CN107109925A - 使井下接头同步 - Google Patents

Abstract

公开用于使井下接头同步的系统。一些系统实施方案可包括第一井下接头，所述第一井下接头包括被配置来生成未修改时钟信号的时钟信号生成器。所述第一井下接头还可包括被配置来修改所述时钟信号的修改电路。所述系统还可包括第二井下接头，所述第二井下接头包括被配置来接收所述修改后时钟信号作为输入并输出与所述未修改时钟信号同步的第二时钟信号的锁相环电路。

Description

使井下接头同步

背景

现代石油钻探和生产操作需要与井下参数和条件相关的大量信息。这种信息通常包括井筒和钻探组件的位置和取向、地层性质和井下钻探环境参数。与井下地层性质和条件相关的信息的收集通常称为“测井”，并可在钻探过程本身期间执行。

存在用于电缆测井和随钻测井的各种测量工具。一种这样的工具是电阻率工具，其包括用于向地层中发射电磁信号的一根或多根天线和用于接收地层响应的一根或多根天线。当在低频率下操作时，电阻率工具可叫做“感应”工具，并且在高频率下，它可叫做电磁波传播工具。虽然对测量起决定作用的物理现象可能随频率变化，但工具的操作原理是一致的。在一些情况下，将接收信号的振幅和/或相位与发射信号的振幅和/或相位进行比较以测量地层电阻率。在其他情况下，将接收信号的振幅和/或相位与彼此进行比较以测量地层电阻率。

在电阻率工具的情况下，天线可位于不同接头或模块上。这样，一个接头可向地层中发射信号，而另一个接头接收来自地层的响应。在这种情况以及涉及其他井下工具的其他情况下，优选的是，使接头精确地同步以使得能够紧密地协调它们的各种操作。

附图简述

因此，本文公开用于使井下接头同步的系统和方法。在以下对各种公开实施方案的详细描述中，将参考附图，其中：

图1是说明性随钻测井环境的上下文视图；

图2是说明性电缆测井环境的上下文视图；

图3是具有多个接头的说明性电阻率测井工具的等距视图；

图4是示出用于限定倾斜天线的取向的坐标的图解；

图5A-5E是用于地质导向工具组件的说明性扩展接头的等距视图；

图6是说明性地质导向工具组件的等距视图；

图7是使两个说明性接头同步的框图；

图8是用于使两个接头同步的说明性锁相环电路的框图；

图9-11是使两个说明性接头同步的框图；并且

图12是使用两个同步的接头来获得测量结果的说明性方法的流程图。

然而，应理解，在附图和对其进行的详细描述中给出的具体实施方案并不限制本公开。相反，它们为普通技术人员辨识与一个或多个给出的实施方案一起涵盖在所附权利要求书的范围中的替代形式、等效物和修改提供了基础。

符号和术语

某些术语贯穿以下描述和权利要求书用于指代特定系统部件和配置。如本领域技术人员将了解，公司可用不同名称来指代部件。本文件不意图区分名称不同但功能相同的部件。在以下讨论中并且在权利要求书中，术语“包括”和“包含”是以开放形式使用，并且因此应解释为意味着“包括但不限于……”。此外，术语“耦接(couple/couples)”旨在表示间接或直接电连接。因此，如果第一装置耦接到第二装置，那么所述连接可以是通过直接电连接或通过借由其他装置和连接进行的间接电连接。此外，术语“附接”旨在表示间接或直接物理连接。因此，如果第一装置附接到第二装置，那么所述连接可以是通过直接物理连接或通过借由其他装置和连接进行的间接物理连接。

详述

在背景中标识的问题通过用于使井下接头同步的系统和方法至少部分地得到解决。为了说明所公开系统和方法的上下文，图1示出在钻探操作期间的井。钻探平台2装备有支撑提升机6的井架4。油井和气井的钻探由一串钻杆执行，所述一串钻杆由“工具”连接头7连接在一起以便形成钻柱8。提升机6悬挂通过转台12使钻柱8下降的方钻杆10。钻头14连接到钻柱8的下端。通过使钻柱8旋转、通过使用位于钻头14附近的井下电机、或通过这两种方法，钻头旋转并且完成钻井。

称作“泥浆”的钻井液由泥浆再循环设备16高压且高量地泵送通过供给管18、通过方钻杆10并向下通过钻柱8，以通过钻头14中的喷嘴或喷口冒出。随后，泥浆经由形成在钻柱8的外侧与钻孔壁20之间的环带沿着孔向上往回行进、通过防喷器并进入地面上的泥浆坑24中。在地面上，钻井泥浆得到清洁并随后由再循环设备16再循环。

对于随钻测井(LWD)，井下传感器26在钻柱8中位于钻头14附近。传感器26包括定向仪器和具有用于检测矿床边界的倾斜天线的模块化电阻率工具。定向仪器测量LWD工具的倾斜角、水平角以及旋转角(又称“工具面角”)。如在本领域中通常定义的那样，倾斜角是与垂直向下方向的偏差，水平角是水平面中从正北方开始的角，并且工具面角是从井孔的高边开始的取向(围绕工具轴线旋转的)角。在一些实施方案中，如下进行定向测量：三轴加速度计测量相对于工具轴线和工具圆周上称为“工具面划线”的点的地球重力场矢量。(工具面划线在工具表面上被绘制为平行于工具轴线的线。)从这种测量，可确定LWD工具的倾斜角和工具面角。另外，三轴磁力仪以类似的方式测量地球磁场矢量。从组合的磁力仪数据和加速度计数据可确定LWD工具的水平角。此外，可并入陀螺仪或其他形式的惯性传感器以执行位置测量并进一步优化取向测量。

在一些实施方案中，井下传感器26耦接到遥测发射器28，所述遥测发射器28通过调制对钻柱8中的泥浆流的阻力来发射遥测信号。遥测接收器30耦接到方钻杆10以接收发射的遥测信号。其他遥测发射技术是众所周知的并且可使用。接收器30将遥测数据传送到处理并存储测量结果的地面装置。地面装置通常包括计算机系统(例如，台式计算机)，所述计算机系统可用于通知钻工钻头与附近矿床边界之间的相对位置和距离。

钻头14被示出为正在穿透具有以一定角度斜倾的一系列分层矿床34的地层。示出与传感器26相关联的第一(x,y,z)坐标系，并且示出与矿床32相关联的第二坐标系(x”,y”,z”)。矿床坐标系具有垂直于层理平面的z”轴，具有在水平面中的y”轴上，并且具有指向“下坡”的x”轴。两个坐标系的z轴之间的角度称为“倾角”，并在图1中被示出为角度β。

对于电缆环境，如图2中所示，钻探平台102装备有支撑提升机106的井架104。在钻探过程期间的不同时间，钻柱从钻孔被移除。一旦钻柱已移除，就可使用电缆测井工具134(即，由缆线142悬挂、通过转台112运行的传感仪器探测器，其具有用于向工具输送电力并将遥测数据从工具输送到地面的导体)进行测井操作。测井工具134的多部件感应测井部分可具有扶正臂136，当朝井上拉动工具时，扶正臂136使工具在钻孔内居中。测井设施144从测井工具134收集测量结果，并且包括用于处理并存储由测井工具从地层收集的测量结果121的处理系统。

现在参考图3，说明性基础接头302被示出为呈电阻率工具的形式。基础接头302设置有具有减小直径的一个或多个区域306。金属丝线圈304放置在区域306中并与基础接头302的表面间隔开恒定距离。为了机械地支撑并保护线圈304，可在减小直径的区域306中使用非导电填充材料(未示出)，诸如环氧树脂、橡胶、玻璃纤维或陶瓷。发射器线圈和接收器线圈可包括少至一圈金属丝，尽管更多圈可提供附加的信号功率。线圈与工具表面之间的距离优选地在1/16英寸至3/4英寸的范围内，但可以更大。

在图3的工具实施方案中，线圈304和308是发射器线圈，并且线圈310和312是接收线圈。在操作中，发射器线圈304发射询问电磁信号，所述询问电磁信号传播通过井孔并进入周围地层中。来自地层的信号到达接收器线圈310、312，从而感应出信号电压，所述信号电压被检测并测量以确定线圈310和312之间的振幅衰减和相移。使用发射器308重复测量。可使用常规技术来从测量的衰减和相移估计地层的电阻率。

然而，所示的基础接头302缺少任何方位灵敏性，从而使得难以确定任何所接近的矿床边界的方向。因此，希望使天线中的一根或多根倾斜。图4示出位于具有与工具轴线成θ的角并相对于工具面划线成α的方位角的法向矢量的平面内的天线。当θ等于零时，天线被认为是同轴的，并且当θ大于零时，天线被认为是倾斜的。

尽管说明性基础接头302并不包括倾斜天线，但考虑到其他基础接头配置。例如，基础接头可包括一根或多根倾斜天线以提供方位灵敏性。基础接头可包括少至一根天线(用于发射或用于接收)，或者在另一种极端情况下，基础接头可以是完全独立的地质导向和电阻率测井工具。当采用扩展接头时(如以下所讨论)，预期基础接头中的至少一根天线被用于向扩展接头上的接收器发射或从扩展接头上的发射器接收。以这种方式，扩展接头扩展基础接头的功能。

图5A-5E示出可添加到基础接头(诸如井下工具302(图3))以向所述工具提供方位灵敏性或其他增强(诸如更深的电阻率测量)的各种扩展接头。在一些替代实施方案中，这些接头也可充当基础接头，使得这些接头能够根据开发的新的测井技术或地质导向技术的需要混合并匹配以形成完全定制的测井工具。如以下进一步讨论的，这些接头可设置有允许它们将每根天线操作为发射器或接收器的电子器件。在一些实施方案中，提供单线路功率和通信总线(其中工具主体充当地线)，以实现接头之间的功率传输和数字通信。

电阻率工具接头具有使得每个接头能够耦接到其他接头的附接机构。在一些实施方案中，附接机构可以是如图5A-5E中所示的螺纹公母机构。在本发明的一些其他实施方案中，附接装置可以是螺口式机构、压配机构、焊缝或允许工具组件以受控的方位对准附接到其他工具组件的一些其他附接装置。

图5A示出具有同轴天线504的扩展接头502。图5B示出扩展接头506，所述扩展接头506具有成角度凹陷508，所述成角度凹陷508容纳倾斜天线510，从而实现方位角敏感的电阻率测量。倾斜天线510(和凹陷508)优选地设置成处于θ＝45°的角度。然而，在其他实施方案中，倾斜天线510可设置成处于其他角度。图5C示出具有带有相应的倾斜天线516和520的两个成角度凹陷514、518的扩展接头512。在单个接头中提供多根天线可使得能够满足更紧密的间隔要求，并且可使得能够执行更准确的微差测量。

图5D示出具有处于与图5B中的天线的方位角偏离180°的方位角的凹陷524和倾斜天线526的扩展接头522。扩展接头522可被设计成与其他接头耦接，其方式为确保天线526相对于任何其他天线(诸如图5B-5C中的那些天线)的这种相异对准。可替代地，扩展接头可设置有耦接机构，所述耦接机构使得能够将天线固定成处于任何期望的方位对准，从而使接头506和522等效。作为又一个替代方案，可提供如图5E中所示的多轴天线接头528，以实现天线对准的虚拟转向。虚拟转向涉及由或利用不同天线530、532和534进行的测量的组合，以构造本应由或利用取向成处于任意角度和方位角的天线进行的测量。

如上所述，每个工具接头包括围绕管材的外圆周的凹陷。天线设置在管状工具组件的凹陷内，而没有留下径向轮廓以阻碍将工具柱放置在钻孔内。在一些替代实施方案中，如果需要，天线可缠绕在管材的非凹陷区段上、或许在保护性磨损带之间。

图6示出耦接到扩展接头506的图3的基础接头302，扩展接头506在凹陷508内具有倾斜天线510以实现方位角敏感的电阻率测量，扩展接头506可用作钻柱的一部分以提供相对于附近矿床边界的地质导向，或用作电缆工具柱的一部分以提供增强的电阻率测量。

图12是示出利用井下工具组件(例如，图6的电阻率工具组件)中的两个同步接头来获得测量结果的方法1200的流程图解。在1202处，将一个或多个扩展接头耦接到基础接头。在一些实施方案中，扩展接头被拧入到与基础接头相邻的井底钻具组件或工具串中，而在其他实施方案中，一个或多个中间管材和/或测井工具被定位在基础接头与一个或多个扩展接头之间或穿插在所述基础接头与所述一个或多个扩展接头之中。连接器中的电触点建立使得接头能够交换电信号的内部导体的工具总线连接。也可使用其他合适的通信技术。

在1204处，基础接头标识其所耦接到的扩展接头中的每一个。每个扩展接头优选地包括预编程的唯一标识符以及接头类型(例如，发射器、接收器、天线取向以及单一或差别配置)和型号的一些指示，以使得这个标识过程能够由基础接头自动地执行。然而，现场工程师进行的定制配置或编程也可用作用于设置工具的方法。

在1206处，基础接头建立测量参数并将它们传送到相关的扩展接头。例如，测量参数可指定发射器天线、期望的频率和功率设置以及期望的启动时间。在采用脉冲信号的情况下，还可指定脉冲的形状和持续时间。

在1208处，基础接头通过使工具进入同步模式来发起时钟同步程序，如以下关于图7-11所述。为了确保测量准确度，可在每次测量之前重复或优化同步过程。如本文所用，同步意味着完全相位同步。这样，除了相位之外，基础接头和扩展接头还实现时钟、频率、时间等的同步。一旦基础接头和扩展接头同步，工具就可退出同步模式并进入通信或测量模式。一些替代实施方案允许在与工具的其他总线通信和操作共存的单独频带或通信信道中的连续同步。

在1210处，发射器启动并且接收器测量相位和衰减。基础接头与扩展接头中的每一个通信以收集接收器测量结果。在扩展接头发射信号的情况下，还可收集实际发射时间，如果所述接头测量所述实际发射时间的话。

在1212处，基础接头确定工具取向并相应地处理相位和衰减测量结果。在一些实施方案中，工具在其收集测量结果时旋转。测量结果被分到方位分区中并与来自所述分区的其他测量结果组合。由于取平均效应，通过以此方式组合测量结果可减少测量误差。基础接头处理测量结果以确定测量结果的方位和径向相关性，并且还可通过求相反取向处的测量结果之间或给定分区的测量结果与所有分区的平均值之间的差值来生成地质导向信号。

在1214处，基础接头在将数据存储在内部存储器中之前任选地压缩数据和/或将数据提供给遥测发射器以传送到地面。在1216处，基础接头确定是否应继续测井，并且如果是，那么操作从1206处开始重复。

图7示出使两个接头702、704(诸如关于图12所述的基础接头和扩展接头)同步的系统700。如本文所用，同步意味着完全相位同步。这样，除了相位之外，两个接头702、704还实现时钟、频率、时间等的同步。在各种实施方案中，接头702、704可以是相邻的接头或者可由插入的接头分开。为了清楚起见，将讨论两个接头702、704的同步。然而，在各种实施方案中，可单独地或同时地使任何数量的接头同步。第一接头702包括生成相对高频时钟信号的时钟706。时钟信号在高状态与低状态之间振荡并且用于协调接头内的过程。例如，时钟信号可以是方波，并且过程可在方波的上升沿、下降沿或上升沿和下降沿两者上协调。时钟706可包括共振电路(诸如压电振荡器和放大器电路)，并且在各种实施方案中，时钟706可被实现为单独电路、集成电路、较大电路的较小部分等。

第一接头708还包括分频器708，所述分频器708耦接到时钟706以便修改时钟信号。如图所示，分频器708与时钟706分离，但是两者都可实现在同一电路或硬件内。分频器708接收具有F的频率的时钟信号作为输入，并输出具有F/N的频率的时钟信号，其中N是整数。在至少一些实施方案中，可使用分数分频器，并且N可以是分数。分频器708可被实现为单独电路、集成电路、较大电路的较小部分等。在至少一个实施方案中，分频器708是可从时钟信号生成多种类型的波形(通常为正弦波)的直接数字频率合成器。直接数字频率合成器可基于变化的条件改变波形输出的类型。例如，间歇性电磁干扰可引起一个波形(例如，正弦波)比另一个波形(例如，方波)表现得更好，并且直接数字频率合成器可响应所述干扰在波形之间切换。

分频器708将相对低频时钟信号输出到总线710。在至少一个实施方案中，耦合电路被用来在总线710上注入和接收信号。总线710可以是在接头702、704之间输送通信数据和操作数据的接头间通信和功率总线或类似总线。由于总线电容，总线710在较高频率下可具有高衰减。这样，总线710上的信令的范围可限制于低于对于同步来说将理想的那些频率的频率。因此，在至少一个实施方案中，在低频时钟信号的发射期间可中止其他通信数据和操作数据。在另一个实施方案中，可使用专用频带通过总线710发射低频时钟信号，而在同时使用单独频带发射通信数据和操作数据。

第二接头704包括耦接到第二时钟714的锁相环电路712，如将关于图8所描述。锁相环电路712从总线710或耦合电路接收低频时钟信号作为输入，并输出相对高频信号。在至少一个实施方案中，这个高频信号是与由第一时钟706生成的信号同步的第二时钟信号。这样，可省略第二时钟714，并且高频信号可直接用作用于第二总线704的时钟信号。在另一个实施方案中，高频信号作为输入被供给到第二时钟714，并且第二时钟714基于高频信号生成第二时钟信号。第二时钟信号与由第一时钟706生成的信号同步。这样，两个时钟706、714将同步时钟信号供给到它们相应的接头702、704，并且接头702、704得以同步。

图8示出锁相环电路712，其包括相位检测器802、环路滤波器804、追踪与保持电路806(有时同义地称为采样与保持(S/H)电路)、压控振荡器808以及分频器810，其中每一个可被实现为单独电路、集成电路等。相位检测器802从总线710接收相对低频时钟信号作为输入。相位检测器802将由分频器810提供的反馈与低频时钟信号进行比较，并将表示相位差或误差的信号输出到环路滤波器804。在至少一个实施方案中，环路滤波器804是低通滤波器，并且这样从由相位检测器802供给的信号消除任何相对高频。一旦被滤波，环路滤波器804的输出就作为输入被供给到追踪与保持电路806。

追踪与保持电路806(或采样与保持电路)包括开关807和一个或多个电容器809，在各种实施方案中，开关807可以是机械的、电子的/固态的等等。在至少一个实施方案中，可被禁用的电子门/缓冲器可用作开关。当开关807闭合时，追踪与保持电路806并且因此锁相环电路712以追踪模式操作。因此，追踪与保持电路806的输出“追踪”来自环路滤波器的输出，即环路滤波器804将电压供给到压控振荡器808(VCO)。VCO 808是振荡频率由电压输入控制、即所施加的输入电压确定瞬时振荡频率的电子振荡器。由VCO 808输出的信号是提供到分频器810的相对高频信号。由于由分频器810提供的反馈，相位检测器802将继续调节VCO 808的输出，直到已实现同步为止。

一旦实现同步，开关807就被断开，并且追踪与保持电路806并且因此锁相环电路712以保持模式操作。具体地，追踪与保持电路806“保持”VCO处的电压恒定，使得不再需要相对低频时钟信号。如果通信数据和操作数据发射已中止，那么这些发射可在保持模式下恢复执行。VCO 808输出相对高频信号，直到来自追踪与保持电路806的电压由于例如电容器放电而开始下降为止。追踪与保持电路806可保持电压的长度是电容器大小、电路阻抗以及电路的漏电量的函数。为了获得更长的保持时间，电容值和阻抗值应更大，并且电路的漏电量应最小化。保持时间与所必需的同步次数成反比，也就是说，较长的保持时间导致在给定时间段内在接头702、704之间的较少的重新同步。

如图所示，电容器850将电压供给到VCO 808。在另一个实施方案中，数模转换器在保持模式期间将电压供给到VCO 808。具体地，模数转换器可用于将来自环路滤波器804的输出的电压转换成数字表示，并且随后数模转换器可用于重建所述相同的电压并将其输出到VCO。因为数模转换器不会随时间的推移而遭受电压下降，这个实施方案以复杂性换得能够无限期地保持VCO输入电压的优点。

图9示出用于将第一时钟信号修改成用于通过总线710发射的较高频信号而不是较低频信号的系统900。当例如工具总线可支持高频同步信号而不会不利地影响正常的工具总线操作时，较高频信号可能是有益的。第一接头702包括锁相环电路902。锁相环电路902接收相对较低频时钟信号作为输入，并输出与输入时钟信号同相的相对高频信号。第二接头704在锁相环电路712的输入端处包括第二分频器904，以将从总线710接收的较高频时钟信号降低到相对低频以便输入到锁相环电路712。

通常，在各种实施方案中，可添加或省略分频器以实现时钟频率的许多组合。如以上所讨论，当时钟信号从一个接头行进到另一个接头时，频率可从相对高频修改到低频、再修改到高频。类似地，当时钟信号从一个接头行进到另一个接头时，频率可从相对低频修改到高频、再修改到低频。然而，即使使用不同的相对频率，也可使用本文所公开的概念来使单独的接头时钟同步。例如，如果当时钟信号从一个接头行进到另一个接头时只使用一个分频器(在任一个接头上)将频率从相对高频修改到低频，或相反地从相对低频修改到高频，那么仍可使用本文所公开的概念来使接头同步。类似地，即使当时钟信号从一个接头行进到另一个接头时不使用分频器并且频率保持相对高或低，仍可使用本文所公开的概念来使两个接头同步。

图10示出用于以具有窄带和低振幅的正弦信号的形式发射时钟信号的系统1000。在至少一个实施方案中，信号的振幅低于将干扰井下工具通信和操作的振幅的阈值。第一接头702包括滤波器1002和/或衰减器，所述滤波器1002和/或衰减器从分频器708接收相对低频时钟信号作为输入，并输出在窄带内的具有低振幅的正弦信号。滤波器1002可实现在通过总线710发射信号的发射器中。第二接头704包括滤波器1004和/或放大器，所述滤波器1004和/或放大器接收在窄带内的具有低振幅的正弦信号作为输入，并输出相对低频方波以便输入到锁相环电路712。低振幅和窄带减轻发射期间来自总线710上的通信数据和操作数据的干扰，并且反之亦然。这样，井下工具通信和操作可在接头702、704主动地与彼此同步时不间断地连续进行。

图11示出用于无线发射时钟信号的系统1100。第一接头702包括发射器1002，所述发射器1002包括天线线圈304(诸如在图3中所示的井下工具上找到的那些)，以从分频器708接收时钟信号并发射时钟信号。第二接头704包括接收器1004，所述接收器1004包括天线线圈312，以接收时钟信号并输出信号以用于锁相环电路712的输入。这个实施方案可在接头702、704之间不存在电连接或无线连接将提供更好的效率、可靠性等时使用。

在至少一个实施方案中，线圈304可通过地球地层无线发射时钟信号。类似地，在其他实施方案中，发射器天线304和接收器天线312可以是环形绕组，并且像通过地层一样，时钟信号可通过工具主体、井筒、工具孔、泥浆等无线发射。无线发射的时钟信号可具有相对低频，因为随着天线线圈304、312之间的间隔的增大，可使用的频带由于地层中的较高频率的衰减而可能愈发偏斜到较低的频率范围。

一种系统包括：第一井下接头，所述第一井下接头包括被配置来生成未修改时钟信号的时钟信号生成器。第一井下接头还包括被配置来修改所述时钟信号的修改电路。所述系统还包括第二井下接头，所述第二井下接头包括被配置来接收所述修改后时钟信号作为输入并输出与所述未修改时钟信号同步的第二时钟信号的锁相环电路。如本文所用，同步意味着完全相位同步。这样，除了相位之外，第一井下接头和第二井下接头还实现时钟、频率、时间等的同步。

锁相环电路可包括耦接到追踪与保持电路(即，采样与保持)的压控振荡器。追踪与保持电路可包括被配置来在第二时钟信号与未修改时钟信号同步时断开的开关(例如，机械开关、电子/固态开关等)。锁相环电路可包括耦接到数模转换器的压控振荡器。时钟信号生成器和修改电路可由被配置成在第二时钟信号与未修改时钟信号同步时断开的开关(例如，机械开关、电子/固态开关等)耦接。开关可实现为可被禁用的电子门/缓冲器。当第二时信钟号与未修改时钟信号同步时，不在第一井下接头与第二井下接头之间传输修改后时钟信号。修改电路可以是分频器。修改电路可以是第二锁相环电路。修改后时钟信号可以是具有窄带和低振幅的正弦信号。在各种实施方案中，修改后时钟信号可通过井下地层、工具主体、井筒、工具孔、泥浆等无线发射。第一井下接头和第二井下接头可通过一个或多个插入的井下接头耦接。

一种电路包括：相位检测器，所述相位检测器被配置来接收从未修改时钟信号修改的修改后时钟信号。所述电路还包括压控振荡器，所述压控振荡器被配置来输出与所述未修改时钟信号同步的时钟信号。所述电路还包括追踪与保持电路，所述追踪与保持电路包括被配置来在所述时钟信号与所述未修改时钟信号同步时断开的开关。

所述追踪与保持电路可在所述开关断开时为所述压控振荡器供给恒定电压。当不能供给恒定电压时，开关可闭合。追踪与保持电路可包括供给恒定电压的电容器。追踪与保持电路可包括供给恒定电压的数模转换器。相位检测器可从通信总线接收修改后时钟信号。相位检测器可从功率总线接收修改后时钟信号。

一种用于使两个井下接头同步的方法包括：沿着钻孔输送包括基础接头和扩展接头的工具；在所述基础接头处，生成未修改时钟信号；在所述基础接头处，修改所述未修改时钟信号以创建修改后时钟信号；在所述工具的同步模式期间，将所述修改后时钟信号从所述基础接头发送到所述扩展接头；以及在所述扩展接头处，获取所述修改后时钟信号，并基于所述修改后时钟信号使第二时钟信号与所述未修改时钟信号同步。

所述方法还可包括：停止所述同步模式并开始所述工具的通信模式。

虽然本公开已相对于数量有限的实施方案进行了描述，但本领域技术人员将了解大量的修改以及由此得到的变化。所附权利要求书旨在覆盖所有这类修改和变化。

Claims (20)

1.一种用于使两个井下接头同步的系统，其包括：

第一井下接头，所述第一井下接头包括：

被配置来生成未修改时钟信号的时钟信号生成器；以及

被配置来修改所述时钟信号的修改电路；

第二井下接头，所述第二井下接头包括被配置来接收所述修改后时钟信号作为输入并输出与所述未修改时钟信号同步的第二时钟信号的锁相环电路。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述锁相环电路包括耦接到追踪与保持电路的压控振荡器。

3.如权利要求2所述的系统，其中所述追踪与保持电路包括被配置来在所述第二时钟信号与所述未修改时钟信号同步时断开的开关。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述锁相环电路包括耦接到数模转换器的压控振荡器。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述时钟信号生成器和所述修改电路由被配置来在所述第二时钟信号与所述未修改时钟信号同步时断开的开关耦接。

6.如权利要求1所述的系统，其中当所述第二时钟信号与所述未修改时钟信号同步时，不在所述第一井下接头与所述第二井下接头之间传输所述修改后时钟信号。

7.如权利要求1所述的系统，其中所述修改电路是分频器。

8.如权利要求1所述的系统，其中所述修改电路是第二锁相环电路。

9.如权利要求1所述的系统，其中所述修改后时钟信号是具有窄带和低振幅的正弦信号。

10.如权利要求1所述的系统，其中所述修改后时钟信号通过井下地层无线发射。

11.如权利要求1所述的系统，其中所述第一井下接头和所述第二井下接头通过一个或多个插入的井下接头耦接。

12.一种用于使两个井下接头同步的电路，其包括：

相位检测器，所述相位检测器被配置来接收从未修改时钟信号修改的修改后时钟信号；

压控振荡器，所述压控振荡器被配置来输出与所述未修改时钟信号同步的时钟信号；以及

追踪与保持电路，所述追踪与保持电路包括被配置来在所述时钟信号与所述未修改时钟信号同步时断开的开关。

13.如权利要求12所述的电路，其中所述追踪与保持电路被配置来在所述开关断开时为所述压控振荡器供给恒定电压。

14.如权利要求13所述的电路，其中所述开关被配置来在不能供给所述恒定电压时闭合。

15.如权利要求13所述的电路，其中所述追踪与保持电路包括被配置来供给所述恒定电压的电容器。

16.如权利要求13所述的电路，其中所述追踪与保持电路包括被配置来供给所述恒定电压的数模转换器。

17.如权利要求12所述的电路，其中所述相位检测器被配置来利用时钟信号的专用频带从通信和功率总线接收所述修改后时钟信号。

18.一种用于使两个井下接头同步的方法，其包括：

沿着钻孔输送包括基础接头和扩展接头的工具；

在所述基础接头处，生成未修改时钟信号；

在所述基础接头处，修改所述未修改时钟信号以创建修改后时钟信号；

在所述工具的同步模式期间，将所述修改后时钟信号从所述基础接头发送到所述扩展接头；以及

在所述扩展接头处，获取所述修改后时钟信号，并基于所述修改后时钟信号使第二时钟信号与所述未修改时钟信号同步。

19.如权利要求18所述的方法，其还包括：停止所述同步模式并开始所述工具的通信模式。

20.一种用于使两个井下接头同步的系统，其包括：

第一井下接头，所述第一井下接头包括：

被配置来生成时钟信号的时钟信号生成器；以及

第二井下接头，所述第二井下接头包括锁相环电路，所述锁相环电路包括追踪与保持子电路、被配置来接收所述时钟信号作为输入并输出与所述时钟信号同步的第二时钟信号。