RU2018131285A - Протоколы, устройство и способы для передачи данных при направленном бурении - Google Patents

Claims (52)

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, поддерживаемый рядом с находящимся под землей инструментом для определения множества рабочих параметров, относящихся к находящемуся под землей инструменту, и для обработки сигнала данных для характеризации одного или больше из рабочих параметров для осуществления передачи на основе рабочего статуса находящегося под землей инструмента; и

приемник для установки в местоположение над землей для приема сигнала данных и для получения рабочих параметров,

при этом передатчик и приемник выполнены с возможностью использования во взаимодействии множества протоколов данных для сигнала данных, включающих в себя статический протокол разрешения тангажа и динамический протокол разрешения тангажа, при этом передатчик выполнен с возможностью изменения протокола данных сигнала данных в ответ на обнаружение изменения рабочего статуса находящегося под землей инструмента, при этом 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.

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

3. Устройство по п. 1, в котором передатчик выполнен с возможностью детектировать изменение рабочего состояния по меньшей мере как (i) изменение неподвижного состояния на динамическое состояние и (ii) изменение динамического состояния на неподвижное состояние.

4. Устройство по п. 1, в котором статический протокол разрешения тангажа имеет более высокое разрешение, чем динамический протокол разрешения тангажа.

5. Устройство по п. 1, 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.

6. Устройство по п. 1, 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.

7. Устройство по п. 6, 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.

8. Устройство по п. 6, в котором приемник выполнен с возможностью усреднения по множеству множества принимаемых значений пакета фиксированной длины для получения охарактеризованных рабочих параметров.

9. Устройство по п. 1, в котором рабочие 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 определяет ориентацию крена, в ответ на обнаружение того, что находящийся под землей инструмент вращается, и приостанавливать передачу пакета ориентации крена из структуры пакета в ответ на обнаружение того, что находящийся под землей инструмент не вращается.

10. 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, поддерживаемый рядом с находящимся под землей инструментом для определения множества рабочих параметров, относящихся к находящемуся под землей инструменту, и для обработки сигнала данных для характеризации одного или больше из рабочих параметров для передачи от находящегося под землей инструмента на основе рабочего статуса находящегося под землей инструмента; и

приемник для установки в местоположение над землей для приема сигнала данных и для получения рабочих параметров,

при этом 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.

11. Устройство по п. 10, в котором один из рабочих параметров представляет собой ориентацию крена находящегося под землей инструмента.

12. Передатчик для использования совместно с приемником, как часть системы для выполнения операции под землей, 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; и

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

при этом передатчик выполнен с возможностью использования множества протоколов данных для сигнала данных, включающих в себя статический протокол разрешения тангажа и динамический протокол разрешения тангажа, причем передатчик выполнен с возможностью изменения протокола данных сигнала данных в ответ на определение изменения рабочего статуса находящегося под землей инструмента, при этом 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.

13. 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

средство акселерометра для определения ориентации тангажа находящегося под землей инструмента в каждом диапазоне из диапазона высокого разрешения и диапазона низкого разрешения, которое 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.

14. Передатчик по п. 13, в котором упомянутое средство акселерометра включает в себя акселерометр для большого значения силы g и c низким разрешением, предназначенный для генерирования последовательности показаний тангажа в диапазоне с низким разрешением, и акселерометр с высоким разрешением и малым значением силы g, предназначенный для генерирования последовательности показаний тангажа в диапазоне высокого разрешения.

15. Передатчик по п. 13, 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.

16. Передатчик по п. 13, в котором упомянутый процессор выполнен с возможностью переключения между диапазоном высокого разрешения и диапазоном низкого разрешения на основе порогового значения силы g.

17. 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 и для постоянной фильтрации последовательности показаний тангажа для уменьшения вариаций среднего значения показаний тангажа в соответствии с механическим ударом и вибрацией,

при этом упомянутый процессор выполнен с возможностью отбрасывать изменения тангажа в упомянутой последовательности показаний тангажа, которые обозначают скорость изменения ориентации тангажа, большую, чем заданное значение.

18. Передатчик для использования совместно с приемником, как часть системы для выполнения операций под землей, в которой 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 сигнала данных, относящегося к одному или больше рабочим параметрам, в стандартном режиме и в альтернативном режиме, при этом альтернативный режим характеризует по меньшей мере один конкретный параметр из рабочих параметров, используя количество битов, которое меньше, чем количество битов, которое характеризует конкретный рабочий параметр в стандартном режиме, причем альтернативный режим представляет определенный рабочий параметр с более низким разрешением, чем стандартный режим,

при этом конкретный рабочий 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 на один или больше шагов.

19. Передатчик для использования совместно с приемником, как часть системы для выполнения операций под землей, в которой 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 сигнала данных, относящегося к одному или больше рабочим параметрам, в стандартном режиме и в альтернативном режиме, при этом альтернативный режим характеризует по меньшей мере один конкретный параметр из рабочих параметров, используя количество битов, которое меньше, чем количество битов, которое характеризует конкретный рабочий параметр в стандартном режиме, причем альтернативный режим представляет определенный рабочий параметр с более низким разрешением, чем стандартный режим,

при этом 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, причем стандартный режим представляет 24 положения крена, в то время как альтернативный режим представляет 8 положений крена.

20. Передатчик для использования совместно с приемником, как часть системы для выполнения операции под землей, в которой бурильная колонна продолжается от бурового станка до 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 определение неподвижного состояния передатчика, выполнен с возможностью использования фиксированного фрейма данных для характеризации одного или больше рабочих параметров и повторной передачи фиксированного фрейма данных.

21. Передатчик по п. 20, выполненный с возможностью включать в себя по меньшей мере один параметр из ориентации крена и ориентации тангажа передатчика в фиксированном фрейме данных, при этом ориентация тангажа и ориентация крена являются неизменяющимися в ответ на неподвижное состояние передатчика.

22. 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, поддерживаемый рядом с находящимся под землей инструментом для определения множества рабочих параметров, относящихся к находящемуся под землей инструменту, для определения, является ли рабочий статус находящегося под землей инструмента неподвижным или движущимся, а также изменений рабочего статуса и для передачи данных, характеризующих одни или более рабочих параметров, с более высоким разрешением, когда находящийся под землей инструмент находится в неподвижном состоянии, и с более низким разрешением, когда находящийся под землей инструмент движется, при этом более высокий уровень разрешения характеризует заданный рабочий параметр большим количеством битов, чем более низкий уровень разрешения;

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

23. Устройство по п. 22, 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.

24. Устройство по п. 22, в котором переданные данные, характеризующие один или более рабочих параметров, включают в себя статический протокол разрешения тангажа и динамический протокол разрешения тангажа, при этом статический протокол разрешения тангажа имеет более высокое разрешение, чем динамический протокол разрешения тангажа.

25. Устройство по п. 24, 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.

26. Устройство по п. 22, 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.

27. Устройство по п. 22, в котором рабочие параметры включают в себя ориентацию крена передатчика, причем передатчик выполнен с возможностью передавать пакет ориентации крена, который определяет ориентацию крена, когда находящийся под землей инструмент вращается, и приостанавливать передачу пакета ориентации крена, когда находящийся под землей инструмент не вращается.

28. Устройство по п. 22, в котором один из упомянутых рабочих параметров представляет собой ориентацию тангажа находящегося под землей инструмента, причем упомянутый передатчик выполнен с возможностью передавать пакет тангажа с низким разрешением в ответ на обнаружение того, что находящийся под землей инструмент движется, и пакет тангажа с высоким разрешением в ответ на обнаружение того, что находящийся под землей инструмент является неподвижным.