[發明專利]井下數據的地面實時處理

有效

• 申請號: 201010144533.9
• 申請日: 2005-02-28
• 公開（公告）號: CN101832130A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 保羅·F·羅德尼;丹尼爾·D·格萊特曼;詹姆斯·H·達德利
• 申請（專利權）人: 哈利伯頓能源服務公司
• 主分類號: E21B47/12
• 分類號: E21B47/12;E21B44/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 黃小臨

本申請是申請日為2005年2月28日、申請號為200580005418.0、發明名稱為“井下數據的地面實時處理”的發明專利申請的分案申請。

背景

隨著油井鉆探變得越來越為復雜，維持對盡可能多的鉆探裝備的控制的重要性日益增加。

發明內容

根據本發明的一個方面，提供了一種與被布置在鉆孔中的鉆探裝備和提供貫穿鉆探裝備的高速通信的高速通信媒體一起使用來進行數據采集和控制的系統，該系統包括：實質電子元件，其必須與鉆探裝備一起布置在鉆孔中；非實質電子元件，其因為高速通信媒體的存在，所以可以被布置在鉆孔中或鉆孔外；把實質電子元件設置在鉆孔中；以及把非實質電子元件設置在鉆孔外。

附圖簡述

圖1示出了一種用于井下數據地面實時處理的系統。

圖2示出了一種用于井下數據地面實時處理的系統的邏輯表示。

圖3示出了一種用于井下數據地面實時處理的系統的數據流圖。

圖4示出了傳感器模塊的方框圖。

圖5示出了可控元件模塊的方框圖。

圖6和圖7示出了到通信媒體的接口的方框圖。

圖8～14示出了用于井下數據地面實時處理的系統的數據流圖。

詳細描述

如圖1中所示，鉆探裝備100(為了便于理解，簡單地這樣稱呼)包括井架105、井架平臺110、絞車115(由鉆繩和動滑輪(traveling?block)示意性地加以表示)、吊鉤120、轉體125、方鉆桿(Kelly?joint)130、旋轉臺135、鉆桿柱(drill?string)140、鉆環145、一或多個LWD工具150以及鉆頭155。由泥漿輸送管路(未在圖中加以顯示)把泥漿注入轉體。泥漿穿越方鉆桿130、鉆桿柱140、鉆環145以及一或多個LWD工具150，并且通過鉆頭155中的噴射器或噴嘴射出。然后，泥漿向上流至鉆桿柱和鉆孔160的壁之間的環形套筒。泥漿返回管路165把泥漿從鉆孔160返回，并且使其循環至泥漿池(未在圖中加以顯示)，然后回到泥漿輸送管路(未在圖中加以顯示)。鉆環145、一或多個LWD工具150以及鉆頭155的組合被稱為底孔組件(bottomholeassembly)(或“BHA”)。在本發明的一個實施例中，鉆桿柱由包括BHA元件在內的從地球表面到鉆頭的所有管狀元件構成。在旋轉鉆探過程中，旋轉臺135可以向鉆桿柱提供旋轉，或者作為選擇，鉆桿柱也可經由頂驅動組件被旋轉。此處所使用的術語“耦接”，意味著間接或直接連接。于是，如果把第一設備耦接于第二設備，則該連接可以是通過直接連接，或者是通過經由其它設備和連接的間接電連接。

沿鉆桿柱140分布多個井下傳感器模塊和井下可控元件模塊170，這一分布依賴于傳感器的類型或井下可控元件的類型。在鉆環145或LWD工具中放置其它井下傳感器模塊和井下可控元件模塊175。把另外的井下傳感器模塊和井下可控元件模塊180放置在鉆頭180中。并入井下傳感器模塊中的井下傳感器，如以下所討論的，包括聲傳感器、磁傳感器、重力場傳感器、陀螺儀、測徑器、電極、伽馬射線檢測器、密度傳感器、中子傳感器、傾斜儀(dipmeter)、阻力傳感器、成像傳感器、鉆壓傳感器、鉆扭矩傳感器、鉆彎矩傳感器、振動傳感器、旋轉傳感器、鉆進速率傳感器(或WOB、TOB、BOB、振動傳感器、旋轉傳感器或沿鉆桿柱分布的鉆進速率傳感器)，以及在測井和鉆井中有用的其它傳感器。并入在井下可控元件模塊中的井下可控元件，如以下所討論的，包括變換器(transducer)，例如聲變換器，或其它形式的發射器，例如X射線源、伽馬射線源以及中子源；以及傳動裝置，例如閥、端口、制動器、離合器、推進器、緩沖節、可擴展穩定器、可擴展卷軸、可擴展尺等。為了清楚起見，就此處之目的而言，即使未并入主動源(active?source)的傳感器模塊也可被視為可控制元件。以上以及整個說明書所討論的許多傳感器的優選實施例可以包括可控的采集屬性，諸如過濾參數、動態范圍、放大、衰減、分辨率、采集的時間窗口或數據點計數、采集的數據速率、平均、或數據采集與相關參數(例如方位)的同步性。對這樣的參數的控制和改變提高了單個測量的質量，并且提供了豐富得多的數據集以供改進的解釋。另外，任何特定傳感器模塊進行通信的方式也可以為可控的?？梢蕴匾饪刂仆ㄐ琶襟w(以下所討論的)上特定傳感器模塊的數據速率、分辨率、次序、優先級或其它通信參數。就此處之目的而言，在這一情況下，也把傳感器視為受控元件。