电磁遥测发射机装置和泥浆脉冲-电磁遥测组件的制作方法

文档序号:21606010发布日期:2020-07-24 17:10阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种电磁(em)遥测发射机装置,包括:

电源;

控制器;

调制器,所述调制器被配置成从所述电源接收直流电流(dc)并且从所述控制器接收控制命令;所述调制器还被配置成响应于所述控制命令而传输至少一个em信号,所述至少一个em信号是通过在地面位置与地下位置之间或在所述地下位置与另一地下位置之间的传输介质传输的,所述调制器包括:

第一电抗电路和第二电抗电路;

第一输出端子和第二输出端子,用于在分开的、间隔开的位置处直接或感应连接到传输介质;

多个开关,所述多个开关由所述控制器控制以在第一配置与第二配置之间交替地切换所述调制器,其中:

在所述第一配置中,所述第一电抗电路的输入至少间歇地连接到所述电源,所述第一电抗电路的输出连接到所述第一输出端子,并且所述第二输出端子连接到旁路所述第二电抗电路的电返回路径;以及

在所述第二配置中,所述第二电抗电路的输入至少间歇地连接到所述电源,所述第二电抗电路的输出连接到所述第二输出端子,并且所述第一输出端子连接到旁路所述第一电抗电路的另一电返回路径。

2.根据权利要求1所述的em遥测发射机装置,其中,所述第一电抗电路和所述第二电抗电路中的每一个均包括至少一个电感器、至少一个电容器、或至少一个电感器和至少一个电容器。

3.根据权利要求2所述的em遥测发射机装置,其中,所述多个开关包括将所述电源连接到所述第一电抗电路的输入的第一开关、将虚拟接地连接到所述第一电抗电路的输入的第二开关、将所述第一电抗电路的输出和所述第一输出端子连接到虚拟接地的第三开关、将所述电源连接到所述第二电抗电路的输入的第四开关、将虚拟接地连接到所述第二电抗电路的输入的第五开关、以及将所述第二电抗电路的输出和所述第二输出端子连接到虚拟接地的第六开关,每个开关均具有各自的开关占空比。

4.根据权利要求3所述的em遥测发射机装置,其中,所述第一配置被配置成互补地切换所述第一开关和所述第二开关,使得一次仅闭合所述第一开关和所述第二开关中的一个。

5.根据权利要求4所述的em遥测发射机装置,其中,所述第二配置被配置成互补地切换所述第四开关和所述第五开关,使得一次仅闭合所述第四开关和所述第五开关中的一个。

6.根据权利要求5所述的em遥测发射机装置,其中,所述至少一个em信号被调制为具有由所述多个开关的打开和闭合操作确定的波形的至少一个调制信号。

7.根据权利要求6所述的em遥测发射机装置,其中,所述波形被配置成近似正弦波形、方波波形、三角波形和锯齿波形中的一种或组合。

8.根据权利要求1所述的em遥测发射机装置,其中,所述至少一个em信号被根据调制方案进行调制。

9.根据权利要求8所述的em遥测发射机装置,其中,所述调制方案是脉宽调制(pwm)、幅移键控(ask)、频移键控(fsk)、相移键控(psk)和正交幅度调制(qam)中的一种。

10.根据权利要求9所述的em遥测发射机装置,其中,至少两种调制方案能够在幅度域、相位域和频域中的一个中被复用。

11.根据权利要求1所述的em遥测发射机装置,其中,所述电源还包括隔离电路以电隔离所述调制器。

12.根据权利要求11所述的em遥测发射机装置,其中,所述隔离电路是变压器。

13.根据权利要求12所述的em遥测发射机装置,其中,所述隔离电路是平面变压器。

14.根据权利要求13所述的em遥测发射机装置,其中,所述平面变压器包括铁氧体磁芯。

15.一种统一泥浆脉冲(mp)-电磁(em)遥测组件,包括:

由第一绝缘体分成第一部分和第二部分的接头;

机械部分和电子部分,所述机械部分和所述电子部分位于所述接头内并且由第二绝缘体隔开;所述机械部分包括驱动马达和流量阀,并且所述电子部分包括如权利要求1所限定的em发射机装置;

其中所述统一mp-em遥测组件还包括第一连接器和第二连接器;所述第一连接器将所述机械部分电连接到所述接头的所述第一部分,所述第二连接器将所述电子部分电连接到所述第二部分。

16.根据权利要求15所述的统一mp-em遥测组件,其中,所述控制器向所述驱动马达发送命令,以通过控制所述流量阀来改变钻探流体的流量而经由所述第一连接器传输至少一个mp信号。

17.根据权利要求16所述的统一mp-em遥测组件,其中,所述控制器通过在所述接头的所述第一部分和所述第二部分的两端生成差分电压而经由所述第一连接器和所述第二连接器来向所述调制器发送命令以传输至少一个em信号。

18.根据权利要求15所述的统一mp-em遥测组件,其中,所述第一绝缘体和所述第二绝缘体由非导电材料制成。

19.根据权利要求18所述的统一mp-em遥测组件,其中,所述非导电材料是陶瓷、玻璃纤维和碳纤维中的一种。

20.一种井下遥测工具,包括:

如权利要求15限定的被配置为连接到钻柱的统一mp-em遥测组件;

井下传感器模块,所述井下传感器模块包括被配置成测量井下数据的至少一个井下传感器;

至少一个电池模块,所述至少一个电池模块被配置成为所述井下传感器模块和统一发射机组件供电;

其中,所述统一mp和em遥测组件纵向地连接到所述井下传感器模块和所述至少一个电池模块。

21.根据权利要求20所述的井下遥测工具,其中,所述井下遥测工具被配置成传输由在所述统一mp-em遥测组件的所述控制器中预先配置的传输模式确定的选定井下数据。

22.根据权利要求21所述的井下遥测工具,其中,所述传输模式是以下之一:

mp模式,其中,所有选定井下数据经由至少一个mp信号被传输;

em模式,其中,所有选定井下数据经由至少一个em信号被传输;

mp-em冗余模式,其中,所有选定井下数据经由至少一个mp信号和至少一个em信号两者被传输;

mp-em相依模式,其中,所述选定井下数据的一部分经由至少一个mp信号被传输,并且所述选定井下数据的另一部分经由至少一个em信号被传输。

23.根据权利要求22所述的井下遥测工具,其中,所述传输模式能够由从地面传输并由井下位置处的遥测工具接收的下行链路信号重新配置。

24.根据权利要求23所述的井下遥测工具,其中,所述下行链路信号包括由所述至少一个井下传感器测量并由所述控制器读取以重新配置所述传输模式的至少一个mp信号和/或至少一个em信号。

25.根据权利要求20所述的井下遥测工具,其中,所述至少一个井下传感器包括加速度计、磁力计、陀螺仪、振动和冲击传感器、伽马传感器、电阻率传感器、中子密度传感器、孔隙度传感器、压力传感器和温度传感器中的至少一个。

26.根据权利要求25所述的井下遥测工具,其中,所述井下数据包括定向数据、地理数据和操作数据。

27.根据权利要求26所述的井下遥测工具,其中,所述定向数据包括加速计读数、磁力计读数、方位角、倾斜和倾斜角;地理数据包括伽马、电阻率和中子密度;操作数据包括电池功率、电池总线、振动和冲击、温度、压力和每分钟转数(rpm)。

28.根据权利要求20所述的井下遥测工具,还包括连接到所述遥测工具的井上端的矛点,用于收回装置的附接,以便收回所述遥测工具。

29.根据权利要求20所述的井下遥测工具,所述井下遥测工具是随钻测量(mwd)工具或随钻测井(lwd)工具。


技术总结
提供了一种统一泥浆脉冲(MP)‑电磁(EM)遥测组件和井下遥测工具,其包括井下EM遥测发射机装置。EM遥测发射机装置包括调制器,调制器被配置成通过传输介质传输至少一个EM信号。调制器包括第一电抗电路和第二电抗电路,以及由控制器控制以在第一配置和第二配置之间交替地切换调制器的多个开关。EM信号通过穿过电抗电路中的一个并旁路另一个电抗电路而被传输。

技术研发人员:博里斯·库切连科;马里亚·库切连科;德里克·贝莱
受保护的技术使用者:星光随钻测量公司
技术研发日:2018.12.12
技术公布日:2020.07.24
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