柱形带。在一些实例中，收发器118a、118b可与彼此直接进行电磁通信。
在一些实例中，井工具114还可包括耦合器120a，所述耦合器120a定位在中间子系统119的纵向端部124处或其附近(例如，所述纵向端部124的1英尺内)。井系统114可包括另一个耦合器120b，所述另一个耦合器120b定位在中间子系统119的相对纵向端部126处或其附近。耦合器120a、120b中的每一个可包括定位在中间子系统119上的换能器。例如，耦合器120a、120b中的每一个可包括围绕中间子系统119的外圆周同轴地定位的圆柱形带。耦合器120a、120b的换能器可包括相同的导电材料或与收发器118a、118b的换能器不同的导电材料。
耦合器120a、120b可由导体122电耦合。导体122可包括导线。所述导线可以是绝缘的。导体122可定位在中间子系统119的壳体内。例如，导线可处于中间子系统119壳体的内部直径内或嵌入在中间子系统119壳体的结构内。导体122可横贯中间子系统119的纵向长度。
收发器118a可与耦合器120a电磁耦合。另一个收发器118b可与另一个耦合器120b电磁耦合。这可在收发器118a、118b之间形成通信路径。例如，收发器118a可向耦合器120a电磁传输数据(例如，使用电磁场无线地传输数据)。耦合器120a可接收数据并且通过导体122向另一个耦合器120b传输数据。另一个耦合器120b可向另一个收发器118b电磁传输数据。以此方式，收发器118a可通过耦合器120a、120b向另一个收发器118b传输数据。作为另一个实例，收发器118b可向耦合器120b电磁传输数据。耦合器120b可接收数据并且通过导体122向另一个耦合器120a传输数据。另一个耦合器120a可向另一个收发器118a电磁传输数据。收发器118a可接收数据并且例如通过线缆向井口传输数据。以此方式，收发器118b可通过耦合器120a、120b向另一个收发器118a传输数据。
在一些实例中，可在子系统116、117、119中的一个或多个之间定位对象。对象可以是流体、另一种井工具、井工具114的部件、地下地层104的一部分等。收发器118a与耦合器120a以及另一个收发器118b与另一个耦合器120b的无线耦合可在收发器118a、118b之间允许否则可受对象阻挡的通信路径。例如，这种通信路径可能在传统的有线通信系统中是不可能的，因为对象可阻挡导线在子系统116、117、119之间经过。
在一些实例中，子系统116、117、119中的一个或多个可相对于彼此旋转。收发器118a与耦合器120a以及另一个收发器118b与另一个耦合器120b的无线耦合可在收发器118a、118b之间生成通信路径。这种通信路径可能在传统的有线通信系统中是不可能的，因为子系统116、117、119的旋转可切断导线或者以其他方式防止导线在子系统116、117、119之间经过。
图2描绘根据一个实例的包括用于使用电磁耦合的带隙收发器118a、118b的系统的另一个井系统200。在这个实例中，井系统200包括井筒102。井工具202(例如，随钻测井工具)可定位在井筒102中。井工具202可包括各种子系统206、208、210、212。例如，井工具202可包括子系统206，所述子系统206可包括通信子系统。井工具202还可包括子系统210，所述子系统210可包括收集器子系统或旋转可导向系统。管状区段或中间子系统208(例如，泥浆马达或随钻测量模块)可定位在其他子系统206、210之间。在一些实例中，井工具202可包括用于钻探井筒102的钻头214。钻头212可耦合到另一个管状区段或子系统212(例如，随钻测量模块或旋转可导向系统)。
井工具202还可包括管状接头216a、216b。管状接头216a可防止导线在子系统206与中间子系统208之间经过。管状接头216b可防止导线在子系统210与中间子系统208之间经过。
井筒102可包括流体220。流体220可在定位于井工具202与井筒102的壁之间的环形体218中流动。在一些实例中，流体220可接触收发器118a、118b和耦合器120a、120b。这种接触可允许电磁通信，如参考图3B更加详细所述。
一个收发器118a可耦合到一个子系统206并且另一个收发器118b可耦合到另一个子系统210。一个耦合器120a可定位在中间子系统208的纵向端部处或其附近并且邻近于收发器118a(例如，以用于与收发器118a电磁通信)。另一个耦合器120b可定位在中间子系统208的相对纵向端部处或其附近并且邻近于收发器118b(例如，以用于与收发器118b电磁通信)。导体122可使耦合器120a与另一个耦合器120b电耦合。
在一些实例中，一个收发器118a可与另一个收发器118b直接进行电磁通信。在其他实例中，所述一个收发器118a可通过耦合器120a、120b与另一个收发器118b间接通信。这可提高通信系统(例如，收发器118a、118b和耦合器120a、120b)的总的功率传输效率。例如，一个收发器118a可向相关联的耦合器120a传输无线信号。因为收发器118a与耦合器120a之间的距离可能较小(例如，1英尺或更少)，所以可能存在无线信号的低衰减。耦合器120a可接收无线信号，将无线信号转换成电信号，并且通过导线向另一个耦合器120b传输电信号。可能存在电信号的最小衰减，原因是电信号通过导线进行传输。另一个耦合器120b可接收电信号，将电信号转换成无线信号，并且向另一个收发器118b传输无线信号。因为另一个耦合器120b与另一个收发器118b之间的距离可能较小，所以可能存在无线信号的低衰减。以此方式，一个收发器118a可通过耦合器120a、120b与另一个收发器118b间接通信以提高通信系统的功率传输效率。
图3A是根据一个实例的用于与收发器或耦合器一起使用的换能器302的横截面端视图。在这个实例中，换能器302包括圆柱形带。换能器302可围绕井工具300(例如，井工具300的壳体306)定位。在一些实例中，绝缘体304可定位在换能器302与井工具300的壳体306之间。这可防止换能器302向井工具300直接导电。绝缘体304可包括任何合适的电绝缘材料(例如，橡胶、PEEK或塑料)。
换能器302的直径可大于井工具300的壳体306的直径。例如，换能器302的直径可以是4.75英寸并且井工具300的壳体306的直径可以是3.2英寸。在一些实例中，换能器302的厚度312可厚于或薄于绝缘体304的厚度310、井工具300的壳体306的厚度310，或两者。例如，换能器302可具有0.2英寸的厚度312。
在一些实例中，当换能器302的长度(例如，图3B中描绘的长度311)增加时，功率传输效率可增加。然而，空间限制(例如，归因于井工具300的配置)可限制换能器302的长度。在一些实例中，鉴于空间限制，换能器302的长度可以是最大可行长度。例如，换能器302的长度可以是6英寸。绝缘体304的长度可以与换能器302的长度相同或大于换能器302的长度。
在一些实例中，通信系统中的换能器302中的每一个可具有与彼此相同或不同的特性(例如，长度、厚度和直径)。例如，收发器可包括具有彼此不同直径的换能器302。作为另一个实例，耦合器可包括具有彼此不同直径的换能器302。
图3B是根据一个实例的图3A的用于与收发器或耦合器一起使用的换能器302的横截面侧视图。在一些实例中，收发器可向换能器302施加电力以传输电磁信号。例如，收发器可包括AC信号源316。AC信号源316的正引线可耦合到换能器302并且AC信号源316的负引线可耦合到井工具300的壳体306。AC信号源316可在换能器302与井工具300的壳体306之间生成电压314。
电压314可致使换能器302穿过井筒中的流体和地层(例如地下地层)传输电磁场。电压314还可致使圆柱形带将电流传输到井筒中的流体和地层中。如果流体和地层具有高的电阻率，那么电流可衰减并且电磁场可在高的功率传输效率下穿过流体和地层传播。这可生成主要呈电磁场形式的无线耦合。如果流体和地层具有低的电阻率，那么电磁场可衰减并且电流可在高的功率传输效率下穿过流体和地层传播。这可生成主要呈流动穿过流体和地层的电流形式的无线耦合。
电磁场和电流的组合可允许换能器302无线通信(例如，在低电阻率井下环境和高电阻率井下环境两者中与另一个换能器302进行无线耦合)。另外，电磁场和电流的组合可允许换能器302将所述换能器302与壳体306之间的电压314传送给另一个换能器302。基于电压的无线耦合可不同于传统的无线通信系统，所述传统的无线通信系统可使用基于线圈的感应用于无线通信。
图4是根据一个实例的用于与收发器或耦合器一起使用的换能器402的横截面侧视图。在一些实例中，井工具400的壳体406可包括凹陷区域404。换能器402可定位在凹陷区域404内。绝缘体403可定位在凹陷区域404内并且在换能器402与井工具400的壳体406之间。
在一些实例中，导体422(例如，导线、绝缘导线或任何合适的导电材料)可将换能器402电耦接到另一个换能器402。导体422可嵌入在井工具400的壳体406内。在一些实例中，导体422可定位在井工具400的壳体406内侧(例如，所述壳体406的内部直径内)或定位在井工具400的壳体406外侧。
图5是根据一个实例的描绘使用电磁耦合的带隙收发器的功率传输效率的图。在一些实例中，电磁通信的传输路径中的障碍物可影响电磁通信的功率传输效率。例如，流体在电磁通信的传输路径中的导电性(并且地下地层在所述传输路径中的导电性)可影响电磁通信的功率传输效率。图5描绘当传输路径具有高的电阻率(例如，20欧姆-米)时和当传输路径具有低电阻率(例如，1欧姆-米)时的功率传输效率的实例。
例如，线502描绘当传输路径包括高电阻率时，在收发器之间使用直接电磁通信的功率传输效率的实例。线504描绘当传输路径包括低电阻率时，在收发器之间使用直接电磁通信的功率传输效率的实例。线506描绘当传输路径包括高电阻率时，在收发器之间使用间接电磁通信(例如，通过耦合器通信)的功率传输效率的实例。线508描绘当传输路径包括低电阻率时，在收发器之间使用间接电磁通信的功率传输效率的实例。
当传输路径具有低电阻率时和当传输路径具有高电阻率时，使用耦合器都可提高功率传输效率(例如，在大于150kHz的频率下)。这可减少由收发器消耗的功率，这可增加收发器(其可靠电池功率操作)的使用期限。在一些实例中，提高功率传输效率还可提高所传输信号的信噪比。这可增强所传输信号的质量并且减少与所传输信号相关联(例如，源自所传输信号)的数据的误差。
图6是根据一个实例的描绘使用电磁耦合的带隙收发器接收的电压的图。线602描绘当在收发器之间使用直接电磁通信时和当传输路径包括高电阻率时所接收的电磁信号的电压。线604描绘当在收发器之间使用直接电磁通信时和当传输路径包括低电阻率时所接收的电磁信号的电压。线606描绘当使用间接电磁通信(例如，通过耦合器通信)时、当传输路径包括高电阻率时所接收的电磁信号的电压。线608描绘当使用间接电磁通信时、当传输路径包括低电阻率时所接收的电磁信号的电压。使用间接电磁通信，收发器可在比当使用直接电磁通信时更高的频率(例如，大于1MHz的频率)下接收具有更高电压的电磁信号。这可在传输路径具有低电阻率时和在传输路径具有高电阻率时两种情况下发生。
在一些实例中，用来接收可识别的电磁通信(例如，不太嘈杂的电磁通信)的最小电压电平可以是-30dB。如图6所示，使用间接电磁通信，当通信穿过具有低电阻率的传输路径时，可识别的电磁通信的传输频率可以是3MHz或更高。如由图7的线606所示，使用间接电磁通信，当通信穿过高电阻率传输路径时，可识别的电磁通信的传输频率可高于200MHz。在一些实例中，通过能够在高频率下传输可识别的电磁通信，收发器可在更短的时间段中通信更多的数据(例如，多于30比特/秒)。
图8是根据一个实例的可电磁耦合的带隙收发器118的实例的框图。在一些实例中，可将图8中所示的部件(例如，计算装置802、电源812和换能器302)整合到单一结构中。例如，所述部件可处于单一壳体内。在其他实例中，图8中所示的部件可以是分布式的(例如，处于单独壳体中)并且与彼此电通信。
电磁耦合的带隙收发器118可包括计算装置802。计算装置802可包括处理器804、存储器808和总线806。处理器804可执行一个或多个操作以用于操作电磁耦合的带隙收发器118。处理器804可执行存储在存储器808中以执行操作的指令810。处理器804可包括一个或多个处理装置或多个处理装置。处理器804的非限制性实例包括现场可编程门阵列(“FPGA”)、专用集成电路(“ASIC”)、微处理器等。
处理器804可以通过总线806通信地耦合到存储器808。非易失性存储器808可包括当断电时保留所存储信息的任意类型的存储器装置。存储器808的非限制性实例包括电可擦写可编程只读存储器(“EEPROM”)、闪存存储器或任意其他类型的非易失性存储器。在一些实例中，存储器808中的至少一些可包括处理器804可从其读取指令810的介质。计算机可读介质可包括能够向处理器804提供计算机可读指令或其他程序代码的电子存储装置、光学存储装置、磁性存储装置或其他存储装置。计算机可读介质的非限制性实例包括(但不限于)磁盘、存储器芯片、ROM、随机存取存储器(“RAM”)、ASIC、已配置的处理器、光学存储装置或计算机处理器可从其读取指令的任何其他介质。所述指令可包括由编译程序或解释程序从以任何合适的计算机编程语言(例如包括C、C++、C#等)写入的代码生成的处理器专用指令。
电磁耦合的带隙收发器118可包括电源812。电源812可与计算装置802和换能器302进行电通信。在一些实例中，电源812可包括电池(例如，用于对电磁耦合的带隙收发器118供电)。在其他实例中，电磁耦合的带隙收发器118可耦合到电缆(例如，线缆)并且由所述电缆供电。
另外或可替代地，电源812可包括AC信号生成器。计算装置802可操作电源812以向换能器302施加传输信号。例如，计算装置802可致使电源812向换能器302施加一连串调制的电压。所述一系列调制的电压可与将要传输至另一个换能器302(例如，与耦合器或另一个电磁耦合的带隙收发器118相关联的换能器302)的数据相关联。另一个换能器302可接收所述一系列调制的电压并且将所述数据传输至又一个换能器302。在其他实例中，计算装置802(而不是电源812)可向换能器302施加传输信号。
电磁耦合的带隙收发器118可包括换能器302。如上文所述，可向换能器302施加电压(例如，通过电源812)以致使换能器302向另一个换能器302(例如，与耦合器相关联的换能器302)传输数据。
在一些实例中，换能器302可接收无线传输。换能器302可向计算装置802通信与无线传输相关联的数据(例如，电压)。在一些实例中，计算装置802可分析所述数据并且执行一个或多个功能。例如，计算装置802可基于所述数据生成响应。计算装置802可致使与所述响应相关联的响应信号传输至换能器302。换能器302可向另一个电磁耦合的带隙收发器118通信所述响应。以此方式，计算装置802可从另一个电磁耦合的带隙收发器118接收通信、分析所述通信并且对所述通信作出响应。
图9是根据一个实例的示出用于使用电磁耦合的带隙收发器的过程的实例的流程图。
在块902中，圆柱形带向耦合器传输无线信号(例如，电磁信号)。所述第二圆柱形带可围绕井工具的子系统定位。耦合器可围绕井工具的中间子系统定位(例如围绕井工具的中间子系统的外壳体同轴地定位)并且定位在井工具的中间子系统的纵向端部处。在一些实例中，圆柱形带可发射电磁场以传输无线信号。在其他实例中，圆柱形带可向流体和地层施加电流以传输无线信号。
在块904中，耦合器可通过导体(例如，导线)向另一个耦合器传输与无线信号相关联的电信号。另一个耦合器可围绕井工具的中间子系统定位(例如围绕井工具的中间子系统的外壳体同轴地定位)并且定位在井工具的中间子系统的另一个纵向端部处。导体可处于中间子系统内侧、外侧或嵌入在所述中间子系统内(例如，子系统的壳体内)。
在块906中，另一个耦合器可向另一个圆柱形带传输另一个无线信号(例如，与电信号相关联的无线信号)。圆柱形带可围绕井工具的另一个子系统定位。圆柱形带可接收无线信号。在一些实例中，圆柱形带可向计算装置、另一个井工具子系统和/或井口传输所接收的无线信号。
在一些方面，根据以下实例中的一个或多个提供用于电磁耦合的带隙收发器的系统：
实施例#1：用于在井筒中使用的通信系统可包括第一圆柱形带。所述第一圆柱形带可围绕井工具的第一子系统的第一外壳体定位。所述第一圆柱形带可以可操作来通过电磁场或通过穿过所述井筒中的流体向第二圆柱形带传输电流来与所述第二圆柱形带电磁耦合。所述第二圆柱形带可围绕所述井工具的第二子系统的第二外壳体定位。
实施例#2：实施例#1所述的通信系统的特征可在于：所述第一圆柱形带可操作来响应于所述流体的电阻率低于阈值而通过所述电磁场与所述第二圆柱形带电磁耦合。所述第一圆柱形带可进一步可操作来响应于所述流体的所述电阻率高于所述阈值而通过传输穿过所述流体的电流与所述第二圆柱形带电磁耦合。
实施例#3：实施例#1-2中任一项所述的通信系统的特征可在于：所述第二子系统包括泥浆马达。所述第一圆柱形带和所述第二圆柱形带可被定位用于跨定位于所述第一子系统与所述泥浆马达之间的管状接头进行电磁耦合。
实施例#4：实施例#1-3中任一项所述的通信系统的特征可在于：泥浆马达定位在所述第一子系统与所述第二子系统之间。所述第一圆柱形带可以可操作来跨所述泥浆马达与所述第二圆柱形带电磁通信。
实施例#5：实施例#1-4中任一项所述的通信系统的特征可在于：所述第二圆柱形带耦合到所述第二子系统的纵向端部并且耦合到嵌入在所述第二外壳体内的导体。所述导体可耦合到围绕所述第二外壳体定位并且定位在所述第二子系统的相对侧向端部处的第三圆柱形带。
实施例#6：实施例#1-5中任一项所述的通信系统的特征可在于：第三圆柱形带可操作来与围绕所述井工具的第三子系统的第三外壳体定位的第四圆柱形带电磁耦合。
实施例#7：实施例#1-6中任一项所述的通信系统的特征可在于：绝缘体定位在所述第一圆柱形带与所述第一子系统的所述外壳体之间。
实施例#8：实施例#1-7中任一项所述的通信系统的特征可在于：所述第二子系统的所述第二外壳体包括凹陷区域。所述第二圆柱形带可定位在所述凹陷区域内。
实施例#9：实施例#1-8中任一项所述的通信系统的特征可在于：绝缘体定位在所述凹陷区域内并且在所述第二圆柱形带与所述第二外壳体之间。
实施例#10：一种组件可包括井工具。所述组件还可包括围绕外壳体定位并且定位在所述井工具的子系统的纵向端部处的第一圆柱形带。所述第一圆柱形带可操作来与收发器电磁耦合。所述组件还可包括围绕所述外壳体定位并且定位在所述子系统的相对纵向端部处的第二圆柱形带。所述第二圆柱形带可以可操作来与另一个收发器电磁耦合。所述第一圆柱形带可通过导体耦合到所述第二圆柱形带。
实施例#11：实施例#10所述的组件的特征可在于：所述第一圆柱形带可操作来响应于井筒中的流体的电阻率低于阈值而通过电磁场与所述收发器电磁耦合。所述第一圆柱形带还可操作来响应于所述流体的所述电阻率高于所述阈值而通过传输穿过所述流体的电流与所述收发器电磁耦合。
实施例#12：实施例#10-11中任一项所述的组件的特征可在于：所述导体嵌入在所述外壳体内。
实施例#13：实施例#10-12中任一项所述的组件的特征可在于：所述子系统包括泥浆马达。所述第一圆柱形带可被定位用于跨定位于所述泥浆马达与另一个子系统之间的管状接头进行电磁耦合。
实施例#14：实施例#10-13中任一项的所述的组件的特征可在于：绝缘体定位在所述第一圆柱形带与所述外壳体之间。
实施例#15：实施例#10-14中任一项所述的组件的特征可在于：所述外壳体包括凹陷区域。所述第一圆柱形带可定位在所述凹陷区域内。
实施例#16：实施例#10-15中任一项所述的组件的特征可在于：绝缘体定位在所述凹陷区域内并且在所述第一圆柱形带与所述外壳体之间。
实施例#17：一种方法可包括由圆柱形带向围绕外壳体定位并且定位在井工具的子系统的纵向端部处的耦合器传输电磁信号。所述方法还可包括由所述耦合器通过导线向另一个耦合器传输与所述电磁信号相关联的电信号。所述另一个耦合器可围绕所述外壳体定位并且定位在所述子系统的另一个纵向端部处。所述方法还可包括由所述另一个耦合器向围绕所述井工具的另一个子系统定位的另一个圆柱形带传输另一个电磁信号。
实施例#18：实施例#17所述的方法的特征可在于：所述外壳体包括凹陷区域。所述耦合器可定位在所述凹陷区域内。
实施例#19：实施例#17-18中任一项所述的方法的特征可在于：绝缘体定位在凹陷区域内并且在所述耦合器与所述外壳体之间。所述导线可嵌入在所述外壳体中。
实施例#20：实施例#17-19中任一项所述的方法的特征可在于：所述子系统包括泥浆马达。所述第一圆柱形带和所述耦合器可被定位用于跨定位于所述圆柱形带与所述耦合器之间的管状接头进行电磁耦合。
某些实例(包括示出的实例)的前述说明已经仅仅出于说明和描述的目的来呈现，并且并非旨在为详尽的或者使本公开限于所公开的精确形式。在不背离本公开的范围的情况下，其大量修改、适配和使用对于本领域技术人员来说将是明显的。
Claims (20)
1.一种用于在井筒中使用的通信系统，所述通信系统包括：
第一圆柱形带，所述第一圆柱形带围绕井工具的第一子系统的第一外壳体定位，其中所述第一圆柱形带可操作来通过电磁场或通过穿过所述井筒中的流体向第二圆柱形带传输电流来与围绕所述井工具的第二子系统的第二外壳体定位的所述第二圆柱形带电磁耦合。
2.如权利要求1所述的通信系统，其中所述第一圆柱形带可操作来：(i)响应于所述流体的电阻率低于阈值而通过所述电磁场与所述第二圆柱形带电磁耦合并且(ii)响应于所述流体的所述电阻率高于所述阈值而通过传输穿过所述流体的所述电流与所述第二圆柱形带电磁耦合。
3.如权利要求1所述的通信系统，其中所述第二子系统包括泥浆马达，并且其中所述第一圆柱形带和所述第二圆柱形带被定位用于跨定位于所述第一子系统与所述泥浆马达之间的管状接头进行电磁耦合。
4.如权利要求1所述的通信系统，其中泥浆马达定位在所述第一子系统与所述第二子系统之间，并且所述第一圆柱形带可操作来跨所述泥浆马达与所述第二圆柱形带电磁通信。
5.如权利要求1所述的通信系统，其中所述第二圆柱形带耦合到所述第二子系统的纵向端部并且耦合到嵌入在所述第二外壳体内的导体，其中所述导体耦合到围绕所述第二外壳体定位并且定位在所述第二子系统的相对侧向端部处的第三圆柱形带。
6.如权利要求5所述的通信系统，其中所述第三圆柱形带可操作来与围绕所述井工具的第三子系统的第三外壳体定位的第四圆柱形带电磁耦合。
7.如权利要求1所述的通信系统，其中绝缘体定位在所述第一圆柱形带与所述第一子系统的所述第一外壳体之间。
8.如权利要求1所述的通信系统，其中所述第二子系统的所述第二外壳体包括凹陷区域，并且其中所述第二圆柱形带定位在所述凹陷区域内。
9.如权利要求8所述的通信系统，其中绝缘体定位在所述凹陷区域内并且在所述第二圆柱形带与所述第二外壳体之间。
10.一种组件，其包括：
井工具；
第一圆柱形带，所述第一圆柱形带围绕外壳体定位并且定位在所述井工具的子系统的纵向端部处，所述第一圆柱形带可操作来与收发器电磁耦合；以及
第二圆柱形带，所述第二圆柱形带围绕所述外壳体定位并且定位在所述子系统的相对纵向端部处，所述第二圆柱形带可操作来与另一个收发器电磁耦合，其中所述第一圆柱形带通过导体耦合到所述第二圆柱形带。
11.如权利要求10所述的组件，其中所述第一圆柱形带可操作来：(i)响应于井筒中流体的电阻率低于阈值而通过电磁场与所述收发器电磁耦合并且(ii)响应于所述流体的所述电阻率高于所述阈值而通过传输穿过所述流体的电流与所述收发器电磁耦合。
12.如权利要求10所述的组件，其中所述导体嵌入在所述外壳体内。
13.如权利要求10所述的组件，其中所述子系统包括泥浆马达，并且其中所述第一圆柱形带被定位用于跨定位于所述泥浆马达与另一个子系统之间的管状接头进行电磁耦合。
14.如权利要求10所述的组件，其中绝缘体定位在所述第一圆柱形带与所述外壳体之间。
15.如权利要求10所述的组件，其中所述外壳体包括凹陷区域，并且其中所述第一圆柱形带定位在所述凹陷区域内。
16.如权利要求15所述的组件，其中绝缘体定位在所述凹陷区域内并且在所述第一圆柱形带与所述外壳体之间。
17.一种方法，其包括：
由圆柱形带向围绕外壳体定位并且定位在井工具的子系统的纵向端部处的耦合器传输电磁信号；
由所述耦合器通过导线向另一个耦合器传输与所述电磁信号相关联的电信号，其中所述另一个耦合器围绕所述外壳体定位并且定位在所述子系统的另一个纵向端部处；以及
由所述另一个耦合器向围绕所述井工具的另一个子系统定位的另一个圆柱形带传输另一个电磁信号。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述外壳体包括凹陷区域，并且其中所述耦合器定位在所述凹陷区域内。
19.如权利要求18所述的方法，其中绝缘体定位在所述凹陷区域内并且在所述耦合器与所述外壳体之间，并且其中所述导线嵌入在所述外壳体中。
20.如权利要求17所述的方法，其中所述子系统包括泥浆马达，并且其中所述圆柱形带和所述耦合器被定位用于跨定位于所述圆柱形带与所述耦合器之间的管状接头进行电磁耦合。
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