[发明专利]用于在井筒钻探期间在流体中生成脉冲的设备

说明书

在一个方面中，公开了一种供在钻井组合件中使用的设备，在一个实施方案中所述设备包括流量控制装置，所述流量控制装置进一步包括：具有入口和出口的流体流动路径；电磁电路，所述电磁电路包括由软磁性或磁性材料制成、作为所述电磁电路的一部分的闭合构件，其中所述闭合构件从第一打开位置移动至第二闭合位置来闭合所述流体流动路径，从而当形成所述电磁电路时在流经所述流体流动路径的流体中产生压力脉冲。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年5月18日提交的美国申请No.14/714442的利益，所述美国申请以引用的方式整体并入本文中。

背景

1.本公开的领域

本公开大体上涉及包括钻井组合件的钻井系统，所述钻井组合件包括泥浆脉冲遥测系统，所述泥浆脉冲遥测系统在钻井组合件中用于在井筒钻探期间在井下位置与地表位置之间传输信号。

2.技术背景

在地球地层中形成井(也称作井筒或井孔)以用于碳氢化合物(油和气)的生产。将包括附接至钻管的钻井组合件(也称作井底钻具组合件或“BHA”)的钻柱输送到井筒中以用于钻探井筒。通过旋转钻管和/或通过钻井组合件中的马达来旋转连接至钻井组合件的末端的钻头来形成井筒。在压力下将流体(称作“泥浆”)供应到钻柱中，所述流体在钻头的底部处排出并且与由钻头所切割的岩屑一起返回至地表。钻柱通常包括：若干传感器，包括压力传感器、振动传感器、温度传感器、加速计、陀螺仪等；以及也被称作随钻测井工具的工具，所述工具可以包括电阻率、声学和核传感器，用于证明正被钻探的井筒所穿过的地层的信息或特征。在钻井组合件中对从所述传感器和工具获得的数据进行处理以获得某些参数，并且在钻井期间将一些所述信息传输给地表计算机系统以便进行进一步处理以及来控制钻井操作。泥浆脉冲遥测通常被用来从钻井组合件传输信号至地表，在所述泥浆脉冲遥测的过程中脉冲装置(也称作“脉冲发生器”)在经过钻井组合件的流体中生成压力脉冲。将数据或信息作为编码的压力脉冲来传输，所述编码的压力脉冲由地表计算机予以解码。在钻井期间，典型的泥浆脉冲发生器在通常是几天的一段较长的时间内大致上连续地生成压力脉冲。另外，目前在温度高于华氏300度的地层中钻探了若干井筒。目前所使用的泥浆脉冲发生器中的大多数包括随着时间推移趋于劣化且不适合供在高温井中使用的注油口、弹性体和/或电气高压连接器。

本文的公开内容提供适合于高温使用并且还可以在不使用注油口、弹性体或电气高压连接器的情况下制作的脉冲发生器。

概要

在一个方面中，公开了一种供在钻井组合件中使用的设备，在一个实施方案中所述设备包括流量控制装置，所述流量控制装置进一步包括：具有入口和出口的流体流动路径；电磁回路，所述电磁回路包括由软磁性或磁性材料制成、作为电磁回路的一部分的闭合构件，其中所述闭合构件从第一打开位置移动至第二闭合位置来闭合流体流动路径，从而当形成电磁回路时在流经流体流动路径的流体中产生压力脉冲。

在另一方面中，公开了一种在井筒钻探期间在井筒中产生压力脉冲的方法，在一个实施方案中所述方法包括将钻井组合件输送到井筒中，所述钻井组合件包括流量控制装置，所述流量控制装置进一步包括：具有入口和出口的流体流动路径，在第一软磁性或磁性构件与第二软磁性或磁性构件之间的线圈，以及由软磁性或磁性材料制成的闭合构件，其中当激励所述线圈时形成电磁回路，所述电磁回路将所述闭合构件从第一打开位置移动至第二闭合位置来闭合流体路径，从而在流经流体流动路径的流体中产生压力脉冲。

为了更好地理解下面的本发明的详细描述，以及为了可以了解其对于本领域的贡献，已经相当广泛地概括了某些设备和方法的比较重要的特点的实例。下文中将描述额外特点，所述额外特点将形成权利要求的主题。

附图简述

为了获得对本文所公开的设备和方法的详细理解，应参考本公开的附图和详细描述，其中相同的要素一般提供相同的标号，并且其中：