用于询问表面下的钻孔内的井下环境的一种系统、方法和设备包括电磁能的源，其可操作以在钻孔中传送电磁信号，传感器模块，其包括谐振频率随着井下环境中的状况的改变而变化以反映该电磁信号的无源谐振器，该无源谐振器响应于钻孔中的井下环境中的状况生成谐波频率，以及可放置以接受返回的电磁信号的探测器。实施例包括滤波器，以传递谐振电路的谐振频率的谐波，以及被配置并且安排来测量谐波信号的频率的电路。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】用于询问表面下的钻孔内的井下环境的一种系统、方法和设备包括电磁能的源，其可操作以在钻孔中传送电磁信号，传感器模块，其包括谐振频率随着井下环境中的状况的改变而变化以反映该电磁信号的无源谐振器，该无源谐振器响应于钻孔中的井下环境中的状况生成谐波频率，以及可放置以接受返回的电磁信号的探测器。实施例包括滤波器，以传递谐振电路的谐振频率的谐波，以及被配置并且安排来测量谐波信号的频率的电路。【专利说明】
本专利技术通常涉及远程感测，并且更具体地涉及使用基于晶体谐振器的传感器来感测温度和/或压力。
技术介绍
在资源开采中，有用的是，在远离观测者的位置处监测多种状况。特别是，可能有用的是提供对于位于钻孔(borehole)底部或者靠近钻孔底部处的状况的监测，其中钻孔是出于勘探或生产的目而被钻探的。由于该钻孔可能延伸数英里，提供对于这种监测的有线通信系统并非总是实际的。
技术实现思路
本专利技术实施例的一个方面包括电磁能的源，其可操作以在钻孔中发送电磁信号；传感器模块，其包括无源谐振电路，所述无源谐振电路包括具有谐振频率的晶体，该谐振频率随着井下环境状况的变化而改变，从而响应于钻井中井下环境状况返回激励信号的谐波。 实施例的一个方面包括探测单元，其探测返回的电磁信号的一部分，所述返回的电磁信号的一部分位于包括晶体的谐振频率的谐波的频率范围内。 实施例的一个方面包括定向耦合器，其被配置和安排来将所述电磁能从源发送到钻孔并且将所返回的电磁信号传递给探测电路，所述探测电路包括滤波器，所述滤波器选择谐振频率的谐波并将滤波信号发送到鉴别器(discriminator)，所述鉴别器将鉴别信号输出给频率计数器。 实施例的一个方面包括定向耦合器，其被配置和安排来将所述电磁能从源发送到钻孔并且将所返回的电磁信号的一部分传递给探测电路，该探测电路包括滤波器，所述滤波器选择谐振频率的谐波并将滤波信号发送到超外差接收机。 【专利附图】【附图说明】 在这里所描述的其他特征对于本领域技术人员来说，在结合附图阅读以下详细说明书时将会更加明显，其中: 图1是根据本专利技术的实施例用于询问(interrogate)表面下的钻孔中的井下环境的系统的不意图； 图2是根据本专利技术的实施例的结合压力或者温度传感器的传感器封装的示意图； 图3是根据本专利技术的实施例的结合基于晶体振荡器的传感器的电路的示意图； 图3A是根据本专利技术的实施例的结合基于晶体振荡器的传感器和电容式传感器的电路的不意图； 图4是根据本专利技术的一个或者多个实施例的结合多个传感器的封装的示意图； 图5是根据本专利技术的实施例的将激励频率信号与谐振频率信号及其谐波相比较的振幅与频率的关系图； 图6是根据本专利技术的实施例的结合定向偶合器，滤波器以及鉴别器来产生数字脉冲以用于测量谐振频率的探测电路的示意图；以及 图7是根据本专利技术的实施例结合超外差探测器以用于测量谐振频率的探测电路的示意图。 【具体实施方式】 图1示出了装置100的示例，其用于监测表面下钻孔中的状况。装置100包括电磁透射介质(例如导电线路102)，其用于通过钻孔来传导电磁能。本领域技术人员应该理解到导电线路102可以采取不同的形式或者不同的实施例，其取决于钻孔的状态。因而，例如，导电线路102可以包括在已完成的钻孔中的生产油管柱(product1n tubing string)或在建中的钻孔中的钻柱(drill string)。在导电线路102的顶部附近，设置变压器104以将导电导管(conductive pipe) I禹合到电磁能的源。可以使用变压器104的替代f禹合方法。例如，间隙接头(gap sub)(即，包括电绝缘特性的管接头(tubing sub)组件)与油管柱结合可以形成传输线，该传输线可以直接耦合到同轴电缆或任何其它合适的电缆。 在所示的示例实施例中，变压器104包括铁氧体环(ferrite ring) 106的堆叠，以及绕在环周围的线108。线108包括导线110，其可以被耦合到可以被配置来产生连续波信号的振荡器112。线108可以进一步耦合到接收机114。接收机114可以实施为计算机，所述计算机包括从装置100接收信号用于存储，处理和/或显示的总线。在这方面，计算机114可以设置有显示器118，其可以包括例如图形用户接口。 计算机114可以被编程来处理所述返回信号以提供对于感测特性的测量。计算机114可以对所探测的信号执行任何期望的处理，包括但不限于对于调制振动频率的统计(例如，傅立叶)分析、信号的去卷积、与另一信号相关等。商业产品容易获得并且对于本领域技术人员来说是已知的，其可以用于执行任何合适的频率探测。可替代地，计算机可以在存储器或者可访问的储存装置中设置有查找表，其将接收到的频率与感测的井眼状况进行相关。 在典型的钻探应用中，钻孔将衬有钻孔外壳120，其被用于向钻孔提供结构支撑。该外壳120通常由导电材料如钢制成，在这种情况下所述外壳将与所述线路102配合，以便形成同轴传输线，并且不必提供任何附加的导电介质。当该外壳不导电时，导电套管(sleeve)(未示出)可以被设置在外壳中，以便形成同轴结构。为了保持线路102和外壳120之间的间距，装置100可以包括沿着导电线路102周期性地布置的电介质环122。 垫片可以被配置成，例如绝缘的定心装置(centralizer)，其可以是由任何合适材料形成的盘，该合适材料包括但不限于尼龙或聚四氟乙烯(PTFE)。虽然所示实施例利用同轴传输线，但是应该想到，可以使用传输线的替代实施例，例如单个导电线路，成对的导电线路，或波导。例如，外壳可以单独地为特定频率的电磁波充当波导。此外，同轴电缆的长度可以用于全部或部分线路。当电介质流体不能在外壳120内使用的时候(例如，当咸水或其他导电流体存在于外壳120中时)，这样的同轴电缆可能是特别有用的。 探针部分124位于装置100的远端附近。原则上，探针部分可以位于沿着传输线长度的任何点上。实际上，多个这样的探针部分可以沿着长度方向间隔放置，尽管这可能会为将信号从若干探针区分出来造成额外的信号处理负担。将每个探针的自然谐振频率设置在不同频率上，原则上可以允许一种波长在同轴线路上的多路复用，其可以简化处理。 该探针部分包括端口 126，其被配置将钻孔中存在的流体的环境压力传送(communicate)到探针中去，在探针中该环境压力可以被传感器感测到(在图1中未示出)。下面示出了探针的封隔器(packer) 128和封隔器齿(packer teech)130。 在使用时，振荡器112产生的电磁信号(正弦波)通过所述传输线发送到探针124。 该探针包括传感器，该传感器包括谐振电路部分，其在接收到处于或者接近谐振频率的激励信号时，晶体将在谐振频率上谐振，并进一步产生更高频率的谐波。这些谐波被电子地传送到传输线。 图2所示的实施例中包括基于晶体的谐振传感器200。壳体(housing)202的结构在一端具有压力馈入管204，其允许通过端口 126进入的来自钻孔环境的压力传导到传感器200的内部空间206中。在内部空间中，压力被传导到柔性隔膜(flexiblediap本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于询问表面下的钻孔中的井下环境的系统，包括电磁能的源，可操作为在所述钻孔中传送电磁信号；传感器模块，包括具有谐振频率随着所述井下环境的状况的变化而改变的无源谐振电路，使得谐振电路响应于所述钻孔中的所述井下环境的状况返回所述电磁信号的至少一部分以及所述谐振频率的谐波；探测器，可放置来接收所述电磁信号的返回部分，所述探测器包括用于衰减处于所述谐振频率的信号并且传递处于所述谐振频率的谐波的信号的滤波器。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·C·史密森，
申请(专利权)人：雪佛龙美国公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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