CN1940252A - 井筒遥测系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种通过有线钻管遥测系统在表面控制单元与井下工具之间传递信号的遥测套件。这种套件具有第一终端、第二终端和至少一个传输元件，该第一终端可操作性地连接到有线钻管遥测系统以与其保持通信联系，该第二终端可操作性地连接到表面控制单元和井下工具中的一个以与其保持通信联系，该至少一个传输元件可操作性地将该第一终端连接到该第二终端。可将遥测套件定位，以使遥测套件横穿该井下工具和、或有线钻管遥测系统的至少一部分，信号由此绕过该部分。
Description
技术领域
本发明涉及用于井筒作业的遥测系统。更具体地来讲，本发明涉及用于向井下作业提供动力和、或用于在可置于穿透地下地层的井筒中的表面控制单元与井下工具之间传递信号的遥测系统。
背景技术
从地下地层获得碳氢化合物涉及在土中布置钻孔工具。从钻探设备将钻孔工具钻入土中以产生井筒，碳氢化合物穿过这个井筒传递。在钻井过程中希望收集钻井作业和地下地层的信息。在表面和、或井下系统的不同表面设有传感器，以除了别的以外生成井筒、地层和作业情况方面的数据。对这些数据进行收集和分析，以做出钻孔作业和地层方面的决定。
遥测系统用于井筒作业的分析和控制，并允许从可位于现场的表面控制台或遥控表面控制台进行分析和控制。所收集的信息允许对钻孔系统进行更有效的控制并且还提供对地层特性和影响钻孔的其它因素的分析有用的信息。此外，这些信息还可用于确定想要的钻孔路径、最佳的条件或者在其它对钻孔过程有利的方面。
不同的遥测工具允许对不同的数据进行测量和测井，并允许将这种数据传输到表面控制系统。可在钻柱中布置随钻测量(MWD)和随钻测井(LWD)元器件以收集想要的信息。一直以来采用不同的方法以将数据和、或动力信号从表面传递到布置在钻柱中的测量和测井元器件。例如，这些方法可包括美国专利No.5517464中所描述的泥浆脉冲遥测技术、美国专利No.6641434中所描述的有线钻管以及其它方法。
虽然在用于井筒作业的遥测装置中已经取得了发展和进步，但对提供另外的可靠性和遥测能力仍有需求。像其它任何井筒装置一样，遥测装置有时也会出故障。此外，遥测装置所提供的动力也可能会不足以为想要的井筒作业提供动力。而且，通常难以将通信线路穿过某些井下工具，如随钻震击器。再者，用在钻柱的动力和、或数据传输线路中的联接器往往暴露在严酷的环境中，包括压力和温度的变化以及极端压力和温度，这样就会提高这些传输系统的故障率。
因此，仍需要提供能够穿过遥测装置和、或井下工具的部分的遥测系统。在一些情况下，需要向现有的遥测系统和、或现有系统的旁路部分提供冗余。还需要这种系统提供简单而可靠的操作并且与多种工具和底部钻具组件(BHA)兼容。优选这些技术除了别的以外还提供增加的速度、增加的可靠性、增加的动力容量和诊断能力。
发明内容
本发明提供一种通过有线钻管遥测系统在表面控制系统与井下工具之间传递信号的遥测套件。这种套件具有第一终端、第二终端和至少一个传输元件，该第一终端可操作性地连接到有线钻管遥测系统以与其保持通信联系，该第二终端可操作性地连接到表面控制单元和、或井下工具以与其保持通信联系，该至少一个传输元件可操作性地将该第一终端连接到该第二终端。可将遥测套件定位，以使遥测套件横穿该井下工具和、或有线钻管遥测系统的至少一部分，信号由此绕过该部分。
在另一方面，本发明涉及用于具有表面控制单元和井下工具的井场的通信系统。井下工具通过钻柱布置在穿透地下地层的井筒中。该系统具有至少一个有线钻管遥测系统和至少一个遥测系统，该有线钻管遥测系统布置在钻柱的至少一部分中。有线钻管遥测系统适于在表面控制单元与井下工具之间传递信号。遥测套件具有第一终端、第二终端和至少一个传输元件，该第一终端可操作性地连接到有线钻管遥测系统以与其保持通信联系，该第二终端可操作性地连接到表面控制单元或井下工具以与其保持通信联系，该至少一个传输元件可操作性地将该第一终端连接到该第二终端。可将遥测套件定位，以使遥测套件横穿该井下工具、有线钻管遥测系统以及它们的组合的至少一部分，信号由此绕过该至少一部分。
在再一个面，本发明涉及一种通过有线钻管遥测系统在表面控制单元和井下工具之间的通信方法。井下工具通过钻柱布置在穿透地下地层的井筒中。这种方法涉及可操作性地将遥测套件的第一终端连接到有线钻管遥测系统以与其保持通信联系、可操作性地将遥测套件的第二终端连接到井下工具或表面控制系统以与其保持通信联系以及可操作性地在该第一和第二终端之间连接传输元件以使该遥测套件横穿该井下工具和、或有线钻管遥测系统的至少一部分，并且通过该有线钻管和遥测套件在该表面控制系统与井下工具之间传递信号。
通过下文中对本发明的描述以及所附的权利要求书，可以清楚本发明的其它方面和优点。
附图说明
为了更清楚地理解本发明的示例的上述特征和优点，在附图中示出了某些示例。附图仅示出了本发明的典型示例，因而不应视为是对本发明的限定，因为本发明还可具有其它有效的示例。
图1是井场系统的示意图，该井场系统具有通过钻柱从钻探设备布置的井下工具，该井场设有井筒通信系统，该井筒通信系统具有表面遥测子系统(sub)和有线钻管遥测系统。
图2示出了示于图1的现有技术中有线钻管遥测系统的一部分，该图示出了多个有线钻管。
图3A示出了示于图1的井筒通信系统的一部分，该图示出了表面遥测子系统。
图3B示出了示于图3A的表面遥测子系统的替代形式。
图4示出了可用作示于图1的井筒通信系统的一部分的遥测套件。
图5A示出了示于图1的井筒通信系统的一部分，该井筒通信系统设有位于该井下工具的一部分中的第一遥测套件和位于该钻柱的一部分中的第二遥测套件。
图5B示出了示于图1的井筒通信系统的一部分，该井筒通信系统具有延伸穿过该井下工具和钻柱的一部分的遥测套件。
图6A示出了井筒通信系统，该井筒通信系统具有位于该有线钻管遥测系统与该井下工具之间的遥测套件。
图6B示出了井筒通信系统，该井筒通信系统具有位于该有线钻管遥测系统与该表面遥测子系统之间的遥测套件。
具体实施方式
本发明目前优选的示例示于前面所指明的附图中并在下面进行详细描述。在对这些优选示例进行描述时，使用类似或相同的参考号来指明共同的或类似的元件。这些附图并不一定按比例绘制，并且为了清楚和简明起见，这些附图的某些特征或某些视图可能会按比例扩大或以示意图示出。
图1示出了井筒系统1的示例，本发明利用这种井筒系统可取得良好效果。井筒系统1包括表面系统2、井下系统3和表面控制单元4。钻孔11通过旋转钻井形成。现有技术中有助于本公开的一般技术会得到重视，不过，本发明还可用在常规的旋转钻孔(如基于泥浆电机的定向钻孔)之外的钻孔用途中，而且它们的用途并不仅限于陆基钻探设备。此外，还可利用不同类型的钻孔系统，如顶部驱动、方钻杆或者其它系统。
井下系统3包括钻柱12，钻柱12悬挂在钻孔11中并且在其下端具有钻头15。表面系统2包括位于钻孔11上方的陆基平台和吊架组件10，该钻孔11穿透次表地层F。钻柱12由旋转转盘16转动，转盘16在钻柱12的上端与方钻杆17接合。钻柱12通过方钻杆17和旋转接头19悬挂在吊钩18上，吊钩18附在动滑轮(未示出)上，旋转接头19允许钻柱相对于吊钩18旋转。
该表面系统还包括储存在池27中的钻探液或泥浆26，池27在井场形成。泵29通过旋转接头19中的口将钻探液26输送到钻柱12的内部，这样就致使钻探液26穿过钻柱12向下流动。钻探液26通过钻头15中的口离开钻柱12，然后穿过钻柱的外部与钻孔壁之间的区域向上循环，钻柱的外部与钻孔壁之间的这个区域称为环带。钻探液26以这种方式将钻头15润滑，并在返回池27中进行再循环时将地层钻粉向上带到该表面。
钻柱12还包括钻头15附近的井下工具或底部钻具组件(BHA)，统称为30。BHA30包括具有测量、处理和存储信息以及与表面通信能力的元器件。因此BHA30除了其它部件之外还可包括至少一个测量工具，如随钻测井(LWD)和、或随钻测量(MWD)工具，以确定和传递包围钻孔11的地层F的一种或多种特性，如地层电阻率(或导电率)、天然辐射、密度(γ射线或中子)、孔隙压力以及其它特性。MWD可构造成产生和、或以其它方式为不同的井下系统提供电力，并且还可以包括不同的测量和传输元器件。测量工具还可以布置在沿着钻柱12的其它位置。
测量工具还可包括通信元器件，如泥浆脉冲遥测工具或系统，以与表面系统2进行通信联系。通信元器件适于向该表面发送信号并从该表面接收信号。例如，通信元器件可包括发送器，这种发送器产生信号，如电信号、声音信号或电磁信号，这种信号表示所测得的钻井参数。所产生的信号由转换器或类似的装置在该表面接收，这种转换器由参考号31表示并且是表面通信线路(一般用14表示)的元器件，这种元器件将收到的信号转换成想要的电信号，以进行进一步的处理、存储、加密、传输和利用。本领域中熟练的技术人员会理解可采用多种遥测系统，如有线钻管、电磁或其它已知的遥测系统。
通信线路可设置在表面控制单元4与井下系统3之间，以对钻井作业进行操作和、或从位于钻柱12中的传感器收集信息。在一个示例中，井下系统3与表面控制单元4通过表面系统2进行通信联系。典型地将信号传输到表面系统2，然后通过表面通信线路14从表面系统2传递到表面控制单元4。或者，如果设有电磁遥测(未示出)，可利用电磁遥测将信号直接从井下钻孔工具通过通信线路5传递到表面控制单元4。另外的遥测系统，如泥浆脉冲、声音、电磁、地震和其它已知的遥测系统也可结合到井下系统3中。
表面控制单元4可将命令(例如通过通信线路5或表面通信线路14)发送回井下系统3，以激活和、或控制BHA30的或位于钻柱12中的其它工具中的一个或多个元器件，并进行不同的井下作业和、或调节。在此方式中，表面控制单元4然后可以操作表面系统2和、或井下系统3。对钻孔作业的操作可通过手工进行或自动进行。
如图1所示，井场系统1设有井筒通信系统33。井筒通信系统33包括多个有线钻管(WDP)，这些WDP连接在一起以形成WDP遥测系统58，以穿过钻柱12传输信号。或者，WDP遥测系统可以是无线系统，该无线系统延伸并穿过利用导电信号的多个钻管。典型地将信号从BHA30通过有线钻管遥测系统58传递到表面遥测子系统45。如图所示，表面遥测子系统45位于WDP遥测系统58的井口端。不过，在一些情况下，表面遥测子系统45也可位于方钻杆17的上方或与之相邻。此处所提及的信号可以是通信和、或动力信号。
图2示出了任选WDP遥测系统的详细部分，该WDP遥测系统可用作示于图1的WDP遥测系统。WDP遥测系统可以是美国专利No.6641434中所描述的系统，该专利的全部内容通过引用结合于本文中。如图2所示，WDP40会典型地包括位于一端的第一接合元件41和位于另一端的第二接合元件42。接合元件41和42构造成穿过钻柱12的两个相邻的元器件之间的界面传输信号，例如，这两个相邻的元器件是WDP40的两个长度。可利用现有技术中已知的任何方式来进行穿过这个界面的信号传输，包括但并不仅限于感应、导电、光学、有线或无线传输。
WDP40会典型地包括内导管43，该内导管43容纳内置电缆44。因此，可在钻柱12中使用多个操作性地连接的WDP40的长度，以沿着钻柱12的任何想要的长度传输信号。在此方式中，信号可在井场系统1的表面控制单元4与布置在钻孔11中的一个或多个工具包括MWD和LWD之间传递。
图3A更详细地示出了示于图1的表面遥测子系统45。表面遥测子系统45操作性地连接到WDP遥测系统58，以与其保持通信联系。然后表面遥测子系统45操作性地连接到表面控制单元4(图1)。表面遥测子系统45可位于钻柱12的顶部或其附近，并且可包括与表面控制单元4交换信号的发送器和、或接收器(如图3B中的发送器/接收器48)和、或与一个或多个表面控制单元4保持通信联系的表面系统2的一个或多个元器件。如图所示，表面遥测子系统45可与表面单元进行无线通信。
或者，如图3B所示，井场系统1的表面遥测子系统45a可包括可通过电缆47的方式连接到表面控制单元4(图1)的滑环和、或旋转变压器、发送器/接收器48、它们的组合和、或现有技术中已知的其它任何装置。根据构造和其它因素，表面遥测子系统45a可布置在井下系统3的上部分中、井场系统1的表面系统2中或者它们之间的界面中。该表面遥测子系统操作性地与WDP遥测系统58和表面控制单元4(图1)连接。
表面遥测子系统(45和45a)中的任何一种构造可设有无线和、或固定线路传输能力，以与表面控制单元4进行通信联系。这些构造还可包括用于WDP诊断、储存器、传感器和、或发电机的硬件和、或软件。
参看图4，该图示出了遥测套件50的一个示例。遥测套件包括终端52和终端54，以操作性地连接传输元件(一般用56表示)以在它们之间传输信号。终端52和54中的一个或两者都可包括子系统或者可包括钻柱的一个或多个元器件的构造(如轴环、钻管、子系统或工具)，以使元器件会操作性地连接到传输元件56。
传输元件56与终端52和54之间的操作性连接是可逆的。例如，终端52可位于井口端且终端54可位于井下端，如图所示。或者，当设有端口连接件以建立与相邻装置的连接时，可将这些终端变换，以使终端54位于井口端且终端52位于井下端。在钻柱12的特别段的构成期间或之后，可逆连接有利于传输元件56在钻柱12中的布置。
通过遥测套件50和、或由遥测套件50进行的传输可以是感应传输、导电传输、光学传输、有线传输或无线传输。传输模式并不是对遥测套件50进行限制，所以除非另有说明，此处所描述的示例可与任何传输模式一起使用。
如图所示，优选该套件包括在这些终端之间延伸的电缆56a。不过，在一些情况下，不需要电缆。例如在一些情况下，可以使用专业管道56b。如导电管道的专业管道可以在这些终端之间传递信号。在一些情况下，可在这些终端之间进行无线传输。可以使用其它设备，如能够穿过地层和、或套件传递信号的电磁通信系统，以在终端52和54之间传输信号。
在将电缆56a用作传输元件56时，电缆可以是现有技术中已知的任何型号，包括但并不仅限于有线七芯电缆、同轴电缆和单芯电缆。这种电缆还可包括一种或多种导体和、或一种或多种光纤(如单模、多模光纤或现有技术中已知的其它任何光纤)。电缆可用于有利地绕过布置在BHA30中的稳定装置、震击器和重量。有利的是具有一种电缆，这种电缆能够耐受钻井环境，并且可支持连接和拆卸电缆的场地终端器。
终端52和54可构造成通过与邻接元器件的操作性连接传导信号。终端54可用于操作性地连接到井下工具或BHA。可设有界面以与其进行操作性连接。这些终端可直接或通过一个或多个另外的元器件与布置在井下的井下遥测子系统(未在图4中示出)进行界面连接。终端52可构造成操作性地连接到WDP遥测系统58。
在一个示例中，这些终端或一个终端可构造成通过如连接杆来支撑遥测套件50的其它不同元器件的重量，并且在与电缆一起使用以支撑电缆并与电缆连接时可包括电气和、或机械机构，而允许通过这种机构的传输。这些终端或一个终端还可以包括界面，以操作性地连接到WDP遥测系统58(图1)。也希望在这些终端或一个终端中和、或套件中布置其它装置，如电缆调制解调器、一种或多种传感器、时钟、处理器、储存器、诊断程序、发电机和、或能够进行井下作业的其它装置。
这些终端或一个终端，例如在与用作传输元件56的电缆一起使用时，可包括闩，以可逆地将电缆端锁定，而且还会进行构造以传递信号。这种闩的可逆锁定机构可以是现有技术中已知的任何型号，且可构造成在电缆的足够张力拉动时松开。
在电缆并不用作传输元件56时，希望在终端54中包括通孔构造，以允许井下元器件的连接。在第二终端54中还可布置电缆调制解调器、一种或多种传感器、储存器、诊断程序和、或发电机。
遥测套件50可构造成包括钻管的一个或多个标准长度和、或传输元件56。套件的长度是可变的。长度的变化可通过切割或卷绕传输元件56的超过操作性地连接终端52和54所要求的距离的部分或者通过延伸并穿过不同数量的钻管来实现。在传输元件56包括电缆的一种构造中，终端52和54可包括线轴或类似的构造，以将多余的电缆卷绕。
可将线轴或类似的构造偏置，以在电缆上施加和、或保持想要的压力，这样就会有利地保护电缆不会由于终端52与54之间的距离的变化而受到损坏。这样的构造有利于允许电缆的次最佳长度用于特别的传输长度并且允许使用标准长度的电缆以横穿不同的距离。在与电缆或其它非管道传输元件56a一起使用时，在遥测套件50的终端52与54之间还可布置一个或多个钻管。这种钻管可用于保护布置在它们之间的传输元件56和、或容纳那里的元器件。
可对遥测套件50进行布置以横穿WDP遥测系统的至少一部分。通过横穿WDP系统的一部分，可将WDP系统的至少一部分排除并且由遥测套件替代。在一些情况下，套件与现有的WDP系统重叠，以提供冗余。该冗余可用于对通信的更多保障和、或用于诊断的目的。例如，这种构造还有利地提供用于诊断WDP长度的系统，这种诊断通过提供用于信号传输的替代系统来进行，以将穿过遥测套件50传输的信号与穿过WDP遥测系统的重叠部分传输的信号进行比较。穿过遥测套件50传输的信号与穿过WDP遥测系统的重叠部分传输的信号之间的差异可用于在一个或多个WDP中识别传输缺陷和、或定位传输缺陷。而且，这些差异还可用于在遥测套件50中识别传输缺陷和、或定位传输缺陷。
遥测套件50可延伸并穿过钻柱12和、或井下工具的不同部分中的一个或多个钻管。不同的元器件、工具或装置可置于这些钻管的一个或多个中。遥测套件50可以以这种方式与BHA和、或钻柱的部分重叠并包含用于测量、遥测、动力或其它井下功能的元器件。
图5A和图5B示出了位于有线钻管遥测系统58和井下工具的不同部分周围的一个或多个遥测套件50，以在它们之间传递信号。在所示出的示例中，这些套件使用电缆56a。遥测套件50可位于钻柱12中和、或BHA30的上部分中。图5A示意性地示出了示于图1中的井筒通信系统33的井下部分。如图5A所示，WDP遥测系统58通过遥测套件50a和50b操作性地连接到BHA30。遥测套件50a和50b布置在WDP58的下面。
遥测套件通过多种操作连接可操作性地连接到WDP遥测系统58和、或BHA30。如图所示，该操作连接可以是遥测子系统60、遥测适配器62和、或具有通信线路的另外的钻管64，该通信线路用于从这些套件或一个套件将信号传递到WDP遥测系统和、或井下工具。遥测子系统60适于与BHA30中的不同元器件连接，以与其保持通信联系。遥测子系统60可设有处理器，以对穿过它的信号进行分析。
另外的钻管64设有通信装置和处理器，以分析信号并与这些套件保持通信联系。遥测适配器62适于连接到WDP遥测系统58，以与其保持通信联系。除了别的之外，不同的操作连接还运行以作为WDP遥测系统58、BHA30与其它元器件之间的界面，以使在它们之间能够进行通信联系。操作连接可包括WDP和、或非WDP诊断程序、传感器、时钟、处理器、储存器和、或发电机。作为选择，操作连接62、64和60可适于连接到WDP遥测系统的一种或多种型号。
上遥测套件50a的终端52通过遥测适配器62操作性地连接到WDP遥测系统58。WDP遥测系统和、或套件可包括一种或多种复示器子系统(未示出)，以对穿过遥测套件50和WDP遥测系统58传输的信号进行放大、再生和、或调制、解调。
在图5A的示例中示出了两个遥测套件50a和50b。在使用多个遥测套件50时，可在遥测套件50之间布置另外的一个或多个钻管64，钻管64包含如测量工具和、或传感器子系统64这样的工具。下遥测套件50b的下终端54操作性地连接到井下工具的井下遥测子系统60。井下遥测子系统60是遥测套件50与位于BHA30中的一个或多个工具之间的操作连接的一个元器件。井下遥测子系统60与这些工具之间的通信可使用工具之间的标准化语言，如信号协议，或者可具有不同的语言，并且在它们之间有适配器以进行转换。如图5A所示，井下遥测子系统60可位于BHA30中，以使下遥测套件50b横穿BHA30的上部分。或者，井下遥测子系统60可位于钻柱12与BHA30之间，以使操作性连接的下遥测套件50b布置在钻柱12中BHA30的上方。
井下遥测子系统60可操作性地连接到的工具可包括一个或多个LWD、MWD、旋转式可转向系统(RSS)、电动机、稳定装置和、或典型地位于BHA30中的其它井下工具。通过绕过一个或多个这样的元器件，这种工具就不需要建立穿过这些元器件的通信线路。在一些情况下，绕过某些元器件的能力可降低某些成本并提高性能，这些元器件如随钻震击器、稳定装置和其它重量钻管。
如图5B所示，遥测套件50可延伸穿过钻柱12的一部分、在WDP遥测系统58的下面并进入BHA30的上部分。通过绕过BHA30的上部分，遥测套件50用于横穿由这些元器件所占据的钻柱12的部分。
如图5B所示，一个或多个操作连接件可结合到套件50中。遥测适配器62功能性地置于遥测套件50中，以提供与WDP系统58的通信连接。类似地，虽然所示出的遥测子系统60是与遥测套件分开的项目，但遥测子系统60可与套件成一体。
井下遥测子系统60布置在BHA30中并操作性地连接到布置在BHA30的下部分中的一个或多个元器件(未示出)(如LWD、MWD、旋转式可转向系统、电动机和、或稳定装置)。或者，井下遥测子系统60可位于不同工具如BHA30的LWD/MWD工具的上方或位于它们之间，并且操作性地连接到套件50和BHA30的工具。如前所述，井下遥测子系统60操作性地连接到遥测套件50的终端54并且可与遥测套件50的终端54成一体。
虽然图5A和图5B示出了在井筒通信系统中放置遥测套件50的具体构造，但可以理解，一个或多个遥测套件50可位于一个或多个钻环中。这些遥测套件或一个遥测套件50可延伸并穿过钻柱12的一部分和、或井下工具的一部分。优选将遥测套件50定位，以在有线钻管遥测系统58与井下元器件之间提供通信线路。遥测套件50可以以这种方式绕过可能阻碍通信的装置和、或在钻柱12和、或井下工具的部分之间提供有效线路。
参看图6A和图6B，这些图提供了示出遥测套件50的另外的构造。在图6A和图6B所示出的示例中，遥测套件并不要求线56a。遥测套件50具有专业管道56b，这种专业管道56b替代了用在图5A和图5B中的遥测套件50的线传输元件56a(如电缆)。例如，这种专业钻管可以是具有金属部分的导电钻管，该金属部分在终端之间延伸。这种金属部分适于在终端之间传递信号。利用金属管道在终端之间传递信号的技术的示例在美国专利No.4953636和No.4095865中公开。至少一个遥测套件50操作性地连接到钻柱12的WDP遥测系统58，以使信号可在表面遥测子系统(图1中的45)与BHA30之间传递。
如图6A所示，遥测套件50位于WDP遥测系统58与BHA30之间。遥测适配器62操作性地将WDP遥测系统58连接到遥测套件50的终端52。井下遥测子系统60连接到遥测套件50的井下终端54或与其成一体。井下遥测子系统60在遥测套件50与BHA30的一个或多个元器件之间形成操作连接。
如前所述，可将遥测套件50布置，以使其横穿BHA30的上部分并操作性地连接到布置在BHA30的下部分中的一个或多个工具。穿过将专业钻管用作传输元件56的示例传递的信号将典型地传导性传递，不过，终端52和54可构造成将信号传递到相邻的钻柱12的元器件。
图6A中所示出的示例示出了横穿BHA30的一部分的套件。不过，如有需要，该套件可横穿WDP遥测系统的至少一部分和、或BHA。
参看图6B，遥测套件50位于WDP遥测系统58的上方。遥测套件50的井下终端54通过遥测适配器62操作性地连接到WDP58。遥测套件50的井口终端52在其上端操作性地连接到表面遥测子系统(图1中的45)。可在套件与表面遥测子系统与套件之间放置另外的遥测适配器以在它们之间传递信号。表面遥测子系统45可与遥测套件50的上终端52和、或遥测适配器成一体。WDP遥测系统58通过遥测子系统60的方式在其井下端操作性地连接到BHA30，如前面所述。
在不同的构造中希望将井下系统的这些子系统和、或遥测适配器构造成包括一个或多个发送器和、或传感器，以保持与表面控制单元4的单向或双向通信。在不同的构造中希望将子系统45和60和、或遥测适配器62操作性地连接到遥测套件、WDP遥测系统58或专业(如导电)管道的一端或两端。一种或多种不同的操作连接器可与套件如相邻的终端的部分和、或WDP遥测系统和、或BHA的部分成一体或与之分开。可以构思出不同的套件与一种或多种WDP遥测系统、BHA和、或操作连接的不同组合。例如，具有电缆的套件可位于WDP遥测系统的井口，如图6B所示。
除非另有说明，遥测套件、WDP、遥测子系统、遥测适配器和、或此处所描述的不同示例中的其它元器件可布置在钻柱中的任何位置，并考虑到相互之间的关系。而且，在相同的井场系统1中将遥测套件50与电缆56a结合或不与电缆56a结合可能是有利的。此处所描述的特别构造和排列并不意在是全面性的，而仅代表采用所描述的技术的有限数量的构造。虽然通过参考有限数量的示例对本发明进行了描述，但从本公开中受益的本领域中熟练的技术人员会理解还能够设计出其它示例，而并不脱离此处所描述的本发明的范围。因此，本发明的范围应仅由所附的权利要求书进行限定。
Claims (25)
1.一种用于通过有线钻管遥测系统在表面控制单元与井下工具之间传递信号的遥测套件，所述井下工具通过钻柱布置在穿透地下地层的井筒中，所述遥测套件包括：
第一终端，所述第一终端可操作性地连接到所述有线钻管遥测系统以与其保持通信联系；
第二终端，所述第二终端可操作性地连接到所述表面控制单元与所述井下工具中的一个以与其保持通信联系；以及
至少一个传输元件，所述传输元件操作性地将所述第一终端连接到所述第二终端；
其中可将所述遥测套件定位，以使所述遥测套件横穿所述井下工具、所述有线钻管遥测系统和它们的组合中的一个的至少一部分，信号由此绕过所述至少一部分。
2.如权利要求1所述的遥测套件，其特征在于，所述第二终端可通过表面子系统操作性地连接到所述表面控制单元。
3.如权利要求2所述的遥测套件，其特征在于，所述至少一个传输元件可穿过所述有线钻管遥测系统的至少一部分延伸。
4.如权利要求1所述的遥测套件，其特征在于，所述第二终端可操作性地连接到所述井下工具。
5.如权利要求4所述的遥测套件，其特征在于，所述至少一个传输元件可穿过所述有线钻管遥测系统的至少一部分延伸。
6.如权利要求4所述的遥测套件，其特征在于，所述至少一个传输元件可穿过所述井下工具的至少一部分延伸。
7.如权利要求4所述的遥测套件，其特征在于，所述至少一个传输元件可穿过所述井下工具的至少一部分和所述有线钻管遥测系统的至少一部分延伸。
8.如权利要求4所述的遥测套件，其特征在于，所述第二终端可通过遥测子系统操作性地连接到所述井下工具。
9.如权利要求1所述的遥测套件，其特征在于，所述第一终端可通过遥测适配器操作性地连接到所述有线钻管遥测系统。
10.如权利要求1所述的遥测套件，其特征在于，所述遥测套件的传输模式是选自导电传输、感应传输和光学传输的至少一个。
11.如权利要求1所述的遥测套件，其特征在于，所述传输元件包括电缆。
12.如权利要求1所述的遥测套件，其特征在于，所述传输元件包括至少一个导电钻管，所述导电钻管形成所述钻柱、所述井下工具以及它们的组合中的一个的至少一部分。
13.如权利要求1所述的遥测套件，其特征在于，所述遥测套件横穿所述井下工具的上部分。
14.如权利要求13所述的遥测套件，其特征在于，所述第二终端操作性地连接到位于所述井下工具的下部分中的至少一个元器件。
15.一种用于具有表面控制单元和井下工具的井场的通信系统，所述井下工具通过钻柱布置在穿透地下地层的井筒中，所述通信系统包括：
至少一个有线钻管遥测系统，所述有线钻管遥测系统布置在所述钻柱的至少一部分中，所述至少一个有线钻管遥测系统适于在所述表面控制单元与所述井下工具之间传递信号；以及
至少一个遥测套件，包括：
第一终端，所述第一终端可操作性地连接到所述有线钻管遥测系统以与其保持通信联系；
第二终端，所述第二终端可操作性地连接到所述表面控制单元与所述井下工具中的一个以与其保持通信联系；以及
至少一个传输元件，所述传输元件操作性地将所述第一终端连接到所述第二终端；
其中可将所述遥测套件定位，以使所述遥测套件横穿所述井下工具、所述有线钻管遥测系统和它们的组合中的一个的至少一部分，信号由此绕过所述至少一部分。
16.如权利要求15所述的井筒通信系统，其特征在于，还包括至少一个遥测子系统，所述至少一个遥测子系统操作性地连接到所述至少一个遥测套件和所述至少一个井下工具。
17.如权利要求15所述的井筒通信系统，其特征在于，还包括至少一个另外的钻管，所述钻管可位于所述至少一个遥测套件的至少两个之间。
18.如权利要求15所述的井筒通信系统，其特征在于，所述遥测套件的传输元件包括电缆。
19.如权利要求15所述的井筒通信系统，其特征在于，所述遥测套件的传输元件包括导电钻管。
20.如权利要求15所述的井筒通信系统，其特征在于，还包括用于将所述遥测套件操作性地连接到所述有线钻管遥测系统的遥测适配器。
21.如权利要求15所述的井筒通信系统，其特征在于，还包括表面子系统，所述表面子系统操作性地连接在所述表面控制单元与所述有线钻管遥测系统之间。
22.如权利要求21所述的井筒通信系统，其特征在于，所述遥测套件通过所述表面子系统操作性地连接到所述表面控制单元。
23.如权利要求15所述的井筒通信系统，其特征在于，所述有线钻管遥测系统是有线、无线和它们的组合中的一种。
24.一种通过有线钻管遥测系统在表面控制单元与井下工具之间通信的方法，所述井下工具通过钻柱布置在穿透地下地层的井筒中，所述方法包括：
将至少一个遥测套件的第一终端操作性地连接到所述有线钻管遥测系统以与其保持通信联系；
将至少一个遥测套件的第二终端操作性地连接到所述井下工具与所述表面控制单元中的一个以与其保持通信联系；以及
在所述第一终端与第二终端之间操作性地连接传输元件，以使至少一个遥测套件横穿所述井下工具、所述有线钻管遥测系统和它们的组合中的一个的至少一部分；以及
通过所述有线钻管和所述遥测套件在表面控制单元与所述井下工具之间传递信号。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，在穿过所述遥测套件传递信号时将所述钻柱、所述井下工具和它们的组合中的一个的一部分绕过。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20070404 |