用于钻井的系统、装置和方法制造方法及图纸

一种用于监视钻井操作的系统、装置和方法，该方法包括：经由安置在大地地层的地面上的第一天线对(120b)接收信号(130b)。由第一天线对接收的信号具有第一信号特性。该方法包括经由安置在地面上的与第一天线对的位置不同的位置处的第二天线对(120c)接收信号。由第二天线对接收的信号具有第二信号特性。该方法包括识别由相应的第一天线对和第二天线对接收的信号的第一信号特性和第二信号特性中哪一个为优选信号特性。该方法可以包括对由第一天线对和第二天线对中的已经接收到具有优选信号特性的信号的一个天线对所接收的信号进行解码。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2013年11月22日提交的第14/087,637号美国申请的优先权和权益，该美国申请的全部内容通过引用合并到本文中。
本公开内容涉及钻井操作，具体地涉及用于监视钻井操作的系统、装置和方法。
技术介绍
为了石油、天然气和其他目的而钻的井可能在地下数千英尺，可能改变方向并且水平延伸。已经开发出了以下通信系统：其发送关于井身轨迹、地层性质以及用钻头处或钻头附近的传感器测量的钻井状况的信息。获得并发送信息通常被称为随钻测量(MWD)和随钻测井(LWD)。一种发送技术为电磁(EM)遥测技术或遥测技术。遥测系统包括被配置成向地面发送电磁信号的工具，该电磁信号具有在钻井操作期间获得的在其中编码的方向、地层和其他钻井数据。
技术实现思路
本公开内容的一个实施方式包括一种用于监视钻井系统的钻井操作的方法。钻井系统具有被配置成在钻井操作期间在大地地层中形成钻孔的钻柱。该方法包括经由安置在大地地层的地面上的第一天线对接收信号的步骤，其中，信号由遥测工具在钻井操作期间发送，遥测工具由钻柱支持并且位于钻孔的井下末端处。由第一天线对接收的信号具有第一信号特性。该方法包括：经由安置在地面上与第一天线对的位置不同的不同位置处的第二天线对接收信号。由第二天线对接收的信号具有第二信号特性。此外，该方法包括：识别由相应的第一天线对和第二天线对接收的信号的第一信号特性和第二信号特性中哪一个为优选信号特性。该方法可以包括：对由第一天线对
和第二天线对中的已经接收到具有优选信号特性的信号的一个天线对所接收的信号进行解码。在一种用于监视钻井操作的方法的另一实施方式中，该方法可以包括：在钻井操作的第一时段期间从钻孔中的第一井下位置处的遥测工具发送信号。该方法可以还包括经由至少两个天线对接收信号。至少两个天线对被安置在地面上并且相对于彼此以及相对于钻孔间隔开。改方法可以包括：在钻井操作的第一时段期间从接收到信号的至少两个天线对中的每个接收地面信号。此外，该方法可以包括：对来自至少两个天线对中的接收到具有优选信号特性的信号的一个天线对的地面信号进行解码。本公开内容的另一实施方式包括一种用于钻井操作的遥测系统。系统包括多个天线对，每个天线对被配置成接收由钻孔中的井下位置处的遥测工具在钻井操作期间发送的信号。该系统还包括接收器组件，接收器组件被配置成与多个天线对中的每个天线对的电子连接。接收器组件被配置成在接收器组件电子地连接至多个天线对时从相应的多个天线对中的每个天线对接收多个地面信号。每个地面信号指示由相应的多个天线对接收的信号的特性。此外，该系统包括计算机处理器，计算机处理器被配置成与接收器组件的电子通信。计算机处理器还被配置成确定多个地面信号中哪个具有优选信号特性。响应于具有优选信号特性的地面信号的确定，计算机处理器解码由多个天线对中的接收到具有优选信号特性的信号的一个天线对接收的地面信号。本公开内容的另一实施方式包括一种用于在大地地层中形成钻孔的钻井系统。钻井系统包括由支持构件携带的并且被配置成旋转以沿钻井方向限定钻孔的钻柱。钻柱包括安置在钻柱的井下端处的钻头以及由钻柱携带的一个或更多个传感器。一个或更多个传感器被配置成获得钻井数据。钻柱可以包括被沿井上方向离开钻头安置的遥测工具。遥测工具被配置成经由信号发送钻井数据。钻井系统可以包括被配置成接收信号的第一天线对和被配置成接收信号的第二天线对。第一天线对和第二天线对相对于支持构件在不同位置。钻井系统还可以包括电子地连接至第一天线对和第二天线对的接收器组件。接收器组件被配置成从第一天线对和第二天线对中的每个天线对接收地面信号。地面信号指示已经由每个天线对接收的信号。此外，钻井系统可以包括至少一个计算机处理器，至少一个计算机处理器被配置成基于从第一天线对和第二天线对中的每个天线对获得的地面信号的一个或更多个优选特性来对由接收器组件接收的地面信号中的一个地面信号进行解码。附图说明上述
技术实现思路
以及下文对本申请的说明性实施方式的详细描述在结合附图阅读时将被更好地理解。出于说明本申请的目的，在附图中示出本公开内容的说明性实施方式。然而，应当理解的是，本申请不限于所示的精确布置和工具。在附图中：图1A为根据本公开内容的实施方式的在大地地层中形成钻孔的钻井系统的示意性俯视图；图1B为图1A所示的在大地地层中形成钻孔的钻井系统的示意性侧视图；图1C为包含在图1A中所示的钻井系统中的遥测工具的详细剖视图；图1D为图1B中所示的钻井系统的一部分的详细视图；图2A为图1A和图1B中所示的钻井系统的计算设备和遥测系统的框图；图2B为图示一个或更多个计算设备以及图1A和图1B中所示的遥测系统的网络的框图；图3A和图3B为图示用于经由图1A和图1B中所示的遥测系统监视钻井操作的方法的过程流程图；以及图4为图示根据本公开内容的另一实施方式的用于经由遥测系统监视钻井系统的钻井操作的方法的过程流程图。具体实施方式参照图1A和图1B，钻井系统1被配置成在钻井操作期间在大地地层3中钻出钻孔2。钻井系统1包括用于在大地地层3中形成钻孔2的钻柱6、遥测系统100和至少一个计算设备200。遥测系统100处理并且监视在钻孔2的井下位置获得的钻井数据经由电磁信号130向大地地层3的地面4的发送。遥测系统100包括接收器组件110和两个或更多个天线对120。接收器组件110可以与计算设备200电子通信。每个天线对120可以接收，例如检测由井下遥测工具40发送的电磁信号130的电场分量作为电压或地面信号。所检测的地面信号包含电磁信号130的电场分量的特性，诸如电场的振幅和波长成分。接收器组件110从每个相应的天线对120接收地面信号。遥测系统100被配置成将由接收器组件110从天线对120接收的多个地面信号中的一个地面信号解码成钻井数据。部分地基于由各个天线对120检测的每个地
面信号的比较特性来确定解码哪个地面信号。例如，如将在下文进一步详细描述的，仅解码由天线对120检测的具有优选信号特性的地面信号。计算设备200可以驻留(host)可以发起期望的解码或信号处理的例如软件应用的一个或更多个应用，可以驻留指示所钻穿的地层的类型、液体的存在的测井参数，以及运行被配置成执行用于监视和控制钻井操作的各种方法的其他应用。在此描述的钻井系统1、遥测系统100以及方法300(图3A、图3B)和方法400(图4)允许连续监视在钻井操作的过程中从遥测工具40发送的信号。虽然每个天线对120的信号特性在钻井进行到地层中时随着时间变化，但是遥测系统100可以通过至少出于解码的目的从具有差的信号特性的天线对切换至具有优选信号特性的天线对来对变化的信号发送情况“作出反应”。监视并在多个信号间切换的能力具有若干优点。例如，可以实时、同时监视来自多个天线对位置的信号质量。这允许钻井操作者基于钻井期间的情况来利用多个天线对位置中的具有最好的或优选的信号接收的天线对。实时监视和信号切换还提供了使差的信号接收最少的更大的灵活性，这提高了数据可靠性、更可靠的解码以及更少的解码错误。另外，在边缘(marginal)信号发送情况下，基于所检测的信号特性来监视、选择处理信号的能力可以导致与在类似的边缘发送情况下进行操作的传统系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监视钻井系统的钻井操作的方法，所述钻井系统具有被配置成在所述钻井操作期间在大地地层中形成钻孔的钻柱，所述方法包括以下步骤：经由安置在所述大地地层的地面上的第一天线对接收信号，其中，所述信号由遥测工具在所述钻井操作期间发送，所述遥测工具由所述钻柱支持并且位于所述钻孔的井下端处，由所述第一天线对接收的所述信号具有第一信号特性；经由安置在所述地面上与所述第一天线对的位置不同的不同位置处的第二天线对接收所述信号，其中，由所述第二天线对接收的所述信号具有第二信号特性；识别由相应的所述第一天线对和所述第二天线对接收的所述信号的所述第一信号特性和所述第二信号特性中哪一个为优选信号特性；以及对由所述第一天线对和所述第二天线对中的已经接收到具有所述优选信号特性的所述信号的一个天线对所接收的所述信号进行解码。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.22 US 14/087,6371.一种用于监视钻井系统的钻井操作的方法，所述钻井系统具有被配置成在所述钻井操作期间在大地地层中形成钻孔的钻柱，所述方法包括以下步骤：经由安置在所述大地地层的地面上的第一天线对接收信号，其中，所述信号由遥测工具在所述钻井操作期间发送，所述遥测工具由所述钻柱支持并且位于所述钻孔的井下端处，由所述第一天线对接收的所述信号具有第一信号特性；经由安置在所述地面上与所述第一天线对的位置不同的不同位置处的第二天线对接收所述信号，其中，由所述第二天线对接收的所述信号具有第二信号特性；识别由相应的所述第一天线对和所述第二天线对接收的所述信号的所述第一信号特性和所述第二信号特性中哪一个为优选信号特性；以及对由所述第一天线对和所述第二天线对中的已经接收到具有所述优选信号特性的所述信号的一个天线对所接收的所述信号进行解码。2.根据权利要求1所述的方法，还包括经由接收器组件从相应的所述第一天线对和所述第二天线对接收第一地面信号和第二地面信号，其中，所述第一地面信号指示所述第一信号特性并且所述第二地面信号指示所述第二信号特性。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述接收器组件包括第一接收器和第二接收器，所述第一接收器与所述第一天线对电子通信并且所述第二接收器与所述第二天线对电子通信，其中，所述方法包括以下步骤：经由所述第一接收器接收所述第一地面信号以及经由所述第二接收器接收所述第二地面信号。4.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：经由计算设备上运行的用户接口选择从所述第一天线对和所述第二天线对中的一个天线对接收的具有所述优选信号特性的所述信号，使得所选择的信号在所述解码步骤中被解码。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述解码步骤包括：自动解码由所述第一天线对和所述第二天线对中的已经接收到具有所述优选信号特性的所述信号的一个天线对接收的所述信号。6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一信号特性和所述第二信号特性包括由相应的天线对接收的所述信号的强度。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述信号的强度为信噪比，其中，所述解码步骤还包括解码由所述第一天线对和所述第二天线对中的已经接收到具有最高信噪比的所述信号的一个天线对接收的所述信号。8.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：经由所述钻柱携带的一个或更多个传感器获得钻井数据；以及经由所述信号向所述地面发送所述钻井数据。9.根据权利要求2所述的方法，其中，所述接收器组件包括处理器，其中，所述解码步骤由所述接收器组件的所述处理器来执行。10.根据权利要求2所述的方法，其中，计算设备包括处理器，其中，所述解码步骤由所述计算设备的所述处理器来执行。11.根据权利要求2所述的方法，其中，所述接收器组件包括第一处理器，并且所述解码步骤由所述接收器组件的所述第一处理器和计算设备的第二处理器来执行。12.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：确定所述第一天线对和所述第二天线对中的另一天线对已经接收到具有所述优选信号特性的所述信号；以及使由所述第一天线对和所述第二天线对中的所述另一天线对接收的所述信号被解码。13.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：响应于所述识别步骤而调节一个或更多个遥测参数，其中，所述一个或更多个遥测参数包括功率输入、频率、数据率和调制方法。14.根据权利要求1所述的方法，还包括：经由安置在所述地面上与所述第一天线对和所述第二天线对不同的另一不同位置处的第三天线对接收所述信号，其中，所述第一天线对、所述第二天线对和所述第三天线对在所述地面上相对于彼此间隔开，由所述第三天线对接收的所述信号具有第三信号特性；以及对由相应的所述第一天线对、所述第二天线对和所述第三天线对中的已经接收到具有所述优选信号特性的所述信号的一个天线对所接收的所述信号进行解码。15.一种用于监视钻井系统的钻井操作的方法，所述钻井系统具有被
\t配置成在所述钻井操作期间在大地地层中形成钻孔的钻柱，所述方法包括以下步骤：在所述钻井操作的第一时段期间从所述钻孔中的第一井下位置处的遥测工具发送信号；经由至少两个天线对接收所述信号，其中，所述至少两个天线对相对于彼此以及相对于所述钻孔间隔开；在所述钻井操作的所述第一时段期间从接收到所述信号的所述至少两个天线对中的每个接收地面信号；以及对来自所述至少两个天线对中的接收到具有优选信号特性的所述信号的一个天线对的所述地面信号进行解码。16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述至少两个天线对为第一组天线对和第二组天线对，所述信号为第一信号，所述方法还包括以下步骤：在所述钻井操作的所述第一时段之后的所述钻井操作的第二时段期间，从所述钻孔中的第二井下位置处的所述遥测工具发送第二信号，其中，所述第二井下位置相对于所述第一井下位置更靠井下；经由与在所述第一时段期间接收到所述第一信号的所述第一组天线对不同的所述第二组天线对接收所述第二信号；在所述钻井操作的所述第二时段期间从接收到所述第二信号的所述第二组天线对接收第二地面信号；以及对来自第二组天线对中的接收到具有第二优选信号特性的信号的一个天线对的所述第二地面信号进行解码。17.根据权利要求15所述的方法，其中，从所述至少两个天线对接收的每个地面信号由接收器组件的相应的至少两个接收器来接收。18.根据权利要求15所述的方法，还包括以下步骤：选择从所述至少两个天线中的一个天线对接收的具有所述优选信号特性的所述信号；以及使由所述至少两个天线对中的所述一个天线对接收的具有所述优选信号特性的所述信号被解码。19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述优选信号特性为具有最高...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·罗伯茨，
申请(专利权)人：APS科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US