随钻测量系统、方法及设备技术方案

井下系统提供至第一井下工具如旋转导向工具的数据接口。该数据接口使用近距离数据连接如感应回路或线圈之间的连接或者直接有线连接或光学连接。该接口向与第一井下工具相邻的钻柱区段中的第二井下工具提供数据。在一些实施方式中，数据被传递至包括遥测发送器的第三井下工具。第三井下工具可以包括MWD(随钻测量)工具。

【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2014年6月18日提交的题目为MWDSYSTEMS,METHODSANDAPPARATUS的美国专利申请No.62/013995的优先权。就美国而言，本申请根据35U.S.C.§119要求2014年6月18日提交的题目为MWDSYSTEMS,METHODSANDAPPARATUS的美国专利申请No.62/013995的权益，其在此出于所有目的通过引用被合并至本文中。
本申请涉及地下钻井，具体地，涉及从井下传感器获取信息。实施方式适用于用于回收烃类的钻井。
技术介绍
从地下区域回收烃类通常涉及钻制井筒。井筒使用位于地面的钻井装备来制成，该钻井装备驱动钻柱，钻柱从地面装备最终延伸至所关注的地层或地下区域。钻柱可以在地面下方延伸数千英尺或数千米。钻柱的末端包括用于钻制井筒(或使井筒延伸)的钻头。通常呈钻井“泥浆”形式的钻井流体通常被泵送通过钻柱。钻井流体对钻头进行冷却和润滑并且还将钻屑运载返回地面。钻井流体还可以用于辅助控制井底压力以抑制烃类从地层涌入井筒以及地面处可能的井喷。井底组件(BHA)是赋予位于钻柱末端处的装备的名称。除了钻头以外，BHA还可以包括以下元件如：用于对钻井方向进行转向的设备(例如，可转向井下泥浆电机或旋转导向系统)；用于测量周围地质构造的特性的传感器(例如，用于在测井时使用的传感器)；用于在钻井进行时测量井下情况的传感器；用于将数据遥测至地面的一个或更多个系统；稳定装置；重型钻铤；脉冲装置等。BHA通常通过金属管状柱(钻杆)被推进至井筒中。现代钻井系统可以在BHA中或在其他井下位置处包括各种各样的机械/电子系统中的任意系统。这样的系统可以被称作“井下工具”。井下工具可以包括在井下工作的任何有源机械、电子和/或机电系统。井下工具可以提供各种各样的功能中的任意功能，包括但不限于：数据采集；测量地质构造的特性(例如，测井)；在钻井进行时测量井下情况；控制井下装备；监视井下装备的状态；定向钻井应用；随钻测量(MWD)应用；随钻测井(LWD)应用；测量井下流体的特性等。井下系统可以包括用于以下的一个或更多个系统：将数据遥测至地面；借助于传感器(例如，用于在测井中使用的传感器)来采集数据，所述传感器可以包括以下中的一个或更多个：振动传感器、磁力计、倾斜计、加速度计、核粒子探测器、电磁探测器、声学探测器等；获取图像；测量流体流量；确定方向；发射信号、粒子或场以供其他装置检测；与其他井下装备对接；对井下流体进行取样等。井下工具可以通过遥测向地面传送各种各样的信息。遥测信息对于高效钻井操作来说非常宝贵。例如，钻机操作人员可以使用遥测信息来做出关于对钻头进行控制和转向的决定，以基于数个因素包括法定边界、现有井的位置、地层特性、烃类大小和位置等来优化钻井速度和轨迹。操作人员可以在钻井进行期间基于从井下传感器收集并且通过遥测传输至地面的信息在必要时作出与计划路径的有意偏离。从井下位置获得并传输可靠数据的能力允许相对更经济且更有效的钻井操作。很多井下工具不包括遥测发送器。这样的井下工具可以存储信息以供当该工具返回地面时进行检索或者由下降至井下工具在导线上的位置的电缆工具检索。另外地或替代地，这样的井下工具可以与包括向地面装备发送数据的遥测发送器的另一系统对接。各种各样的井下工具由各种各样的制造商提供。不同的井下工具可以以不同的格式和/或使用不同的协议使数据可用。这使得创建使用来自不同制造商的井下工具以提供所选择的功能的井下系统困难或者非期望地昂贵。不同的遥测技术包括通过在钻孔中的流体中产生振动来传输信息(例如，声学遥测或泥浆脉冲(MP)遥测)以及借助于至少部分地通过地球传播的电磁信号来传输信息(EM遥测)。其他遥测技术使用硬接线的钻杆、光纤线缆或钻铤声学遥测将数据运送至地面。电磁遥测的典型布置使用钻柱的部分作为天线。可以通过在钻柱中包括绝缘接头或连接器(“间隙短节(gapsub)”)将钻柱分成两个导电区段。间隙短节一般被放置在井底组件的顶部，使得钻柱中BHA上方的金属钻杆用作一个天线元件以及BHA中的金属区段用作另一天线元件。然后可以通过在两个天线元件之间施加电信号来传输电磁遥测信号。信号通常包括以对信息进行编码以供传输到地面的方式施加的超低频AC信号。(高频信号比低频信号衰减得更快。)可以例如通过测量钻柱或延伸至地下的金属套管与一个或更多个接地柱之间的电势差来在地面处检测电磁信号。仍然需要能够容易地从其他井下工具获取数据的井下系统。
技术实现思路
本专利技术具有多个方面，包括：用于在井下环境中传输数据的方法、用于提供至井下工具的数据接口的方法及设备、以及操作用于在井下工具之间传送数据的井下系统。一个示例方面提供一种井下系统，其包括第一井下工具、第二井下工具和第三井下工具。第一井下工具通过第二井下工具与第三井下工具进行数据通信。第一井下工具通过近距离数据连接与第二井下工具进行数据通信，以及第二井下工具通过短跳无线数据通信链路与第三井下工具进行数据通信，短跳无线数据通信链路的范围大于近距离数据连接的范围。第一井下工具和第二井下工具被设置在钻柱的相邻区段中。第二井下工具可以例如具有与钻柱成直线联接的短节或位于钻柱的腔孔内的探管的形式要素。在一些实施方式中，第一井下工具和第二井下工具各自具有彼此相邻的与钻柱成直线联接的短节的形式要素(formfactor)。近距离数据连接可以包括第一井下工具的感应回路或线圈与第二井下工具的感应回路或线圈之间的数据连接。在其他实施方式中，近距离数据连接包括直接有线连接或光学连接、短距离无线连接等。在一些实施方式中，第二井下工具具有包括位于一端的第一联接件和位于另一端的第二联接件的短节的形式，以及第二井下工具包括与第一联接件相邻的第一数据接口以及与第二联接件相邻的第二数据接口。第二井下工具能够操作用于通过第一数据接口或第二数据接口与第一井下工具进行通信。在一些实施方式中，第二井下工具能够被配置成通过第一数据接口与第一井下工具进行通信以及通过第二数据接口与另一井下工具进行通信。在第二井下工具具有探管的形式要素的情况下，第二井下工具可以着落在(landedin)与短节联接的钻柱区段中。钻柱区段可以非常短(例如，其长度可以为3英尺(约1米)或更短)。在一些实施方式中，探管被支承在第一支架与第二支架之间的腔孔中，每个支架由钻柱区段中的对应着落部(landing)支承。探管相对于钻柱区段的轴向位置可调节。在示例实施方式中，在第一支架和第二支架中之一或两者与对应着落部之间设置间隔件，间隔件能够移动以对探管相对于短节的轴向定位进行调整。在一些实施方式中，探管从钻柱区段轴向突出至短节中。在一些实施方式中，至少探管的突出至短节中的一端能够移动并且朝向短节偏移。短跳无线数据通信链路可以例如包括第二井下工具中的发送器，该发送器被连接成跨第一电绝缘间隙部分施加电压，该第一电绝缘间隙部分将钻柱的井上导电部分和井下导电部分与第一间隙部分分隔开。第三井下工具可以包括第二电绝缘间隙部分，该第二电绝缘间隙部分将钻柱的井上导电部分和井下导电部分与第二间隙部分分隔开，以及第三井下工具包括短跳遥测接收器，该短跳遥测接收器被连接成监视跨第二间隙部分的电压。第三井下工具可以通过跨第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井下系统，包括第一井下工具、第二井下工具和第三井下工具，所述第一井下工具通过所述第二井下工具与所述第三井下工具进行数据通信；其中，所述第一井下工具通过近距离数据连接与所述第二井下工具进行数据通信，以及所述第二井下工具通过短跳无线数据通信链路与所述第三井下工具进行数据通信，所述短跳无线数据通信链路所具有的范围大于所述近距离数据连接的范围；以及所述第一井下工具和所述第二井下工具被设置在钻柱的相邻区段中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.18 US 62/013,9951.一种井下系统，包括第一井下工具、第二井下工具和第三井下工具，所述第一井下工具通过所述第二井下工具与所述第三井下工具进行数据通信；其中，所述第一井下工具通过近距离数据连接与所述第二井下工具进行数据通信，以及所述第二井下工具通过短跳无线数据通信链路与所述第三井下工具进行数据通信，所述短跳无线数据通信链路所具有的范围大于所述近距离数据连接的范围；以及所述第一井下工具和所述第二井下工具被设置在钻柱的相邻区段中。2.根据权利要求1所述的井下系统，其中，所述第一井下工具和所述第二井下工具各自具有彼此相邻的与钻柱成直线联接的短节的形式要素。3.根据权利要求2所述的井下系统，其中，所述近距离数据连接包括所述第一井下工具的感应回路或线圈与所述第二井下工具的感应回路或线圈之间的数据连接。4.根据权利要求3所述的井下系统，其中，所述第一井下工具的感应回路或线圈围绕所述钻柱的腔孔延伸，以及所述第二井下工具的感应回路或线圈围绕所述钻柱的腔孔延伸。5.根据权利要求3或4所述的井下系统，其中，所述第一井下工具的感应回路或线圈与所述第二井下工具的感应回路或线圈相隔不超过2英尺(约60cm)的距离。6.根据权利要求2至5中任一项所述的井下系统，其中，所述第二井下工具的所述短节包括位于一端的第一联接件和位于另一端的第二联接件，所述第二井下工具包括与所述第一联接件相邻的第一数据接口以及与所述第二联接件相邻的第二数据接口，并且所述第二井下工具能够操作用于通过所述第一数据接口或所述第二数据接口与所述第一井下工具进行通信。7.根据权利要求6所述的井下系统，其中，所述第二井下工具能够被配置成通过所述第一数据接口与所述第一井下工具进行通信以及通过所述第二数据接口与另一井下工具进行通信。8.根据权利要求6或7所述的井下系统，其中，所述第一联接件包括公扣联接件，以及所述第二联接件包括母扣联接件。9.根据权利要求6至8中任一项所述的井下系统，其中，所述第一数据接口和所述第二数据接口各自包括感应回路或线圈。10.根据权利要求1所述的井下系统，其中，所述近距离数据连接包括直接有线连接或光学数据连接。11.根据权利要求1至10中任一项所述的井下系统，其中，所述近距离数据连接包括短距离无线数据连接。12.根据权利要求1所述的井下系统，其中，所述近距离数据连接包括所述第一井下工具的感应回路或线圈与所述第二井下工具的感应回路或线圈之间的数据连接。13.根据权利要求12所述的井下系统，其中，所述第一井下工具具有支承在所述钻柱的腔孔中的探管的形式要素，以及所述第二井下工具具有与所述钻柱成直线联接的短节的形式要素。14.根据权利要求13所述的井下系统，其中，所述第一井下工具的感应回路或线圈围绕所述探管的圆周延伸，以及所述第二井下工具的感应回路或线圈围绕所述钻柱的腔孔延伸。15.根据权利要求12至14中任一项所述的井下系统，其中，所述探管着落在与所述短节联接的钻柱区段中。16.根据权利要求12所述的井下系统，其中，所述第二井下工具具有支承在所述钻柱的腔孔中的探管的形式要素，以及所述第一井下工具具有与所述钻柱成直线联接的短节的形式要素。17.根据权利要求16所述的井下系统，其中，所述第二井下工具的感应回路或线圈围绕所述探管的圆周延伸，以及所述第一井下工具的感应回路或线圈围绕所述钻柱的腔孔延伸。18.根据权利要求12至17中任一项所述的井下系统，其中，所述第二井下工具的感应回路或线圈在1英尺(约30cm)内与所述第一井下工具的感应回路或线圈纵向对准。19.根据权利要求12至18中任一项所述的井下系统，其中，所述探管着落在与所述短节联接的钻柱区段中。20.根据权利要求19所述的井下系统，其中，所述钻柱区段的长度为3英尺(约1米)或更短。21.根据权利要求19所述的井下系统，其中，所述钻柱区段的长度为6英尺(约2米)或更短。22.根据权利要求19所述的井下系统，其中，所述钻...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕特里克·R·德尔卡茨，阿伦·W·洛根，贾斯廷·C·洛根，柯蒂斯·韦斯特，吉利杰里·刘，巴里·D·比特诺夫斯基，
申请(专利权)人：开拓工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA