自动下行线路系统技术方案

一种下行线路系统，其包括至少一个泥浆泵，用于从一钻井流体储存箱中泵送钻井流体到一钻井系统、一个竖管，其与泥浆泵和钻井系统流体连通、以及一个与钻井系统流体连通的回路，其将钻井流体返回到钻井流体储存箱中。一个钻井流体调节器，其与至少包括竖管和回路的其中一组流体连通。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及一种下行线路系统以及一种传递下行线路信号 的方法.
技术介绍
通常在地面上钻井以获取聚集在地壳地质构造中的碳氢化合物和 其它有用材料的自然沉积物，典型地使用一个连接在钻柱下端的钻头 钻井.钻井以穿过含有聚集材料的地下结构，获取材料.在钻柱的底端是一个底部井筒组件(BHA ) . BHA包括连 同传感器、控制机构和所需的电路的钻头. 一个典型的BHA包括测量构 造和构造中含有的流体的不同特性的传感器.BHA还包括测量该BHA方 向和位置的传感器.钻井搮作由位于地表的一个操作员控制.通过一个旋转台或位于 地表的驱动钻柱以合适的比率旋转，操作员控制钻头栽荷 (weight-on-bit)和其它钻井的操作参数.钻井控制的另一方面与钻井流体相关联，叫做泥浆.泥浆是 通过钻柱从地表泵送到钻头的流体.该泥浆用于冷却和润滑钻头，以 及将钻屑携带到地表.小心地控制泥浆的密度以将井孔里的流体压力 保持在合适的大小.为了使操作员得知BHA的传感器的测量值，以及搮作员可以控制钻 头的方向，位于地表的操作员和BHA之间的信息传递是必需的.下行 线路就是从地表到BHA的信息传递.基于BHA的传感器收集的数据， 操作员可以发送一个命令到BHA. —个通常的命令是指示BHA改变钻井 的方向.同样，上行线路是从BHA到地表的信息传递.典型地上行线路 传递BHA的传感器收集的数据.例如，通常操作员了解BHA的方位是很 重要的。于是，BHA的传感器收集的方位数据通常被传递到地表.上行 线路的信息传递还可用于确认下行线路命令被正确理解.一个通常的信息传递方法被称为泥浆脉冲遥測技术.泥浆脉 冲遥测技术是一种传递信息的方法，其或者在下行线路中或者在上行 线路中在泥浆中制造压力和/或流量脉冲，这些脉冲可以被位于接收位 置的传感器探测.例如，在下行线路操作中，泵入到钻柱的泥浆的压力或流量的变化可以被BHA的传感器探测到.脉冲的形式，例如频率和 振幅，可以被传感器探测到以及被解释，这样BHA可以理解命令.泥浆脉冲遥测技术在钻井领域是公知的.现有技术的下行线路包 括暂时中断钻井搮作，这样位于地表的泥浆泵可以循环开关以产生脉 冲。钻井操作必须被中断，因为钻头需要不断流动的泥浆以更好的工 作，于是，钻井必须终止而泥浆泵循环工作.图1A表示了现有技术的泥浆脉冲遥测技术系统100.该系统100包 括一个泥浆泵102，其从地表泵送泥浆到BHA112,以及从BHA回到地表， 一个典型的钻台具有多个泥浆泵，它们共同泵送泥浆.泥浆泵是正向 位移泵，其可在任何压力下以不变的流量泵送泥浆.这些泵由一个泵 102示意地表示出，泥浆储存箱104中的泥浆通过泵102被泵送到一个竖管108中，然后 向下流经钻柱110到达位于BHA112的底端的钻头114.泥浆流经钻头114 的端口 (未示出)而离开钻柱IIO，在那里冷却和润滑钻头114.当泥 浆向上流经环形空间116时，还携带钻屑到地表. 一旦到达地表，泥浆 流经一个泥浆回路118回到泥浆储存箱104.下行线路搮作包括使泵102 循环地开关以在泥浆中产生脉冲.BHA的传感器探测脉冲以及作为指令 中断脉冲.另一种现有技术的下行线路技术表示在图IB中.该下行线路信号 系统120是从竖管108到泥浆回路118的一个通路.通过允许一些泥浆流 经钻井系统来搮作该系统120.替代流经钻柱(闺1A中的钻柱)、BHA(图1A中的112)和回流经过环形空间(图1A中的116)，从竖管108直 接流进泥浆回路118的泥浆具有相对小的摩擦，流经旁路系统120流进 BHA(未示出)的泥浆流量的数量减少了.旁路系统120包括一个截流阀124.在正常操作过程中，截流阀124 关闭以防止任何物质流过旁路系统120,在正常搮作过程中泥浆泵102 的全部输出流进BHA (未示出)中.当搮作员想要发送一个指令到BHA(未示出)时，可以通过持续地打开和关闭截流阀124来产生一个下行浆流经通道120,截流阀124的打开和关闭 在流到BHA (未示出)的泥浆流量中产生波动.这些脉冲被BHA (未示 出)的传感器探测和中断.旁路系统120可以包括流量限制器122、 126 来帮助调节流经系统120的流量.这种类型的系统的一个优点是旁路系统仅仅将全部流到BHA的泥 浆流量的一部分分流.泥浆仍然流到BHA和钻头中，甚至在发送了下行 线路信号的情况下钻井操作也可以持续.
技术实现思路
本专利技术一方面涉及一种下行线路系统，其包括至少一个泥浆泵， 用于从一钻井流体储存箱中泵送钻井流体到钻井系统； 一个竖管，其 分别与泥浆泵和钻井系统流体连通； 一个与钻井系统流体连通的回路， 其将钻井流体返回到钻井流体储存箱；和一个钻井流体调节器，其与 至少包括竖管和回路的其中一组流体连通.本专利技术的另一方面涉及一种传递下行线路信号的方法，其包括将 钻井流体泵送到一钻井系统中，以及可选择地操作一个调节器，以在 钻井流体流中产生脉冲.在一些实施例中，调节器设置在竖管中.本专利技术的一方面涉及一钻井流体泵控制器，其包括至少一个连接 到控制台的致动装置，以及至少一个连接到至少一个致动装置和一个 泵控制机构的连接器.在至少一个实施例中，泵控制机构是泵控制钮.本专利技术的另一方面涉及一种产生下行线路信号的方法，其包括将 一个致动装置连接到一个泵控制板上，将致动装置连接到泵控制板上 的一个泵控制装置中，以及通过使用致动装置可选择地控制泵控制装 置在钻井流体流中产生一个脉冲.本专利技术的另一个方面涉及一个下行线路系统，其包括一个与一钻 井系统流体连通的钻井流体泵，该钻井流体泵具有多个泵元件，和一 个泵无效率控制器(或泵失效控制器)，其可搮作地连接到多个泵元 件中的至少一个上，以可选择地降低多个泵元件中的至少一个的效率.本专利技术的另一个方面涉及一种产生下行线路信号的方法，其包括 使用至少一个具有多个泵元件的钻井流体泵泵送钻井流体，以及通过 可选择地降低多个泵元件中的至少一个的效率在钻井流体流中产生脉 冲.6本专利技术的另一个方面涉及一个下行线路系统，其包括至少一个主 要的钻井流体泵，其在至少一个钻井流体泵的进口与一钻井流体箱流 体连通，以及在至少一个钻井流体泵的出口与一个竖管流体连通，一 个下行线路泵在往复式下行线路泵的出口与一个竖管流体连通.本专利技术的另一个方面涉及一种产生下行线路信号的方法，其包括 将钻井流体以标定流量泵送到一个钻井系统中，以及使用一个下行线 路泵来可选择地交替增加和减少钻井流体的泥浆流量，该下行线路泵 的进口和出口分别与一个竖管流体连通.本专利技术的另一个方面涉及一个下行线路系统，其包括至少一个主 要的钻井流体泵，其在至少一个钻井流体泵的进口与一钻井流体箱流 体连通，以及在至少一个钻井流体泵的出口与一个竖管流体连通，以 及一个电路可操作地连接到至少一个主要的钻井流体泵上，且适于调节至少一个主要钻井流体泵的速度.本专利技术的另一个方面涉及一种产生下行线信号的方法，其包括搮 作至少一个主要的钻井流体泵以泵送钻井流体流经一个钻井系统，接 合电路以调节至少一个主要的钻井流体泵的速度.该电路可操作地连 接到至少一个主要的钻井流体泵上.从下面的说明以及从属权利要求中可以很明显地看出本专利技术的其 它方面和优,吝、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传递下行线路信号的方法，它包括：　将钻井流体从储存单元泵送到钻井工具上；以及　可选择地操作调节器以在钻井流体中产生脉冲。

【技术特征摘要】
US 2003-9-17 10/6052481.一种传递下行线路信号的方法，它包括将钻井流体从储存单元泵送到钻井工具上；以及可选择地操作调节器以在钻井流体中产生脉冲。2. 根据权利要求l的方法，其特征在于，所述调节器设置在竖管中。3. 根据权利要求l的方法，其特征在于，所述调节器设置在回路中，4. 根据权利要求l的方法，其特征在于，所述调节器设置在旁路 管线中.5. 根据权利要求l的方法，其特征在于，调节器的操作与钻井搮 作同时进行.6. —种用于泵的控制器，该泵适于从储存单元将钻井流体泵送到 钻井工具上，它包括至少一个致动装置，其连接在泵的控制台上；以及 至少一个连接器，其连接控制台的至少一个致动装置和泵控制机构，7. 根据权利要求6的控制器，其特征在于，所述泵控制机构是泵 控制钮.8. 根据权利要求6的控制器，其特征在于，所述泵控制机构是泵 控制杆.9. 根据权利要求6的控制器，其特征在于，至少一个致动装置与 控制台磁性连接.10. 根据权利要求6的控制器，其特征在于，至少一个连接器包括 连接杆.11. 根据权利要求6的控制器，其特征在于，至少一个连接器包括 皮带.12. 根据权利要求ll的控制器，其特征在于，至少一个泵控制机 构包括具有柱的泵控...

【专利技术属性】
技术研发人员：SJ维拉利，CP里德，JA托马斯，F阿尔沙卡基，R胡廷，JM福利尼，
申请(专利权)人：施卢默格海外有限公司，
类型：发明
国别省市：PA[]