的组合。处理器305可被配置以执行分析、计算或其它逻辑,包括任何测量到的压力数据。处理器305还可被配置以向其它组件发出命令或指示。这些命令可能基于或可能不基于由处理器305执行的分析。
[0027]存储介质310和/或存储器315可为永久或暂时存储数据的任何计算机可读介质。存储介质310和/或存储器315可包括适于存储信息的易失性或非易失性本地或远程设备中的任何一个或其组合。例如,存储介质310和/或存储器315可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、快闪存储器、磁存储设备、光存储设备、网络存储设备、云存储设备或任何其它合适信息存储设备,或这些设备的组合。存储介质310可用于长期存储,且存储器315可被配置以存储易于由处理器305使用的数据。
[0028]通信模块320可为被配置以促进地表控制器80和钻井系统的其它组件(包括但不限于钻柱13)之间的通信的任何一个或多个组件。通信模块320可使用不同的组件用于不同的通信手段。例如,当可使用泥浆脉冲遥测时,通信模块320可利用压力传感器和/或一个或多个地表脉冲发生器。当可使用直接接线管时,通信模块320可包括接收电子信号并将电子信号传送到钻柱13内的电子系统的电子接口。当使用电磁遥测法时,通信模块可包括用于将信号传送到钻柱13的电磁发射器,且还可包括用于从钻柱13接收电磁信号的接收器。
[0029]在一些实施方案中,井下压力信号可由地表控制器80来处理。例如,处理器305可执行液压模型来分析通过通信模块320接收的压力数据。处理器305可利用压力数据来产生沿着环带16的压力剖面。处理器305也可被配置以向钻井系统的其它组件发出命令。例如,处理器305可向可控限流器8发出命令,以基于对测量到的压力数据的分析来修改压力剖面。这可包括处理器305指示通信模块320将命令传递到特定可控限流器8或可控限流器8的集合,以修改沿着钻柱13的某个区域中的环空压力。可替代地,地表控制器80可通过指示可控限流器8之外的其它组件来修改或控制压力剖面。
[0030]图4示出了替代的示范性钻井系统。如图4示出,钻柱13可被连接到包括随钻测量(MWD)系统70的底部钻具组合(BHA) 12。MWD系统70可包括传感器模块23、控制模块22和传输模块21。钻头14可被布置于BHA 12的底部。
[0031]传感器模块23可被配置以测量例如钻井的位置、方向、井底压力、温度或轨迹的各种钻井特性中的任何钻井特性。传感器模块23可被实施为多个个别组件,或被实施为单个组件。传感器模块23也可被配置以从其它组件接收信号。例如,当使用泥浆脉冲遥测时,传感器模块23可感测压力的变化来检测信号;当使用声短跳遥测时,传感器模块23可感测声传输;当使用电磁遥测时,传感器模块23可感测电磁传输;当使用直接接线通信时,传感器模块23可感测传入电信号。
[0032]传输模块21可被配置以将信号传送到一个或多个其它组件。例如,传输模块21可将信号传送到地表上的组件(例如,地表控制器80),或可将信号传送到井孔10内的组件(例如,压力控制模块15)。传输模块21可被配置以通过一个或多个通信技术来进行通信。例如,传输模块21可通过泥浆脉冲遥测、声短跳遥测、电磁短跳遥测、直接有线通信或本领域已知的其它通信手段来传送信号。此外,传输模块21可被配置以通过多个手段进行通信。例如,传输模块21可通过声短跳遥测来与压力控制模块15通信,并通过泥浆脉冲遥测来与地表通信。这些通信手段仅仅是示范性的,且不以任何方式意味着是限制性的。
[0033]控制模块22可被配置以控制MWD 70。控制模块22可包括处理器、ASIC、FPGA或被配置以控制MWD 70的其它软件、硬件、逻辑或其它手段。控制模块22可被配置以操作传感器模块23和/或传输模块21。例如,控制模块22可从传感器模块23检索数据,并通过传输模块21将所述信息传递到地表控制器80或地表上的某个其它组件。将理解,MWD 70的组件可仅为逻辑表示而非明显的物理组件。例如,整个控制模块可被实施为一个整体设备,但不必需如此。
[0034]在地表上,钻柱13可被耦接到顶部驱动系统30,顶部驱动系统30可被支撑在钻井井架(未示出)中。钻井液5可由泵24泵送通过立管26到达顶部驱动30,且到达钻柱13的上端部。钻井液然后可沿钻柱13向下流动,在钻头14流出并通过钻柱13和井孔10的墙之间的环带16返回到地表。在示出的实例中,钻柱13可延伸通过旋转钻头(RDH) 32,然后通过防喷器(BOP)堆叠34到达井孔10。RDH32可被配置以当钻柱13移动进出井孔10时密封钻柱13的周围。RDH也可允许钻柱13在钻井期间旋转。RDH 32可另外提供密封以在压力下使返回流体转向通过地表返回导管36到达可控扼流阀50,且然后到达吸浆池25。在一些实施方案中,地表控制器80可通过扼流阀50的操作来修改沿着钻柱13的压力剖面。这可响应于从压力控制模块15传送的压力数据来进行。
[0035]如上所述,可使用若干遥测技术来在地表控制器80和钻柱13之间进行通信。在一个实例中,如图4示出,可使用泥浆脉冲遥测。来自地表例如来自地表控制器80的命令可被使用地表脉冲发生器61将脉冲60向下传送到压力控制模块15或MWD 70来传送到压力控制模块15或MWD 70。所述命令例如可指示压力控制模块15调整接近压力控制模块15的可控限流器8,以管理井孔10的特定区域中的压力。在一个实例中,每个压力控制模块15可包括脉冲发射器,以将压力读数传送到地表控制器80。在另一实例中,每个压力控制模块15可将短跳信号传送到BHA 12,所以传输模块21可将信息传送到地表控制器80。在所述实施方案中,短跳信号可为声信号,或者短跳信号可为电磁信号。在另一实施方案中,每个压力控制模块可将短跳信号传送到另一个最近的压力控制模块以重发到BHA 12,所以传输模块21可将信号重发到地表控制器80。在使用泥浆脉冲遥测来将信号传送到地表控制器80的实施方案中,压力传感器81可被配置以检测代表信号被传送到地表控制器80的压力变化。将理解,压力传感器81和82和地表脉冲发生器61可为通信模块320的一部分。
[0036]在一个实例中,为了促进在连接期间泥浆脉冲信号的传输,可使用地表连续循环设备35。连续循环设备35可被配置以允许在压力密封腔中形成钻杆连接,使得泥浆流可在连接期间继续向井下导引。如图4示出,在进行连接时的时间段期间,阀54可关闭,且阀28打开,从而导引泥浆流过导管27到达连续循环设备35,且然后到达井下系统。压力传感器82可用以在连接期间从井下接收脉冲,而压力传感器81可用以在钻井期间从井下接收脉冲。这样,即使当正在进行连接时,两个方向上的通信都可继续。这可允许压力控制模块15在连接时段期间继续将压力读数传送到地表控制器80。这也可允许压力控制模块15修改可控限流器8,以在连接时段期间控制接近压力控制模块15的环带16的压力。因此,在一些实施方案中,甚至当不通过主立管泵送而是沿着导管27泵送泥浆时,泥浆脉冲遥测可继续进行。
[0037]虽然图4示出了用于立管26和导管27两者的单个地表脉冲发生器61,但是在一些实施方案中,地表脉冲发生器61可用以通过立管26向井下传送信号,且单独地表脉冲发生器可用以通过导管27向井下传送信号。
[0038]在另一实施方案中,在图5示出,甚至在没有连续循环设备的情况下,也可发生从地表到井下设备的遥测。地表控制器80可被耦接到扼流阀50和环带脉冲发生器90。在所述实施方案中,即使当例如因为正在进行连接而未将泥浆沿钻柱13向下发送时,地表控制器80仍可与钻柱13通信。环带脉冲发生器90可将泥浆脉冲遥测信号91沿着环带16发送到压力控制模块15或BHA 12中任一个。例如,地表控制器80可指示压力控制模块15准备开始传送数据,因为钻井操作将很快恢复。在另一实例中,地表控制器80可指示可控限流器改变它们正在或将要限制接近可控限流器的泥浆的流动的程度。在使用泥浆脉冲遥测的一些实施方案中,当未将泥浆沿钻柱13向下发送时(例如,当正在进行连接时),扼流阀50可由地表控制器80关闭。这样,可保持压力且可保持闭环系统,使得脉冲可继续沿环带16向下行进。
[0039]根据一个实施方案,公开一种钻井装置。所述钻井装置包括第一压力控制模块,其沿钻井装置的长度定位,第一压力控制模块与控制器通信,且被配置以感测接近第一压力控制模块的压