RU2015138128A

RU2015138128A - Протоколы, устройство и способы для передачи данных при направленном бурении

Info

Publication number: RU2015138128A
Application number: RU2015138128A
Authority: RU
Inventors: Альберт У. ЧО; Лос Виет ЛАМ; Скотт ФИЛЛИПС
Original assignee: Мерлин Технолоджи, Инк.
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2017-03-10
Also published as: US20140266771A1; US11118447B2; US10227867B2; RU2666374C2; CN105189924B; US20190203590A1; US20210277777A1; RU2018131285A; EP2971498A1; HK1218321A1; WO2014152019A1; RU2018131285A3; CN105189924A; EP2971498A4

Claims

1. Устройство для использования совместно с системой для выполнения операции под землей, в которой бурильная колонна продолжается от бурового станка до находящегося под землей инструмента таким образом, что протягивание и отвод бурильной колонны, в общем, приводят к соответствующим движениям находящегося под землей инструмента во время операции под землей, при этом указанное устройство содержит:

передатчик, выполненный с возможностью его перемещения рядом с находящимся под землей инструментом для определения множества рабочих параметров, относящихся к находящемуся под землей инструменту, и для обработки сигнала данных, который характеризует один или больше из рабочих параметров для передачи от находящегося под землей инструмента на основе рабочего статуса находящегося под землей инструмента в отношении того, является ли он движущимся или неподвижным; и

приемник для установки в упомянутое выше местоположение над землей для приема сигнала данных и для получения рабочих параметров.

2. Устройство по п. 1, в котором передатчик выполнен с возможностью определения рабочего статуса находящегося под землей инструмента как движущегося на основе детектирования по меньшей мере одного из движения и вращения находящегося под землей инструмента.

3. Устройство по п. 1, в котором передатчик и приемник выполнены с возможностью использования во взаимодействии множества протоколов передачи данных для передачи и приема сигнала данных соответственно, при этом передатчик выполнен с возможностью изменения протокола передачи данных, в соответствии с детектированием изменения рабочего статуса находящегося под землей инструмента.

4. Устройство по п. 3, в котором передатчик выполнен с возможностью детектировать изменение рабочего состояния, по меньшей мере, как (i) изменение неподвижного состояния в динамическое состояние и (ii) изменение динамического состояния в неподвижное состояние.

5. Устройство по п. 3, в котором множество протоколов передачи данных включает в себя статический протокол разрешения тангажа и динамический протокол разрешения тангажа.

6. Устройство по п. 5, в котором статический протокол разрешения тангажа имеет более высокое разрешение, чем динамический протокол разрешения тангажа.

7. Устройство по п. 5, в котором по меньшей мере один протокол из динамического протокола разрешения тангажа и статического протокола разрешения тангажа содержит представление ориентации тангажа передатчика на основе разрешения, которое уменьшается на один или больше шагов в ответ на увеличение магнитуды ориентации тангажа.

8. Устройство по п. 7, в котором статический протокол разрешения тангажа характеризует ориентацию тангажа на основе фиксированного количества битов, которое определяет фиксированное количество значений битов, при этом упомянутые шаги определяют по меньшей мере два диапазона тангажа, причем упомянутые значения битов назначены диапазонам тангажа для установления разрешения для каждого диапазона тангажа.

9. Устройство по п. 3, в котором передатчик выполнен с возможностью определения его стационарного состояния и, в ответ на это, переключения на фиксированную длину пакета для характеризации одного или больше рабочих параметров и, после этого, повторной передачи пакета фиксированной длины во время стационарного состояния для приема приемником.

10. Устройство по п. 9, в котором передатчик дополнительно выполнен с возможностью включать в себя по меньшей мере один параметр из ориентации крена, ориентации тангажа, состояния батареи и температуры передатчика, в качестве охарактеризованных рабочих параметров в пакете фиксированной длины.

11. Устройство по п. 9, в котором приемник выполнен с возможностью усреднения по множеству множества принимаемых значений пакета фиксированной длины для получения охарактеризованных рабочих параметров.

12. Устройство по п. 1, в котором операционные параметры включают в себя ориентацию крена передатчика, причем передатчик выполнен с возможностью передавать упомянутый сигнал данных, используя структуру пакета, включающую в себя множество различных типов пакетов, для характеризации множества рабочих параметров, включающих в себя, по меньшей мере, пакет ориентации крена, который выполнен с возможностью установки ориентации крена при обнаружении, что находящийся под землей инструмент поворачивается, и для приостановки передачи пакета ориентации крена из структуры пакета в ответ на обнаружение, что находящийся под землей инструмент не поворачивается.

13. Устройство по п. 1, в котором один из упомянутых рабочих параметров представляет собой ориентацию тангажа находящегося под землей инструмента, причем упомянутый передатчик выполнен с возможностью передавать сигнал данных, используя протокол пакета, включающий в себя пакет тангажа с низким разрешением, который отвечает за детектирование динамического состояния находящегося под землей инструмента, и пакет тангажа с высоким разрешением, который отвечает за детектирование статического состояния находящегося под землей инструмента.

14. Устройство по п. 1, в котором упомянутый сигнал данных выполнен на основе протокола пакета для передачи последовательности пакетов из передатчика в приемник, для характеризации одного или больше рабочих параметров таким образом, что каждый пакет включает в себя по меньшей мере два бита синхронизации, которые используются при декодировании каждого пакета в приемнике, в то время как биты синхронизации одновременно используются, как биты данных, совместно с другими битами, для характеризации одного или больше рабочих параметров.

15. Устройство по п. 14, в котором рабочий параметр представляет собой ориентацию крена находящегося под землей инструмента.

16. Передатчик для использования совместно с приемником, как часть системы для выполнения под землей операции, в которой бурильная колонна продолжается от бурового станка до находящегося под землей инструмента, на котором установлен передатчик, таким образом, что протягивание и отвод бурильной колонны, в общем, приводит к соответствующим движениям находящегося под землей инструмента во время выполнения операции под землей, при этом передатчик содержит:

по меньшей мере один датчик для определения одного или больше рабочих параметров, относящихся к рабочему статусу находящегося под землей инструмента в отношении того, является ли он движущимся или неподвижным; и

процессор, выполненный с возможностью обработки сигнала данных для передачи из передатчика на основе рабочего статуса находящегося под землей инструмента.

17. Приемник для использования совместно с передатчиком, как часть системы для выполнения под землей операции, в которой бурильная колонна продолжается от бурового станка до находящегося под землей инструмента, на котором установлен передатчик таким образом, что протягивание и отвод бурильной колонны, в общем, приводит к соответствующим движениям находящегося под землей инструмента во время выполнения операций под землей, при этом приемник содержит:

средство приема сигнала данных, передаваемого передатчиком, причем этот сигнал данных характеризует один или больше рабочих параметров, относящихся к рабочему статусу находящегося под землей инструмента в отношении того, является ли он движущимся или неподвижным, таким образом, что сигнал данных обрабатывается на основе рабочего статуса; и

процессор, выполненный с возможностью декодирования обработанного сигнала данных для получения одного или больше рабочих параметров.

18. Передатчик для использования совместно с системой для выполнения операции под землей, в которой бурильная колонна продолжается от бурового станка до находящегося под землей инструмента таким образом, что протягивание и/или вращение бурильной колонны приводит к движению находящегося под землей инструмента вдоль подземного пути, в то время как находящийся под землей инструмент подвергается механическим ударам и вибрации, при этом передатчик содержит:

акселерометр для измерения ориентации тангажа находящегося под землей инструмента в каждом диапазоне из диапазона высокого разрешения и диапазона низкого разрешения, который подвергается механическому удару и вибрации для получения последовательности показаний тангажа; и

процессор, который выполнен с возможностью отслеживания последовательности показаний тангажа и, в соответствии с этим, выбора одного диапазона из диапазона высокого разрешения и диапазона низкого разрешения, для характеризации ориентации тангажа и для усреднения последовательности показаний тангажа в выбранном одном диапазоне из диапазона высокого разрешения и диапазона низкого разрешения, для генерирования среднего показания тангажа для передачи из передатчика.

19. Передатчик по п. 18, в котором упомянутое средство акселерометра включает в себя акселерометр для большого значения силы g и с низким разрешением, предназначенный для генерирования последовательности показаний тангажа в диапазоне с высоким разрешением, и акселерометр с высоким разрешением и малым значением силы g, предназначенный для генерирования последовательности показаний тангажа в диапазоне низкого разрешения.

20. Передатчик по п. 18, в котором средство акселерометра включает в себя программируемый акселерометр для обеспечения диапазона с высоким разрешением и диапазона с низким разрешением, в соответствии с командой упомянутого процессора.

21. Передатчик по п. 18, в котором упомянутый процессор выполнен с возможностью переключения между диапазоном высокого разрешения и диапазоном низкого разрешения на основе порогового значения силы g.

22. Передатчик для использования совместно с системой для выполнения операции под землей, в которой бурильная колонна продолжается от бурового станка до находящегося под землей инструмента таким образом, что протягивание и/или вращение бурильной колонны приводит к движению находящегося под землей инструмента вдоль подземного пути, в то время как находящийся под землей инструмент подвергается механическому удару и вибрации, при этом передатчик содержит:

акселерометр для определения ориентации тангажа находящегося под землей инструмента, для получения последовательности показаний тангажа; и

процессор, который выполнен с возможностью усреднения последовательности показаний тангажа для генерирования среднего значения показаний тангажа для передачи из передатчика,

при этом передатчик дополнительно выполнен с возможностью постоянной фильтрации последовательности показаний тангажа для уменьшения вариаций среднего значения показаний тангажа, в соответствии с механическим ударом и вибрацией.

23. Передатчик по п. 22, в котором упомянутый процессор выполнен с возможностью отбрасывать изменения тангажа в упомянутой последовательности показаний тангажа, которые обозначают скорость изменения ориентации тангажа, большую, чем заданное значение.

24. Передатчик для использования совместно с приемником, как часть системы для выполнения операций под землей, в котором бурильная колонна продолжается от буровой станции до находящегося под землей инструмента, на котором установлен передатчик таким образом, что протягивание и отвод бурильной колонны, в общем, приводит к соответствующим движениям находящегося под землей инструмента во время операции под землей, при этом передатчик содержит:

по меньшей мере один датчик для определения одного или больше рабочих параметров, относящихся к находящемуся под землей инструменту; и

процессор, выполненный с возможностью передачи данных, относящихся к одному или больше рабочим параметрам в стандартном режиме и в альтернативном режиме, таким образом, что альтернативный режим характеризует по меньшей мере один конкретный параметр из рабочих параметров, используя количество битов, которое меньше, чем количество битов, которое характеризует конкретный параметр в стандартном режиме с альтернативным режимом, представляющим определенный параметр с более низким разрешением, чем стандартный режим.

25. Передатчик по п. 24, в котором конкретный рабочий параметр представляет собой ориентацию крена находящегося под землей инструмента, причем упомянутый передатчик выполнен с возможностью передавать сигнал данных, используя протокол пакета, включающий в себя пакет крена с более высоким разрешением в упомянутом стандартном режиме и пакет крена с более низким разрешением в альтернативном режиме.

26. Передатчик по п. 25, в котором стандартный режим представляет 24 положения крена, в то время как альтернативный режим представляет 8 положений крена.

27. Передатчик по п. 24, в котором конкретный параметр представляет собой ориентацию тангажа, имеющую магнитуду, причем в по меньшей мере одном режиме из стандартного режима и альтернативного режима, в ответ на увеличение магнитуды ориентации тангажа, разрешение ориентации тангажа уменьшается за один или больше шагов.

28. Передатчик по п. 24, в котором конкретный рабочий параметр представляет собой ориентацию крена передатчика, причем передатчик выполнен с возможностью передачи упомянутого сигнала данных, используя структуру пакета, включающую в себя множество разных типов пакетов для характеризации множества рабочих параметров, по меньшей мере, включающих в себя пакет ориентации крена, который устанавливает ориентацию крена в упомянутом стандартном режиме и приостанавливает передачу пакета ориентации крена в альтернативном режиме.

29. Передатчик по п. 24, в котором конкретный рабочий параметр представляет собой ориентацию тангажа находящегося под землей инструмента, причем упомянутый передатчик выполнен с возможностью передачи сигнала данных, используя протокол пакета, включающий в себя пакет тангажа с более высоким разрешением в упомянутом стандартном режиме и пакет тангажа с низким разрешением в альтернативном режиме.

30. Передатчик по п. 24, дополнительно выполненный с возможностью переключения в упомянутый альтернативный режим на основе детектируемой электромагнитной помехи.

31. Передатчик для использования совместно с приемником, как часть системы для выполнения операции под землей, в которой бурильная колонна продолжается от бурового станка находящегося под землей инструмента, который поддерживает передатчик, таким образом, что протягивание и отвод бурильной колонны, в общем, приводит к соответствующим движениям находящегося под землей инструмента во время операции под землей, при этом передатчик содержит:

по меньшей мере один датчик, предназначенный для определения одного или больше рабочих параметров, относящихся к находящемуся под землей инструменту; и

процессор, выполненный с возможностью передачи сигнала данных из передатчика, используя множество протоколов передачи пакетов данных, включающих в себя определенный протокол, который, в ответ на детектирование неподвижного состояния передатчика, выполнен с возможностью использования фиксированного фрейма данных для характеризации одного или больше рабочих параметров и повторной передачи фиксированного фрейма данных.

32. Передатчик по п. 31, выполненный с возможностью включать в себя по меньшей мере один параметр из ориентации крена, ориентации тангажа, состояния батареи и температуры передатчика в фиксированном фрейме данных.