沿着管状构件执行无线超声通信的方法和系统技术方案

描述了一种用于沿着管状构件进行无线通信的方法和系统。该方法包括确定、构建和安装通信网络，该通信网络使用一个或多个通信耦合设备(114)沿着一个或多个管状构件(110)进行通信。该通信网络用于执行系统的操作，诸如烃操作，所述操作可能涉及烃勘探、烃开发和/或烃生产。

Method and system of wireless ultrasonic communication along tubular structure

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】沿着管状构件执行无线超声通信的方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求于2018年11月17日提交的题为“MethodandSystemforPerformingWirelessUltrasonicCommunicationsalongTubularMembers”的美国临时申请序列No.62/588,080的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。本申请涉及于2018年3月1日公开的题为“DualTransducerCommunicationsNodeforDownholeAcousticWirelessNetworksandMethodEmployingSame”的美国专利公开No.2018/0058207、于2018年3月1日公开的题为“CommunicationNetworks,RelayNodesforCommunicationNetworks,andMethodsofTransmittingDataAmongaPluralityofRelayNodes”美国专利公开No.2018/005206、于2018年3月1日公开的题为“HybridDownholeAcousticWirelessNetwork”的美国公开No.2018/0058208、于2018年3月1日公开的题为“MethodsofAcousticallyCommunicatingandWellsthatUtilizetheMethods”的美国公开No.2018/0058203、于2018年3月1日公开的题为“DownholeMultiphaseFlowSensingMethods”的美国公开No.2018/0058209、于2018年3月8日公开的题为“AcousticHousingforTubulars”的美国公开No.2018/0066510，其公开内容通过引用整体并入本文。本申请涉及以下具有共同专利技术人和受让人的美国临时申请：于2018年9月24日提交的题为“MethodandSystemforPerformingOperationsusingCommunications”的美国专利申请No.16/139,414、于2018年9月24日提交的题为“MethodandSystemforPerformingCommunicationsusingAliasing”的美国专利申请No.16/139,394、于2018年9月24日提交的题为“MethodandSystemforPerformingOperationswithCommunications”的美国专利申请No.16/139,427、于2018年9月24日提交的题为“MethodandSystemforPerformingWirelessUltrasonicCommunicationsalongaDrillingString”的美国专利申请No.16/139,421、于2018年9月24日提交的题为“MethodandSystemforPerformingHydrocarbonOperationswithMixedCommunicationNetworks”的美国专利申请No.16/139,384、于2017年11月17日提交的题为“MethodandSystemforPerformingCommunicationsDuringCementingOperations”的美国临时申请No.62/588,054、于2018年9月24日提交的题为“VerticalSeismicProfiling”的美国专利申请No.16/139,373、于2017年11月17日提交的题为“MethodandSystemforPerformingOperationsusingCommunicationsforaHydrocarbonSystem”的美国临时申请No.62/588,067以及于2017年11月17日提交的题为“MethodandSystemforPerformingHydrocarbonOperationsusingCommunicationsAssociatedwithCompletions”的美国临时申请No.62/588,103，其公开内容通过引用整体并入本文。
本公开一般而言涉及与沿着管状构件的通信节点声学通信的领域。具体而言，本公开涉及用于与沿着一个或多个管状构件布置的通信节点进行声学通信以增强操作的方法和系统。
技术介绍
本部分旨在介绍本领域的各个方面，这些方面可以与本公开的示例性实施例相关联。相信该讨论有助于提供促进更好地理解本专利技术的特定方面的框架。因此，应该理解的是，该部分应该从这个角度来阅读而不必作为对现有技术的承认。信息的交换可以用于管理系统的各种类型的操作。作为示例，已经在烃勘探、烃开发和/或烃生产操作中提出了几种实时数据系统或方法。为了交换信息，设备可以利用物理连接或无线连接进行通信。作为第一个示例，将诸如缆线、电导体或光缆之类的物理连接固定到管状构件，该管状构件可以用于评估地下条件。缆线可以固定到管状构件的内部部分和/或管状构件的外部部分。缆线提供物理或硬线连接，以提供实时数据传输。此外，缆线可以用于提供高数据传输速率以及直接将电力输送到井下设备，诸如传感器。但是，物理缆线的使用可能是困难的，因为必须将缆线解绕并附接到布置在井筒内的管状构件部分上。因此，缆线可能被井筒内的其它操作损坏和/或可能在管状构件的安装期间(例如，在涉及旋转管状构件的安装时)损坏。此外，必须在某些井下装备中提供通道以为缆线提供物理路径。这些通道引入了额外的潜在故障点，并且可能必须在甚至不与通信网络关联的装备中提供，这可能会增加烃操作的成本。作为物理连接或硬线配置的替代方案，无线连接或技术可以用于沿着管状构件的通信。此类技术被称为无线遥测。无线网络可以包括彼此交换信息以管理井筒内的数据通信的各种通信节点。另外，计算机系统也可以与无线网络通信以从地面位置管理烃操作。为了操作，通信节点可以涉及不同的无线网络类型。作为第一个示例，无线电传输可以用于井筒通信。但是，在某些环境中或在某些操作(诸如钻井操作)期间使用无线电传输可能是不切实际或不可用的。其它系统可以使用声学无线网络经由音调传输介质来传输诸如振动的声信号。一般而言，给定的音调传输介质可能只允许在特定频率范围内进行通信；并且在一些系统中，该频率范围可能相对较小。这样的系统在本文中可以被称为频谱受限的系统。频谱受限的系统的示例可以包括井，诸如烃井，其包括沿着管状构件的长度间隔开的多个通信节点。实际上，井下环境可能包括井筒内未知且不可预测的条件。当在井筒内执行烃操作时，这些条件会更加复杂，这可能导致流体成分(例如，天然气、水和油)变化和/或井筒内执行的活动变化(例如，旋转机械、钻井或生产振动等)。虽然沿着管状构件的无线网络可能是有益的，但是常规的数据传输机制可能不是有效的，并且操作可能成问题。实际上，随着井下操作(诸如钻井、完井监视和储层管理)对数据需求不断增加，越来越多的井下传感器被用于提供所需的数据。当前，大多数传感器被夹到管状本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在系统的多个通信节点之间传送数据的方法，所述方法包括：/n确定通信网络，其中所述通信网络包括多个通信节点；/n配置所述多个通信节点，其中所述多个通信节点中的每个通信节点被配置为沿着多个管状构件在所述多个通信节点中的两个或更多个通信节点之间传输信号；/n提供多个通信耦合设备，其中所述多个通信耦合设备中的每个通信耦合设备被配置为将所述多个通信节点中的一个或多个通信节点封装在所述通信耦合设备的内部区域内；/n在所述系统中的所述多个管状构件中的两个管状构件之间安装所述多个通信耦合设备中的每个通信耦合设备；/n在所述系统的操作期间在所述多个通信节点中的两个或更多个通信节点之间传送操作数据；以及/n基于所述操作数据执行操作。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171117 US 62/588,0801.一种在系统的多个通信节点之间传送数据的方法，所述方法包括：
确定通信网络，其中所述通信网络包括多个通信节点；
配置所述多个通信节点，其中所述多个通信节点中的每个通信节点被配置为沿着多个管状构件在所述多个通信节点中的两个或更多个通信节点之间传输信号；
提供多个通信耦合设备，其中所述多个通信耦合设备中的每个通信耦合设备被配置为将所述多个通信节点中的一个或多个通信节点封装在所述通信耦合设备的内部区域内；
在所述系统中的所述多个管状构件中的两个管状构件之间安装所述多个通信耦合设备中的每个通信耦合设备；
在所述系统的操作期间在所述多个通信节点中的两个或更多个通信节点之间传送操作数据；以及
基于所述操作数据执行操作。


2.如权利要求1所述的方法，其中在所述多个管状构件中的两个管状构件之间安装所述多个通信耦合设备中的每个通信耦合设备还包括：
将通信耦合设备机械地耦合到所述多个管状构件中的第一管状构件；以及
将通信耦合设备机械地耦合到所述多个管状构件中的第二管状构件。


3.如权利要求1或2所述的方法，还包括：
识别要在系统中测量的参数；
其中所述多个通信耦合设备中的一个或多个通信耦合设备被配置为将一个或多个传感器封装在所述内部区域内，其中所述一个或多个传感器中的每个传感器被配置为测量与所述系统相关联的参数；
其中所述一个或多个传感器中的至少一个传感器被配置为在所述多个管状构件内部或从管状构件外部获得测量结果；以及
其中与所述系统相关联的参数包括压力、温度、流速、声音、振动、电阻率、阻抗、电容、红外线、伽马射线及其任意组合中的一个或多个。


4.如权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中所述多个通信节点中的每个通信节点被配置为以全向模式或定向模式在所述多个通信节点中的两个或更多个通信节点之间传输信号；以及
其中以定向模式或全向模式执行所述操作数据的传输。


5.如权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中所述多个通信节点中的每个通信节点包括一个或多个换能器。


6.如权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中所述多个通信节点中的每个通信节点包括第一换能器阵列和第二换能器阵列。


7.如权利要求6所述的方法，其中所述第一换能器阵列中的换能器围绕所述多个通信耦合设备中的至少一个通信耦合设备的周边周向间隔开，并且其中所述第二换能器阵列中的换能器围绕所述多个通信耦合设备中的至少一个通信耦合设备的周边周向间隔开。


8.如权利要求6所述的方法，其中所述第一换能器阵列中的换能器围绕所述多个通信耦合设备中的一个通信耦合设备的周边等距间隔开，并且其中所述第二换能器阵列中的换能器围绕所述多个通信耦合设备中的一个通信耦合设备的周边等距间隔开。


9.如权利要求6至8中的任一项所述的方法，其中所述第一换能器阵列布置在所述通信耦合设备的第一端上，并且其中所述第二换能器阵列布置在所述通信耦合设备的第二端上，所述第一换能器阵列包括至少一个被配置为从所述第一端的通信耦合设备传输数据分组的换能器以及至少一个被配置为接收数据分组的换能器，所述第二换能器阵列包括至少一个被配置为从所述第二端的通信耦合设备传输数据分组的换能器以及至少一个被配置为接收数据分组的换能器。


10.如权利要求9所述的方法，其中所述第一换能器阵列被配置为生成一个或多个信号，以向在所述第二端处接收到的一个或多个信号提供相长干涉。


11.如权利要求6至10中的任一项所述的方法，其中所述第一换能器阵列和所述第二换能器阵列被配置为与所述多个通信节点中的其它通信节点交换声信号，并且被配置为经由物理连接在所述第一换能器阵列和所述第二换能器阵列之间交换信号。


12.如权利要求1至11中的任一项所述的方法，其中所述多个通信节点中的每个通信节点：
在所述多个通信节点中的一个通信节点中接收一个或多个信号，以及
使用高通滤波器对所述一个或多个信号进行滤波，以减少所述多个通信节点中的所述一个通信节点中来自所述一个或多个信号的背景噪声。


13.如权利要求1至12中的任一项所述的方法，其中在所述系统的操作期间在所述多个通信节点中的两个或更多个通信节点之间传送操作数据还包括通过以下传输操作数据：
在所述多个通信节点中的所述两个或更多个通信节点之间的所述多个管状构件...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·F·金恩，伊晓华，S·W·克劳森，M·M·迪斯科，K·W·德斯蒙德，J·H·莫斯，
申请(专利权)人：埃克森美孚上游研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US