專利名稱:井下信號(hào)源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及使用低頻磁場(chǎng)從一個(gè)位置向另一位置發(fā)信號(hào)的方法和裝置。本發(fā)明可用于在鉆井操作中從靠近鉆頭的位置向地面接收器、或向在同一井中的鉆柱內(nèi)不同位置處的接收器、或向另一井中的接收器發(fā)送信號(hào)。下面詳細(xì)描述本發(fā)明的這些和其它特征。
背景技術(shù)：
通常，當(dāng)需要從地下地層產(chǎn)出碳?xì)浠衔飼r(shí)，從地表鉆井直至它與所期望的地層相交。如圖1所示，典型的鉆井操作需要地面操作系統(tǒng)50、可包含撓性管或組裝長(zhǎng)度的常規(guī)鉆桿的工作鉆柱100、以及底部鉆井組合(BHA)200。地面系統(tǒng)50通常包括在井的地面12處的鉆機(jī)10，用以支承鉆柱100。BHA 200被附于工作鉆柱100的最下端。操作系統(tǒng)50置于與井相鄰的地面12上，且通常包括置于向下延伸至地層20的鉆孔18的頂端的井口。鉆孔18從地面16向鉆孔底部30延伸、并且可包括在其上部區(qū)域中的套管22。
地層的產(chǎn)量在垂直方向和水平方向均可以變化很大。例如，在圖1中，地層21可以是生產(chǎn)層(地層)，而它上面的地層20可以是非生產(chǎn)層。通常在開始孔井操作之前使用各種技術(shù)來繪制目標(biāo)地層，且鉆井操作的一個(gè)目的在于引導(dǎo)鉆頭以使其留在目標(biāo)地層。因此，在許多井中，鉆孔的下部會(huì)從垂直方向偏離、甚至?xí)_(dá)到一個(gè)基本上水平的方向。在這些情況中，期望將井鉆成使鉆孔18保持在生產(chǎn)層21內(nèi)。
類似地，有時(shí)期望引導(dǎo)鉆井以使該井平行于另一口井。如在蒸汽輔助重力排儲(chǔ)(SAGD)鉆井中，其中通過一對(duì)平行井之一注入的蒸汽使得井附近的地層變暖，從而降低地層流體的粘性并使它們排入第二口井。因此，第二口井用作生產(chǎn)井、并通常被鉆成它位于注入井的下方。
作為這一偏斜、定向或水平鉆井的結(jié)果，鉆頭可在井口和鉆孔底部之間穿過一個(gè)相當(dāng)大的橫向距離。因?yàn)檫@個(gè)原因，并且因?yàn)槌３２荒芫_地知道鉆孔的彎曲程度，要知道鉆孔底部的真實(shí)垂直深度也變得困難。因此，為了增大成功穿透目標(biāo)地層的可能性，最好盡可能精確地跟蹤鉆頭的位置。
特別需要在鉆井期間準(zhǔn)確地定位底部鉆井組合的位置，從而能在鉆井進(jìn)行的同時(shí)進(jìn)行校正。在鉆頭穿過地層時(shí)確定其位置、和將該信息從井下位置傳送至地面是迄今為止尚未完全解決的兩個(gè)重要問題。這兩個(gè)目標(biāo)都因鉆井操作本身而變得更困難，鉆井操作至少涉及快速流體流動(dòng)、運(yùn)動(dòng)機(jī)件和振動(dòng)。
各種方法進(jìn)行常規(guī)的組合以實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。陀螺儀和各種類型的傳感器已用于跟蹤鉆頭移動(dòng)和/或鉆頭位置。電磁(EM)遙測(cè)技術(shù)是一種用于向地面或向另一井上位置傳送信息的技術(shù)。其它傳輸技術(shù)涉及將鉆柱用作信號(hào)載體的泥漿脈沖或聲音信令。然而，當(dāng)前的技術(shù)并不是很準(zhǔn)確或快速，并且能導(dǎo)致BHA的位置的錯(cuò)誤計(jì)算。因此，需要提供一種用于確定鉆頭在地下地層中的位置的技術(shù)，它能消除或至少顯著減少通常與公知鉆頭跟蹤技術(shù)相關(guān)聯(lián)的問題、限制和缺點(diǎn)。
發(fā)明的較佳實(shí)施例的歸納本發(fā)明提供使用低頻磁場(chǎng)從一個(gè)位置向另一位置發(fā)信號(hào)的方法和裝置。本發(fā)明具有許多應(yīng)用，并可用于例如在鉆井期間定位底部鉆井組合的位置。本發(fā)明可用于在鉆井操作中從鉆頭附近的位置向地面的接收器、或向在同一口井中鉆柱內(nèi)的不同位置處的接收器，或向另一口井中的接收器發(fā)信號(hào)。本發(fā)明還可用于在地面產(chǎn)生可在井下位置處檢測(cè)到的信號(hào)，或用作用于低頻通信的遙測(cè)發(fā)送器。
在某些實(shí)施例中，本發(fā)明的裝置被特別用作從鉆頭位置發(fā)送信號(hào)的工具，該信號(hào)能在地面檢測(cè)到、并用于確定鉆頭的位置。本發(fā)明避免了現(xiàn)有設(shè)備的缺陷，并且提供了另一種用于確定BHA的位置的方法。在較佳實(shí)施例中，本發(fā)明包括將一信令裝置放置在鉆頭上、并在整個(gè)鉆井過程中跟蹤其位置。為了使這種方法起作用，信號(hào)源必須甚至對(duì)于深井和延展井也足夠強(qiáng)和穩(wěn)定。
在某些實(shí)施例中，提供了同步信號(hào)和使用所述同步信號(hào)，并將其用于磁體所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的控制調(diào)制?？刂拼艌?chǎng)的調(diào)制可包括將同步信號(hào)的頻率加倍、取絕對(duì)值或平方。經(jīng)調(diào)制的磁場(chǎng)能由接收器感測(cè)，該接收器可以檢測(cè)所述同步信號(hào)和所述經(jīng)調(diào)制磁場(chǎng)之間的相移、或所述經(jīng)調(diào)制磁場(chǎng)中的振幅變化。可以有多個(gè)與所述底部鉆井組合分開的接收器，并且這些接收器可置于地面或地面以下。
在可選實(shí)施例中，本發(fā)明還可用于在地面產(chǎn)生可在井下位置處檢測(cè)到的信號(hào)。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，信號(hào)源可以是與由高滲透率軟磁合金制成的屏蔽體結(jié)合在一起使用的稀土永磁體。通過精確地控制該屏蔽體的運(yùn)動(dòng)，永磁體可以用作可通過地面的磁力計(jì)跟蹤的精確振蕩信號(hào)源，用于BHA的準(zhǔn)確位置監(jiān)控。在可選實(shí)施例中，屏蔽體的運(yùn)動(dòng)的頻率和/或相位等可用公知數(shù)字編碼方案響應(yīng)于由井下儀器獲取的數(shù)據(jù)來調(diào)制，從而將信號(hào)源轉(zhuǎn)換成能將LWD數(shù)據(jù)傳送至地面接收器的發(fā)送器。
在某些實(shí)施例中，本發(fā)明包括磁體、以及可在其中所述磁體相對(duì)外露的第一位置和其中所述磁體相對(duì)屏蔽的第二位置之間相對(duì)于所述磁體移動(dòng)的屏蔽體。該磁體可以是電磁體。本系統(tǒng)還可包括用于提供同步信號(hào)的裝置、和用于響應(yīng)于該同步信號(hào)控制屏蔽體的移動(dòng)、以調(diào)制由該磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)的裝置。用于控制屏蔽體移動(dòng)的裝置可包括用于將同步信號(hào)加倍、取絕對(duì)值和/或平方的裝置。本裝置還可以包括生成信號(hào)的井下傳感器、和用于響應(yīng)于來自井下傳感器的信號(hào)來調(diào)制磁場(chǎng)的裝置。
因此，以上歸納的本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例包括使它們能克服現(xiàn)有裝置系統(tǒng)和方法的各種問題的特征和優(yōu)點(diǎn)的組合。上述各種特性以及其它特征對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將在參照附圖閱讀本發(fā)明的較佳實(shí)施例的下列詳細(xì)描述之后顯而易見。
應(yīng)理解，本發(fā)明在用于說明目的的鉆井背景下進(jìn)行描述，且本發(fā)明不限于所描述的特定鉆孔，可以理解本發(fā)明可以用于各種鉆孔。
附圖簡(jiǎn)要說明為了更詳細(xì)地描述本發(fā)明的較佳實(shí)施例，現(xiàn)在將參照附圖，其中圖1是在地下井中包括底部鉆井組合(BHA)的鉆柱的部分橫截面的示意性正視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施例的信號(hào)源的簡(jiǎn)化立體圖；圖3是結(jié)合于井下工具中的圖2的信號(hào)源的橫截面圖；圖4和5是根據(jù)第一可選實(shí)施例的信號(hào)源分別在關(guān)閉和打開位置中的端視圖；圖6是可在本發(fā)明的某些實(shí)施例中使用的電纜包管的簡(jiǎn)圖；圖7是示出磁化對(duì)溫度的相關(guān)性的曲線圖，其中Ms是飽和磁化；圖8是示出結(jié)合有根據(jù)本發(fā)明的信號(hào)源的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；以及圖9A-D是示出發(fā)送信號(hào)(A)、平方后的同一信號(hào)(B)、濾波后的方波信號(hào)(C)，以及通過原始信號(hào)(D)的一個(gè)周期對(duì)所有三個(gè)模式的比較。
較佳實(shí)施方式的詳細(xì)描述在以下討論和權(quán)利要求
書中，術(shù)語“包括”和“包含”以開放的方式使用，因此應(yīng)解釋成指“包括，但不限于…”。同樣，對(duì)“上”或“下”的引用是為了便于描述，其中“上”表示朝向鉆孔的地面、而“下”表示朝向鉆孔的底部。另外，在以下討論和權(quán)利要求
書中，有時(shí)指出某些部件或元件被“電連接”。這表示部件被直接或間接地連接成在它們之間可傳送電流或信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明，稀土永磁體的強(qiáng)磁矩與由高滲透率軟磁合金制成的屏蔽體一起使用。通過精確地控制屏蔽體的移動(dòng)，永磁體轉(zhuǎn)變成可通過地面的磁力計(jì)跟蹤的精確振蕩信號(hào)源，用于BHA的準(zhǔn)確位置監(jiān)控?；蛘撸帘误w的運(yùn)動(dòng)的頻率和/或相位等可通過公知的數(shù)字編碼方案用由井下儀器所獲取的數(shù)據(jù)來調(diào)制，從而將信號(hào)源轉(zhuǎn)換成可將LWD數(shù)據(jù)傳送至地面接收器的發(fā)送器。
參看圖2和3，根據(jù)本發(fā)明的信號(hào)源10的一個(gè)較佳實(shí)施例包括永磁體12、磁屏蔽體14、以及用于相對(duì)磁體12移動(dòng)屏蔽體14的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)16。如箭頭26所指示的，磁屏蔽體14可以軸向地滑入和滑出，與磁體12周圍嚙合。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)16嚙合屏蔽體14的一端，并提供推動(dòng)和縮回屏蔽體所需的動(dòng)力?，F(xiàn)在特別地參看圖3，信號(hào)源10與驅(qū)動(dòng)裝置30一起最好安裝在圓柱形鉆環(huán)20內(nèi)部。以此方式形成的組件最好具有貫穿其中的中心孔22，從而鉆環(huán)可包括在鉆柱內(nèi)。
在圖2和3中所示的實(shí)施例中，磁體12通常是圓柱形的而屏蔽體14同樣包括圓柱形外殼。屏蔽體14最好包括端蓋17和直徑稍大于磁體12的外徑的圓柱形內(nèi)表面15。屏蔽體14最好可在其中磁體12分別外露和屏蔽的第一和第二位置之間移動(dòng)。
在圖3中，屏蔽體14被示為處于磁體12部分外露和部分屏蔽的中間位置。箭頭26的長(zhǎng)度示出屏蔽體14的大致移動(dòng)范圍。當(dāng)屏蔽體14沿磁體12的長(zhǎng)度移動(dòng)時(shí)，磁體12外露的部分變化。相應(yīng)地，從磁體12發(fā)出的磁場(chǎng)隨著屏蔽體14減少而變化。當(dāng)磁體12全部在屏蔽體15中時(shí)，從工具100發(fā)出的磁場(chǎng)將最小。在某些實(shí)施例中，屏蔽體14相對(duì)于磁體12的移動(dòng)可進(jìn)行控制以產(chǎn)生延伸到工具之外的磁場(chǎng)的正弦調(diào)制。類似地，屏蔽體14的移動(dòng)可進(jìn)行控制，以使得磁場(chǎng)以鋸齒方式、或根據(jù)任一較佳功能或調(diào)制循環(huán)。
在圖4和5所示的可選實(shí)施例中，屏蔽由兩個(gè)或多個(gè)部分圓周部分40、42組成。部分40和42最好被配置成它們可靠在一起以形成一個(gè)包圍磁體13圓周的屏蔽體。
在又一實(shí)施例中，如圖6中所示，屏蔽體能包括兩個(gè)或多個(gè)同心圓柱形外殼，每一外殼通常具有50處所示的配置，并且每一外殼具有從貫穿其中的多個(gè)縱向槽52。磁體被置于最里面的外殼中。當(dāng)同心外殼定位成每一外殼中的槽都與其它外殼中的槽對(duì)準(zhǔn)時(shí)，則磁體外露。類似地，當(dāng)外殼定位成槽不對(duì)準(zhǔn)時(shí)，則磁體屏蔽。
可以理解，本文所示的配置僅僅是對(duì)可配置磁性材料和屏蔽體的方式的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解該工具的部件的各種其它配置。
磁體為了具有最高可用磁能，最好是諸如Nd/Fe/B和Sm/Co等基于稀土的永磁體。具有超過200KJ/m3的磁能(BxH)max的Nd/Fe/B磁體是當(dāng)今可用的最強(qiáng)磁體。Sm/Co磁體通常具有約150KJ/m3的較低磁能。
如所公知的，永磁體由鐵磁材料制成。鐵磁材料的特性之一是稱為居里溫度的臨界溫度(Tc)的存在。在此溫度以上，鐵磁材料失去其磁化并變成順磁性。此轉(zhuǎn)換是在溫度范圍內(nèi)逐漸進(jìn)行的；即使在磁體的溫度到達(dá)其居里溫度之前，磁體也開始失去其磁化。這一性狀能通過給出圖7所示的溫度關(guān)系曲線的分子場(chǎng)理論來說明。因此，如果永磁體要在井下環(huán)境中維持其磁化的80％，則它必須在不高于0.7×Tc的溫度下工作，其中Tc是居里溫度。對(duì)于Sm2Co17，Tc為700-800℃，而對(duì)于Nd2Fe14B，Tc為300-350℃。因此，對(duì)于井底溫度高的深井，最好是Sm2Co17磁體。
屏蔽體為了調(diào)制永磁體的強(qiáng)度，屏蔽體14最好由諸如Mumetal(Ni/Fe/Cu/Mo)或超透磁合金等具有高磁導(dǎo)率的軟磁合金制成。在本領(lǐng)域中公知各種合適的軟磁金屬，包括具有高磁導(dǎo)率并提供高衰減的CO-NETIC AA、和具有使其對(duì)涉及強(qiáng)磁場(chǎng)的應(yīng)用特別有用的高飽和感應(yīng)額定值的NETIC S3-6。NETICS3-6和CO-NETIC AA是地址為740N.Thomas Drive，Bensenville，IL 60106的Magnetic Shield Inc.的商標(biāo)。在需要在極強(qiáng)場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)極高衰減比的實(shí)施例中，可能最好使用該兩種合金。在這些實(shí)例中，NETIC S3-6合金最好離場(chǎng)源最近地放置以防止CO-NETIC AA飽和。適用于屏蔽體14的其它金屬包括但不限于，來自美國(guó)的地址為4737 Darrah Street，Philadelphia PA 19124的AmunealManufacturing Corp.的Amumetal和Amunickel。
電動(dòng)機(jī)用于相對(duì)磁體12移動(dòng)屏蔽體14的動(dòng)力最好由裝在鉆環(huán)20內(nèi)的驅(qū)動(dòng)裝置30來提供。驅(qū)動(dòng)裝置30最好是電動(dòng)機(jī)，但也可以是任何其它合適的機(jī)械驅(qū)動(dòng)設(shè)備。可以理解，取決于選定電源的類型，有必要提供傳動(dòng)裝置等以允許驅(qū)動(dòng)裝置30驅(qū)動(dòng)屏蔽體14的期望移動(dòng)，不管該移動(dòng)是旋轉(zhuǎn)、平移還是其它。
井下發(fā)送器的使用如上所述，本文所公開的這種發(fā)送器的一種較佳使用是作為井下絕對(duì)定位系統(tǒng)的場(chǎng)源。這種系統(tǒng)的目的是允許底部鉆井組合的精確定位。這可通過使用當(dāng)前信號(hào)源以產(chǎn)生非常穩(wěn)定、并與地面時(shí)鐘精確同步的超低頻信號(hào)(0.1Hz-0.01Hz，取決于深度而定，深度越深所需頻率越低)來實(shí)現(xiàn)。發(fā)送器本身可以是本文所公開的發(fā)送器類型或是大電磁體。高度穩(wěn)定的同步信號(hào)使得在非常窄的帶寬中工作成為可能，這又使得接收具有最小噪聲的信號(hào)并改善所取得遙測(cè)的質(zhì)量成為可能。
當(dāng)本發(fā)明用于幫助例如定位底部鉆井組合時(shí)，它最好定位于與BHA相鄰的鉆柱中。當(dāng)前信令設(shè)備可以不與BHA物理接觸，但BHA和信令裝置之間的距離越大，關(guān)于BHA的位置的信息就越不精確。因?yàn)樾盘?hào)源的精確定位是通過相移和振幅測(cè)量的組合實(shí)現(xiàn)的，所以在本實(shí)施例中定時(shí)特別重要。
在其它實(shí)施例中，井下信號(hào)源不必與同步信號(hào)同步。當(dāng)需要在地面產(chǎn)生可在井下位置檢測(cè)的信號(hào)時(shí)，或者當(dāng)系統(tǒng)用作低頻通信的遙測(cè)發(fā)送器時(shí)，可使用這種類型的系統(tǒng)。在其它實(shí)施例中，三個(gè)或多個(gè)表面?zhèn)鞲衅鞯年嚵锌稍谑褂没虿皇褂猛皆吹那闆r下用三角測(cè)量技術(shù)來定位信號(hào)源。
盡管有頻率穩(wěn)定性要求，也不必把精確的時(shí)鐘帶(200小時(shí)以上約1毫秒為佳)到井下。但是，在某些實(shí)施例中，井下時(shí)鐘較佳。在圖8所示的一個(gè)實(shí)施例中，精確時(shí)鐘100位于在地面。時(shí)鐘100用于同步包括根據(jù)本發(fā)明的井下信號(hào)源的系統(tǒng)。在圖8所示的實(shí)施例中，時(shí)鐘100與地面正弦波發(fā)送器112電連接，該發(fā)送器112又與地面天線114電連接。時(shí)鐘100可以是原子鐘、從GPS系統(tǒng)獲得的時(shí)鐘、振蕩器的過度控制系統(tǒng)、或任何其它合適的精確時(shí)鐘。
仍參看圖8，來自地面天線114的信號(hào)118通過土地發(fā)送、并在井下接收器120處被接收。來自井下接收器120的接收信號(hào)最好通過前置放大器122進(jìn)入數(shù)模轉(zhuǎn)換器，然后通過使用接收信號(hào)來同步井下系統(tǒng)的信號(hào)處理裝置。在一較佳實(shí)施例中，信號(hào)處理裝置包括將平方算法和低通濾波器應(yīng)用于接收信號(hào)的CPU124。CPU124還實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)井下系統(tǒng)時(shí)鐘的控制邏輯。低通濾波器的輸出最好發(fā)送至數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器126。D/A轉(zhuǎn)換器126的輸出最好由放大器放大，然后用于控制驅(qū)動(dòng)裝置30。在使用電磁體的實(shí)施例中，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出可用于對(duì)電磁體起作用，最好是通過放大。
無論驅(qū)動(dòng)信號(hào)的源如何，信號(hào)源10最終產(chǎn)生包括可變磁場(chǎng)的信號(hào)130。信號(hào)130由最好包括142、144、146、148中至少兩個(gè)接收器的陣列的傳感器140檢測(cè)。傳感器140可以或可以不位于天線114附近。如果使用地面同步源，則接收信號(hào)130的相位和/或振幅可用于定位信號(hào)源。定時(shí)引起的誤差可通過使用數(shù)字鎖相回路或其它合適的裝置來減小。在可選實(shí)施例中，信號(hào)130的頻率和/或相位可被調(diào)制成將信號(hào)從鉆孔底部發(fā)送至地面，比如，指示由井下傳感器和/或MWD設(shè)備所進(jìn)行的測(cè)量的信號(hào)。
時(shí)鐘100最好用于在要通過井下發(fā)送器發(fā)送的信號(hào)的頻率的一半上生成正弦波(圖9A)。在可選實(shí)施例中，時(shí)鐘信號(hào)可直接導(dǎo)入鉆柱，并感應(yīng)為底部鉆井組合中絕緣間隙上的電場(chǎng)、或通過任何其它電流感應(yīng)裝置感應(yīng)。眾所周知，如果對(duì)正弦信號(hào)取平方，則所取得的信號(hào)只包含基本信號(hào)的偶次諧波。特別地，整流過的正弦波的傅里葉級(jí)數(shù)表示由等式(1)給出并在圖9B中示出。
|sin(ω·t)|=2π-2π·Σn=1∞2(2·n)2-1·cos(2·n·ω·t)---(1)]]>不論是使用模擬電子設(shè)備還是數(shù)字電子設(shè)備來執(zhí)行該過程，概念都是相同的取接收信號(hào)的絕對(duì)值(或取其平方)并對(duì)其低通濾波(圖9C)。所得信號(hào)的基頻正好是地面發(fā)送器基頻的兩倍。如果需要，該信號(hào)將包含可從井下濾出的較高次諧波(諧波的次越高，則此信號(hào)在通過土地傳播回地面時(shí)就衰減得越多)。圖8示出主要用數(shù)字電子設(shè)備來實(shí)現(xiàn)較佳過程的一種可能方法。應(yīng)理解，需要時(shí)可用模擬功能代替數(shù)字功能，但是因?yàn)樗褂玫念l率很低，所需信號(hào)處理在當(dāng)前技術(shù)的能力范圍內(nèi)。
圖9A-D單獨(dú)示出并一起(9D)示出導(dǎo)致適用于本發(fā)明的較佳信號(hào)處理的波形。可以理解，在本發(fā)明中可使用任何其它同步信號(hào)源或其它信號(hào)處理技術(shù)，并且該信號(hào)不必是正弦的。
優(yōu)點(diǎn)與交流電供電的有源偶極子源相比，新的信號(hào)源將更強(qiáng)、更穩(wěn)定并且更準(zhǔn)確。本信號(hào)源能用于在鉆井時(shí)精確地定位BHA。它還可用于在電纜測(cè)井操作中通過減小與由熱膨脹引起的電纜伸長(zhǎng)、粘貼/互粘電纜工具等相關(guān)的誤差來提高深度基準(zhǔn)。通過與數(shù)字編碼方案結(jié)合，本信號(hào)源還可用作將井下工具和/或地層數(shù)據(jù)發(fā)送至地面接收器的發(fā)送器，從而提供一個(gè)用于LWD的附加通信通道。
雖然已公開并描述了某些較佳實(shí)施例，但可以理解可對(duì)其進(jìn)行各種修改而不偏離本發(fā)明的范圍。例如，可改變磁體和屏蔽體的類型、大小和配置。類似地，可變更或改變屏蔽體相對(duì)于磁體的移動(dòng)模式。就權(quán)利要求
包括步驟的依次描述范圍而言，將理解那些步驟不必依次完成，并且不必在開始另一步驟之前完成一個(gè)步驟。
權(quán)利要求
1.一種井下工具，包括磁體；以及可相對(duì)所述磁體移動(dòng)的屏蔽體。
2.如權(quán)利要求
1所述的工具，其特征在于，所述磁體包括永磁體且所述磁屏蔽體可在第一位置和第二位置之間相對(duì)所述磁體移動(dòng)，在所述第一位置，所述磁體相對(duì)外露，在所述第二位置，所述磁體相對(duì)被屏蔽。
3.如權(quán)利要求
1所述的工具，其特征在于，所述磁體包括電磁體。
4.如權(quán)利要求
1所述的工具，其特征在于，還包括用于提供同步信號(hào)的裝置，和用于響應(yīng)于所述同步信號(hào)控制所述屏蔽體的移動(dòng)、以調(diào)制由所述磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)的裝置。
5.如權(quán)利要求
4所述的工具，其特征在于，所述用于控制的裝置包括用于將所述同步信號(hào)的頻率加倍的裝置。
6.如權(quán)利要求
1所述的工具，其特征在于，還包括產(chǎn)生信號(hào)的井下傳感器，和用于響應(yīng)于來自所述井下傳感器的所述信號(hào)來調(diào)制由所述磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)的裝置。
7.如權(quán)利要求
1所述的工具，其特征在于，還包括產(chǎn)生傳感器信號(hào)的井下傳感器，所述屏蔽體可響應(yīng)于所述傳感器信號(hào)移動(dòng)以調(diào)制由所述磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)。
8.一種低頻磁信令設(shè)備，包括永磁體；以及可相對(duì)于所述磁體移動(dòng)的磁導(dǎo)屏蔽體。
9.一種在井中定位底部鉆井組合的方法，包括a)提供與所述底部鉆井組合耦合的信令設(shè)備，所述信令設(shè)備包括磁體和可相對(duì)于所述磁體移動(dòng)的屏蔽體；b)移動(dòng)所述屏蔽體以調(diào)制由所述磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)；c)檢測(cè)所述磁場(chǎng)調(diào)制；并d)用步驟c)中收集的信息來確定所述底部鉆井組合的位置。
10.如權(quán)利要求
9所述的方法，其特征在于，還包括提供同步信號(hào)，并用所述同步信號(hào)來控制由所述屏蔽體對(duì)由所述磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)的調(diào)制。
11.如權(quán)利要求
10所述的工具，其特征在于，還包括響應(yīng)于所述同步信號(hào)來控制所述調(diào)制。
12.如權(quán)利要求
11所述的工具，其特征在于，所述控制步驟包括將所述同步信號(hào)的頻率加倍。
13.如權(quán)利要求
11所述的方法，其特征在于，所述步驟c)包括檢測(cè)所述同步信號(hào)和所述經(jīng)調(diào)制磁場(chǎng)之間的相移。
14.如權(quán)利要求
11所述的方法，其特征在于，所述步驟c)包括檢測(cè)所述經(jīng)調(diào)制磁場(chǎng)中的振幅變化。
15.如權(quán)利要求
9所述的方法，其特征在于，還包括提供與所述底部鉆井組合隔開的多個(gè)接收器，其中所述步驟c)包括用所述傳感器來檢測(cè)所述調(diào)制。
16.如權(quán)利要求
15所述的方法，其特征在于，所述接收器位于地面以下。
17.如權(quán)利要求
15所述的方法，其特征在于，所述接收器位于地面處。
18.一種在井中定位底部鉆井組合的方法，包括a)提供與所述底部鉆井組合耦合的信令設(shè)備，所述相鄰設(shè)備包括磁體和可相對(duì)于所述磁體移動(dòng)的屏蔽體；b)提供同步信號(hào)；c)用所述同步信號(hào)來控制通過響應(yīng)于所述信號(hào)移動(dòng)所述屏蔽體由所述磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)的調(diào)制；d)檢測(cè)所述磁場(chǎng)調(diào)制；并e)用步驟d)中收集的信息來確定所述底部鉆井組合的位置。
19.如權(quán)利要求
18所述的工具，其特征在于，所述步驟c)將所述同步信號(hào)的頻率加倍。
20.如權(quán)利要求
18所述的方法，其特征在于，所述步驟e)包括檢測(cè)所述同步信號(hào)和所述經(jīng)調(diào)制磁場(chǎng)之間的相移。
21.如權(quán)利要求
18所述的方法，其特征在于，所述步驟e)包括檢測(cè)所述經(jīng)調(diào)制磁場(chǎng)中的振幅變化。
22.如權(quán)利要求
1 8所述的方法，其特征在于，還包括提供多個(gè)與所述底部鉆井組合分開的接收器，其中所述步驟e)包括用所述接收器來檢測(cè)所述調(diào)制。
23.如權(quán)利要求
22所述的方法，其特征在于，所述接收器位于地面以下。
24.如權(quán)利要求
22所述的方法，其特征在于，所述接收器位于地面處。
專利摘要
一種信令裝置包括磁體和可相對(duì)該磁體移動(dòng)的屏蔽體。該屏蔽體可在其中磁體較外露的第一位置、和其中磁體較屏蔽的第二位置之間相對(duì)該磁體移動(dòng)。該裝置可包括同步信號(hào)源、井下傳感器信號(hào)源、和/或用于響應(yīng)于來自任何源的信號(hào)調(diào)制磁場(chǎng)的裝置。一種使用該信令裝置來定位底部鉆井組合的方法包括移動(dòng)屏蔽體以調(diào)制由磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)，感應(yīng)該磁場(chǎng)的調(diào)制，并用所收集的信息確定該底部鉆井組合的位置。BHA可以用相移或振幅測(cè)量結(jié)果來定位。檢測(cè)經(jīng)調(diào)制磁場(chǎng)的接收器可在地面上或地面下。
文檔編號(hào)E21B7/00GK1997915SQ20058001697
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2005年5月13日
發(fā)明者L·高, P·F·羅得尼 申請(qǐng)人:哈里伯頓能源服務(wù)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan