用于控制井眼操作的方法及设备技术

用于控制井眼操作的方法及设备，包括：井眼通信系统，包括：控制子组件，具有第一控制单元、第二控制单元、可互换地安装在井底组件上并由所述井底组件承载的一个或多个井下子组件，每个井下子组件被配置为无线地发送信号和从所述第二控制单元接收信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制井眼操作的方法及设备优先权要求本申请要求于2017年11月8日递交的美国专利申请No.15/807,314的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本公开涉及对钻井和其他井眼操作进行控制。
技术介绍
出于各种原因，例如碳氢化合物生产、流体注入或水生产，可以将井眼钻入地质构造中。在钻井期间，可能需要执行多种任务，每项任务都需要将不同的工具送到井下。术语“修井”是指所必需的任何种类的井眼干预，例如，需要拆卸和更换钻柱的昂贵过程，该操作需要大量时间和费用。
技术实现思路
该技术涉及在井下操作工具与地面之间提供无线通信的井下的井眼通信工具。该技术可用于可通过Wi-Fi通信访问的井下设备(例如，钻井、完井和修井设备)。该工具将信息从井下操作工具传递到地面，并将信号和命令传递到井下操作工具。该通信工具是紧凑的，并且可以被安装到例如井底组件或钻柱上。一些通信工具包括主控制单元和第二(或辅)控制单元。主控制单元包括具有发送器和接收器并且被耦合到存储器装置的处理器。第二控制单元也包括具有发送器和接收器并且被耦合到存储器装置的处理器。两个单元的处理器通过独立电源(例如锂电池)供电。除了在井下操作工具和地面之间接收和传送数据之外，每个处理器还可以实时传递对井用工具的全面诊断并且可以识别故障点。一方面，井眼通信系统包括：控制子组件，包括：第一控制单元，包括第一处理器、第一发送器、第一接收器和第一存储器，所述第一控制单元可操作用于发送无线信号和从地面接收无线信号；第二控制单元，包括第二处理器、第二发送器、第二接收器和第二存储器，所述第二控制单元可操作用于发送无线信号和从所述第一控制单元接收无线信号；以及可互换地被安装在井底组件上并由所述井底组件承载的一个或多个井下子组件，所述一个或多个井下子组件中的每个井下子组件被配置为无线地发送信号和从所述第二控制单元接收信号。所述第一控制单元被配置为组织从所述一个或多个井下子组件接收的信息、以标准遥测顺序来组织所述信息、以及将所述信息发送到地面。一方面，控制井眼操作的方法包括：通过被部署在井眼之内的第一控制单元并且从井眼的地面接收用于在井眼之内执行操作的指令；通过第一控制组件将所述指令的至少一部分传送给所述第一控制单元的井下的第二控制单元；通过所述第二控制单元接收用于在井眼之内执行操作的指令；通过所述第二控制单元选择应该向多个井下工具中的哪个井下工具发送信号；通过第二控制组件将所述指令的至少一部分传送给所述多个井下工具中的至少一个井下工具。系统和方法可以包括以下特征中的一个或多个特征。在一些实施例中，第二控制单元被配置为从所述第一控制单元接收信号、以及确定向所述多个井下子组件中的哪个井下子组件发送信号。在一些实施例中，所述第一控制单元包括：一个或多个处理器；以及存储指令的计算机可读介质，指令能够由一个或多个处理器执行以执行操作，所述操作包括：从井眼的地面接收用于在井眼之内执行操作的指令；以及向多个子组件中的至少一个子组件传送所述指令的至少一部分。在一些情况下，所述操作还包括：从所述多个子组件中的至少一个子组件接收状态信号，所述状态信号表示所述多个子组件中的所述至少一个子组件的状态；以及将所述状态信号传送给井眼的地面。所述状态信号可以包括子组件的状态，所述状态包括打开或关闭状态。该系统还可以包括：在井眼的地面处的一个或多个发送器，所述一个或多个发送器被配置为将所述指令传送给所述一个或多个处理器；以及在井眼的地面处的一个或多个接收器，所述一个或多个接收器配置为从所述一个或多个处理器接收所述状态信号。在一实施例中，所述系统包括：一个或多个中继器，被配置为被定位在地面和井眼之内的所述井底组件之间，所述一个或多个中继器被配置为：增强一个或多个发送器或一个或多个接收器与一个或多个处理器之间的无线信号的强度。在一实施例中，所述第一控制单元还包括：电源，被配置为向所述一个或多个处理器提供操作电力。在一些实施例中，所述控制子组件是第一控制子组件，并且所述系统还包括：第二控制子组件，包括第一控制单元和第二控制单元。一些方法包括：通过多个子组件中的至少一个子组件向所述第二控制组件传送状态信号，所述状态信号表示所述多个子组件中的所述至少一个子组件的状态；以及通过所述第一控制组件接收来自所述多个子组件中的所述至少一个子组件的所述状态信号。在一些情况下，方法包括：通过所述第一控制组件将来自所述多个子组件中的所述至少一个子组件的所述状态信号传送给井眼的地面。该系统的优点包括在地面和井下之间无线传递信息的能力，而无需泥浆脉冲遥测。另外，这种技术在对地层造成大量的流体损失的钻空的油藏区或压裂区时会保持完全通信。这种损失影响泥浆脉冲信号的质量，但不影响所描述的使用WI-Fi通信的系统。地层的流体损失也可能造成由于损失的循环材料而堵塞地层。通过避免微弱的信号和堵塞问题，这些系统和方法还可以减少钻塔/井在钻井操作期间与井下装置通信所花费的时间。另外，这些无线系统通过减少与井下钻探设备位置有关的限制，使钻探工程师可以自由地将井下钻探工具放置在不同的位置。这些系统和方法可以改善钻井过程的性能和增强硫化氢富集的油井和气井中的安全性。Wi-Fi通信的使用避免了对与钻井液和/或完井液接触的传感器的需求。例如，相关联的传感器可以被附接到钻井和/或完井泥浆通过的立管。这种方法限制了人员暴露于可能被硫化氢污染的液体。在附图和以下描述中阐述了所述系统和方法一个或多个实施例的细节。其他特征、目的和优点将通过说明书和附图以及权利要求而变得显而易见。附图说明图1是钻井系统的示意图。图2是用于钻井系统中的控制子组件的示意图。图3示出控制子组件的示例控制系统的框图。图4A和图4B是与控制系统通信的示例井下操作工具的一部分的示意性侧视图。图5是与控制系统通信的示例井下操作工具的一部分的示意性侧视图。图6是示出利用控制子组件控制井下工具的示例方法的流程图。在各个附图中，类似的附图标记表示类似的元件。具体实施方式该技术涉及在井下操作工具与地面之间提供无线通信的井下的井眼(wellbore)通信工具。该工具将井眼信息从井下操作工具传递到地面，并将信号和命令传递到井下操作工具。该通信工具是紧凑的，并且可以被安装到井底组件或钻柱的各部件。一些通信工具包括主控制单元和第二(或辅)控制单元。主控制单元包括具有发送器和接收器并且被耦合到存储器装置的处理器。第二控制单元也包括具有发送器和接收器并且被耦合到存储器装置的处理器。两个单元的处理器通过独立电源(例如锂电池)供电。除了在井下操作工具和地面之间接收和传送数据之外，每个处理器还可以实时传递对井用工具的诊断并且可以识别故障点。该系统具有两个控制单元，每个控制单元包括处理器、发送器、接收器和存储器。井上或主控制单元无线耦合到地面计算机。井下或辅控制单元无线耦合到各井下工具。两个控制单元彼此耦合并且使用一个或多个电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种井眼通信系统，包括：/n控制子组件，包括：/n第一控制单元，包括第一处理器、第一发送器、第一接收器和第一存储器，所述第一控制单元能够操作用于发送无线信号和从地面接收无线信号；/n第二控制单元，包括第二处理器、第二发送器、第二接收器和第二存储器，所述第二控制单元能够操作用于发送无线信号和从所述第一控制单元接收无线信号；以及/n能够互换地安装在井底组件上并由所述井底组件承载的一个或多个井下子组件，所述一个或多个井下子组件中的每个井下子组件被配置为无线地发送信号和从所述第二控制单元接收信号，/n其中，所述第一控制单元被配置为：组织从所述一个或多个井下子组件接收的信息、以标准遥测顺序来组织所述信息、以及将所述信息发送到地面。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171108 US 15/807,3141.一种井眼通信系统，包括：
控制子组件，包括：
第一控制单元，包括第一处理器、第一发送器、第一接收器和第一存储器，所述第一控制单元能够操作用于发送无线信号和从地面接收无线信号；
第二控制单元，包括第二处理器、第二发送器、第二接收器和第二存储器，所述第二控制单元能够操作用于发送无线信号和从所述第一控制单元接收无线信号；以及
能够互换地安装在井底组件上并由所述井底组件承载的一个或多个井下子组件，所述一个或多个井下子组件中的每个井下子组件被配置为无线地发送信号和从所述第二控制单元接收信号，
其中，所述第一控制单元被配置为：组织从所述一个或多个井下子组件接收的信息、以标准遥测顺序来组织所述信息、以及将所述信息发送到地面。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二控制单元被配置为：从所述第一控制单元接收信号以及确定向所述多个井下子组件中的哪个井下子组件发送信号。


3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一控制单元包括：
一个或多个处理器；以及
存储指令的计算机可读介质，所述指令能够由所述一个或多个处理器执行以执行操作，所述操作包括：
从井眼的地面接收用于在井眼之内执行操作的指令；以及
向多个子组件中的至少一个子组件传送所述指令的至少一部分。


4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述操作还包括：
从所述多个子组件中的至少一个子组件接收状态信号，所述状态信号表示所述多个子组件中的所述至少一个子组件的状态；以及
向井眼的地面传送所述状态信号。


5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述状态信号包括子组件的状态，所述状态包括打开或关闭状态。


6.根据权利要求5所述的系统，还包括：
在井眼的...

【专利技术属性】
技术研发人员：维克多·卡洛斯·科斯塔德奥利韦拉，乌萨马·R·塞萨赫，马里奥·奥古斯托·里瓦斯马丁内斯，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA