CN114599857B - 井下通信系统 - Google Patents

Abstract

一种用于井下通信的系统包括滚转稳定平台和与所述滚转稳定平台通信的泥浆脉冲发生器。所述泥浆脉冲发生器以包括编码数据的模式产生压力脉冲。接收器接收所述压力脉冲，并且对所述编码数据进行解码。所述接收器定位在能够接收压力脉冲的任何位置处。

Description

井下通信系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年10月31日提交的名称为“DOWNHOLE COMMUNICATION SYSTEMS”的美国专利申请第62/928377号的权益和优先权，该申请通过引用的方式整体并入本文。

背景技术

井下钻井工具经常旋转以在井下环境中钻取、扩孔或降解材料。许多井下钻井工具包括彼此独立旋转的部分。例如，滚转(roll)稳定平台通常相对于钻孔壁保持旋转稳定，并且用于定向钻井应用中以为地面上的操作者或井下控制单元提供参考，以将钻头引导到期望的轨迹上(例如，以引导钻头的方位角和/或倾斜度)。滚转稳定平台可以收集数据，诸如来自传感器的测量结果，这对于从滚转稳定平台到钻井系统的其他部分的通信可能是有益的。

发明内容

在一些实施方案中，井下通信系统包括滚转稳定平台和与滚转稳定平台通信的泥浆脉冲发生器。系统包括被配置成接收由泥浆脉冲发生器产生的压力脉冲的接收器。

在一些实施方案中，用于井下通信的方法包括使用与滚转稳定平台通信的泥浆脉冲发生器以一定模式产生压力脉冲。模式包括编码数据。该方法还包括在接收器处接收压力脉冲，并且对来自该模式的编码数据进行解码。

在一些实施方案中，用于井下通信的方法包括使用与滚转稳定平台通信的泥浆脉冲发生器产生第一组压力脉冲。第一组压力脉冲以具有第一频率的第一模式产生，并且在第一接收器处接收。可以在井下工具处以具有第二频率的第二模式产生第二组压力脉冲。可以在第二接收器处接收第二组压力脉冲。

提供本概述是为了介绍将在以下详细描述中进一步描述的一系列概念。本概述并非意图标识所要求保护的主题的关键或本质特征，也非意图用作限制所要求保护的主题的范围的辅助。

本公开的实施方案的另外的特征和优点将在以下描述中阐明，并且将部分地从描述中显而易见，或可以通过这类实施方案的实践得以领会。可以借助于所附权利要求中具体指出的仪器和组合来实现和获得这类实施方案的特征和优点。这些以及其他特征将从以下描述和所附权利要求中变得更加完整清楚，或可以通过如在下文中阐明的这类实施方案的实践得以领会。

附图说明

为了描述可获得本公开的上述特征和其他特征的方式，将通过参考在附图中示出的本公开的具体实施方案来呈现更为特定的描述。为了更好地理解，在各个附图中，相同的元件已经用相同的附图标记进行了表示。虽然一些附图可能是概念的示意性或夸大的表示，但至少一些附图可以按比例绘制。应该理解的是附图描绘了一些示例实施方案，并且将通过使用附图来更具体和详细地描述和解释实施方案，在附图中：

图1是根据本公开的至少一个实施方案的钻井系统；

图2-1是根据本公开的至少一个实施方案的井下连接的剖视图；

图2-2是根据本公开的至少一个实施方案的图2-1的井下连接的另一剖视图；

图3是根据本公开的至少一个实施方案的井下连接的剖视图；

图4是根据本公开的至少一个实施方案的井下遥测系统的剖视图；

图5是根据本公开的至少一个实施方案的另一井下遥测系统的剖视图；

图6是根据本公开的至少一个实施方案的又一井下遥测系统的剖视图；

图7是根据本公开的至少一个实施方案的通信系统的示意图；

图8是根据本公开的至少一个实施方案的另一通信系统的示意图；

图9是根据本公开的至少一个实施方案的又一通信系统的示意图；

图10是根据本公开的至少一个实施方案的用于井下通信的方法的方法图；并且

图11是根据本公开的至少一个实施方案的用于井下通信的另一方法的方法图。

具体实施方式

本公开总体上涉及用于在滚转稳定平台和钻井系统的其他部分之间传递信息的设备、系统和方法。图1示出了用于钻取地球地层101以形成井筒102的钻井系统100的一个示例。钻井系统100包括用于转动向下延伸到井筒102中的钻井工具组件104的钻机103。钻井工具组件104可以包括钻柱105、底部钻具组件(“BHA”)106和钻头110(附接到钻柱105的井下端)。

钻柱105可以包括通过工具接头109端对端连接的钻管108的若干接头。钻柱105通过中心孔传输钻井液并将转动动力从钻机103传输到BHA 106。在一些实施方案中，钻柱105还可以包括附加部件，诸如接头、短钻杆等。钻杆108提供液压通道，钻井液通过该液压通道从地面泵出。钻井液通过钻头110中选定大小的喷嘴、喷口或其他孔口排出，用于冷却钻头110和其上的切割结构，以及用于在钻取时将钻屑提升出井筒102。

BHA 106可以包括钻头110或其他部件。示例性BHA 106可以包括附加或其他的部件(例如，联接在钻柱105与钻头110之间)。附加BHA部件的示例包括钻铤、稳定器、随钻测量(MWD)工具、随钻测井(LWD)工具、井下马达、扩孔器、截面铣鞋、液压断开装置、震击器、振动或阻尼工具、其他部件或上述组合。BHA 106还可以包括旋转导向系统(RSS)。RSS可以包括改变钻头110方向的定向钻井工具，从而改变井筒轨迹。RSS的至少一部分可以维持相对于绝对参考系(诸如重力、磁北和/或真北)的对地静止位置。使用利用对地静止位置获得的测量结果，RSS可以定位钻头110，改变钻头110的路线，并且在计划的轨迹上引导定向钻井工具。在一些实施方案中，RSS的至少一部分可以是滚转稳定的，并且可以不与钻铤一起旋转。在这种实施方案中，RSS的这一部分可以是对地静止的，或者可以以控制钻柱方向的方式被控制。

通常，钻井系统100可以包括其他钻井部件和附件，诸如特殊阀(例如，方钻管旋塞、防喷器和安全阀)。包括在钻井系统100中的附加部件可以被认为是钻井工具组件104、钻柱105的一部分，或者BHA106的一部分，这取决于其在钻井系统100中的位置。

BHA 106中的钻头110可以是适用于降解井下材料的任何类型的钻头。例如，钻头110可以是适用于钻取地球地层101的钻取钻头。用于钻取地球地层的钻取钻头的示例性类型是固定刀具或刮刀钻头。在其他实施方案中，钻头110可以是用于移除金属、复合材料、弹性体、其他井下材料或其组合的铣鞋。例如，钻头110可以与造斜器一起使用，以铣削为井筒102加衬的套管107中。钻头110也可以是用以铣削掉井筒102内的工具、塞子、水泥、其他材料或其组合的平头铣鞋。通过使用铣鞋形成的切屑或其他钻屑可被提升到地面，或者可被允许落到井下。

传统上，以不同转速旋转的两个接头之间的通信可以经由物理连接来执行，诸如滑环或本领域已知的其他旋转物理连接。或者，电磁信号可以在以不同转速旋转的两个接头之间无线传输。然而，滑环等可能易于磨损、腐蚀、堵塞、阻塞以及上述组合。此外，电磁信号是短程的并且潜在地不可靠，尤其是在井下环境中，在井下环境中，井下设备、钻井液、岩层和其他因素会干扰电磁通信。

图2-1是根据本公开的至少一个实施方案的井下连接212的表示。井下连接212可以包括旋转构件214和独立旋转构件216。旋转构件214和独立旋转构件216可以彼此独立旋转。例如，旋转构件214可以包括与钻铤(例如，在图1的钻机103处)和/或钻取钻头(例如，图1的钻头110)同步旋转的井下接头218。在一些实施方案中，井下接头218可以是钻管(例如，图1的钻柱105)。在其他实施方案中，井下接头218可以是井下工具，或者是BHA的一部分(例如，图1的BHA 106)。

独立旋转构件216可以包括独立旋转平台220。独立旋转平台220可以以不同于井下接头218的转速旋转。例如，独立旋转平台220可以是滚转稳定系统，诸如旋转导向系统的滚转稳定控制单元。在其他示例中，独立旋转平台220可以是泥浆马达的转子。在仍其他示例中，独立旋转平台可以是旋转独立于井下接头218的任何其他井下元件。在另外的示例中，独立旋转构件可以是旋转导向系统上的非旋转套筒。

在一些示例中，旋转构件214可以以第一转速旋转，而独立旋转平台220可以以第二转速旋转。在一些实施方案中，第一转速可以与第二转速相同。在其他实施方案中，第一转速可以不同于第二转速。例如，第二转速可以小于第一转速(即，具有比第一转速更低的RPM)。在一些实施方案中，第一转速和第二转速可以在相同的方向上(例如，顺时针或逆时针)。在其他实施方案中，第一转速和第二转速可以在相反的方向上(例如，顺时针或逆时针)。在一些实施方案中，相对于外部参考系(诸如重力、磁北、网格北、真北或地层)，第二转速可以为零。在其他示例中，第二转速可以大于第一转速(即，具有比第一转速更高的RPM)。

在一些实施方案中，第一转速可以为零或近似为零。因此，旋转构件可能不会相对于外部参考系旋转。独立旋转构件可以由井下马达(诸如泥浆马达)驱动。以这种方式，独立旋转构件可以相对于旋转构件和外部参考系两者旋转。

独立旋转平台220可以连接到螺线管222。螺线管222可以旋转地固定到独立旋转平台220。换句话说，螺线管222可以以与独立旋转平台220相同的转速旋转。在一些实施方案中，螺线管222可以定位在独立旋转平台220的井上端224处。例如，独立旋转平台220可以包括延伸部226，该延伸部向井上延伸经过独立旋转平台的主体(未示出)。在其他实施方案中，延伸部226可以从独立旋转平台220向井下延伸，并且井下接头218可以在独立旋转平台220的井下。螺线管222可以用任何类型的连接连接到延伸部226，诸如螺纹连接、反向螺纹连接、螺栓连接、焊接、铜焊、过盈配合、摩擦配合或任何其他连接。

旋转构件214可以包括磁导体228。在一些实施方案中，磁导体228可以旋转地固定到旋转构件214。磁导体228可以关于或相对于螺线管222旋转地和/或纵向地移动。螺线管222包括中心孔230。在一些实施方案中，中心孔230可以具有开口232，该开口相对于中心孔230的其余部分具有不一致的直径。磁导体228可以包括形状与开口232互补的端部234。在一些实施方案中，磁导体228可以纵向地移入和移出开口232。

在一些实施方案中，磁导体228可以由磁性材料制成。例如，磁导体228可以由钢合金、镍合金或另一种类型的磁性材料制成，诸如稀土磁体(例如，钕或钐合金磁体)。

螺线管222与磁导体228之间可能存在缝隙236。在螺线管222的操作期间，缝隙236可以在螺线管222与磁导体228之间保持缝隙距离237或开放缝隙距离。以这种方式，磁导体228和螺线管222可以不接触。防止螺线管222和磁导体228接触可以减少旋转构件214与独立旋转构件216之间的物理连接的数量。这可以减少磨损，并因此增加螺线管222和/或磁导体228的寿命。此外，这可以提高系统的可靠性，因为螺线管222和磁导体228不会相对于彼此被卡住或堵塞。更进一步，这可以减少磁导体228上的拖曳扭矩。在至少一个实施方案中，如果井下连接在偏斜的钻孔中弯曲或弯折，缝隙236可以允许侧向间隙。此外，缝隙236可以允许热膨胀和/或在螺线管222和磁导体228相对于彼此的振动或其他运动期间防止接触。

在一些实施方案中，缝隙236可以填充有空气，诸如标准大气。用空气填充缝隙236可以减小移动磁导体228所需的力和/或可以增加和/或最大化利用磁导体228传导磁场的距离。在其他实施方案中，缝隙236可以填充有另一种气体或气体混合物，包括诸如氮气的惰性气体。在仍其他实施方案中，缝隙236可以包括真空或近真空。在又一其他实施方案中，缝隙236可以填充有流体，例如水基流体、油基流体、钻井泥浆或其他流体。在至少一个实施方案中，用流体填充缝隙236可以有助于维持螺线管222的工作温度。

在一些实施方案中，缝隙距离237可以介于具有上限值和下限值的范围内，所述上限值和下限值包括0.1mm、0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm中的任一者，或者为其间的任一值。例如，缝隙距离237可以大于0.1mm。在其他示例中，缝隙距离237可以小于10mm。在又一其他示例中，缝隙距离237可以是0.1mm至10mm范围内的任何值。在至少一个实施方案中，缝隙距离237在0.1mm与10mm之间可能是关键的。缝隙距离237的大小可以被设计成使得磁通量可以流过磁导体228，并且使得当螺线管222被启动时，磁导体228可以被磁性地吸引到螺线管222。

旋转构件214可以包括螺线管壳体238。螺线管壳体238可以绕螺线管222延伸。在一些实施方案中，螺线管壳体238可以延伸经过螺线管222的底部部分239，并接合延伸部226。螺线管壳体238可以通过旋转连接(诸如包括密封件的轴承)接合延伸部226。以这种方式，缝隙236可以绕螺线管222的外表面的一部分或全部延伸，其中螺线管壳体238密封该缝线以防止气体或流体逸出。换句话说，缝隙236可以是螺线管室240的一部分，其绕螺线管和磁导体228延伸。在其他实施方案中，螺线管壳体238可以在沿螺线管222的外表面的任何位置处接合螺线管222。

移动构件242(例如，致动构件)可以是致动阀244的一部分。致动阀244可以包括限流器246和流动路径248。图2-1示出了处于第一位置的井下连接212，其中移动构件242在移动构件第一位置背离螺线管222延伸。在第一位置，限流器246阻挡通向流动路径248的入口250。以这种方式，当井下连接212处于第一位置时，流入流动路径248的流体减少或停止。在一些实施方案中，磁导体228可以随着移动构件242相对于螺线管222移动。在一些实施方案中，移动构件242和限流器轴246的一部分可以包含在压力壳体内，该压力壳体将移动构件与248处的压力隔离。

在图2-1所示的位置，在磁导体228与移动构件242之间存在致动器缝隙241。在一些实施方案中，致动器缝隙241可以介于具有上限值和下限值的范围内，所述上限值和下限值包括0.1mm、0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm中的任一者，或者为其间的任何值。例如，致动器缝隙241可以大于0.1mm。在其他示例中，致动器缝隙241可以小于10mm。在又一其他示例中，致动器缝隙241可以是介于0.1mm与10mm之间的范围内的任何值。在至少一个实施方案中，致动器缝隙241在0.1mm与10mm之间可能是关键的。致动器缝隙241的大小可以被设计成使得磁通量可以流过磁导体228，并且使得当螺线管222被启动时，磁导体228可以被磁性地吸引到螺线管222。

图2-2示出了处于第二位置的井下连接212，其中移动构件242处于移动构件第二位置。在移动构件第二位置，移动构件242可以定位在开口232中，使得其比在移动构件第一位置更靠近螺线管222(即，更靠近独立旋转平台220的延伸部226，或更靠近螺线管222的井下端251)。

因为磁导体228在螺线管致动期间不移动，所以在移动构件第二位置的磁导体228与螺线管222之间的缝隙236可以与在移动构件第一位置的隙缝保持相同或大致相同。因此，当移动构件242处于移动构件第二第一位置或移动构件第二位置时，磁导体228和螺线管222可以不接触。换句话说，在井下连接212的第一位置或井下连接212的第二位置，磁导体228和螺线管222可以不发生物理或机械接触。以这种方式，在磁导体228与螺线管222之间可以总是存在非零距离。

如前所述，磁导体228可以相对于螺线管222保持固定，这意味着当螺线管222被启动时，磁导体228可以不移动，并且缝隙距离237可以与第二缝隙距离237-2相同。移动构件242可以在移动构件242与磁导体228之间具有第二缝隙。移动构件242可以被磁性地吸引到被启动的螺线管222的磁场。因此，当螺线管222被启动时，移动构件242可以朝向螺线管222移动，而磁导体228相对于螺线管222保持固定距离。在一些实施方案中，当移动构件242朝向磁导体228移动时，第二缝隙可以完全闭合，或者换句话说，当螺线管222被启动时，移动构件242可以接触磁导体228。在一些实施方案中，移动构件242可以移动致动阀244的直径的大约1/3或更大的直径。

如上所述，缝隙236可以减少旋转构件214与独立旋转构件216之间的旋转连接的数量。这可以降低BHA(例如，图1的BHA 106)的复杂性，减少井下连接212的部件的磨损，并降低BHA的成本。在一些实施方案中，缝隙236可以使井下连接212成为无摩擦或低摩擦连接，因为旋转构件214与独立旋转构件216之间的接触点是有限的。

朝向螺线管222移动移动构件242可以从流动路径248的入口250移除限流器246。这可以允许流体进入流动路径248。以这种方式，致动阀244可以在井下连接212第二位置打开，或者当移动构件242处于移动构件第二位置时打开。类似地，致动阀244可以在井下连接212第一位置(例如，图2-1所示的位置)闭合，或者当移动构件242处于移动构件第一位置时(如图2-1所示)闭合。

在一些实施方案中，当井下连接212处于第一位置时，螺线管222可以被停用。因此，当螺线管222被启动时，移动构件228可以被拉向螺线管222。这可以从流动路径248的入口250移除限流器246。以这种方式，当井下连接212处于第二位置时，螺线管222被启动。因此，启动螺线管222可以致动移动构件242，该移动构件可以致动或打开致动阀244。

在螺线管222被停用之后，弹性构件(未示出)可以提供回复力，以将移动构件242从移动构件第二位置移动或推动回到移动构件第一位置。弹性构件可以包括液压或气动活塞、螺旋弹簧、波形弹簧、贝氏垫圈等。因此，通过启动和停用螺线管222，致动阀244可以被启动和停用。在这种情况下，井下连接212的标准或无动力位置可以是第一位置，或者致动阀244闭合。

在其他实施方案中，当井下连接212处于第二位置时，螺线管222可以被停用。因此，当螺线管222被启动时，移动构件242可以被螺线管222排斥。这可以移动移动构件242，从而将限流器246插入流动路径248的入口250。以这种方式，当井下连接212处于第一位置时，螺线管222被启动。

在螺线管222被停用之后，弹性构件(未示出)可以提供回复力，以将移动构件242从移动构件第一位置移动或推动回到移动构件第二位置。弹性构件可以包括液压或气动活塞、弹簧、贝氏垫圈等。因此，通过启动和停用螺线管222，致动阀244可以被启动和停用。在这种情况下，井下连接212的标准或无动力位置可以是第二位置，或者致动阀244打开。

在一些实施方案中，来自致动阀244的液压可以提供回复力，以将移动构件242从移动构件第一位置返回到移动构件第二位置，或者从移动构件第二位置返回到移动构件第一位置。在这种情况下，由螺线管222提供的磁场以足够的力吸引或排斥移动构件242以克服液压。

在一些实施方案中，移动构件242可以具有冲程长度，该冲程长度可以是移动构件第一位置与移动构件第二位置之间的纵向长度差。换句话说，冲程长度可以是致动器缝隙(例如，图2-1的致动器缝隙241)和第二缝隙距离(例如，如图2-2所示的没有间隙)之间的差。在一些实施方案中，冲程长度可以是打开和闭合致动阀244所需的最小长度。在一些实施方案中，冲程长度可以介于具有上限值和下限值的范围内，所述上限值和下限值包括1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、12mm、14mm、16mm中的任一者，或者为其间的任何值。例如，冲程长度可以大于3mm。在其他示例中，冲程长度可以小于20mm。在又一其他示例中，冲程长度可以是介于1mm与10mm之间的范围内或者介于1.5mm与4mm之间的范围内的任何值。在一些实施方案中，冲程长度可以是致动阀244的直径的1/3或更大。

通过选择性地启动和停用螺线管222，独立旋转平台220可以将信息从独立旋转构件216传送到旋转构件214。该信息可以被编码成通过控制螺线管222被启动和停用的时间长度、启动和停用的频率或任何已知的通信模式来表示的模式。如上所述，启动和停用螺线管222可以导致移动构件242从移动构件第一位置移动到移动构件第二位置。在一些实施方案中，连接到旋转构件214的传感器可以感测移动构件242的移动。控制单元或计算系统然后可以从移动构件242的移动的模式对信息进行解码。在一些实施方案中，独立旋转构件216与旋转构件214之间的信号可以与移动构件242被致动和停止致动一样快地传输。

在其他实施方案中，致动阀244可以启动井下工具，这可以便于与井筒和/或地面的其他部分连通。例如，井下工具可以是泥浆脉冲遥测系统，并且致动阀244可以启动泥浆脉冲遥测系统中的泥浆脉冲。在一些实施方案中，感测致动构件和致动阀244的移动的传感器可以将信息从独立旋转构件216传送到旋转构件214。

图3是井下遥测系统352的实施方案的表示。井下遥测系统352可以包括与关于图2-1和图2-2描述的连接相同的特征和特性中的至少一些。在一些实施方案中，井下遥测系统352可以包括旋转构件314和独立旋转构件316。独立旋转构件316可以包括滚转稳定平台320。来自滚转稳定平台320的井上端的延伸部326可以连接到螺线管322。磁导体328可以偏离螺线管322。磁导体328可以连接到致动阀344，该致动阀344包括限流器346，该限流器可以基于移动构件342的位置来限制到流动路径348的流动。

在一些实施方案中，滚转稳定平台320可以是(或者可以是其一部分)随钻测量(MWD)工具、随钻测井(LWD)工具、旋转导向系统(例如，旋转导向控制单元)或者上述任何组合。滚转稳定平台320可以包括平台控制单元360。平台控制单元360可以与螺线管322电子通信。平台控制单元360可以控制螺线管322的启动。换句话说，平台控制单元360可以将电流引导到螺线管322，以启动或停用螺线管322。

平台控制单元360可以将数据编码成一定模式。例如，平台控制单元360可以通过以该模式启动和/或停用螺线管322来对数据进行编码。因此，平台控制单元360可以通过以该模式启动和/或停用螺线管322来传送或传输信息，该模式包括编码数据。

当螺线管322被启动和/或停用时，致动阀344可以被打开和/或闭合。流动路径348可以与泥浆脉冲发生器356流体连通。当致动阀344打开时，流体可以流过流动路径348，这可以致动泥浆脉冲发生器366。以这种方式，泥浆脉冲发生器356可以与滚转稳定平台320通信。换句话说，滚转稳定平台320可以通过以该模式启动和/或停用螺线管322来向泥浆脉冲发生器356传送信息。这可以允许滚转稳定平台320与不以与滚转稳定平台相同的速率旋转的钻井系统的元件传送信息。

在一些实施方案中，泥浆脉冲发生器356中的限流器357具有高压位置和低压位置。当限流器357处于高压位置时，流经泥浆脉冲发生器356的钻井液受到限制，这增加了钻井液的液压。当限流器357处于低压位置时，流经泥浆脉冲发生器356的钻井液相对不受限制，这降低了钻井液的液压。因此，通过在高压位置与低压位置之间改变限流器357，可以改变钻井液的液压，这可以导致“压力脉冲”应该理解，图3所示的泥浆脉冲发生器356仅仅是泥浆脉冲发生器的一个实例性实施方案。使用具有不同形状和/或定位在不同位置(诸如在壁359中)的限流器357的其他泥浆脉冲发生器(例如警报器型泥浆脉冲发生器)也可以用在本公开的实施方案中。

当致动阀344打开时，流过流动路径348的流体可以致动泥浆脉冲发生器356，将限流器357从低压位置改变为高压位置。类似地，当致动阀344闭合时，泥浆脉冲发生器356可以停止致动，并且限流器357可以从高压位置改变为低压位置。因此，当螺线管322被启动时，泥浆脉冲发生器356可以增加钻井液的压力，而当螺线管322被停用时，泥浆脉冲发生器356可以降低钻井液的压力。因此，可以通过启动和停用螺线管322来产生压力脉冲。因为致动阀344致动和停止致动泥浆脉冲发生器356，所以致动阀344可以是用于泥浆脉冲发生器356的导阀。

在一些实施方案中，致动螺线管322的电源定位在滚转稳定平台320上。因为致动阀344可以是用于泥浆脉冲发生器356的导阀，所以泥浆脉冲发生器356可以不需要独立的电源。因此，泥浆脉冲发生器356可以是完全机械的，或者是完全液压操作的，而没有电子控制单元。在一些实施方案中，泥浆脉冲发生器356可以没有其他致动机构，并且可以仅由致动阀344致动。在其他实施方案中，旋转构件314上的传感器可以感测移动构件342的致动和停止致动，并且泥浆脉冲发生器356上的电子控制单元可以致动泥浆脉冲发生器。

以这种方式，平台控制单元360可以将信息和/或数据从独立旋转构件316传送到能够接收和接收压力脉冲并解释编码数据的任何位置。在一些实施方案中，平台控制单元360可以将信息和/或数据从独立旋转构件316传送到定位在地面位置处的压力脉冲接收器。在相同或其他实施方案中，平台控制单元360可以将信息和/或数据从独立旋转构件316传送到定位在井下工具处的压力脉冲接收器。因此，平台控制单元360可以在相对较短的范围(例如，0-50英尺)直到并包括相对较长的范围(例如，钻孔的整个长度或超过8,000英尺)内传送信息。

在至少一个实施方案中，滚转稳定平台320可以包括与平台控制单元360电子通信的至少一个平台传感器358。至少一个平台传感器358可以定位在MWD工具或LWD工具上，或者至少一个平台传感器358可以定位在滚转稳定平台的另一方面上。至少一个平台传感器358可以包括任何类型的传感器，诸如定向传感器(例如，方位角和/或倾斜度)、重力传感器、伽马射线传感器、加速度计、陀螺仪、电阻率传感器、工具状态传感器、(例如，应变仪或电阻率阵列)任何其他传感器或其组合。

至少一个平台传感器358可以进行测量。平台控制单元360然后可以将测量结果编码成一定模式，并以该模式启动螺线管322。以这种方式，泥浆脉冲发生器356可以以该模式将测量结果作为压力脉冲传输。因此，可以将测量结果传送到能够用泥浆脉冲接收器接收和解码压力脉冲的任何位置。

在一些实施方案中，平台控制单元360可以基于一组预定钻井条件来控制泥浆脉冲发生器356的致动，所述预定钻井条件诸如井筒深度、倾斜度、地层特性(例如，岩石类型、岩石硬度和孔隙度)、其他钻井条件或其组合。在一些实施方案中，至少一个平台传感器358可以进行测量，并且至少部分基于该测量结果，平台控制单元360可以致动或停止致动致动阀344，并因此致动泥浆脉冲发生器356。

图4是根据本公开的至少一个实施方案的井下遥测系统452的表示。井下遥测系统452可以包括与关于图2-1至图3描述的井下遥测系统和连接相同的特征和特性中的至少一些。在一些实施方案中，井下遥测系统452可以包括旋转构件414和独立旋转构件416。独立旋转构件416可以包括滚转稳定平台420。来自滚转稳定平台420的井上端的延伸部426可以连接到螺线管422。磁导体428可以偏离螺线管422，并且移动构件442可以偏离磁导体428。磁导体428可以连接到致动阀444，致动阀444致动泥浆脉冲发生器456。因此，致动阀444可以是用于泥浆脉冲发生器456的导阀。以这种方式，滚转稳定平台420可以与泥浆脉冲发生器456通信。换句话说，滚转稳定平台420可以以该模式启动和/或停用螺线管422，从而致动和/或停止致动致动阀444。这可以允许滚转稳定平台420向泥浆脉冲发生器456传送信息。这还可以允许滚转稳定平台420与不以与滚转稳定平台相同的速率旋转的钻井系统的元件传送信息。

在一些实施方案中，接收器462可以被配置成检测由泥浆脉冲发生器456产生的压力脉冲。在一些实施方案中，接收器462可以是能够检测由压力脉冲(诸如由泥浆脉冲发生器456产生的压力脉冲)引起的钻井压力的变化的任何传感器或工具。在至少一个实施方案中，接收器462可以被配置成检测由从地面位置传播的压力脉冲引起的钻井压力的变化。因此，接收器462可以被配置成检测钻井压力的任何变化，而不管其来源如何。

在一些实施方案中，接收器462可以用压力传感器直接测量钻井液的压力，所述压力传感器诸如活塞、隔膜、应变仪、压电压力传感器、光纤、压力换能器、压力变送器或上述任何组合。在相同或其他实施方案中，接收器462可以间接测量钻井液的压力。例如，接收器462可以根据压力测量钻井液的性质，诸如体积流速或流体速度。在其他示例中，接收器462可以测量涡轮或其他旋转元件的转速，涡轮或其他旋转元件的旋转取决于钻井液的速度和体积流量(其取决于钻井压力)。因此，接收器462可以是被配置成检测或测量钻井液压力变化的任何装置。

在一些实施方案中，接收器462可以定位在井下工具455上。例如，井下工具455可以是MWD工具或LWD工具。在其他示例中，井下工具455可以是可扩展的井下工具，诸如扩孔器、截面铣鞋或稳定器。在又一其他实施方案中，井下工具455可以是发电单元，诸如泥浆马达或涡轮马达。在仍其他实施方案中，井下工具455可以是在BHA上或井下环境中使用的任何工具或接头。在另外的实施方案中，多个接收器462可以定位在井下工具455的多个部件(例如，MWD工具、LWD工具、可扩展的井下工具、发电单元、其他工具和/或接头或其组合)上。

在一些实施方案中，井下遥测系统452可以直接定位在井下工具455的井下。换句话说，井下工具455可以经由机械连接(诸如标准螺纹管连接)直接连接到井下遥测系统452。在其他实施方案中，井下工具455可以定位在背离井下遥测系统452更远的位置。例如，井下工具455可以是多个井下工具中的一者，并且多个井下工具中的一个或多个其他井下工具可以定位在井下工具455与井下遥测系统452之间。在相同或其他示例中，一个或多个管状构件可以定位在井下工具455与井下遥测系统452之间。

井下工具455可以包括井下工具控制单元464。井下工具控制单元464可以与接收器462电子通信。换句话说，接收器462可以将压力测量结果(或相关测量结果)传输至井下工具控制单元464。井下工具控制单元464可以识别压力脉冲的模式。在识别压力脉冲的模式之后，井下工具控制单元464可以解码来自该模式的信息或数据。以这种方式，井下遥测系统452可以将信息从滚转稳定平台420传送到井下工具455。因此，来自滚转稳定平台420的信息可以被传送到包括接收器462的任何井下工具455。

在一些实施方案中，井下工具控制单元464可以处理从接收器462接收的压力脉冲解码的信息。例如，信息可以是由平台传感器458测量的平台测量结果。平台控制单元460可以将平台测量结果编码成一定模式，并且平台控制单元460可以以该模式启动和停用螺线管422，这可以以该模式启动泥浆脉冲发生器456。因此，由接收器462接收并由井下工具控制单元464解码的模式可以是平台测量结果。在一些实施方案中，平台传感器458可以是井下工具中使用的任何传感器。例如，平台传感器458可以是轨迹传感器(方位角和/或倾斜度)、伽马传感器、电阻率传感器、工具状态传感器(例如，振动、应变仪、温度)或任何其他类型的传感器。

井下工具控制单元464然后可以处理平台测量结果。例如，井下工具控制单元464可以将平台测量结果与井下工具传感器466获得的工具测量结果进行比较。在一些实施方案中，平台测量结果和工具测量结果可以是不同的测量结果。在其他实施方案中，平台测量结果和工具测量结果可以是类似的测量结果。例如，平台测量结果和工具测量结果都可以是轨迹测量结果(方位角和/或倾斜度)。在其他示例中，平台测量结果和工具测量结果都可以是电阻率测量结果。

滚转稳定平台420可以比井下工具455更靠近钻头定位。因此，平台传感器458可以比井下工具传感器466更靠近钻头。与背离钻头进行的测量相比，靠近钻头进行的测量可能更准确，或者至少更能代表钻头处的状况。因此，可以分析平台传感器458与井下工具传感器466之间的条件差异。在一些实施方案中，这种条件差异可以向井下工具控制单元464或地面处的操作者提供钻井条件变化有多快的指示。例如，伽马测量结果的差异可以指示地层是否已经改变，或者钻头是否正偏离目标地层。在其他示例中，电阻率的差异可以指示井下流体性质的变化，诸如是否遇到井下水或油储层。在仍其他示例中，BHA的不同位置的振动差异可以指示BHA的表现如何，并提供可以在其他BHA的设计期间使用的反馈。

传感器距离468可以是平台传感器458与井下工具传感器466之间的距离。井下工具控制单元464可以使用传感器距离468来分析平台测量结果。例如，可以将平台测量测量轨迹(方位角和/或倾斜度)与工具测量测量轨迹(方位角和/或倾斜度)进行比较。传感器距离468上的轨迹差异可以用于确定钻孔的即时或实时曲率。该曲率信息可以帮助避免需要等待井下工具传感器466行进传感器距离468。因此，井下工具控制单元464和/或操作者可以至少部分基于来自平台传感器458的信息而具有更多当前或最新的信息。

在一些实施方案中，井下工具控制单元464可以基于平台测量结果来改变一个或多个钻井参数。例如，如果平台测量结果指示钻头已经到达目标深度或目标地层，则井下工具控制单元464可以发信号给可扩展工具(诸如截面铣鞋或扩孔器)以进行扩展。在其他示例中，如果平台测量结果指示钻头过度振动或经受比期望更大的钻压，则井下工具控制单元464可以发送指示应当降低转速或钻压的信号。在仍其他示例中，如果平台测量结果指示钻头已经偏离计划轨迹，则井下工具控制单元464可以向旋转导向系统发送信号以改变钻取钻头的轨迹。在又一其他示例中，井下工具455可以是可扩展工具，并且井下工具控制单元464可以至少部分基于从压力脉冲解码的信息来修改可扩展叶片的延伸。

图5是根据本公开的至少一个实施方案的钻井系统500的表示。钻井系统500可以包括与关于图2-1至图4描述的井下遥测系统和连接相同的特征和特性中的至少一些。钻井系统500可以包括定位在地面位置处的钻机503，其操作连接到钻柱505的井下端的BHA506。

钻柱505可以包括通过工具接头509端对端连接的管508的若干接头。BHA 506可以包括钻头510或其他部件。附加BHA部件的示例包括钻铤、稳定器、MWD工具、LWD工具、井下马达、扩孔器、截面铣鞋、液压断开装置、震击器、振动或阻尼工具、其他部件或上述组合。

BHA 506可以包括泥浆脉冲遥测系统552。泥浆脉冲遥测系统552可以包括钻头510上方的滚转稳定平台520。滚转稳定平台520可以包括平台传感器560。滚转稳定平台520可以以不同于BHA 506的其余部分(包括钻头510)的转速旋转。例如，滚转稳定平台520可以是滚转稳定旋转导向系统。滚转稳定平台520可以包括螺线管，该螺线管可以使移动构件致动与滚转稳定平台520相邻的泥浆脉冲发生器556。致动泥浆脉冲发生器556可以引起流过BHA506和钻柱505的钻井液的压力变化。以这种方式，可以产生钻井液中的压力脉冲，由滚转稳定平台520启动并由泥浆脉冲发生器556致动。

如上所述，压力脉冲可以以包括编码数据的模式产生。编码数据可以包括在传感器558处进行的测量结果，或者任何其他数据。

压力脉冲可以通过钻井液传输到地面。压力脉冲可以传输到立管570。立管570通常可以指从钻井液泵571通向钻机503处的钻柱505的管。立管570中的压力可以在接收器562处测量。接收器562可以是本领域已知的用于测量流体压力的任何接收器。接收器562可以包括处理器，该处理器对该模式进行解码并从压力脉冲的模式中检索信息。以这种方式，信息可以从滚转稳定平台520传送到地面。换句话说，信息可以从滚转稳定平台520传送到接收器562，接收器562是地面接收器。

如上所述，靠近钻头510进行的测量结果，诸如在滚转稳定平台520上的传感器558处进行的测量结果，可能比远离钻头510进行的测量结果更准确或更能代表当前钻井条件。因此，从滚转稳定平台520向地面传递信息可以为操作者提供更准确和/或更有代表性的信息。操作者可以响应于从压力脉冲解码的数据或信息做出改变。更准确和/或更具代表性的信息可以允许操作者更快地做出那些改变，或者做出更具体地适用于测量的钻井条件的改变。这可以提供许多好处，包括但不限于提高钻速、降低钻孔成本、延长设备寿命、提高油井产量或上述任何组合。

图6是根据本公开的至少一个实施方案的钻井系统600的表示。钻井系统600可以包括与关于图2-1至图5描述的钻井系统、井下遥测系统和连接相同的特征和特性中的至少一些。钻井系统600可以包括定位在地面位置处的钻机603，其操作连接到钻柱605的井下端的BHA 606。

钻柱605可以包括通过工具接头609端对端连接的管608的若干接头。BHA 606可以包括钻头610或其他部件。附加BHA部件的示例包括钻铤、稳定器、MWD工具、LWD工具、井下马达、扩孔器、截面铣鞋、液压断开装置、震击器、振动或阻尼工具、其他部件或上述组合。

BHA 606可以包括泥浆脉冲遥测系统652。泥浆脉冲遥测系统652可以包括钻头610上方的滚转稳定平台620。滚转稳定平台620可以包括平台传感器658。滚转稳定平台620可以以不同于BHA 606的其余部分(包括钻头610)的转速旋转。例如，滚转稳定平台620可以是滚转稳定旋转导向系统。滚转稳定平台620可以包括螺线管，该螺线管可以使移动构件致动与滚转稳定平台620相邻的泥浆脉冲发生器656。致动泥浆脉冲发生器656可以引起流过BHA606和钻柱605的钻井液的压力变化。以这种方式，可以产生钻井液中的压力脉冲，由滚转稳定平台620启动并由泥浆脉冲发生器656致动。

如上所述，压力脉冲可以以包括编码数据的模式产生。编码数据可以包括在平台传感器658处进行的测量结果，或任何其他数据。

钻井系统600还可以包括井下工具655。井下工具可以定位在BHA 606上，或者定位在钻柱605中的BHA 606的井上。井下工具655可以包括井下工具接收器662-1，井下工具接收器662-1被配置为接收压力脉冲。井下工具控制单元664可以对压力脉冲的模式进行解码，从而接收从滚转稳定平台620传送的编码信息或数据。以这种方式，滚转稳定平台620可以将信息传送给井下工具655。

此外，压力脉冲可以通过钻井液传输到地面。压力脉冲可以传输到立管670。立管670通常可以指从钻井液泵671通向钻机603处的钻柱605的管。立管670中的压力可以在地面接收器662-2处测量。地面接收器662-2可以是本领域已知的用于测量流体压力的任何接收器。与地面接收器662-2电子通信的处理器可以对该模式进行解码，并从压力脉冲的模式中检索信息。因此，在一些实施方案中，井下工具接收器662-1和地面接收器662-1都可以接收压力脉冲，并对该模式进行解码以接收该模式中编码的信息。

在其他实施方案中，井下工具接收器662-1或地面接收器662-2中只有一者可以对模式中编码的信息进行解码。例如，压力脉冲可以在模式的开始处包括前导模式。前导模式可以指示压力脉冲源自滚转稳定平台620。井下工具控制单元664或地面控制单元672可以对前导模式进行解码。井下工具控制单元664或地面控制单元672中的指令可以指示应该忽略模式的剩余部分，使得井下工具控制单元664或地面控制单元672不对模式的剩余部分进行解码。

在至少一个实施方案中，井下工具655可以包括井下工具泥浆脉冲遥测系统。井下工具泥浆脉冲遥测系统可以能够产生压力脉冲以传输到地面。在一些实施方案中，井下工具655可以独立于滚转稳定平台620操作泥浆脉冲发生器656。

在接收到压力脉冲(例如，来自滚转稳定平台620)之后，井下工具655可以利用井下工具控制单元664处理来自滚转稳定平台620的信息。例如，滚转稳定平台620可以利用平台传感器658测量测量结果，利用平台控制单元660将其编码成一定模式，并以该模式致动泥浆脉冲发生器656。井下工具接收器662-1可以接收脉冲模式，井下工具控制单元664可以对该模式进行解码，从而从平台传感器658检索测量结果。井下工具控制单元664然后可以处理该测量结果，并将该测量结果与其他信息组合，并指示泥浆脉冲发生器将该信息发送到地面。因此，井下工具655可以将来自滚转稳定平台620的信息中继到地面接收器662-2。

图7是根据本公开的至少一个实施方案的通信系统773的表示。通信系统773可以包括与关于图2-1至图6描述的钻井系统、井下遥测系统和连接相同的特征和特性中的至少一些。通信系统773可以包括井下泥浆脉冲遥测系统774，其包括滚转稳定平台775和旋转构件776。滚转稳定平台775可以包括平台控制单元777和螺线管778。旋转构件可以包括致动器779和泥浆脉冲发生器780。

平台控制单元777可以启动螺线管778，该螺线管可以致动致动器779。螺线管778和致动器779可以以不同的转速旋转。因此，泥浆脉冲遥测系统774允许以不同转速旋转的元件之间的通信。致动器779可以致动泥浆脉冲发生器780。每当致动器被启动时，泥浆脉冲发生器780可以在钻井液中产生压力脉冲。平台控制单元777可以以一定模式启动螺线管778，该模式包括编码数据781。因此，泥浆脉冲发生器780可以基于螺线管778的启动传送编码数据781。

编码数据781可以被分发或传送到一个或多个接收器782。例如，通信系统773可以包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多(即“n”)个接收器。一个或多个接收器782可以定位在能够接收包括编码数据781的压力脉冲的任何位置处。例如，第一接收器可以定位在沿钻柱的位置处，诸如在MWD或LWD处。第二接收器可以定位在沿钻柱的第二位置处，诸如在井下工具处。第三接收器可以定位在地面位置处，诸如在立管处。在其他示例中，单个接收器782可以定位在井下工具上或在地面位置处。

图8是根据本公开的至少一个实施方案的通信系统873的表示。通信系统873可以包括与关于图2-1至图7描述的钻井系统、井下遥测系统和连接相同的特征和特性中的至少一些。在所示的实施方案中，滚转稳定平台875可以包括一个或多个传感器883。一个或多个传感器883可以测量测量结果。平台控制单元877可以将测量结果编码成一定模式，并以该模式启动螺线管878。螺线管878然后可以以该模式致动致动器879，并因此致动泥浆脉冲发生器880。以这种方式，泥浆脉冲遥测系统874可以将在滚转稳定平台875上测量的编码数据881传送给旋转构件876。

编码数据881可以作为压力脉冲传输到钻井系统884。接收器882可以接收压力脉冲。与接收器882电子通信的处理器885可以使用解码模块886对编码数据881进行解码。解码模块886可以使用用于对编码压力脉冲进行解码的任何技术来对编码数据881进行解码。处理器可以包括分析模块887，该分析模块然后可以分析解码的测量结果。

在一些实施方案中，处理器885可以基于编码数据881改变井下工具的钻井参数。例如，井下工具可以是可扩展的井下工具，并且处理器885可以至少部分基于编码数据881指示井下工具扩展或缩回可扩展工具的可扩展叶片。可扩展叶片的扩展或缩回程度可以至少部分基于编码数据881而改变。例如，地层信息可以包括地层硬度的指示。更硬的地层可能需要稳定器叶片进一步扩展，或者在稳定器叶片扩展时使用更大的力，以充分稳定BHA。因此，在一些实施方案中，处理器885可以指示稳定器增加稳定器叶片的扩展力。在其他示例中，处理器885可以基于对编码数据881的分析来指示工具传感器进行工具测量。

在一些实施方案中，编码数据881可以包括用于井下工具的指令。这些指令可以是改变井下工具的至少一个钻井参数的指令。例如，指令可以是MWD或LWD进行测量的指令。在其他示例中，指令可以指示井下工具扩展可扩展叶片。在其他示例中，指令可以指示任何井下工具改变任何钻井参数。

在一些实施方案中，钻井系统884可以是井下钻井系统(例如，图1的钻井系统100)的任何方面。例如，接收器882可以定位在地面位置处，诸如在立管处。在其他示例中，接收器882可以定位在井下位置处，诸如MWD、可扩展工具或其他井下工具。在一些实施方案中，接收器882和处理器885可以定位在不同的位置中。例如，接收器882可以定位在地面的立管处，但处理器885可以定位在操作者的工作站处，其中处理器885与接收器882进行有线或无线通信。在其他示例中，接收器882可以定位在第一井下工具上，而处理器885可以定位在第二井下工具上，第一井下工具和第二井下工具进行电子通信。在其他示例中，接收器882可以定位在井下位置处，而处理器885可以定位在地面处。

图9是根据本公开的至少一个实施方案的通信系统973的表示。通信系统973可以包括与关于图2-1至图8描述的钻井系统、井下遥测系统和连接相同的特征和特性中的至少一些。泥浆脉冲遥测系统974可以通过使用控制单元977启动螺线管978来将信息从滚转稳定平台975传送到旋转构件976，该螺线管致动致动器979。这可以导致泥浆脉冲发生器980在钻井液中产生一系列压力脉冲。压力脉冲可以通过钻井液传播到钻井液存在的任何地方。压力脉冲可以包括第一组编码数据981-1，诸如来自平台传感器983的平台测量结果。

钻井系统984可以在第一接收器982-1处接收压力脉冲。在一些实施方案中，第一接收器982-1可以定位在井下工具上，诸如MWD、可扩展工具或另一井下工具。钻井系统984可以包括处理器985，该处理器可以使用解码模块986对第一组编码数据981-1进行解码。可以利用分析模块987来分析解码数据。

钻井系统984还可以包括工具传感器988。工具传感器988可以收集工具测量结果并将其传送给处理器985。工具测量结果可以是与来自平台传感器983的平台测量结果相同、互补或不同的测量结果。处理器的分析模块987可以分析工具测量结果。在一些实施方案中，工具测量结果可以与平台测量结果同时分析、组合分析或比较。在其他实施方案中，可以独立于平台测量结果来分析工具测量结果。

钻井系统984还可以包括钻井系统泥浆脉冲发生器989。在一些实施方案中，钻井系统泥浆脉冲发生器989可以与旋转构件976上的泥浆脉冲发生器980相同，并且处理器985可以对泥浆脉冲发生器989进行独立控制，并且在一些实施方案中还可以对泥浆脉冲发生器980进行独立控制。在其他实施方案中，钻井系统泥浆脉冲发生器989可以不同于旋转构件976上的泥浆脉冲发生器980。处理器985可以以对第二组编码数据981-2进行编码的模式致动钻井系统泥浆脉冲发生器989。

在一些实施方案中，第二组编码数据981-2可以包括从第一组编码数据981-1解码的数据。例如，第二组编码数据981-2可以包括平台测量结果、若干平台测量结果的汇总、平台测量结果的分析、或平台测量结果与工具测量结果的比较、或上述任何组合。在其他实施方案中，第二组编码数据981-2可以包括其他信息，诸如工具测量结果。在其他实施方案中，第二组编码数据981-2可以包括从第一组编码数据981-1解码的数据和其他信息的组合，诸如分析模块987的分析、工具测量结果或上述任何组合。

通信系统973还可以包括第二接收器982-2。第二接收器982-2可以定位在与第一接收器982-1不同的位置处。例如，第一接收器982-1可以定位在井下工具上，而第二接收器982-2可以定位在地面位置处。在一些实施方案中，包括第一组编码数据981-1的压力脉冲可以在第一接收器982-1和第二接收器982-2两者处被接收。此外，可以在第二接收器982-2处接收包括第二组编码数据981-2的压力脉冲。以这种方式，泥浆脉冲遥测系统974和钻井系统984都可以与地面独立地通信(经由第二接收器982-2)。在其他实施方案中，第一接收器982-1和第二接收器982-2可以都定位在地面位置处，或者都可以是地面接收器。

在一些实施方案中，泥浆脉冲遥测系统974和钻井系统984可以以相同的频率产生压力脉冲。换句话说，第一组编码数据981-1可以以具有第一频率的第一模式作为第一组压力脉冲被编码和传输，而第二组编码数据981-2以具有第二频率的第二模式作为第二组压力脉冲被编码和传输，第一频率和第二频率是相同的。如果第一频率和第二频率是相同的，则第一组压力脉冲和第二组压力脉冲可能不会在不丢失信息的情况下同时传输。换句话说，第一组编码数据981-1中的一些或全部可能在第二组编码数据981-2中丢失，第二组编码数据981-2中的一些或全部可能在第一组编码数据981-1中丢失，或者第一组编码数据981-1和第二组编码数据981-2两者中的一些或全部可能在彼此的信号中丢失。换句话说，在不丢失数据的情况下，第一组压力脉冲可以不与第二组压力脉冲重叠。

为了防止第一组压力脉冲与第二组压力脉冲重叠，钻井系统984可以在开始产生或传输第二组压力脉冲之前等待第一组压力脉冲结束。在一些实施方案中，钻井系统984可以在开始产生或传输第二组压力脉冲之前等待第一组压力脉冲中的缝隙。例如，钻井系统984可以等待预定长度的压力脉冲缝隙。在压力脉冲的缝隙已经延伸了预定长度之后，钻井系统可以确定第一组压力脉冲已经结束，并且开始产生或传输第二组压力脉冲。在一些实施方案中，钻井系统984可以利用识别模式开始第二组压力脉冲，指示钻井系统984正在产生压力脉冲。

在一些实施方案中，钻井系统984可以在第一组压力脉冲结束时等待“结束代码”。结束代码也可以被称为“信号交换”结束代码可以是向第一组编码数据981-2发送结束信号的压力脉冲的独特模式。当解码模块986对结束代码进行解码时，分析模块987可以解释结束代码，以确定第一组压力脉冲已经被完全传输，或者所有的第一组编码数据981-2已经被接收。处理器985然后可以以第二模式致动钻井系统泥浆脉冲发生器989。以这种方式，处理器985可以减少或防止第一组压力脉冲与第二组压力脉冲之间的重叠。

应当理解，虽然系统的实施方案已经被描述为在钻井系统984上具有接收器，但上述实施方案中的每一者都可以包括也具有接收器的遥测系统974(例如，上述的滚转稳定平台)(或者遥测系统974可以具有接收器而不是钻井系统984)。在这种实施方案中，滚转稳定平台975可以包括接收器，该接收器监听泥浆脉冲或者感测来自钻井系统984泥浆脉冲发生器989的流量变化。这些信号可以被解码并如上面关于接收机所描述的那样使用。此外，如上所述，遥测系统974接收器可以等待缝隙，监听结束代码或信号交换，然后可以使用泥浆脉冲发生器980传输泥浆脉冲，以防止泥浆脉冲信号的重叠。这样，遥测系统974和钻井系统984可以接收和发送信号，并且可以协同通信以防止信号重叠，从而防止信号丢失。

在一些实施方案中，泥浆脉冲遥测系统974和钻井系统984可以以不同频率产生压力脉冲。换句话说，第一频率可以不同于第二频率。在一些实施方案中，第一组压力脉冲可以具有比第二组压力脉冲更高的频率。在其他实施方案中，第二组压力脉冲可以具有比第一组压力脉冲更低的频率。以这种方式，泥浆脉冲遥测系统974可以在钻井系统984传输第二组编码数据981-2的同时传输第一组编码数据981-1。换句话说，产生第一组压力脉冲可以在产生第二组压力脉冲的时间上重叠。

第二接收器982-2可以接收重叠的(或同时传输的)第一组压力脉冲和第二组压力脉冲。与第二接收器982-2电子通信的处理器(未示出)然后可以对第一组编码数据981-1和第二组编码数据981-2进行解码。在一些实施方案中，钻井系统984可以在产生或传输第二组编码数据981-2的同时接收第一组编码数据981-1。

图10是表示用于井下通信的方法1090的方法图。该方法可以包括在1091处使用与滚转稳定平台通信的泥浆脉冲发生器以一定模式产生压力脉冲。泥浆脉冲发生器可以通过井下连接与滚转稳定平台通信。井下连接可以包括在滚转稳定平台上的螺线管。启动和停用螺线管可以致动和停止致动用于泥浆脉冲发生器的致动阀。通过以一定模式启动和/或停用螺线管，滚转稳定平台可以将信息传送给泥浆脉冲发生器。该模式可以包括编码数据，诸如改变井下工具的钻井参数的测量结果或指令。压力脉冲可以通过使用滚转稳定平台上的螺线管致动压力脉冲发生器来产生，该螺线管移动旋转平台上的致动器。方法1090还可以包括利用传感器测量滚转稳定平台处的测量结果，编码数据包括该测量结果。

在1092处，可以在接收器处接收压力脉冲。可以在地面位置处或井下工具处接收压力脉冲。然后，在1093处，可以从模式中对编码数据进行解码。与接收器电子通信的处理器可以执行解码。解码信息可以包括指令，并且处理器可以执行指令。例如，处理器可以基于解码数据中的指令改变井下工具的钻井参数。在其他示例中，处理器可以指示传感器基于解码数据或编码数据中包括的指令进行测量。

图11是用于井下通信的方法1190的方法图。方法1190可以包括在1191处使用与滚转稳定平台通信的压力脉冲发生器以具有第一频率的第一模式产生第一组压力脉冲。泥浆脉冲发生器可以通过井下连接与滚转稳定平台通信。井下连接可以包括在滚转稳定平台上的螺线管。启动和停用螺线管可以致动和停止致动用于泥浆脉冲发生器的致动阀。通过以一定模式启动和/或停用螺线管，滚转稳定平台可以将信息传送给泥浆脉冲发生器。第一模式可以包括第一组编码数据，或者换句话说，信息可以被编码成第一模式。方法1190还可以包括在1194处在第一接收器处接收第一组压力脉冲。接收第一组压力脉冲可以包括在地面位置处或井下工具处接收第一组压力脉冲，或者换句话说，第一接收器可以定位在地面位置处或井下工具处。该方法还可以包括利用与第一接收器电子通信的处理器对第一组编码数据进行解码。

方法1190可以包括在1195处在井下工具处以具有第二频率的第二模式产生第二组压力脉冲。第二模式可以包括第二组编码数据。方法1190还可以包括在1196处在第二接收器处接收第二组压力脉冲。接收第二组压力脉冲可以包括在地面位置处或井下工具处接收第二组压力脉冲，或者换句话说，第二接收器可以定位在地面位置处或井下工具处。该方法还可以包括利用与第二接收器电子通信的处理器对第二组编码数据进行解码。

在一些实施方案中，方法1190可以包括将来自第一组压力脉冲的第一组编码数据合并到编码到第二组压力脉冲中的第二组编码数据中。在一些实施方案中，第一频率和第二频率可以是相同的。以这种方式，方法1190可以包括在井下工具处产生第二组压力脉冲之前等待第一组压力脉冲结束。这可以包括在第一组压力脉冲结束时利用结束代码发出第一组压力脉冲结束的信号。

在其他实施方案中，第一频率和第二频率可以是不同的。以这种方式，产生第一组压力脉冲可以至少部分地在时间上重叠，或者至少部分地在时间上重叠，产生第二组压力脉冲。因此，在第二接收器处接收第二组压力脉冲可以包括在第二接收器处接收第一组压力脉冲。换句话说，接收第二组压力脉冲可以包括在第二接收器处同时接收第一组压力脉冲和第二组压力脉冲，而不丢失第一组编码数据或第二组编码数据中的任何一者。

在一些实施方案中，第一接收器和第二接收器可以是相同的。例如，井下工具可以不包括接收器，但可以包括泥浆脉冲发生器。因此，第一组压力脉冲可以在滚转稳定平台处产生，而第二组压力脉冲可以在不同的井下工具处产生。第一组压力脉冲可以具有与第二组压力脉冲不同的频率。因此，单个接收器或仅一个接收器可以接收第一组压力脉冲和第二组压力脉冲两者。在一些实施方案中，单个接收器可以定位在地面位置处。在其他实施方案中，单个接收器可以定位在井下位置处。

通信系统的实施方案已经主要参考井筒钻取操作进行了描述；本文所述的通信系统可以用于除了井筒钻取以外的应用中。在其他实施方案中，根据本公开的通信系统可在用于勘探或生产自然资源的井筒或其他井下环境的外部使用。例如，本公开的通信系统可以在用于放置公用事业管线的钻孔中使用。因此，术语“井筒”、“钻孔”等不应被解释为将本公开的工具、系统、组件或方法限于任何特定的行业、领域或环境。

本文描述了本公开的一个或多个具体实施方案。这些描述的实施方案是当前公开的技术的实例。另外，为了提供对这些实施方案的简要描述，说明书中可能不会描述实际实施方案的所有特征。应了解，如同在任何工程或设计项目中一样，在开发任何此类实际实现方式时，都必须作出与实施方案特定相关的众多决定，以实现开发人员的特定目标，诸如遵守与系统相关以及与业务相关的约束，这些约束可能会随实施方案而变化。此外，应理解，这种开发工作可能是复杂且耗时的，但是对受益于本公开的普通技术人员而言，这仍将是设计、制作和生产中的常规任务。

应理解，对本公开的“一个实施方案”或“实施方案”的提及并不意图被解释为排除也结合了所述特征的其他实施方案的存在。例如，关于本文的实施方案描述的任何元件可以与本文描述的任何其他实施方案的任何元件组合。如本公开的实施方案所涵盖的本领域的普通技术人员将意识到的，本文中陈述的数字、百分比、比率或其他值旨在包括该值，以及“约为”或“近似”所述值的其他值。因此，应将所述值解释得足够宽泛以包含至少足够接近所述值，以执行期望的功能或实现期望的结果。所述值至少包括合适的制造或生产过程中预期的变化，并且可以包括在所述值的5％内、1％内、0.1％内或0.01％内的值。

鉴于本公开，本领域的普通技术人员应该认识到，等同的构造不脱离本公开的精神和范围，并且可以对本文公开的实施方案进行各种改变、替换和变更而不背离本公开的精神和范围。包括功能性“装置加功能”条款在内的等效结构旨在涵盖本文描述为执行所述功能的结构，包括以相同方式操作的结构等效物和提供相同功能的等效结构。申请人的明确意图是不对任何权利要求援引装置加功能或其他功能性权利要求，但“用于……的装置”那些词语与相关功能一起出现的权利要求除外。落入权利要求的含义和范围内的对实施方案的每个添加、删除和修改将被权利要求所涵盖。

本文所用的术语“大约”、“约”及“基本上”表示仍执行期望功能或实现期望结果的接近所述量的量。例如，术语“大约”、“约”及“实质上”可以指在小于5％、小于1％、小于0.1％以及小于0.01％所述量的范围内的量。此外，应该理解，前面描述中的任何方向或参考系仅仅是相对方向或移动。例如，对“上”和“下”或“上方”或“下方”的任何引用仅描述相关元件的相对位置或移动。

本公开可以在不脱离本发明的精神或特征的情况下以其他特定形式来体现。所描述的实施方案应被认为仅是说明性的而不是限制性的。因此，本公开的范围由所附权利要求而不是由前述描述来指示。在所述权利要求的等效物的含义和范围内的变化都将包含在所述权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种井下通信系统，其包括：

滚转稳定平台；

泥浆脉冲发生器；

导阀，所述导阀包括移动构件，所述移动构件能够相对于所述滚转稳定平台旋转，其中，所述移动构件能够从第一位置移动到第二位置以打开通向所述泥浆脉冲发生器的流动路径；

螺线管；

导体，当所述螺线管被启动时，所述导体被吸引到所述螺线管；所述螺线管和所述导体之间的第一缝隙；

所述导体和所述移动构件之间的第二缝隙；以及

接收器，所述接收器被配置成接收由所述泥浆脉冲发生器产生的压力脉冲。

2.如权利要求1所述的井下通信系统，所述接收器定位在井下工具上。

3.如权利要求2所述的井下通信系统，所述接收器定位在随钻测量(“MWD”)接头上。

4.如权利要求1所述的井下通信系统，所述接收器包括多个接收器。

5.如权利要求1所述的井下通信系统，所述滚转稳定平台包括旋转导向系统。

6.如权利要求1所述的井下通信系统，所述滚转稳定平台控制所述泥浆脉冲发生器。

7.如权利要求1所述的井下通信系统，其中，当所述移动构件处于所述第二位置时，所述导体和所述移动构件之间存在所述第二缝隙。

8.一种用于井下通信的方法，所述方法包括：

使用与滚转稳定平台通信的泥浆脉冲发生器产生第一组压力脉冲，所述第一组压力脉冲以具有第一频率的第一模式产生，其中，产生所述第一组压力脉冲包括所述滚转稳定平台致动用于所述泥浆脉冲发生器的导阀，其中，致动所述导阀包括致动连接到所述导阀的移动构件，所述移动构件以不同于所述滚转稳定平台的转速旋转；

在第一接收器处接收所述第一组压力脉冲；

在井下工具处产生第二组压力脉冲，所述第二组压力脉冲以具有第二频率的第二模式产生；以及

在第二接收器处接收所述第二组压力脉冲。

9.如权利要求8所述的方法，其中致动所述导阀包括启动旋转地固定到所述滚转稳定平台的螺线管。

10.如权利要求8所述的方法，其还包括：合并编码到所述第一组压力脉冲中的第一组编码数据；以及

在所述井下工具处合并编码到所述第二组压力脉冲中的第二组编码数据。

11.如权利要求8所述的方法，其还包括测量所述滚转稳定平台上的测量结果，并且其中以第一模式产生所述第一组压力脉冲包括将所述测量结果编码成所述第一模式。

12.如权利要求11所述的方法，所述第一接收器定位在所述井下工具上，并且所述方法还包括基于所述测量结果来改变至少一个钻井参数。

13.如权利要求8所述的方法，所述第一频率不同于所述第二频率。

14.如权利要求8所述的方法，其中在井下工具处产生第二组压力脉冲包括利用所述泥浆脉冲发生器产生所述第二组压力脉冲。

15.如权利要求8所述的方法，其还包括以不同于所述滚转稳定平台的转速旋转所述井下工具。