用于鉆井的系統、裝置和方法

用于鉆井的系統、裝置和方法
【專利摘要】一種用于監視鉆井操作的系統、裝置和方法，該方法包括：經由安置在大地地層的地面上的第一天線對(120b)接收信號(130b)。由第一天線對接收的信號具有第一信號特性。該方法包括經由安置在地面上的與第一天線對的位置不同的位置處的第二天線對(120c)接收信號。由第二天線對接收的信號具有第二信號特性。該方法包括識別由相應的第一天線對和第二天線對接收的信號的第一信號特性和第二信號特性中哪一個為優選信號特性。該方法可以包括對由第一天線對和第二天線對中的已經接收到具有優選信號特性的信號的一個天線對所接收的信號進行解碼。
【專利說明】用于鉆井的系統、裝置和方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2013年11月22日提交的第14/087,637號美國申請的優先權和權益，該美國申請的全部內容通過引用合并到本文中。
技術領域
[0003]本公開內容涉及鉆井操作，具體地涉及用于監視鉆井操作的系統、裝置和方法。
【背景技術】
[0004]為了石油、天然氣和其他目的而鉆的井可能在地下數千英尺，可能改變方向并且水平延伸。已經開發出了以下通信系統:其發送關于井身軌跡、地層性質以及用鉆頭處或鉆頭附近的傳感器測量的鉆井狀況的信息。獲得并發送信息通常被稱為隨鉆測量(MWD)和隨鉆測井(LWD)。一種發送技術為電磁(EM)遙測技術或遙測技術。遙測系統包括被配置成向地面發送電磁信號的工具，該電磁信號具有在鉆井操作期間獲得的在其中編碼的方向、地層和其他鉆井數據。

【發明內容】

[0005]本公開內容的一個實施方式包括一種用于監視鉆井系統的鉆井操作的方法。鉆井系統具有被配置成在鉆井操作期間在大地地層中形成鉆孔的鉆柱。該方法包括經由安置在大地地層的地面上的第一天線對接收信號的步驟，其中，信號由遙測工具在鉆井操作期間發送，遙測工具由鉆柱支持并且位于鉆孔的井下末端處。由第一天線對接收的信號具有第一信號特性。該方法包括:經由安置在地面上與第一天線對的位置不同的不同位置處的第二天線對接收信號。由第二天線對接收的信號具有第二信號特性。此外，該方法包括:識別由相應的第一天線對和第二天線對接收的信號的第一信號特性和第二信號特性中哪一個為優選信號特性。該方法可以包括:對由第一天線對和第二天線對中的已經接收到具有優選信號特性的信號的一個天線對所接收的信號進行解碼。
[0006]在一種用于監視鉆井操作的方法的另一實施方式中，該方法可以包括:在鉆井操作的第一時段期間從鉆孔中的第一井下位置處的遙測工具發送信號。該方法可以還包括經由至少兩個天線對接收信號。至少兩個天線對被安置在地面上并且相對于彼此以及相對于鉆孔間隔開。改方法可以包括:在鉆井操作的第一時段期間從接收到信號的至少兩個天線對中的每個接收地面信號。此外，該方法可以包括:對來自至少兩個天線對中的接收到具有優選信號特性的信號的一個天線對的地面信號進行解碼。
[0007]本公開內容的另一實施方式包括一種用于鉆井操作的遙測系統。系統包括多個天線對，每個天線對被配置成接收由鉆孔中的井下位置處的遙測工具在鉆井操作期間發送的信號。該系統還包括接收器組件，接收器組件被配置成與多個天線對中的每個天線對的電子連接。接收器組件被配置成在接收器組件電子地連接至多個天線對時從相應的多個天線對中的每個天線對接收多個地面信號。每個地面信號指示由相應的多個天線對接收的信號的特性。此外，該系統包括計算機處理器，計算機處理器被配置成與接收器組件的電子通信。計算機處理器還被配置成確定多個地面信號中哪個具有優選信號特性。響應于具有優選信號特性的地面信號的確定，計算機處理器解碼由多個天線對中的接收到具有優選信號特性的信號的一個天線對接收的地面信號。
[0008]本公開內容的另一實施方式包括一種用于在大地地層中形成鉆孔的鉆井系統。鉆井系統包括由支持構件攜帶的并且被配置成旋轉以沿鉆井方向限定鉆孔的鉆柱。鉆柱包括安置在鉆柱的井下端處的鉆頭以及由鉆柱攜帶的一個或更多個傳感器。一個或更多個傳感器被配置成獲得鉆井數據。鉆柱可以包括被沿井上方向離開鉆頭安置的遙測工具。遙測工具被配置成經由信號發送鉆井數據。鉆井系統可以包括被配置成接收信號的第一天線對和被配置成接收信號的第二天線對。第一天線對和第二天線對相對于支持構件在不同位置。鉆井系統還可以包括電子地連接至第一天線對和第二天線對的接收器組件。接收器組件被配置成從第一天線對和第二天線對中的每個天線對接收地面信號。地面信號指示已經由每個天線對接收的信號。此外，鉆井系統可以包括至少一個計算機處理器，至少一個計算機處理器被配置成基于從第一天線對和第二天線對中的每個天線對獲得的地面信號的一個或更多個優選特性來對由接收器組件接收的地面信號中的一個地面信號進行解碼。
【附圖說明】
[0009]上述
【發明內容】
以及下文對本申請的說明性實施方式的詳細描述在結合附圖閱讀時將被更好地理解。出于說明本申請的目的，在附圖中示出本公開內容的說明性實施方式。然而，應當理解的是，本申請不限于所示的精確布置和工具。在附圖中:
[0010]圖1A為根據本公開內容的實施方式的在大地地層中形成鉆孔的鉆井系統的示意性俯視圖；
[0011]圖1B為圖1A所示的在大地地層中形成鉆孔的鉆井系統的示意性側視圖；
[0012]圖1C為包含在圖1A中所示的鉆井系統中的遙測工具的詳細剖視圖；
[0013]圖1D為圖1B中所示的鉆井系統的一部分的詳細視圖；
[0014]圖2A為圖1A和圖1B中所示的鉆井系統的計算設備和遙測系統的框圖；
[0015]圖2B為圖示一個或更多個計算設備以及圖1A和圖1B中所示的遙測系統的網絡的框圖；
[0016]圖3A和圖3B為圖示用于經由圖1A和圖1B中所示的遙測系統監視鉆井操作的方法的過程流程圖；以及
[0017]圖4為圖示根據本公開內容的另一實施方式的用于經由遙測系統監視鉆井系統的鉆井操作的方法的過程流程圖。
【具體實施方式】
[0018]參照圖1A和圖1B，鉆井系統I被配置成在鉆井操作期間在大地地層3中鉆出鉆孔2。鉆井系統I包括用于在大地地層3中形成鉆孔2的鉆柱6、遙測系統100和至少一個計算設備200。遙測系統100處理并且監視在鉆孔2的井下位置獲得的鉆井數據經由電磁信號130向大地地層3的地面4的發送。遙測系統100包括接收器組件110和兩個或更多個天線對120。接收器組件110可以與計算設備200電子通信。每個天線對120可以接收，例如檢測由井下遙測工具40發送的電磁信號130的電場分量作為電壓或地面信號。所檢測的地面信號包含電磁信號130的電場分量的特性，諸如電場的振幅和波長成分。接收器組件110從每個相應的天線對120接收地面信號。遙測系統100被配置成將由接收器組件110從天線對120接收的多個地面信號中的一個地面信號解碼成鉆井數據。部分地基于由各個天線對120檢測的每個地面信號的比較特性來確定解碼哪個地面信號。例如，如將在下文進一步詳細描述的，僅解碼由天線對120檢測的具有優選信號特性的地面信號。
[0019]計算設備200可以駐留(host)可以發起期望的解碼或信號處理的例如軟件應用的一個或更多個應用，可以駐留指示所鉆穿的地層的類型、液體的存在的測井參數，以及運行被配置成執行用于監視和控制鉆井操作的各種方法的其他應用。
[0020]在此描述的鉆井系統1、遙測系統100以及方法300(圖3A、圖3B)和方法400(圖4)允許連續監視在鉆井操作的過程中從遙測工具40發送的信號。雖然每個天線對120的信號特性在鉆井進行到地層中時隨著時間變化，但是遙測系統100可以通過至少出于解碼的目的從具有差的信號特性的天線對切換至具有優選信號特性的天線對來對變化的信號發送情況“作出反應”。監視并在多個信號間切換的能力具有若干優點。例如，可以實時、同時監視來自多個天線對位置的信號質量。這允許鉆井操作者基于鉆井期間的情況來利用多個天線對位置中的具有最好的或優選的信號接收的天線對。實時監視和信號切換還提供了使差的信號接收最少的更大的靈活性，這提高了數據可靠性、更可靠的解碼以及更少的解碼錯誤。另外，在邊緣(marginal)信號發送情況下，基于所檢測的信號特性來監視、選擇處理信號的能力可以導致與在類似的邊緣發送情況下進行操作的傳統系統相比更好的數據利用。下文將進一步詳細描述其他優點。
[0021]本文所使用的遙測技術屬于電磁(EM)遙測技術。遙測系統100可以被配置成產生、檢測以及處理電磁場信號130。根據所圖示的實施方式，遙測系統110被配置成允許接收和檢測電磁場信號130的電場分量。另外，遙測系統100還可以被配置成允許接收和檢測電磁場信號130的磁場分量。因此，遙測工具40可以被配置成產生電磁場信號130，以及放大電場分量，替選地或者另外還放大磁場分量。相應地，天線對120和接收器組件110可以被配置成接收，例如檢測，電磁信號130的電場分量。替選地或者另外，天線對120和接收器組件110可以被配置成接收，例如檢測，電磁信號130的磁場分量。
[0022]繼續圖1A和圖1B，根據圖示的實施方式，鉆井系統I被配置成沿鉆孔軸E在大地地層3中鉆出鉆孔2，使得鉆孔軸E至少部分地沿垂直方向V延伸。垂直方向V指垂直于大地地層3的地面4的方向。應當理解的是，鉆柱6可以被配置成定向鉆井，由此鉆孔2(因此軸E)的全部或一部分是沿水平方向H相對于垂直方向V在角度上偏移的。水平方向H至少基本上垂直于垂直方向V以與地面4對準或平行。本文所使用的術語“水平”和“垂直”與在鉆井領域所理解的那樣，并且是這樣的近似。因此，水平反向H可以沿垂直于垂直方向V的任何方向擴展，例如北、東、南和西以及北、東、南和西之間的任何增量方向。此外，井下或井下位置指比鉆柱6的頂端更接近于鉆柱6的底端的位置。因此，井下方向90(圖1B和圖1C)指從地面4朝向鉆孔2的底端(未編號)的方向，而井上方向指從鉆孔2的底端朝向地面4的方向。井下方向和井上方向對于定向鉆井操作可以是曲線的。因此，鉆井方向或井身軌跡按照上文指出的任何特定地理方向部分地沿垂直方向V和水平方向H延伸。期望鉆井方向指在大地地層3中將沿其來限定鉆孔的方向。雖然示出了定向鉆井配置，但是遙測系統100可以與垂直鉆井操作一起使用并且在垂直鉆井中是類似地有益的。
[0023]繼續圖1A至圖1D，鉆井系統I包括井架5，井架5支撐延伸通過并且形成鉆孔的鉆柱
6。鉆柱6包括限定鉆柱6和內部通道(未示出)的若干鉆柱部件。鉆柱部件包括一個或更多個短節(sub)、穩定器、鉆管部分以及鉆鋌、井底組件(BHA)7和鉆頭14。鉆柱6可以包括下文進一步詳細描述的遙測工具40和一個或更多個傳感器42。鉆柱6沿中心縱軸32延長并且包括頂端8和沿中心縱軸32與頂端8間隔的底端10。位于地面附近并且圍繞頂端8的是套管12。鉆柱6的底端10包括鉆頭14。諸如頂驅或轉盤的一個或更多個驅動器被配置成使鉆柱6旋轉以便控制鉆頭14的旋轉速度(RPM)和鉆頭14上的扭矩。一個或更多個驅動器(未示出)可以使鉆柱6和鉆頭14旋轉以限定鉆孔2。栗被配置成通過鉆柱6中的內部通道(未示出)向下栗送流體(未示出)，流體例如鉆井泥漿，從而以空氣、泡沫(或充氣泥漿)進行鉆井。當鉆井泥漿在鉆頭14處離開鉆柱6時，返回的鉆井泥漿通過鉆柱6與大地地層3中的鉆孔2的壁(未編號)之間形成的環形通道(未示出)向上朝地面4流動。可選地，可以將泥漿馬達布置在鉆柱6的井下位置處以使鉆頭14獨立于鉆柱6的旋轉來進行旋轉。
[0024]參照圖2A，如上所指出的，鉆井系統可以包括與遙測系統100電子通信的一個或更多個計算設備200。計算設備200被配置成接收、處理和存儲各種鉆井操作信息，諸如從上述井下傳感器獲得的方向、地層信息。任何合適的計算設備200可以被配置成駐留本文所述的用于監視、控制和鉆井信息的軟件應用。將理解的是，計算設備200可以包括任何合適的設備，其示例包括桌面計算設備、服務器計算設備或諸如筆記本電腦、平板或智能電話的便攜式計算設備。在圖2A中圖示的示例性配置中，計算設備200包括處理部分202、存儲器部分204、輸入/輸出部分206和用戶接口(UI)部分208。要強調的是，計算設備200的框圖描繪是示例性的而不意在表明特定實現方式和/或配置。處理部分202、存儲器部分204、輸入/輸出部分206和用戶接口部分208可以耦接在一起以允許其之間的通信。應當理解的是，可以將上述部件中的任何部件在一個或更多個單獨的設備和/或位置分布。
[0025]在各個實施方式中，輸入/輸出部分206包括計算設備200的接收器、計算設備200的發送器(勿與下文所述的遙測工具40的部件混淆)或者用于有線連接的電子連接器或者其組合。輸入/輸出部分206能夠接收和/或提供關于與諸如因特網等的網絡的通信的信息。應當理解的是，也可以由計算設備200外部的一個或更多個設備來提供發送和接收功能。例如，輸入/輸出部分206可以與接收器組件110電子通信。
[0026]取決于處理器的確切配置和類型，存儲器部分204可以為易失性的(諸如某些類型的RAM)、非易失性的(諸如R0M、閃存存等)或者其組合。計算設備200可以包括附加存儲裝置(例如，可移除存儲裝置和/或非可移除存儲裝置)，包括但不限于:磁帶條(tape)、閃存、智能卡、CD-ROM、數字通用光盤(DVD)或其他光學存儲裝置、磁帶盒、磁帶、磁盤存儲裝置或其他磁性存儲設備、通用串行總線(USB)兼容存儲器或者可以用于存儲信息并且可以被計算設備200訪問的任何其他介質。
[0027]計算設備200可以包含用戶接口部分208，用戶接口部分208可以包括允許用戶與計算設備200通信的輸入設備和/或顯示器(未示出輸入設備和顯示器)。用戶接口 208可以包括提供經由例如按鈕、軟鍵、鼠標、語音驅動控制、觸摸屏、計算設備200的移動、視覺提示(例如，在計算設備200上的攝像機前移動手)等來控制計算設備200的能力的輸入端。用戶接口208可以提供包括視覺信息的輸出，諸如經由顯示器213(未示出)的一個或更多個鉆井參數的多個操作范圍的視覺指示。其他輸出可以包括音頻信息(例如，經由揚聲器)、機械地(例如，經由振動機構)或者其組合。在各個配置中，用戶接口 208可以包括顯示器、觸摸屏、鍵盤、鼠標、加速度計、運動檢測器、揚聲器、麥克風、相機或其任何組合。用戶接口 208可以還包括用于輸入生物信息的任何合適設備以例如要求用于訪問計算設備200的特定生物信息，其中，生物信息例如為指紋信息、視網膜信息、語音信息和/或面部特征信息等。
[0028]參照圖2B，示出可以有助于監視鉆井系統I的鉆井操作的示例性的和合適的通信架構。這樣的示例性架構可以包括一個或更多個計算設備200、210、220，計算設備200、210、220中每個可以經由公用通信網絡240與數據庫230和遙測系統100電子通信。雖然數據庫230被示意性地表示為與計算設備200分離，但是其也可以是計算設備200的存儲器部分204的部件。應當理解的是，可以設想若干合適的替代通信架構。一旦如上所述鉆井控制和監視應用已經被安裝在計算設備200上，則其可以在諸如因特網等的公用網絡240上的其他計算設備之間傳遞信息。對于實例配置，用戶24可以經由網絡240向遙測工具40的提供者的計算設備210發送與一個或更多個鉆井參數發送，或者引起至遙測工具40的提供者的計算設備210的關于一個或更多更鉆井參數的經由網絡240的信息的發送，或者替選地經由網絡240向例如石油公司或石油服務公司的另一第三方的計算設備220發送，。第三方可以經由顯示器來查看鉆井數據。
[0029]圖2B中所描繪的計算設備200和數據庫230可以由例如鉆井場地的裝備操作者、鉆井場地所有者、鉆井公司和/或鉆井系統部件的任何制造商或提供者或者諸如提供鉆柱設計服務的第三方的其他服務提供者來全部或部分地操作。應當理解的是，上面闡述的各方中的每方和/或其他相關方可以操作任何數目的相應計算機并且可以使用包括例如廣域網(WAN)(例如因特網)或局域網(LAN)的任何數目的網絡來內部地或外部地通信。數據庫230可以用于例如存儲:與一個或更多個鉆井參數有關的數據，來自先前鉆井運轉(run)、當前鉆井運轉的多個操作范圍，與用于鉆柱部件的模型、用于EM性能的模型有關的數據；以及來自鉆井場地附近的先前的井的EM性能數據。這樣的信息可以提供EM參數的指示，例如適合于給定的鉆井操作的不同深度和地層處的頻率和功率要求。此外，應當理解的是，本文使用的“訪問”(access)或“訪問”(accessing)可以包括檢索本地計算設備的存儲器部分中存儲的信息，或者經由網絡向遠程計算設備發送指令以使信息被發送至本地計算設備的存儲器部分以用于本地訪問。另外或替選地，訪問可以包括訪問遠程計算設備的存儲器部分中存儲的信息。
[0030]返回到圖1A至圖1C，雖然遙測工具40可以為LWD工具，但是遙測工具40有時在本文中被稱為MWD工具。遙測工具40還可以被稱為EM發送器。遙測工具40被安置在鉆柱6的朝向鉆頭14的井下位置并且可以按照其不能被收回的方式安裝至鉆柱6，即固定架工具。替選地，遙測工具40的全部或一部分可以是從鉆柱6可收回的，即可收回工具。各種安裝方式是可能的。例如，遙測工具40可以懸掛在BHA 7的一個區間中，被稱為“頂部安裝” (top mount)配置，或者遙測工具40可以依靠在BHA 7的一區間上，被稱為“底部安裝”(bottom mount)。在兩者中任一情況下，遙測工具40包含在BHA 7的一部分中。
[0031]轉向圖1C，遙測工具40被配置成向地面4發送鉆井數據。在圖示實施方式中，遙測工具40包括電極組件46、發送組件44和電源45。電極組件46和發送組件44電連接至電源45。遙測工具40包括電極絕緣體59，電極絕緣體59通常被稱為電極間隙，位于電極組件46附接至發送組件44的位置處。下文將對遙測工具40的部件進一步詳細描述。遙測工具40還電連接至一個或更多個傳感器42和各個井下電路系統(未編號)。傳感器42獲得鉆井數據并且遙測工具40經由電磁場信號130向地面發送鉆井數據。此外，圖1C中所圖示的遙測工具40可以由取向探針48支撐，其中，取向探針48可以被稱為刺(stinger)。取向探針48被配置成容納于附接至鉆柱6的內表面(未編號)的斜口管鞋(mule shoe)50中。安置在斜口管鞋50中的取向探針48例如相對于鉆柱6朝向定向傳感器，使得定向傳感器可以獲得和提供定向測量，例如工具面。取向探針48支撐鉆柱6中的傳感器42、電源45、發送組件44和電極組件46中的一個或更多個。
[0032]繼續圖1C，當將遙測工具40安裝在鉆柱6中或者BHA7的一部分中并且在鉆井操作期間使用遙測工具40時，遙測工具40沿著并且利用間隙短節52延伸，其中，間隙短節52是鉆柱6(或BHA 7)的部件。間隙短節52使鉆柱的井上部分54與鉆柱6的井下部分56電隔離。因此，間隙短節52位于井上部分54與井下部分56之間。間隙短節52可以包括上間隙短節部分53a和下間隙短節部分53b。在圖1C中所圖示的實施方式中，間隙短節52包括位于上間隙短節部分53a與下間隙短節部分53b之間的絕緣體55。雖然示出了單間隙短節52，但是間隙短節52可以包括一個或更多個間隙短節，例如雙間隙短節。無論如何，可以使間隙短節部件的配合面絕緣。通常，使螺紋和肩狀物(shoulder)絕緣，但是可以使用使鉆柱6的部分34電隔離的任何裝置。
[0033]電極組件46限定與鉆柱6的電極連接58。在所圖示實施方式中，電極組件46包括軸部件47a和弓形彈簧部件47b。弓形彈簧部件47b直接接觸鉆柱以限定與從絕緣體55靠井上的鉆柱6的導電連接。替選地，電極組件46可以包括用于固定架工具的接觸環組件(未示出)和軸部件47a。在這樣的替選實施方式中，接觸環限定電極軸47a與鉆柱6之間的電連接。
[0034]相應地，遙測工具40限定與鉆柱6的第一電或電極連接58。例如所圖示的刺48的井下部件可以限定與鉆柱6的第二電或接觸連接60，其中，第二電或接觸連接60與第一電連接58沿中心縱軸32間隔開。第二電連接60包括在沿井下方向90與絕緣體55間隔開的位置處與鉆柱6的導電接觸。如所圖示的，刺48可以包括限定與斜口管鞋50和鉆柱6的第二電連接60的導電元件。間隙短節52因此在第一電連接58和第二電連接60中的至少一部分之間延伸。電極連接58在本領域中通常被稱為“間隙加” (gap plus)而接觸連接60在本領域中通常被稱為“間隙減” (gap minus)。
[0035]電源45向發送組件44、電極組件46和傳感器42提供電流，其中，電源45可以是電池或渦輪交流發電機。電源45被配置成在I)由絕緣體55之上的與鉆柱6接觸的電極組件46限定的第一電連接58與2)位于間隙短節52以下的第二電連接60之間感應跨鉆柱6的電荷或電壓。當電源45向電極組件46提供電荷時，電極軸47a將電流傳導至位于間隙短節52中的絕緣體55之上的第一電連接58。電極絕緣體59包括允許向電極軸47a傳輸電流的通道(未示出)。此外，電極絕緣體59被配置成阻止傳輸至電極軸47a的電流流回到發送組件44中。當電源45感應電荷時，電荷產生電磁場信號130。電場分量通過使電荷振蕩而變為正或負，這產生或引起電磁場信號130以從遙測工具40輻射。
[0036]發送組件44從一個或更多個傳感器42接收鉆井數據并且將鉆井數據編碼到數據包中。發送組件44還包括電連接至調制器(未示出)的功率放大器(未示出)。調制器將數據包調制成由第一電連接58與第二電連接60之間跨遙測工具40感應的電壓產生的電磁信號130。可以說，數據包以電磁場信號130方式來實現。功率放大器放大跨遙測工具40感應的電壓。特別地，功率放大器(未不出)放大電磁信號130的電場分量使得信號130的電場分量可以穿過地層3傳播至地面4并且被天線對120a、120b和120c中的一個或更多個接收。替選地，發送組件44可以根據需要被配置成放大電磁場信號130的磁場分量。如本文中所使用的，電磁場信號130可以指信號的電場分量或信號的磁場分量。
[0037]如上所述，遙測工具40可以連接至一個或更多個傳感器42。一個或更多個傳感器可以包括被配置成測量井身軌跡的方向和傾角以及鉆柱中的工具的取向的方向傳感器。傳感器還可以包括例如伽瑪傳感器的地層傳感器，例如振動傳感器的電阻率以及鉆井信息傳感器，扭矩、鉆壓(WOB)、溫度、壓力，以及檢測工具的操作健康狀況的傳感器。鉆井數據可以包括:諸如磁方向、鉆孔和工具面的傾角的方向數據;例如伽瑪輻射、電阻率和其他測量的地層數據；以及鉆井動態數據，包括但不限于井下壓力、溫度、振動數據、W0B、扭矩。此外，雖然BHA 7可以包括如上所述的一個或更多個傳感器42，但是附加井下傳感器可以被沿著鉆柱6的任何部分安置以獲得鉆井數據。附加井下傳感器可以與遙測工具40電子通信使得從附加井下傳感器獲得的鉆井數據可以被發送至地面4。雖然遙測工具可以連接至沿鉆柱6安置的一個或更多個傳感器，但是一些傳感器可以是工具40必需的。此外，傳感器中的一個至全部傳感器還可以根據需要電連接至泥漿脈沖遙測系統。
[0038]—個或更多個遙測系統100參數在鉆井操作期間是可調節的。參數調節可以改善數據獲取并且提供基于信號特性來監視和調節發送設置的附加靈活性。遙測工具40具有在2Hz與12Hz之間的操作頻率，其中，操作頻率在鉆井操作期間是可調節的。應當理解的是，操作頻率在一些實施方式中可以超過12Hz，或者在其他實施方式中小于1Hz。遙測工具40被配置成具有I至12位每秒(bps)的數據率。數據率可以達到或超過24bps。然而，諸如遠高于12Hz的操作頻率實例的較高的操作頻率不會很好地傳播穿過地層巖層并且數據率根據地層的特定地質情況和發送點的深度而稍稍被限制。無論如何，在鉆井操作期間可以調節數據率。此外，遙測工具具有可以低至IW以及達到甚至超過50W的可調節的功率輸出。另外，用戶可以調節數據調查順序、用于較高分辨率地層測井記錄的數據密度、根據鉆井操作的需要的測量順序以及由調制設備114(下文進行討論)采用的編碼方法。調節前述參數中的任一參數的能力提供了用于在地面4接收并且監視信號接收的改善的系統靈活性。參數可調節性以及通過解碼來自具有優選的信號接收特性的特定天線對102的信號的改進的信號接收，使得能夠使用可以與較強的信號一起使用的較高的數據率。因此，遙測系統100可以向鉆井操作者實時提供更多的測量、用于特定測量的更多的數據點或者測量的最優組合。井下狀況的最優實時測量使得鉆井操作者能夠有效地執行即將發生的鉆井操作。另外，通過不斷地切換和選擇優選信號，可以時時鉆得更深并且仍在地面接收到可用的信號。最后，利用優選的信號使得能夠以較低的功率水平進行發送，從而減小電池的消耗，通常電池的消耗為系統的最高的操作成本。本段落中討論的任何參數均為示例性。由APS技術有限公司提供的SureShot EM MffD系統作為在遙測系統100中采用的遙測工具的類型的示例。
[0039]參照圖1B、圖1D和圖2A，遙測系統100包括接收器組件110和多個天線接收對120a、120b和120c，其中，天線接收對120a、120b和120c中的每個天線接收對通過相應的有線和/或無線連接電連接至接收器組件110。雖然圖示了三個天線對120a、120b和120c。可以使用至少兩個天線對120，直到四個天線對120或更多。在所描述的實施方式中，多個天線對包括安置在地面4上的第一位置A處的第一天線對120a、安置在地面4上的不同于第一位置的第二位置B處的第二天線對以及安置在地面上的不同于第一位置A和第二位置B的第三位置C處的第三天線對120c。第一位置A、第二位置B和第三位置C被示為沿著預期的鉆井方向沿著地面4被安置。另外，如下文詳細描述的，第一位置A、第二位置B和第三位置C可以與鉆孔2中的遙測工具40的位置相關聯或通信。在所圖示的實施方式中，與第二位置B和第三位置C相比，第一天線對120a被安置為更接近支撐結構5。在操作期間，操作者可以基于預期鉆井方向預先選擇第一位置A、第二位置B和第三位置C中的一個。遙測系統可以在鉆井前進通過大地地層3時消除或限制移動天線對的需要和所產生的數據損失。然而，如果需要，也可以重新安置天線對。在一些情況下，障礙和噪聲源可能使將天線對中的一個或更多個安置得離開井身軌跡成為必要并且遙測系統100即使在多個天線對120未被沿著期望的井身路徑進行安置時仍是有利的。另外，對于垂直鉆井操作，天線對120可以圍繞井架5間隔開。例如，天線對可以沿多個方向安置在與井架5近似等間隔距離處(未示出)。例如，雖然在附圖中未繪出，但是可以將第一天線對120安置在井架5的北邊預定距離處，可以將另一天線對安置在井架5的東邊，可以將第三天線對120安置在井架5的南邊，以及可以將第四天線對安置在井架5的西邊。地理方向是示例性的并且用于說明性目的。
[0040]轉向圖1D，每個天線對120包括第一接收器粧122和第二接收器粧124。接收器粧122和接收器粧124可以是任何導電元件。在所圖示實施方式中，接收器粧122和接收器粧124分別包括端子132和端子134。如下文所討論的，線126和線128將接收器粧122和接收器粧124連接至接收器組件110，并且連接至接收器組件110中的特定的相應接收器。雖然示出線126和線128，但是天線對可以被配置成向接收器組件110無線地發送信號。一對端子132和端子134接收或檢測第一信號130a作為電壓或地面信號。地面信號然后被接收器組件110接收。在所圖示實施方式中，第一EM場信號130a從鉆孔2中的第一井下位置140A處的遙測工具40A被發送穿過地層巖層66和地層巖層68至沿地層的地面4安置在位置A處的第一天線對120a。由天線對120a檢測的電壓信號為第一地面信號。因此，第二天線對120a可以檢測電場信號作為第二地面信號。第三天線對120c可以檢測電場信號作為第三地面信號。優選地，每個天線對120是在鉆井遙測中使用的常規天線對。應當注意的是，天線對120可以通過除了所圖示的一對接收器粧122和接收器粧124以外的其他配置來限定。如上所述，天線對120可以通過任何兩個導電部件來限定。例如，天線對120可以包括單個接收器粧122以及套管12(圖1B)或防噴器(Β0Ρ)(未示出)。即，接收器組件110可以經由第一有線連接而連接至第一接收器粧122并且經由第二有線連接而連接至套管12。在這樣的實施方式中，套管12變為接收元件，使得套管12和接收器粧122限定天線對120。此外，天線對可以包括套管12和任何其他導電部件。
[0041 ] 返回到圖1B和圖2A，接收器組件110從相應天線對120a、120b和120c接收相應的第一地面信號、第二地面信號和第三地面信號。接收器組件110因此包括多個接收器。可以將接收器組件110中的每個接收器稱為放大器112。因此，接收器組件110可以至少兩個放大器112，直到與存在的天線對120—樣多。接收器組件110可以包括一個或更多個解調設備114。放大器112可以是用于檢測由天線對120接收的微小電壓并且將電壓增大至可用水平的功率放大器。在可用水平，可以在后面的信號處理中將地面信號與背景電壓或噪聲分開。解調設備114與計算設備200電子通信。應當理解的是，計算設備200的一部分可以包含在接收器組件110中，諸如處理。在操作中，如上所述，每個天線對120a至120c檢測由遙測工具40傳播的EM信號130的電場分量作為跨終端132和終端134的電勢的變化。跨接收器粧122的終端132和接收器粧124的終端134的電勢指本文所使用的地面信號。相應的放大器112檢測地面信號并且增大從其相應的天線對120接收的地面信號的振幅。接收器組件110因此可以監視或檢測來自每個天線對120的地面信號。例如，如果存在四個分立天線對120，則四個放大器112檢測天線對120的每個相應地面信號。以該方式，遙測系統100可以在鉆井操作進行時實時地同時監視多個地面信號。此時，計算設備200可以使放大的地面信號經由用戶接口顯示在例如計算機顯示器(未示出)上。
[0042]解調設備114可以解碼由地面信號攜帶的數據包。在一個實施方式中，解調設備114和處理器(計算設備200中可以將地面信號首先解調成二進制數據。然后，二進制數據被發送至計算設備200的處理部分。二進制數據然后被進一步處理成鉆井信息，該鉆井信息然后被存儲于計算機存儲器中以供例如振動分析操作、錄井顯示應用等的其他軟件應用的訪問。替選地，接收器組件110中的解調設備114和處理器可以將信號解碼成二進制數據并且將二進制數據處理成鉆井信息或數據。因此，應當理解的是，接收器組件110可以被配置成檢測、放大和解碼具有優選特性的地面信號。替選地，接收器組件110可以被配置成檢測和放大每個地面信號，然后將放大的地面信號發送至計算設備200(在接收器組件110的外部)以進行解碼。在這樣的實施方式中，計算設備200經由處理部分執行存儲在計算機存儲器上的指令以僅解碼放大的信號中的具有優選信號特性的一個放大信號。解碼可以如上所討論的自動發生，或者響應于來自鉆井操作者的要這樣做的命令而發生。在所圖示實施方式中，解調設備114和/或處理器(未示出)僅解碼多個地面信號中的基于由天線對120a、120b和120檢測的EM信號130的電場分量的特性的確定的地面信號。
[0043]因此，雖然遙測系統100有助于監視指示由多個相應天線對120檢測的EM信號130的電場分量的多個信號，但是遙測系統100僅將由接收器組件110接收的多個地面信號中的一個地面信號解碼成鉆井數據。這樣的系統產生同時來自多個位置的實時觀察信號品質。此外，如上所述，遙測系統100可以允許鉆井操作者利用多個天線對位置中檢測的最佳或優選品質的信號。此外，對多個信號的監視以及調節一個或更多個遙測參數的能力允許鉆井操作者在給定井身軌跡、地層特性和噪聲的情況下定制發送需要、頻率、功率輸入以滿足數據獲取要求。例如，可以降低功率輸入以減小儲備電力資源。節約電力可以更有效地利用電源，這允許鉆井操作者完成鉆頭運轉并且避免用于替換電源的離開孔的昂貴行程(trip)。
[0044]在鉆井操作開始時，遙測工具40A和鉆頭14A在鉆井操作的第一時段期間位于鉆孔2中的第一井下位置140A處。第一井下位置140A可以與地面4上的天線對102a的第一位置A相關聯。遙測工具40生成電磁場130a(具有在其中編碼的數據包)并且朝向地面穿過地層巖層66和地層巖層68 AM信號130的電場分量由第一天線對120a來接收，例如被檢測。電磁信號130a可以被稱為第一EM場信號130a 信號130a的電場分量也可以由第二天線對120b來檢測，雖然由第二天線對120b檢測的信號特性相比于由第一天線對120a檢測的電場信號是次優選的。應當理解的是，并不要求在鉆井操作期間遙測工具40的井下位置沿垂直方向V在位置A的正下方。在第一 EM場信號130a行進通過地層3時，地層巖層以及來自井架5、馬達、金屬部件、地下公用事業傳輸線的噪聲影響電場分量并且減小地面4處可檢測的信號。地層巖層可以在不同程度上對于信號發送是有利的或不利的。隨著井前進，其可以穿過對于信號發送和接收具有不同的有利程度的地層巖層或者在該地層巖層之下通過。該不斷變化的環境可能要求對天線的位置(在常規系統中)和操作參數的頻繁調節。此外，背景電噪聲可能隨著地面活動而變化不定。以下是有益的:能夠經由天線對120從多個位置實時觀察信號品質并且以及時的方式為了最佳的信號質量在多個天線對位置切換。
[0045]隨著鉆井進行，鉆孔2的取向從較垂直方向V改變成較水平方向H。因此，在鉆井操作的第一時段之后的鉆井操作的第二時段期間，遙測工具40可以生成從位于鉆孔2中的第二井下位置140B處的遙測工具40輻射的第二 EM場信號130b，其中，第二井下位置140B相對于第一井下位置140A更靠井下。當遙測工具40處于第二井下位置140B時，第二EM場信號130b朝向地面4行進穿過地層巖層62、64、66和68。第二 EM場信號130b由天線對120b和天線對120c來檢測。因此，與井下位置140A相比，井下位置140B位于距離地面4更大深度的位置處。如上所述，電磁信號130b隨著電磁130b從遙測工具40輻射并且行進至地面4而衰減。
[0046]隨著電磁場信號130b接近地面4，噪聲和地層巖層影響電磁信號并且削弱天線對120a、120b和/或120c處可檢測的信號。取決于天線對相對于鉆孔2中的遙測工具40的位置，例如，天線對120b可以接收并且檢測到具有與由天線對120c檢測到的信號130b的電場分量的信噪比相比的較低(較差)的信噪比的信號130b的電場分量，這是因為在120c處信號130b穿過不利巖層68的較薄的部分。在操作中，因為經由計算機顯示器顯示每個相應天線對120a、120b和120c的指示第二EM信號130b的電場分量的地面信號，所以鉆井操作者具有對在每個天線對處檢測的電場信號的相對強度的實時可見指示。操作者可以使計算設備200經由解調設備114來僅對具有優選信號特性的地面信號進行解碼。替選地，運行存儲于存儲部分上的軟件的計算設備200使處理器確定從每個天線對120a、120b和120c接收的每個信號的信號特性。基于優選信號特性，計算設備200使解調設備114將具有優選信號特性的地面信號自動解碼成鉆井數據，該鉆井數據可以與一個或更多個軟件應用一起使用以監視和控制鉆井操作。
[0047]不論天線對中的一個或更多個天線對檢測到第一EM場信號130a還是第二 EM場信號130b，由第一天線對和第二天線對檢測到的電場信號均具有相應的第一信號特性和第二信號特性。本文所描述的系統、裝置和方法可以識別由相應的第一天線對和第二天線對檢測到的電場信號的第一信號特性和第二信號特性中哪一個為優選信號特性。因此，如下文進一步詳細描述的，僅對由天線對120a、120b、120c中的檢測到具有優選信號特性的電場信號的僅一個天線對檢測或監視的地面信號進行解碼。
[0048]參照圖3A和圖3B，示出用于經由遙測系統100和EM遙測工具40監視和控制鉆井操作的示例性方法300。根據圖3A和圖3B中所圖示的方法300的實施方式，該方法包括:基于一個或更多個優選信號特性來監視和檢測由每個天線對120檢測的地面信號。因此，方法300考慮基于信噪比來監視EM信號130的電場分量。其他信號特性包括但不限于頻率差異(variance)、諧波的存在和頻率穩定性以及其它同樣可以使用。在步驟304中，開始鉆井。例如，操作者使馬達旋轉鉆柱6并且在鉆柱6中引發泥漿流，泥漿流使鉆頭14旋轉。隨著鉆頭14旋轉，鉆柱6沿井下方向前進。在步驟308中，遙測工具40經由一個或更多個傳感器42獲得鉆井數據。在步驟312中，遙測工具40經由電磁場信號130向地面4發送鉆井數據。如上所述，遙測工具40經由發送組件44對信號中的鉆井數據進行調制。發送組件144被配置成執行鉆井數據的調制。所選擇的調制應當考慮到帶寬效率、噪聲誤差性能、調制效率和能耗要求。像正交相移鍵控(QPSK)、二進制相移鍵控(BPSK)和頻移鍵控(FSK)那樣的調制類型可以是鉆井操作中的合適的EM遙測。可以根據需要使用其他調制方法。
[0049]在步驟316中，多個天線對120a至120c中的一個或更多直到全部天線對檢測信號130。天線對120將信號檢測為指示波形的交流電壓。波形包含編碼到井下信號130中的數據包。由天線對120檢測到的電壓如上所述被稱為地面信號。進而，在步驟320中，接收器組件110從每個相應的天線對120a、120b或120c接收地面信號。如上所述，可以使用多于三個天線對120。過程控制然后轉移至步驟324(圖3B)，由此，過程確定由每個天線對120檢測到的地面信號的特性。在確定了信號特性的情況下，過程控制可以轉移至步驟348。在步驟348中，每個天線對的信號特性被發送至計算設備200。替選地，計算設備200可以訪問所確定的信號特性。過程控制然后轉移至步驟352。在步驟352中，計算設備200經由計算機顯示器上的圖形用戶接口產生信號特性的顯示。在步驟356中，用戶可以產生由具有優選信號特性的天線對檢測到的信號的選擇，然后過程控制轉移至步驟332。
[0050]返回步驟324，過程控制也可以轉移至步驟328，由此處理器確定自動信號選擇是否已經被超控(override)。例如，用戶可能想要選擇應當對哪個地面信號進行解碼。處理器確定操作者是否已經I)手動選擇了具有優選信號特性的地面信號或者2)指示不需要自動信號選擇。如果存在自動信號超控，則過程控制轉移至上述步驟356 ο如果已經不存在自動信號超控，則過程控制轉移至步驟332。
[0051]在步驟332中，將所選的具有優選信號特性的地面信號解碼成鉆井數據。處理器可以使解調設備114對從已經檢測到具有優選信號特性的信號的天線對接收的地面信號進行解碼。例如，如果來自天線對120b的地面信號具有與從天線對120c接收的地面信號相比優選的信號特性，則解調設備114將對從天線對120c接收的地面信號進行解碼。如上所述，解碼可以包括兩個階段:I)將數據包處理成二進制數據；以及2)將二進制數據處理成鉆井信息。兩個解碼階段中的任一解碼階段或兩個解碼階段可以經由安置在接收器組件110中的處理器來執行。替選地，兩個解碼階段中的任一解碼階段或兩個解碼階段可以經由安置在計算設備200中的處理器來執行。
[0052]在步驟336中，處理器將連續地確定在時間段(t)哪個地面信號具有優選的信號特性。時間段(t)可以非常短。隨著鉆柱6前進穿過地層3，天線對120b接收具有優選信號特性的地面信號。然而，隨著時間的推移，天線對120c檢測到與從天線對120b檢測到的信號相比具有優選信號特性的信號130。因此，如果所選地面信號是具有優選信號特性的地面信號，則過程控制轉移至步驟340。如果所選地面信號不再是具有優選信號特性的地面信號，則過程控制轉移至步驟323。
[0053]在步驟340中，將已解碼信號發送至計算設備200或其一部分。在步驟344中，計算設備200經由其上駐留的一個或多個應用根據已解碼鉆井數據來確定鉆井操作信息。
[0054]參照圖4，圖示了用于監視和控制鉆井操作的方法的替代實施方式。根據圖4中所圖示的方法400的實施方式，方法400包括監視并且解碼由每個天線對120檢測到的具有最高信噪比的地面信號。因此，方法400考慮以基于信噪比來監視電磁信號130為基礎以確定解碼哪個信號。類似于圖3A和圖2B中所示的并且在上面描述的方法300，方法400包括開始鉆井(未示出)并且從一個或更多個傳感器42獲得鉆井數據。此外，步驟404至步驟412類似于上述方法300。在步驟404中，遙測工具40經由電磁場信號130向地面4發送鉆井數據。在步驟408中，多個天線對120中的每個天線對接收信號。在步驟412中，接收器組件110從每個天線對120接收地面信號。
[0055]根據替代實施方式，在步驟424中，過程確定從天線對120接收的每個信號的信噪比。在步驟432中，選擇來自檢測到具有最高信噪比的信號130的天線對的地面信號。用戶可以選擇具有最高信噪比的信號，或者處理器可以自動選擇具有最高信噪比的信號。例如，方法400還可以包括類似于上文所討論的步驟328的手動超控檢測步驟。在步驟436中，解碼所選的地面信號。處理器可以使解調設備114對從接收到具有最高信噪比的信號的天線對接收的地面信號進行解碼。在步驟440中，向計算設備200發送已解碼信號或者將已解碼信號包括在接收器組件110中的處理器。在步驟440中，計算設備200根據上文所討論的已解碼鉆井數據來確定鉆井操作信息。方法400還可以包括經由顯示器(未示出)顯示每個地面信號的步驟。
[0056]根據本公開內容的另一實施方式，遙測系統100可以被配置成將來自地面4的信息下行鏈路至諸如遙測工具40的位于井下的工具。在被配置成將數據下行鏈路至遙測工具40時，下行鏈路遙測系統100(未示出)可以包括類似于上述實施方式的接收器組件510(未示出)和多個天線對520(未示出)。然而，根據替代實施方式，接收器組件110可以安置在井下工具遙測工具40中或者某其他的工具或鉆柱部件中。此外，可以將多個天線對520沿著鉆柱6進行安置。在地面4，下行鏈路遙測系統100可以包括發射器544(未示出)。例如，發射器544可以包括在接收器組件110中或者可以為分立單元。發射器被配置成將從諸如傳感器或計算設備的源接收的數據編碼成傳播到地層中的電磁場信號。接收器組件210和多個天線對520將以與上面描述的接收器組件110和多個天線對520類似的方式運行。
【主權項】
1.一種用于監視鉆井系統的鉆井操作的方法，所述鉆井系統具有被配置成在所述鉆井操作期間在大地地層中形成鉆孔的鉆柱，所述方法包括以下步驟: 經由安置在所述大地地層的地面上的第一天線對接收信號，其中，所述信號由遙測工具在所述鉆井操作期間發送，所述遙測工具由所述鉆柱支持并且位于所述鉆孔的井下端處，由所述第一天線對接收的所述信號具有第一信號特性； 經由安置在所述地面上與所述第一天線對的位置不同的不同位置處的第二天線對接收所述信號，其中，由所述第二天線對接收的所述信號具有第二信號特性； 識別由相應的所述第一天線對和所述第二天線對接收的所述信號的所述第一信號特性和所述第二信號特性中哪一個為優選信號特性；以及 對由所述第一天線對和所述第二天線對中的已經接收到具有所述優選信號特性的所述信號的一個天線對所接收的所述信號進行解碼。2.根據權利要求1所述的方法，還包括經由接收器組件從相應的所述第一天線對和所述第二天線對接收第一地面信號和第二地面信號，其中，所述第一地面信號指示所述第一信號特性并且所述第二地面信號指示所述第二信號特性。3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述接收器組件包括第一接收器和第二接收器，所述第一接收器與所述第一天線對電子通信并且所述第二接收器與所述第二天線對電子通信，其中，所述方法包括以下步驟:經由所述第一接收器接收所述第一地面信號以及經由所述第二接收器接收所述第二地面信號。4.根據權利要求1所述的方法，還包括以下步驟:經由計算設備上運行的用戶接口選擇從所述第一天線對和所述第二天線對中的一個天線對接收的具有所述優選信號特性的所述信號，使得所選擇的信號在所述解碼步驟中被解碼。5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述解碼步驟包括:自動解碼由所述第一天線對和所述第二天線對中的已經接收到具有所述優選信號特性的所述信號的一個天線對接收的所述信號。6.根據權利要求4所述的方法，其中，所述第一信號特性和所述第二信號特性包括由相應的天線對接收的所述信號的強度。7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述信號的強度為信噪比，其中，所述解碼步驟還包括解碼由所述第一天線對和所述第二天線對中的已經接收到具有最高信噪比的所述信號的一個天線對接收的所述信號。8.根據權利要求1所述的方法，還包括以下步驟:經由所述鉆柱攜帶的一個或更多個傳感器獲得鉆井數據；以及經由所述信號向所述地面發送所述鉆井數據。9.根據權利要求2所述的方法，其中，所述接收器組件包括處理器，其中，所述解碼步驟由所述接收器組件的所述處理器來執行。10.根據權利要求2所述的方法，其中，計算設備包括處理器，其中，所述解碼步驟由所述計算設備的所述處理器來執行。11.根據權利要求2所述的方法，其中，所述接收器組件包括第一處理器，并且所述解碼步驟由所述接收器組件的所述第一處理器和計算設備的第二處理器來執行。12.根據權利要求1所述的方法，還包括以下步驟:確定所述第一天線對和所述第二天線對中的另一天線對已經接收到具有所述優選信號特性的所述信號；以及使由所述第一天線對和所述第二天線對中的所述另一天線對接收的所述信號被解碼。13.根據權利要求1所述的方法，還包括以下步驟:響應于所述識別步驟而調節一個或更多個遙測參數，其中，所述一個或更多個遙測參數包括功率輸入、頻率、數據率和調制方法。14.根據權利要求1所述的方法，還包括: 經由安置在所述地面上與所述第一天線對和所述第二天線對不同的另一不同位置處的第三天線對接收所述信號，其中，所述第一天線對、所述第二天線對和所述第三天線對在所述地面上相對于彼此間隔開，由所述第三天線對接收的所述信號具有第三信號特性；以及 對由相應的所述第一天線對、所述第二天線對和所述第三天線對中的已經接收到具有所述優選信號特性的所述信號的一個天線對所接收的所述信號進行解碼。15.—種用于監視鉆井系統的鉆井操作的方法，所述鉆井系統具有被配置成在所述鉆井操作期間在大地地層中形成鉆孔的鉆柱，所述方法包括以下步驟: 在所述鉆井操作的第一時段期間從所述鉆孔中的第一井下位置處的遙測工具發送信號； 經由至少兩個天線對接收所述信號，其中，所述至少兩個天線對相對于彼此以及相對于所述鉆孔間隔開； 在所述鉆井操作的所述第一時段期間從接收到所述信號的所述至少兩個天線對中的每個接收地面信號；以及 對來自所述至少兩個天線對中的接收到具有優選信號特性的所述信號的一個天線對的所述地面信號進行解碼。16.根據權利要求15所述的方法，其中，所述至少兩個天線對為第一組天線對和第二組天線對，所述信號為第一信號，所述方法還包括以下步驟: 在所述鉆井操作的所述第一時段之后的所述鉆井操作的第二時段期間，從所述鉆孔中的第二井下位置處的所述遙測工具發送第二信號，其中，所述第二井下位置相對于所述第一井下位置更靠井下； 經由與在所述第一時段期間接收到所述第一信號的所述第一組天線對不同的所述第二組天線對接收所述第二信號； 在所述鉆井操作的所述第二時段期間從接收到所述第二信號的所述第二組天線對接收第二地面信號；以及 對來自第二組天線對中的接收到具有第二優選信號特性的信號的一個天線對的所述第二地面信號進行解碼。17.根據權利要求15所述的方法，其中，從所述至少兩個天線對接收的每個地面信號由接收器組件的相應的至少兩個接收器來接收。18.根據權利要求15所述的方法，還包括以下步驟:選擇從所述至少兩個天線中的一個天線對接收的具有所述優選信號特性的所述信號；以及使由所述至少兩個天線對中的所述一個天線對接收的具有所述優選信號特性的所述信號被解碼。19.根據權利要求15所述的方法，其中，所述優選信號特性為具有最高信噪比的所述地面信號。20.根據權利要求15所述的方法，還包括以下步驟:經由所述鉆柱攜帶的一個或更多個傳感器獲得鉆井數據；以及經由所述信號向所述至少兩個天線對發送所述鉆井數據。21.根據權利要求15所述的方法，還包括經由顯示器來顯示由所述至少兩個天線對中的每個天線對接收的所述信號。22.—種用于鉆井操作的遙測系統，其包括被配置成在大地地層中形成鉆孔的鉆柱，所述系統包括: 多個天線對，每個所述天線對被配置成接收由所述鉆孔中的井下位置處的遙測工具在所述鉆井操作期間發送的信號； 接收器組件，所述接收器組件被配置成與所述多個天線對中的每個天線對的電子連接，所述接收器組件被配置成在所述接收器組件電子地連接至所述多個天線對時從相應的所述多個天線對中的每個天線對接收多個地面信號，其中，每個地面信號指示由相應的所述多個天線對接收的所述信號的特性；以及 計算機處理器，所述計算機處理器被配置成與所述接收器組件的電子通信，所述計算機處理器被配置成確定所述多個地面信號中哪個具有優選信號特性，以及響應于具有所述優選信號特性的所述地面信號的確定而對由所述多個天線對中的接收到具有所述優選信號特性的所述信號的一個天線對接收的所述地面信號進行解碼。23.根據權利要求22所述的系統，還包括所述遙測工具。24.根據權利要求22所述的系統，其中，所述遙測工具為隨鉆測量(MWD)工具或隨鉆測井(LWD)工具。25.根據權利要求22所述的系統，其中，所述計算機處理器被配置成自動解碼從已經接收到具有所述優選信號特性的所述信號的所述多個天線對接收的所述多個地面信號中的一個地面信號。26.根據權利要求25所述的系統，其中，所述優選信號特性為信噪比，其中，所述計算機處理器被配置成自動解碼由所述多個天線對中的已經接收到具有最高信噪比的所述信號的一個天線對接收的所述地面信號。27.根據權利要求22所述的系統，其中，所述接收器組件包括針對所述多個天線對中的每個天線對的多個接收器，其中，每個接收器被配置成與相應的天線對電子通信。28.根據權利要求22所述的系統，其中，所述接收器組件包括所述計算機處理器。29.根據權利要求22所述的系統，其中，所述多個天線對被配置成接收所述信號的電場分量和所述信號的磁場分量中的至少一個。30.根據權利要求22所述的系統，其中，所述多個接收器組件被配置成接收所述信號的電場分量和所述信號的磁場分量中的至少一個。31.—種用于在大地地層中鉆出鉆孔的鉆井系統，所述鉆井系統包括安置在所述大地地層的地面上的支持構件，所述鉆井系統包括: 鉆柱，所述鉆柱由所述支持構件攜帶并且被配置成旋轉以沿鉆井方向限定所述鉆孔，所述鉆柱具有安置在所述鉆柱的井下端處的鉆頭以及由所述鉆柱攜帶的一個或更多個傳感器，所述一個或更多個傳感器被配置成獲得鉆井數據，所述鉆柱包括沿離開所述鉆頭的井上方向安置的遙測工具，所述遙測工具被配置成經由信號發送由所述一個或更多個傳感器獲得的所述鉆井數據； 第一天線對，所述第一天線對被配置成接收所述信號； 第二天線對，所述第二天線對被配置成接收所述信號； 接收器組件，所述接收器組件電子地連接至所述第一天線對和所述第二天線對，所述接收器組件被配置成從所述第一天線對和所述第二天線對中的每個天線對接收地面信號，所述地面信號指示由每個天線對接收到的所述信號；以及 至少一個計算機處理器，所述至少一個計算機處理器被配置成基于從所述第一天線對和所述第二天線對中的每個天線對獲得的所述地面信號的一個或更多個優選特性來對由所述接收器組件接收的所述地面信號中的一個地面信號進行解碼，所述地面信號指示由每個相應的天線對接收的所述信號。32.根據權利要求31所述的系統，其中，所述至少一個計算機處理器被配置成自動解碼從所述第一天線對和所述第二天線對中的已經接收到具有所述一個或更多個優選信號特性的所述信號的一個天線對接收的所述地面信號中的中的一個地面信號。33.根據權利要求31所述的系統，其中，所述一個或更多個優選信號特性為信噪比，其中，所述至少一個計算機處理器被配置成自動解碼由所述第一天線對和所述第二天線對中的已經接收到具有最高信噪比的所述信號的一個天線對接收的所述一個地面信號。34.根據權利要求31所述的系統，還包括第三天線對，所述第三天線對被配置成與所述接收器組件電連接，其中，所述第一天線對、所述第二天線對和所述第三天線對在所述地面上相對于彼此以及相對于所述鉆孔間隔開。35.根據權利要求31所述的系統，其中，所述至少一個計算機處理器被配置成:確定所述第一地面信號和所述第二地面信號中的地面信號是否具有所述一個或更多個優選信號特性，以及響應于具有所述優選信號特性的所述地面信號的確定而對由所述第一天線對和所述第二天線對中的接收到具有所述一個或更多個優選信號特性的所述信號的一個天線對所接收的所述地面信號進行解碼。36.根據權利要求33所述的系統，其中，所述遙測工具為隨鉆測量(MWD)工具或隨鉆測井(LWD)工具。37.—種用于監視鉆井系統的鉆井操作的方法，所述鉆井系統具有被配置成在所述鉆井操作期間在大地地層中形成鉆孔的鉆柱，所述方法包括以下步驟: 經由沿鉆柱安置的第一天線對接收信號，其中，所述信號從所述地面被發送，由所述第一天線對接收的所述信號具有第一信號特性； 經由在與所述第一天線對的位置不同的不同位置處沿所述鉆柱安置的第二天線對接收所述信號，其中，由所述第二天線對接收的所述信號具有第二信號特性； 識別由相應的所述第一天線對和所述第二天線對接收的所述信號的所述第一信號特性和所述第二信號特性中哪一個為優選信號特性；以及 對由所述第一天線對和所述第二天線對中的已經接收到具有所述優選信號特性的所述信號的一個天線對所接收的所述信號進行解碼。
【文檔編號】E21B47/13GK106030034SQ201480072458
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2014年11月21日
【發明人】安德魯·羅伯茨
【申請人】Aps科技公司