扩大的泥浆脉冲遥测的制作方法
【专利说明】扩大的泥浆脉冲遥测
[0001]背景
[0002]本公开一般涉及钻井操作，并且更具体地，涉及扩大的泥浆脉冲遥测。
[0003]在钻井操作中，泥浆脉冲遥测是从地表到井下组件进行通信的重要手段。此外，井下压力可为进行监测和/或控制的一个重要特征。例如，如果井下压力过低，那么地层流体可流回到钻柱，从而可能导致井喷。在具体的实例中，来自高孔隙压力地层的流体可移动通过井孔到低孔隙压力地层，从而导致地下井喷。控制除了井底压力之外的沿着钻柱的压力的努力可被称为控制压力钻井(MPD)。已努力开发，以通过将钻井压力剖面保持为低于地层孔隙压力来允许地层流体在钻井期间受控流入。所述钻井可被称为欠平衡钻井(UBD)。
[0004]附图简述
[0005]本公开的一些具体的示范性实施方案可通过部分参照以下描述和附图来理解。
[0006]图1示出了根据本公开的方面的示范性钻井系统。
[0007]图2示出了根据本公开的方面的示范性压力控制模块。
[0008]图3示出了根据本公开的方面的示范性地表控制器。
[0009]图4示出了根据本公开的方面的示范性钻井系统。
[0010]图5示出了根据本公开的方面的替代的示范性钻井系统。
[0011]虽然已描绘并描述了本公开的实施方案且参照本公开的示范性实施方案对其进行了限定，但是这些参考并不意味着对本公开的限制，且不欲推断所述限制。如相关领域和受益于本公开的技术人员可设想，所公开的主题能够进行形式和功能上的大量的修改、更改和等效物。所描绘和描述的本公开的实施方案仅为实例，而非对本公开的范围的穷尽列举。
[0012]实例实施方案描述
[0013]本公开一般涉及钻井操作，并且更具体地，涉及扩大的泥浆脉冲遥测。
[0014]本文详细描述了本公开的说明性实施方案。为了清楚起见，可能并未在本说明书中描述实际实施的所有特征。当然，将理解，在任何这种实际实施方案的开发过程中，必须作出许多实施特定的决定来达成将因实施而异的具体实施目标。另外，将理解，这种开发努力可能是复杂且费时的，但将仍然是受益于本公开的本领域技术人员的常规任务。
[0015]为了便于更好地理解本公开，给出某些实施方案的以下实例。以下实例绝不应该被理解为限制或限定本公开的范围。本公开的实施方案可适用于水平、垂直、偏斜、多边、u型管连接、交叉、旁路(在中深被卡的落物周围钻孔并向下钻入井中)或任何类型的地层中的其它非线性井孔。实施方案可适用于注入井和生产井，包括天然资源生产井，例如硫化氢、碳氢化合物或地热井；以及用于近地表施工目的的过河隧道的钻孔施工和其它类似隧道钻孔或用于输送例如碳氢化合物的流体的钻孔u型管的管道。以下相对于一个实施描述的实施方案并不旨在进行限制。
[0016]根据本公开的方面，本文描述用于在管连接期间进行压力读取的系统和方法。系统可包括钻柱，所述钻柱包括沿着钻柱的长度的多个压力控制模块。压力控制模块可与地表控制器通信，所述地表控制器被配置以监测沿着钻柱的长度的压力梯度。钻柱还可包括可控限流器，地表控制器可与所述可控限流器通信并指示所述可控限流器以控制沿着钻柱的压力梯度。当进行连接或连接断裂以延伸或缩短钻柱的长度时，所述监测和/或控制可继续进行。
[0017]图1示出了根据本公开的一些实施方案的钻井系统的实例。图1示出了包括延伸进入井孔10的钻柱13的钻井装置。此外，钻柱13和井孔10之间可能有环带16。如本文所使用，术语“环带”可代表两个基本同心对象之间的空间。钻柱13可包括一个或多个压力控制模块15。这些压力传感器模块可包括可控限流器8，或可被定位为接近一个或多个可控限流器8且与一个或多个可控限流器8通信。压力传感器模块15可直接或间接地与地表控制器80通信。例如，每个压力控制模块15可被配置以与地表控制器80通信，或其它组件可充当用于任一方向通信的通信中介。
[0018]钻柱13可由接合在一起的一系列个别长度的管或其它管子组成。例如，第一支螺纹管可进入井孔10，接着是通过螺纹附接到第一支管并被送入井孔10的第二支螺纹管。第三支螺纹管然后可被附接到第二支管并被送入井孔10。这样，钻柱13可通过添加或移除个别长度的管或管子来改变到几乎任何长度。虽然螺纹被用作连接钻柱13的个别组件的连接手段的实例，但是将理解，可使用各种连接手段中的任何连接手段，例如，压缩配合或张力配合。也可使用各种螺纹、密封件、垫片或其它特征或组件来促进连接。钻柱13也可为单支连续的管子或管，而不是被连接到一起的一系列个别管件。
[0019]如本文所使用，术语钻井液将被理解为等同于钻井泥浆，代表被用于进行钻孔操作中的任何数目的液体、气体和/或固体混合物和/或乳液。如本文所使用，术语压力剖面将被理解为代表给定区域的总体压力值。例如，沿着钻柱13的压力剖面可代表沿着钻柱13的长度的各个点上的压力的总体表示或理解。
[0020]如图2示出，压力控制模块15可包括传感器205、遥测模块210和可控限流器8。虽然明显示出各种组件，但是将理解，这可能仅仅是为了便于理解，且仅可表示逻辑指示而非物理区别。例如，整个压力控制模块15可被实施为单个机械或电气设备，例如，专用集成电路(ASIC)或微控制器，或者，每个示出的组件可包括各种子组件。一些组件可能仅为相同物理设备的功能特征，但不必需如此。此外，传感器205、遥测模块210和可控限流器8并不是压力控制模块15的必要组件，但可被包括在内。
[0021]传感器205可为被配置以测量沿着钻柱13的接近压力控制模块15的压力的任何合适的机械、电气或其它组件。例如，在一些实施方案中，压力控制模块15可测量钻柱13和井孔10之间的环带16的压力。此外，压力控制模块15可被配置以测量钻柱13内的压力。压力读数可用以监测沿着环带16的压力梯度，且还可用以建构沿着钻柱13的压力剖面。
[0022]遥测模块210可为被配置以与钻井系统的其它组件通信的任何合适的机械或电气组件或组件群组。例如，遥测模块210可将测量到的压力数据传递到如地表控制器80的其它组件。遥测模块210也可从其它组件接收信号。例如，遥测模块210可接收针对可控限流器8的命令。在一些实施方案中，遥测模块210可被实施为处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、微控制器或被配置以促进遥测模块210与钻井系统的其它组件通信的其它软件、硬件、逻辑或其它手段。
[0023]可控限流器8可被配置以改变沿着环带16返回的钻井液的流动。例如，可控限流器8可为被配置以限制或释放环带16中钻井液的流动的机械设备。在一些实施方案中，可控限流器8可为被配置以稳定钻柱的螺旋式稳定器，且还被配置以旋转以提高或降低通过螺旋式稳定器的流速。在一些实施方案中，可控限流器8可被定位为接近压力控制模块15，而不是压力控制模块15的一部分。在所述实施方案中，可控限流器8可与压力控制模块15通信，但不必需如此。可控限流器可用以控制沿着环带的钻井液的等效循环密度。
[0024]压力控制模块I5和/或可控限流器8可用以精确地控制整个井孔的环形压力剖面。例如，它们可用以确定井下压力环境限制，并相应地管理环形液压压力剖面。例如，在控制压力钻井时，环形液压压力剖面可被控制在沿着井孔的地层的孔隙压力和断裂压力之间。可替代地，压力控制模块15和可控限流器可用于欠平衡钻井中。例如，压力剖面可被控制为低于地层孔隙压力，使得有受控流体从地层流入，例如石油或其它碳氢化合物的流入。
[0025]参照图3，地表控制器80可包括处理器305、存储介质310、存储器315和通信模块320。地表控制器80可被实施为处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、微控制器或被配置以促进地表控制器80与钻柱13通信的其它软件、硬件、逻辑或其它手段。在一些实施方案中，地表控制器80的各种组件仅为逻辑指示，且地表控制器80可物理上仅为一个或多个组件。例如，地表控制器80可为单个微控制器或ASIC。作为替代性实例，存储器315和存储介质310可为相同的一个或多个物理组件的逻辑表示。
[0026]处理器305包括操作以控制并处理信息的任何硬件和/或软件。处理器305可为可编程逻辑设备、微控制器、微处理器、FPGA、ASIC、任何合适的处理设备，或以上任何合适