用于操作和维护井下无线网络的方法和系统技术方案

本文公开了用于操作和维护井下无线网络的方法和系统。所述方法和系统使用诸如水听器之类的井下工具作为井下无线网络的一部分。井下工具可以被用于例如对井下无线网络执行维护、克服和/或纠正沿着网络的通信错误、更新和重新编程井下无线网络中的通信节点、确定附近地质地层、储层、流体和管的特点，和/或充当井下无线网络的替代节点或顶侧节点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于操作和维护井下无线网络的方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求于2017年12月29日提交的标题为“MethodandSystemforOperatingandMaintainingaDownholeWirelessNetwork”的美国临时申请序列No.62/611,864的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
本公开涉及用于操作和维护井下无线网络的方法和系统。特别地，本公开涉及使用井下工具来替换、修复、维护和/或优化井下无线网络中的通信节点，并且使得能够在地面与井下通信节点之间进行高效通信的方法和系统。此外，本公开涉及使用井下工具来感测和控制与井下设备相关的操作的方法和系统。
技术介绍
在石油和天然气工业中，已经引入了各种通信系统来监视井下状况和碳氢化合物生产操作。例如，已经提出了各种有线和无线技术来从井下环境收集数据并将其传输到地面的操作人员。作为示例，已经提出了诸如井下无线网络之类的无线遥测系统。无线遥测系统可以包括各种通信节点的网络，这些通信节点彼此交换信息以管理井筒内的数据通信。一些无线遥测系统使用无线电传输进行操作。但是，在某些井筒环境中或在井筒内的某些操作期间，使用无线电传输可能是不切实际的或不可用的。其它无线遥测系统可以使用经由音调传输介质传输诸如振动之类的声学信号的声学无线网络。在任一系统中，通常都存在在井筒内沿着管状构件的长度间隔开的多个通信节点。在无线遥测系统的整个操作寿命中，网络的可靠性和准确性可能会遇到困难。例如，如果一个或多个通信节点变得无响应或无法正确地将信号传输到下一个节点，那么网络会被切断。作为另一个示例，由于井筒内的不断变化和不可预测的状况，网络会变得不太可靠。即，井筒内的声学状况会受到地层变化、胶结变化、井筒内变化的流体成分、压裂操作和/或烃生产操作的影响。声学状况的变化会影响节点之间经由声学传输正确通信的能力。此外，影响一个或多个节点的电源故障、机械故障和/或编程软件故障会影响网络的效率。因此，需要用于辅助诊断井下无线网络中的错误的方法和系统，和/或需要用于辅助井下无线网络的可靠操作和维护的方法和系统。另外，需要用于修理或弥合(heal)已开始不可靠地运行或已被切断的井下无线网络的方法和系统。背景参考文献可以包括(i)美国专利No.5,924,499；6,462,672；6,899,178；6,909,667；6,912,177；7,228,902；7,249,636；7,477,160；8,115,651；9,557,434；9,631,485；9,759,062；9,816,373；9,863,222；9,879,525；10,100,635；以及10,132,149；(ii)美国专利申请公开No.2008/0030365；2015/0292319；2015/0300159；2015/0354351；2016/0076363；2016/0215612；2018/005819；2018/0058198；2018/0058202；2018/0058203；2018/0058204；2018/0058205；2018/0058206；2018/0058207；2018/0058208；2018/0058209；2018/0066510；以及(iii)美国专利申请序列No.15/666334，所有这些的全部公开内容都通过引用并入本文。
技术实现思路
公开了一种操作井下无线网络的方法。井下无线网络包括沿着井筒间隔开并且附接到井筒内的一个或多个管的多个通信节点。每个通信节点被配置为沿着井筒从节点到节点以声频传输数据分组。将包括通信设备的井下工具下降到井筒中。井下工具用作井下无线网络的一部分。根据另一方面，公开了一种井下无线网络。井下无线网络包括沿着井筒间隔开并且附接到井筒内的一个或多个管的多个通信节点。每个通信节点被配置为沿着井筒从节点到节点以声频传输数据分组。将包括通信设备的井下工具下降到井筒中。井下工具用作井下无线网络的一部分。附图说明图1是已经作为套管井完井(casedholecompletion)完成的说明性井筒的侧视横截面视图。一系列通信节点沿着套管管柱放置，作为井筒中的井下遥测系统的一部分。图2A是示例性通信节点的示意图。图2B是沿着节点的纵轴截取的示例性通信节点的横截面视图。图3A是切断的井下无线网络的图示，而图3B是使用水听器重新连接切断的井下无线网络的图示。图4是可以在本文描述的方法和系统中使用的说明性超声水听器。图5是本文描述的方法的说明性实施例的流程图。具体实施方式现在将描述本专利技术的各种具体实施例、版本和示例，包括为了理解要求保护的专利技术的目的而在本文中采用的优选实施例和定义。虽然下面的详细描述给出了具体的优选实施例，但是本领域技术人员将认识到的是，这些实施例仅仅是示例性的，并且可以以其它方式来实践本专利技术。为了确定侵权，本专利技术的范围将指所附权利要求中的任何一个或多个，包括它们的等同物以及与所列举的内容等同的要素或限制。对“专利技术”的任何引用可以指由权利要求书限定的一个或多个但不一定是全部专利技术。术语下文定义本文所用的各种术语。在以下未对权利要求中使用的术语进行定义的范围内，应赋予相关领域技术人员对于该术语所给出的最广泛的可能的定义，如在至少一个印刷出版物或授权专利中反映的。冠词“该”、“一”和“一个”不一定仅限于一个，而是包括性和开放性的，以可选地包括多个这样的要素。为了方便起见，在参考附图时使用诸如“上方”、“下方”、“上部”、“下部”等方向术语。一般而言，“上方”、“上部”、“向上”和类似术语是指沿着井筒朝着地球表面的方向，而“下方”、“下部”、“向下”和类似术语是指沿着井筒远离地球表面的方向。继续井筒中的相对方向的示例，“上部”和“下部”也可以指沿着井筒的纵向维度而不是相对于表面的相对位置，诸如在描述垂直井和水平井时。如本文所使用的，放置在第一实体和第二实体之间的术语“和/或”意味着(1)第一实体、(2)第二实体，以及(3)第一实体和第二实体中的一个。用“和/或”列出的多个元素应以相同的方式解释，即，如此结合的元素的“一个或多个”。除了由“和/或”子句具体识别出的元素之外，还可以可选地存在其它元素，无论它们是与具体识别出的那些元素相关还是不相关。因此，作为非限制性示例，当与诸如“包括”之类的开放式语言结合使用时，对“A和/或B”的引用可以在一个实施例中仅指A(可选地包括除B以外的元素)；在另一个实施例中仅指B(可选地包括除A以外的元素)；在又一个实施例中，指A和B两者(可选地包括其它元素)。如本文在说明书和权利要求中所使用的，“或”应当被理解为具有与如上所定义的“和/或”相同的含义。例如，当分离列表中的项时，“或”或“和/或”应被解释为包含性的，即，包括多个元素或元素列表中的至少一个，但也包括多个元素或元素列表中的多于一个，以及(可选地)其它未列出的项。只有明确指示相反的术语(诸如“只有一个”或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种操作井下无线网络的方法，所述井下无线网络包括沿着井筒间隔开并且附接到井筒内的一个或多个管的多个通信节点，其中每个通信节点被配置为沿着井筒从节点到节点以声频传输数据分组，所述方法包括：/n将包括通信设备的井下工具下降到井筒中；以及/n将井下工具用作井下无线网络的一部分。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171229 US 62/611,8641.一种操作井下无线网络的方法，所述井下无线网络包括沿着井筒间隔开并且附接到井筒内的一个或多个管的多个通信节点，其中每个通信节点被配置为沿着井筒从节点到节点以声频传输数据分组，所述方法包括：
将包括通信设备的井下工具下降到井筒中；以及
将井下工具用作井下无线网络的一部分。


2.如权利要求1所述的方法，其中每个所述通信节点包括：
密封的壳体；
驻留在壳体内的电声换能器和相关联的收发器，其中收发器被配置为将数据分组传输到井筒中的另一个通信节点，每个数据分组包括(i)最初传输信号的地下通信节点的标识符和(ii)与井筒相关的信息；以及
驻留在壳体内的独立电源，为收发器提供电力。


3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中通信节点被间隔开，使得管中的管道的每个接头支撑至少一个通信节点。


4.如权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中一个或多个传感器驻留在所述通信节点中的至少一个通信节点的壳体内。


5.如权利要求4所述的方法，其中所述通信节点中的所述至少一个通信节点内的电声换能器将来自所述一个或多个传感器的信号转换成用于相关联的收发器的声学音调。


6.如权利要求1-5中的任一项所述的方法，其中井下工具包括水听器。


7.如权利要求6所述的方法，其中水听器是超声水听器。


8.如权利要求6所述的方法，其中水听器以50至1000kHz范围内的频率传输信号。


9.如权利要求1-8中的任一项所述的方法，其中井下工具经由有线线路将数据分组传输到地面或从地面传输数据分组。


10.如权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中井下工具经由长距离超声声学传输将数据分组传输到地面或从地面传输数据分组。


11.如权利要求1-10中的任一项所述的方法，还包括：
检测井下无线网络中的通信错误，其中在地面上未接收到来自所述多个通信节点中的一个或多个通信节点的数据分组；
识别造成通信错误的通信节点的位置；
将井下工具定位到与造成通信错误的通信节点相邻的一个或多个通信节点的通信范围内；
由井下工具从通信错误位置的一侧的第一通信节点接收数据分组；以及
由井下工具将数据分组传输到通信错误位置的另一侧的第二通信节点。


12.如权利要求11所述的方法，还包括：
使用井下工具确定通信错误的错误类型。


13.如权利要求1-12中的任一项所述的方法，还包括：
使用井筒工具，从井筒中的一个或多个传感器接收信息；以及
将信息传输到地面。


14.如权利要求1-13中的任一项所述的方法，还包括：
使用井筒工具，从井筒中的一个或多个设备接收信息；以及
将信息传输到地面。


15.如权利要求14所述的方法，其中将信息传输到地面包括：在不使用所述多个通信节点中的任何一个通信节点的情况下，将信息传输到地面。


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【专利技术属性】
技术研发人员：M·M·迪斯科，S·W·克劳森，K·M·沃克，R·M·安格里斯博扎，宋利民，M·迪芬博格，
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