井下工具的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種井下工具，其包括用于經由井下的井筒流體通信以操作井下工具 的井下通信模塊。本發明還涉及一種井下系統和一種通信方法。
【背景技術】
[0002] 通過聲信號或井筒流體中的天線在地面與井內工具之間通信是已知的。然而，井 筒流體在很多時候是非常不均勻的，因為它包括泥漿、水垢、油和水、以及氣泡。因此，通信 有時會發生故障。
[0003] 有時，兩名操作者一起工作以在一名操作者的工具布置在另一名操作者的工具之 間的情況下執行井下作業。然而，在這種情況下，該另一名操作者的工具之間的通信在這些 工具被所述一名操作者的工具隔開時被阻斷，通信無法經所述一名操作者的工具進行。這 歸因于這樣的事實，即一名操作者使用了與另一名操作者不同的通信系統以及不可能拉動 電纜通過中間工具的事實。
[0004] 由于現有技術的天線或通過井筒流體的聲通信并不一定會順利地起作用，因此， 需要一種替代的通信形式。
【發明內容】
[0005] 本發明的一個目的是完全或部分地克服現有技術中的上述缺點和不足。更特別 地，一個目的是提供一種在由中間工具隔開的兩個工具之間提供成功的通信的改進的通信 單元。
[0006] 從下面的描述中將變得顯而易見的上述目的以及眾多的其它目的、優點和特征由 根據本發明的方案來實現，即通過要從井的頂部浸入井筒流體中的井下工具來實現，該井 下工具包括：
[0007] -第一工具部段；
[0008] -具有內表面的工具殼體；以及
[0009] -用于經由井下井筒流體通信來操作該井下工具的井下通信模塊，其包括：
[0010] -具有第一端面和第二端面并布置在工具殼體內的壓電收發器;以及
[0011] -元件，
[0012] 其中，該元件布置在該壓電收發器與該工具殼體之間，并且該元件鄰接該壓電收 發器的第一端面和該殼體的內表面布置，以使得該工具殼體在該壓電收發器被激活并沿工 具殼體的徑向擴張向外迫壓該工具殼體并經由井筒流體發送信號時用作換能器。
[0013] 通過使該元件布置在該壓電收發器和該工具殼體之間，該工具殼體可在該壓電收 發器被激活并沿工具殼體的徑向擴張向外迫壓該工具殼體時用作換能器。據此，能夠越過 第三方工具經由井筒流體發送和接收更強的信號，這是不可能借助已知換能器來實現的。
[0014] 此外，該通信模塊可容納在該工具殼體中，提供更穩定的通信，并且該通信模塊可 被牢固地密封以與井筒流體隔絕。已知換能器布置在工具殼體的凹口中，導致在工具使用 中的不確定的密封。
[0015] 該元件可以是共振器。
[0016] 該工具殼體可隨該壓電收發器一起沿徑向擴張。
[0017] 此外，該元件和該壓電收發器可通過該工具殼體在徑向上被鎖定。
[0018] 并且，所述信號可以壓電收發器和元件的本征頻率傳輸。
[0019] 此外，所述信號可以30_50kHz的頻率被傳輸和/或接收。
[0020] 替代地，所述信號可以25-70kHz，優選為30-50kHz，更優選為35-45kHz的頻率被傳 輸和/或接收。
[0021] 進一步地，該壓電收發器可以是壓電陶瓷元件。
[0022] 此外，該元件可以具有基礎部件和活動部件。
[0023]該活動部件可以面向該殼體的內表面布置。
[0024]并且，該活動部件可鄰接該工具殼體的內表面布置。
[0025] 除此之外，該活動部件可具有對應于該殼體的內表面的形狀。
[0026] 此外，該活動部件可適于以彈性方式相對于該基礎部件運動。
[0027] 除此之外，該活動部件可具有葉片形狀，如葉片彈簧。
[0028] 這樣的葉片彈簧可從該基礎部件突伸出。
[0029] 此外，該葉片彈簧可被設計成調節該元件以符合該壓電收發器和該元件的本征頻 率。
[0030] 上述井下工具還可包括第二元件，該第二元件布置成緊貼該壓電收發器的第二端 面和該殼體的內表面。
[0031] 并且，該第一元件和第二元件可借助螺栓或螺釘連接，并且所述螺栓或螺釘起到 彈簧的作用，以使得所述元件仍能夠沿徑向向外運動。
[0032] 所述螺栓或螺釘可形成為元件和收發器的系統的彈性能力部件。
[0033] 并且，上述的井下工具還可包括第二壓電收發器，其布置在第二端面和該第二元 件之間。
[0034]此外，上述的井下工具可包括導電裝置，該導電裝置用于將該壓電收發器與適于 激活該壓電收發器的控制單元電連接。
[0035]此外，所述元件可借助連接機構如螺栓連接。
[0036]所述導電裝置可以是布置成鄰接該第二端面的片狀件。
[0037]此外，所述導電裝置可以是布置在所述壓電收發器之間的片狀件。
[0038]并且，所述殼體可具有圓筒形狀。
[0039] 進一步地，所述元件可具有月牙形橫截面形狀。
[0040] 該活動部件可具有曲線形狀，以便與所述內表面相適合。
[0041]此外，所述第一工具部段可以與上述井下工具電連接，用于經由井筒流體向另一 工具和/或向井的頂部無線通信。
[0042]上述井下工具還可包括第二工具部段。
[0043]所述第二工具部段可包括第二井下通信模塊。
[0044]并且，該第二工具部段可與該第二井下通信模塊電連接。
[0045]此外，該第二工具部段可與電纜連接。
[0046] 并且，上述井下工具還可包括第三工具部段，該第三工具部段布置在該第一工具 部段和該第二工具部段之間。
[0047] 進一步地，該第一元件和第二元件以及該壓電收發器可布置在該工具殼體中并且 通過該工具殼體在徑向上被鎖定。
[0048] 本發明還涉及一種井下系統，其包括：
[0049] -包含井筒流體的套管；以及
[0050] -上述的井下工具，
[0051] 其中，該井下工具布置在該井筒流體中。
[0052] 最后，本發明涉及一種用于從一井下工具向另一井下工具或向具有井筒流體的井 的頂部通信的通信方法，包括以下步驟：
[0053]-將上述井下工具浸入該井筒流體中；
[0054]-將一個信號或多個信號從井下通信模塊傳輸至井筒流體中；以及
[0055] -經由井筒流體接收所述一個信號或多個信號。
[0056] 所述信號可以壓電收發器和元件的本征頻率傳輸。
[0057]此外，所述信號可以30_50kHz的頻率被傳輸和/或接收。
[0058] 并且，所述信號可以25-70kHz，優選為30-50kHz，更優選為35-45kHz的頻率被傳輸 和/或接收。
[0059] 該工具殼體可在該壓電收發器被激活并沿工具殼體的徑向擴張向外迫壓該工具 殼體并經由井筒流體發送信號時用作換能器。
[0060] 進一步地，該工具殼體可隨該壓電收發器一起沿徑向擴張。
[0061] 在上述通信方法中，該井下工具可包括第一工具部段、第二工具部段和第三工具 部段，該第三工具部段布置在該第一工具部段和第二工具部段之間，該第一工具部段與該 第一井下通信模塊電連接并且該第二工具部段與該第二井下通信模塊電連接，所述通信方 法包括以下步驟：
[0062] -將一個信號或多個信號從第一井下通信模塊傳輸到井筒流體中；以及-第二井下 通信模塊接收經由井筒流體傳輸并越過該第三工具部段的所述一個信號或多個信號。