鉆柱通信系統(tǒng)、部件和方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)描述了一種鉆柱通信系統(tǒng)、部件和方法。井上收發(fā)器可以以一定的功率將信號(hào)耦合至鉆柱上，該功率可以大于并且在一些實(shí)施例中總是大于針對(duì)井下信號(hào)的可選擇功率。可以使用井上收發(fā)器的最大井上傳輸功率重新開始從鉆機(jī)至地下工具的通信。程序可以建立針對(duì)鉆柱信號(hào)的新的一組傳輸參數(shù)從而建立鉆機(jī)和地下工具之間的通信。該系統(tǒng)可以包括接收激活/禁用狀態(tài)控制的電磁定位信號(hào)的地面步行定位器。響應(yīng)于定位信號(hào)衰減，重新配置命令可以修改定位信號(hào)。井上收發(fā)器和井下收發(fā)器可以自動(dòng)地修改井下信號(hào)的至少一個(gè)參數(shù)。井上接收器可以將補(bǔ)償響應(yīng)施加于傳送信號(hào)以補(bǔ)償鉆柱信道傳遞函數(shù)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
鉆柱通信系統(tǒng)、部件和方法相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)要求于2012年1月5日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)序號(hào)為61/583，591的優(yōu)先權(quán)，通過引用的方式將該申請(qǐng)整體并入本文。本申請(qǐng)還要求于2013年1月2日提交的美國專利申請(qǐng)序列號(hào)為13/733,097的優(yōu)先權(quán)，通過引用的方式將該申請(qǐng)整體并入本文。
本申請(qǐng)總體上涉及地下（inground）操作，并且更具體地，涉及一種包括先進(jìn)鉆柱通信系統(tǒng)的系統(tǒng)、設(shè)備和方法，其中該先進(jìn)鉆柱通信系統(tǒng)將電信號(hào)耦合到導(dǎo)電鉆柱上以便數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)至少為噪聲和失真效應(yīng)提供補(bǔ)償。地面步行定位器（Walkoverlocator）通信能夠整體地受到該系統(tǒng)和相關(guān)方法的支持。
技術(shù)介紹
通常，地下操作，例如，鉆井以形成鉆孔、隨后為了安裝公用線路而對(duì)鉆孔進(jìn)行擴(kuò)孔、鉆孔測(cè)繪等使用從地面上的鉆機(jī)延伸出來的導(dǎo)電鉆柱。現(xiàn)有技術(shù)包括使用導(dǎo)電鉆柱作為電導(dǎo)體以便用于將來自地下工具的數(shù)據(jù)信號(hào)電傳導(dǎo)至鉆機(jī)的示例。周圍陸地本身用作檢測(cè)鉆機(jī)處的信號(hào)的信號(hào)返回路徑。該類型的系統(tǒng)通常被稱為隨鉆測(cè)量（MWD）系統(tǒng)。然而，申請(qǐng)人意識(shí)到仍然存在對(duì)MWD系統(tǒng)改進(jìn)的需要。相關(guān)技術(shù)的上述示例以及與其相關(guān)的限制為說明性的而不是排他性的。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言經(jīng)閱讀說明書和對(duì)附圖研究之后，相關(guān)技術(shù)的其它限制將變得顯而易見。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
描述了一種鉆柱通信系統(tǒng)。井上收發(fā)器可以以一定的功率將信號(hào)耦合至鉆柱上，該功率可以大于并且在一些實(shí)施例中總是大于針對(duì)井下信號(hào)的可選擇功率。可以使用井上收發(fā)器的最大井上傳輸功率重新開始從鉆機(jī)至地下工具的通信。程序可以建立針對(duì)鉆柱信號(hào)的新的一組傳輸參數(shù)從而建立鉆機(jī)和地下工具之間的通信。該系統(tǒng)可以包括接收激活/禁用狀態(tài)控制的電磁定位信號(hào)的地面步行定位器。響應(yīng)于定位信號(hào)衰減，重新配置命令可以修改定位信號(hào)。井上收發(fā)器和井下收發(fā)器可以自動(dòng)地修改井下信號(hào)的至少一個(gè)參數(shù)。井上接收器可以將補(bǔ)償響應(yīng)施加于傳送信號(hào)以補(bǔ)償鉆柱信道傳遞函數(shù)。結(jié)合作為示例性和說明性而在范圍上非限制性的系統(tǒng)、工具和方法對(duì)下面的實(shí)施例及其方面進(jìn)行了描述和說明。在各種實(shí)施例中，上述問題中的一個(gè)或多個(gè)已減少或消除，而其它實(shí)施例涉及其它改進(jìn)。在本公開的一個(gè)方面，公開了一種鉆柱通信系統(tǒng)、相關(guān)設(shè)備和方法。該鉆柱通信系統(tǒng)使用了從鉆機(jī)延伸至地下工具的鉆柱作為電導(dǎo)體以提供鉆機(jī)與地下工具之間的通信。井上收發(fā)器位于鉆機(jī)處并且包括井上發(fā)射器，井上發(fā)射器以井上傳輸功率將井上信號(hào)耦合至鉆柱上以便傳輸至地下工具。井下收發(fā)器位于井下靠近地下工具并且包括井下發(fā)射器，井下發(fā)射器以井下傳輸功率將井下信號(hào)耦合至鉆柱上以便傳輸至鉆機(jī)處的鉆柱上，井下傳輸功率能夠在井下功率傳輸范圍內(nèi)進(jìn)行選擇并且井上傳輸功率總是大于在井下功率傳輸范圍內(nèi)的任何選定的井下傳輸功率。在本公開的另一個(gè)方面，描述了一種用于操作鉆柱通信系統(tǒng)的方法和相關(guān)設(shè)備，鉆柱通信系統(tǒng)使用了從鉆機(jī)延伸至地下工具的鉆柱作為電導(dǎo)體以提供鉆機(jī)與地下工具之間的通信。響應(yīng)于利用當(dāng)前一組傳輸參數(shù)從地下工具傳輸至鉆柱上的井下信號(hào)的接收的耗損，使用井上收發(fā)器以井上收發(fā)器的最大井上傳輸功率重新開始從鉆機(jī)至地下工具的通信以將井上重新開始信號(hào)耦合至地下工具。基于來自地下工具對(duì)井上重新開始信號(hào)的響應(yīng)，進(jìn)入程序以針對(duì)井下信號(hào)和井上信號(hào)中的至少一個(gè)建立新的一組傳輸參數(shù)，以在其后建立鉆機(jī)和地下工具之間的通信。在本公開的另一個(gè)方面中，描述了一種鉆柱通信系統(tǒng)和相關(guān)方法，鉆柱通信系統(tǒng)使用了從鉆機(jī)延伸至地下工具的鉆柱作為電導(dǎo)體以提供鉆機(jī)與地下工具之間的通信。井上收發(fā)器位于鉆機(jī)處并且包括井上發(fā)射器，井上發(fā)射器以井上傳輸功率將井上信號(hào)耦合至鉆柱上以便傳輸至地下工具。井下收發(fā)器位于井下靠近地下工具并且包括井下發(fā)射器，井下發(fā)射器以井下傳輸功率將井下信號(hào)耦合至鉆柱上以便傳輸至鉆機(jī)處的鉆柱上并且發(fā)出具有至少一個(gè)可選擇操作參數(shù)的電磁定位信號(hào)，井下傳輸功率能夠在井下功率傳輸范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。地面步行定位器接收電磁定位信號(hào)且檢測(cè)接收到的定位信號(hào)的預(yù)定衰減，并且響應(yīng)于檢測(cè)到預(yù)定衰減，系統(tǒng)配置成自動(dòng)地生成重新配置命令，重新配置命令改變電磁定位信號(hào)的以下參數(shù)中的至少一個(gè)：載波頻率、傳輸功率、波特率和調(diào)制模式。在本公開的另一個(gè)方面中，描述了一種鉆柱通信系統(tǒng)和相關(guān)方法，鉆柱通信系統(tǒng)使用了從鉆機(jī)延伸至地下工具的鉆柱作為電導(dǎo)體以提供鉆機(jī)與地下工具之間的通信。井上收發(fā)器位于鉆機(jī)處并且包括井上發(fā)射器，井上發(fā)射器以井上傳輸功率將井上信號(hào)耦合至鉆柱上以便傳輸至地下工具。井下收發(fā)器位于井下靠近地下工具并且包括井下發(fā)射器，井下發(fā)射器以井下傳輸功率將井下信號(hào)耦合至鉆柱上以便傳輸至鉆機(jī)處的鉆柱上并且發(fā)出具有至少一個(gè)可選擇操作參數(shù)的電磁定位信號(hào)，井下傳輸功率在井下功率傳輸范圍內(nèi)可選擇。便攜式地面步行定位器接收電磁定位信號(hào)且檢測(cè)電磁定位信號(hào)的接收耗損，并且響應(yīng)于接收耗損，自動(dòng)地向鉆機(jī)表明信號(hào)耗損情況。在本公開的另一個(gè)方面中，一種鉆柱通信系統(tǒng)和相關(guān)方法使用了從鉆機(jī)延伸至地下工具的鉆柱作為電導(dǎo)體以提供鉆機(jī)與地下工具之間的通信。井上收發(fā)器位于鉆機(jī)處并且包括井上發(fā)射器，井上發(fā)射器將井上信號(hào)耦合至鉆柱上以便傳輸至地下工具。井下收發(fā)器位于井下靠近地下工具并且包括井下發(fā)射器，井下發(fā)射器將井下信號(hào)耦合至鉆柱上以便傳輸至形成井上收發(fā)器的一部分的井上接收器。井上收發(fā)器和井下收發(fā)器配置成協(xié)作以至少部分地基于由井上收發(fā)器所檢測(cè)到的井下信號(hào)的信號(hào)衰減而自動(dòng)改變井下信號(hào)的至少一個(gè)可操作傳輸參數(shù)。在本公開的另一個(gè)方面中，描述了一種用于鉆柱通信系統(tǒng)中的設(shè)備和相關(guān)方法，該鉆柱通信系統(tǒng)使用了從鉆機(jī)延伸至地下工具的鉆柱作為電導(dǎo)體以提供鉆機(jī)與地下工具之間的通信。鉆柱在用作載送井下信號(hào)的這樣的電導(dǎo)體時(shí)展現(xiàn)信道傳遞函數(shù)，井下信號(hào)通過地下工具耦合至鉆柱。井上接收器接收來自鉆柱作為傳送信號(hào)的井下信號(hào)，傳送信號(hào)受到信道傳遞函數(shù)的影響，并且井上接收器配置成將補(bǔ)償響應(yīng)施加于傳送信號(hào)，基于信道傳遞函數(shù)定制補(bǔ)償響應(yīng)。在本公開的另一個(gè)方面中，描述了一種地面步行定位器和相關(guān)方法，其用于使用了從鉆機(jī)延伸至地下工具的鉆柱的系統(tǒng)中，地下工具配置成傳輸電磁定位信號(hào)。接收器配置成接收定位信號(hào)，檢測(cè)定位信號(hào)的接收的衰減，并且響應(yīng)于衰減檢測(cè)生成信號(hào)耗損命令。遙測(cè)發(fā)射器配置成將信號(hào)耗損命令傳輸至鉆機(jī)。在本公開的另一個(gè)方面中，描述了一種至少用于執(zhí)行地下操作的系統(tǒng)和相關(guān)方法，其使用了從鉆機(jī)延伸至地下工具的鉆柱作為電導(dǎo)體以提供鉆機(jī)與地下工具之間的通信。井下收發(fā)器位于井下靠近地下工具，并且配置成（i）接收與地下工具的可操作參數(shù)相關(guān)的至少一個(gè)傳感器信號(hào)，（ii）生成井下信號(hào)，井下信號(hào)被傳輸至鉆機(jī)處的鉆柱上，并且基于傳感器信號(hào)對(duì)井下信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，和（iii）發(fā)出電磁定位信號(hào)以便進(jìn)行地上檢測(cè)，該定位信號(hào)至少?zèng)]有通過傳感器信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。井上收發(fā)器位于鉆機(jī)處并且包括井上接收器，井上接收器配置成從鉆柱接收井下信號(hào)并且恢復(fù)傳感器信號(hào)，以使得在鉆機(jī)處可獲得與可操作參數(shù)相關(guān)的信息。地面步行定位器接收電磁定位信號(hào)用作歸航信標(biāo)和跟蹤信號(hào)中的至少一個(gè)，使得針對(duì)給定傳輸功率在不調(diào)制的情況下定位信號(hào)的檢測(cè)范圍大于針對(duì)相同的給定傳輸功率經(jīng)過傳感器信號(hào)調(diào)制的調(diào)制定位信號(hào)的檢測(cè)范圍。在本公開的另一個(gè)方面中，描述了一種至少用于執(zhí)行地下操作的系統(tǒng)和方法，其使用本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種鉆柱通信系統(tǒng)，其使用了從鉆機(jī)延伸至地下工具的鉆柱作為電導(dǎo)體以提供所述鉆機(jī)與所述地下工具之間的通信，所述系統(tǒng)包括：井上收發(fā)器，其位于所述鉆機(jī)處并且包括井上發(fā)射器，所述井上發(fā)射器以井上傳輸功率將井上信號(hào)耦合至所述鉆柱上以便傳輸至所述地下工具；以及井下收發(fā)器，其位于井下靠近所述地下工具并且包括井下發(fā)射器，所述井下發(fā)射器以井下傳輸功率將井下信號(hào)耦合至所述鉆柱上以便傳輸至所述鉆機(jī)的所述鉆柱上，所述井下傳輸功率能夠在井下功率傳輸范圍內(nèi)進(jìn)行選擇，并且所述井上傳輸功率總是大于在所述井下功率傳輸范圍內(nèi)的任何選定的井下傳輸功率。

【技術(shù)特征摘要】
2012.01.05 US 61/583,591;2013.01.02 US 13/733,0971.一種至少用于執(zhí)行地下操作的通信系統(tǒng)，其使用了從鉆機(jī)延伸至地下工具的鉆柱以及用作歸航信標(biāo)和跟蹤裝置中的至少一個(gè)的地面步行定位器，所述通信系統(tǒng)包括：位于所述鉆機(jī)處的井上收發(fā)器；位于井下靠近所述地下工具的井下收發(fā)器；形成所述地面步行定位器的一部分的遙測(cè)收發(fā)器；所述井上收發(fā)器和所述井下收發(fā)器之間的第一雙向通信鏈路，其使用所述鉆柱作為電導(dǎo)體以提供所述井上收發(fā)器和所述井下收發(fā)器之間的通信；所述井上收發(fā)器和所述地面步行定位器的所述遙測(cè)收發(fā)器之間的第二雙向通信鏈路，其在所述井上收發(fā)器和所述遙測(cè)收發(fā)器之間采用無線電磁通信；至少從所述地下工具的所述井下收發(fā)器至所述地面步行定位器的單向通信鏈路，以使得(...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：艾伯特·周，洛茨·林，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：默林科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：