[发明专利]具有多个遥测子系统的集成井下系统

说明书

井下系统具有多个遥测系统和控制系统，该控制系统被配置成从一个或更多个传感器获得信息并且在所述多个遥测系统中的一个或更多个遥测系统上传输信息。可以改变控制器的配置，以改变哪些信息在给定遥测系统上进行传输以及如何在给定遥测系统上传输该信息。

本申请为于2015年10月23日提交、申请号为201480023439.4、发明名称为“具有多个遥测子系统的集成井下系统”的中国专利申请的分案申请。所述母案申请的国际申请日为2014年2月25日，国际申请号为PCT/CA2014/050133。

相关申请的交叉引用

本申请要求来自在2013年2月25日提交的标题为井下遥测的美国申请No.61/768936以及在2013年2月25日提交的标题为井下电磁和泥浆脉冲遥测装置的美国申请No.61/769033的优先权，这二者出于所有目的好像完全阐述于本文中一样通过引用合并于本文。

技术领域

本申请涉及地下钻探，具体涉及井下组件与地面装备之间的井下数据获取和遥测。实施方式适用于开采烃类的钻井。

背景技术

从地下区域开采烃类通常涉及钻制井筒。

井筒是使用对钻柱进行驱动的定位于地面的钻探设备而形成的，钻柱从地面设备最终延伸至感兴趣的地层或地下区域。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回至地面。钻井流体还可以用于帮助控制井底压力以阻止烃类从地层涌入井筒以及潜在地在地面处喷出。

井底组件(BHA)是对钻柱的末端处的设备提供的名称。除了钻头以外，BHA还可以包括如下元件如：用于控制钻探方向的装置(例如，可控井下泥浆电机或旋转可控系统)；用于测量周围地质层的性质的传感器(例如，用于在测井中使用的传感器)；用于在钻探进行时测量井下状况的传感器；用于将遥测数据传送至地面的一个或更多个系统；稳定装置；加重钻铤、脉冲器等。BHA通常通过一系列的金属管(钻杆)而前进至井筒中。

现代钻探系统可能在BHA中或在其他井下位置处包括各种机械/电子系统中的任意机械/电子系统。这样的电子系统可以被封装为井下探头的一部分。井下探头可以包括在井下操作的任何有源的机械系统、电子系统和/或机电系统。探头可以提供包括但不限于下述各种功能中的任何功能：数据采集；测量周围地质层的性质(例如，测井)；控制井下装备；监测井下装备的状态；定向钻探应用；随钻测量(MWD)应用、和/或随钻测井(LWD)应用；以及测量井下流体的性质等。探头可以包括用于执行下述操作的一个或更多个系统：向地面传送遥测数据；通过传感器(例如，用于在测井中使用的传感器)来采集数据，该传感器可以包括振动传感器、磁力计、倾斜计、加速度计、核粒子检测器、电磁检测器、声检测器以及其他传感器中的一个或更多个；获取图像；测量流体流量；确定方向；发射通过其他装置来检测的信号、粒子或场；与其他井下装备对接；对井下流体进行采样等等。井下探头通常悬挂在靠近钻头的钻柱的孔中。

井下探头可以通过遥测向地面传送各种信息。遥测信息对高效钻探操作会是非常宝贵的。例如，钻机操作人员可以使用遥测信息来做出有关对钻头进行控制以及使钻头转向的决定，以基于包括法定边界、现有井的位置、地层特性、烃类大小和位置等众多因素来优化钻探速度和轨迹。

在定向钻探操作中，钻头被转向以使井筒遵循曲线轨迹。在一些情况下，钻头通过位于BHA中的泥浆电机进行旋转。在钻头上方的钻柱部分中可以具有弯曲部，该弯曲部可以被定方位成在期望方向上推动钻头或者使钻头钻期望方向上偏斜。

为了控制钻探以使得井筒遵循期望轨迹，如果不必具有关于钻头的当前方位的信息则是有价值的。操作人员可以基于在钻探过程期间从井下传感器收集并且通过遥测发送至地面的信息而在必要时做出与设计路径的有意偏离。该信息可以实时或近实时进行传输并且发挥作用。从井下位置获得并且发送可靠数据的能力允许相对更经济并且更高效的钻探操作。