[發(fā)明專利]并入晶體振蕩器的用于測(cè)量的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080061121.7
• 申請(qǐng)日: 2010-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102713547A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·C·湯普森;D·N·西納;D·M·科茨;J·R·阿爾楚萊塔;M·E·岡薩雷斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 雪佛龍美國(guó)公司;洛斯阿拉莫斯國(guó)家安全有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01L9/00
• 分類號(hào): G01L9/00;G01D5/48;G01D18/00;G01K7/32;E21B47/06;E21B47/07;E21B47/13
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 曹瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及遠(yuǎn)程感測(cè)，并且更具體地涉及利用基于晶體振蕩器的傳感器來(lái)感測(cè)溫度和/或壓力。

背景技術(shù)

在資源回收方面，可以有用的是，在遠(yuǎn)離觀察者的位置監(jiān)測(cè)各種狀態(tài)。具體來(lái)說(shuō)，可以有用的是，在出于勘探或生產(chǎn)目的而鉆出的鉆孔（borehole）底部處或其附近提供狀態(tài)監(jiān)測(cè)。因?yàn)檫@種鉆孔可以延伸幾英里，所以提供用于這種監(jiān)測(cè)的有線通信系統(tǒng)并不總是可行。

美國(guó)專利No.6766141（Briles等人）公開(kāi)了一種用于遠(yuǎn)程井下遙測(cè)的系統(tǒng)。該遙測(cè)通信用于位于氣或油回收管底部附近的油井監(jiān)測(cè)和記錄儀器。經(jīng)調(diào)制的反射被描述為用于監(jiān)測(cè)井下?tīng)顟B(tài)。

如在美國(guó)專利No.6766141中所述，射頻（RF）發(fā)生器/接收器基站與管道電通信。RF頻率被描述為3Hz與30GHz之間的電磁輻射。具有反射天線的井下電子模塊接收來(lái)自RF發(fā)生器/接收器的輻射載波信號(hào)。電子模塊上的天線可以具有拋物線或其它聚焦形狀。接著，將輻射載波信號(hào)按調(diào)制方式反射，該調(diào)制響應(yīng)于電子模塊執(zhí)行的測(cè)量。所反射的已調(diào)制信號(hào)被管道發(fā)送至井的表面，在那里可以被RF發(fā)生器/接收器檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一實(shí)施例的一方面包括：電磁能量源，該電磁能量源操作以在該鉆孔中發(fā)送電磁信號(hào)；傳感器模塊，該傳感器模塊包括無(wú)源諧振電路，該無(wú)源諧振電路包括晶體振蕩器，該晶體振蕩器具有隨著井下環(huán)境中的狀態(tài)的改變而改變的諧振頻率，以反射該電磁信號(hào)并響應(yīng)于鉆孔中的井下環(huán)境的狀態(tài)來(lái)調(diào)制該電磁信號(hào)；以及檢測(cè)器，該檢測(cè)器可定位成接收經(jīng)反射的已調(diào)制電磁信號(hào)。

附圖說(shuō)明

本領(lǐng)域技術(shù)人員在結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)描述時(shí)，將容易地明白在此描述的其它特征，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的、用于詢問(wèn)表面之下的鉆孔中的井下環(huán)境的系統(tǒng)的示意性例示圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的、并入壓力或溫度傳感器的傳感器封裝的示意性例示圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的、并入基于晶體振蕩器的傳感器的電路的示意性例示圖；

圖3A是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的、并入基于晶體振蕩器的傳感器和電容式傳感器的電路的示意性例示圖；以及

圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的、并入多個(gè)傳感器的封裝的示意性例示圖。

具體實(shí)施方式

圖1例示了用于監(jiān)測(cè)地下鉆孔中的狀態(tài)的裝置100的示例。該裝置100包括用于使電磁能量傳導(dǎo)通過(guò)鉆孔的電磁傳輸介質(zhì)，如導(dǎo)電線路102。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，導(dǎo)電線路102可以根據(jù)鉆孔的狀況而采用不同形式或?qū)嵤├Ｓ纱耍纾瑢?dǎo)電線路102可以包括處于已完成鉆孔中的采油管柱（production?tubing?string）或建設(shè)中的鉆孔中的鉆柱。在導(dǎo)電線路102頂部附近，設(shè)置有變換器104以將導(dǎo)電管耦接至電磁能量源。可以采用針對(duì)變換器104的另選耦接方法。例如，該傳輸線路可以直接耦接至同軸電纜或任何其它合適電纜。

在所示的示例實(shí)施例中，變換器104包括鐵氧體環(huán)疊層106和環(huán)繞這些環(huán)纏繞的電線108。電線108包括可以耦接至信號(hào)發(fā)生器112的導(dǎo)線110，信號(hào)發(fā)生器可以被配置成在需要或希望時(shí)生成脈沖或連續(xù)波信號(hào)。電線108還可以耦接至接收器114。接收器114可以被具體實(shí)施為包括用于接收來(lái)自裝置100的信號(hào)以存儲(chǔ)、處理和/或顯示的總線的計(jì)算機(jī)。在這點(diǎn)上，計(jì)算機(jī)114可以設(shè)置有顯示器118，該顯示器118例如可以包括圖形用戶接口。

計(jì)算機(jī)114可以被編程以處理經(jīng)調(diào)制的頻率以提供對(duì)所感測(cè)的特性的測(cè)量。計(jì)算機(jī)114可以執(zhí)行對(duì)所檢測(cè)的信號(hào)的任何希望處理，包括但不限于，對(duì)經(jīng)調(diào)制的振動(dòng)頻率的統(tǒng)計(jì)（例如，傅立葉）分析、信號(hào)的解卷積、與另一信號(hào)的相關(guān)等。可以被用于執(zhí)行任何合適的頻率檢測(cè)的商業(yè)產(chǎn)品是容易獲得并且對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的。另選的是，該計(jì)算機(jī)可以在存儲(chǔ)器或可存取存儲(chǔ)裝置中設(shè)置有查找表，該查找表使所接收的經(jīng)調(diào)制的頻率與所感測(cè)的聲能相關(guān)聯(lián)。

在典型鉆井應(yīng)用中，鉆孔將與被用于向鉆孔提供結(jié)構(gòu)性支承的鉆孔套管（casing）120看齊。該套管120通常由諸如鐵的導(dǎo)電材料制成，在該情況下，其與線路102配合以形成同軸傳輸線路，并且不必提供任何附加導(dǎo)電介質(zhì)。在該套管不導(dǎo)電的情況下，可以將導(dǎo)電套筒（未示出）設(shè)置在該套管內(nèi)以形成同軸結(jié)構(gòu)。為了保持線路102與套管120之間的間距，裝置100可以包括沿導(dǎo)電線路102周期性地放置的電介質(zhì)環(huán)122。