專(zhuān)利名稱(chēng)：用于在地層里采集井下數(shù)據(jù)的可控制式收發(fā)器單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通常意義上的鉆井，例如象用于石油產(chǎn)品的生產(chǎn)的鉆井，并且本發(fā)明特別涉及地下地層數(shù)據(jù)的采集，例如地層壓力、地層滲透性或者類(lèi)似數(shù)據(jù)的采集。
背景技術(shù)：
在油井描述的服務(wù)里，標(biāo)準(zhǔn)地層評(píng)估特性的一部分與油藏的壓力和油藏巖石的滲透性有關(guān)。當(dāng)前的操作是借助于“地層測(cè)試器”工具通過(guò)電纜測(cè)井或鉆桿試驗(yàn)獲得這些特性，或者是通過(guò)鉆桿測(cè)試獲得這些特性。兩種方法在“裸眼井”里和“下套管井”的應(yīng)用中都可以使用，并且需要一個(gè)補(bǔ)充的“起下鉆”過(guò)程。起下鉆通常涉及到從井眼里取出鉆柱，將一個(gè)地層測(cè)試器下入到井眼里以采集地層數(shù)據(jù)，和在取回地層測(cè)試器后，把鉆柱放回井眼里用于進(jìn)一步的鉆井。因?yàn)椤捌鹣裸@”的操作需要花費(fèi)非常多的鉆機(jī)時(shí)間，所以，通常只有在絕對(duì)需要地層數(shù)據(jù)的情況下、在換鉆頭過(guò)程中或者當(dāng)因?yàn)橐恍┢渌c鉆井有關(guān)的原因而取出鉆柱時(shí)才進(jìn)行起下鉆操作。
另一方面，在鉆井作業(yè)期間，在“實(shí)時(shí)”基礎(chǔ)上采集的油藏地層數(shù)據(jù)是一筆有價(jià)值的資產(chǎn)。鉆井時(shí)獲得的實(shí)時(shí)地層壓力數(shù)據(jù)允許鉆井工程師或鉆探工作出決定以促進(jìn)鉆井所選擇的方面，這些決定既涉及鉆井泥漿比重和成分的變化，又涉及在較早時(shí)間的穿入特性有關(guān)。還需要得到實(shí)時(shí)油藏地層數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)與地層壓力的變化和在滲透性方面的變化有關(guān)的鉆頭重量進(jìn)行精確的控制，從而以更高的效率執(zhí)行鉆井操作。
因此，需要獲得當(dāng)鉆柱在井眼內(nèi)時(shí)人們所感興趣的地下區(qū)域的各種地層數(shù)據(jù)。這避免了只是為了將地層測(cè)試器下入到井眼內(nèi)以確定地層特性例如象壓力、溫度和滲透性等等而需要進(jìn)行起下鉆操作，或是使得應(yīng)用這種起下鉆操作的可能性最小。一種該技術(shù)公開(kāi)在授權(quán)給2000年2月22日Schlumberger技術(shù)公司的美國(guó)專(zhuān)利6,028,534中，其中Schlumberger技術(shù)公司是作為發(fā)明人Ciglenec等人的受讓人。本專(zhuān)利也同樣轉(zhuǎn)讓給Schlumberger公司。在該技術(shù)中，一個(gè)包括傳感器裝置和有關(guān)的電子裝置的遙感器被用到地層內(nèi)。該遙感器還包括一個(gè)天線(xiàn)和一個(gè)電池，以在鉆柱在井眼內(nèi)時(shí)與鉆鋌上的一個(gè)主天線(xiàn)連通。一旦該傳感器用在井眼內(nèi)，該遙感器測(cè)量一個(gè)或者多個(gè)地層特性。在測(cè)量完成后，數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在遙感器內(nèi)。接著在該遙感器和鉆鋌之間建立一個(gè)用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o(wú)線(xiàn)傳輸通道。
數(shù)據(jù)傳輸通常在鉆井操作時(shí)進(jìn)行，至少部分時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸是在鉆井操作時(shí)進(jìn)行。安裝鉆鋌的鉆柱將在鉆井操作時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。然而，借助于傳感器用到地層內(nèi)，這些遙感器都既不作任何顯著的直線(xiàn)移動(dòng)也不進(jìn)行任何顯著的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，鉆鋌天線(xiàn)相對(duì)于遠(yuǎn)程天線(xiàn)既可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又可以進(jìn)行直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。因此，在下面兩個(gè)主要方面經(jīng)常需要頻繁地在鉆鋌天線(xiàn)和遠(yuǎn)程天線(xiàn)之間進(jìn)行電磁耦合定位遙感器和用于一旦發(fā)現(xiàn)了遙感器后維持整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B通通道。
本發(fā)明直接用于解決或至少減少上面提到的一個(gè)或者所有問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括一種用于在井下甚至在鉆井作業(yè)過(guò)程中采集井眼數(shù)據(jù)的方法和裝置。該裝置包括一個(gè)天線(xiàn)和有關(guān)的電子電路。該天線(xiàn)包括多個(gè)以陣列形式排列的收發(fā)器元件，而電子電路通過(guò)控制施加給陣列收發(fā)器元件的電能來(lái)控制發(fā)射或接收。在操作過(guò)程中，包括該天線(xiàn)的收發(fā)器單元定位在放置到地層內(nèi)的一個(gè)遙感器附近。然后借助于無(wú)線(xiàn)連接控制電磁信號(hào)與遙感器連通。
附圖簡(jiǎn)述參照下面的連同附圖一起的描述可以理解本發(fā)明，在附圖中類(lèi)似的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)類(lèi)似的部件，其中這些附圖包括

圖1是定位在一個(gè)井眼內(nèi)的一個(gè)鉆鋌的簡(jiǎn)圖，該鉆鋌裝備有一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的可控制式收發(fā)器單元；圖2是圖1中的鉆鋌的可控制式收發(fā)器單元的示意圖，表示具有一個(gè)用于將一個(gè)遙感器從井眼推進(jìn)到選定的地下地層內(nèi)的液壓激勵(lì)系統(tǒng)；圖3表示圖1中的鉆鋌的可控制式收發(fā)器單元的電子電路的示意圖，該電子電路用于從遙感器接收信號(hào)和將信號(hào)發(fā)送給遙感器；圖4A、4B、4C和4D說(shuō)明圖3中的可控制式收發(fā)器單元的陣列式天線(xiàn)的幾種可替換的實(shí)現(xiàn)方式；圖5A和5B以電子框圖形式說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)不同的實(shí)施例的電子裝置，該電子裝置用于控制圖3中使用的收發(fā)器單元的發(fā)射和接收；圖5C說(shuō)明圖5B中的實(shí)施例中的電子控制的一部分的電子框圖；圖6是一個(gè)電子框圖，示意地說(shuō)明一個(gè)遙感器的電子設(shè)備；圖7是一個(gè)框圖，示意地連同根據(jù)本發(fā)明的遙感器一起說(shuō)明可控制式收發(fā)器單元的操作過(guò)程；以及圖8的曲線(xiàn)描述了在一個(gè)特定的實(shí)施例中引入了線(xiàn)圈后測(cè)量到的由遙感器接收的電壓作為線(xiàn)圈位置函數(shù)的曲線(xiàn)。
盡管本發(fā)明很容易進(jìn)行各種改進(jìn)和變成其它形式，本發(fā)明的具體的實(shí)施例還是以附圖中的例子的形式表示，并且在這里進(jìn)行詳細(xì)描述。但是，應(yīng)該能夠理解，這些具體的實(shí)施例的描述不是將本發(fā)明限制到具體公開(kāi)的形式，而是相反，本發(fā)明包括了落入到由所附的權(quán)利要求書(shū)所定義的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的各種改進(jìn)、等同物和替代物。
具體實(shí)施例方式
下面描述本發(fā)明的說(shuō)明性的實(shí)施例。為清楚起見(jiàn)，不是所有的實(shí)際實(shí)施例的技術(shù)特征都在本說(shuō)明書(shū)里進(jìn)行描述。當(dāng)然，應(yīng)該能夠理解，在開(kāi)發(fā)任何這種實(shí)際的實(shí)施例時(shí)，必須作出各種與具體的實(shí)施例有關(guān)的決定，以實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者的具體目標(biāo)，例如象符合系統(tǒng)相關(guān)或者商業(yè)相關(guān)的限制，而這些限制隨具體的實(shí)施例不同而不同。而且，應(yīng)該能夠理解，即使是復(fù)雜的和化費(fèi)大量時(shí)間的，這樣的開(kāi)發(fā)工作對(duì)于知曉本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容后的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)都是常規(guī)的工作。
附圖1描述了一個(gè)鉆鋌100的一個(gè)具體的實(shí)施例。該鉆鋌100只包括了一個(gè)用于鉆進(jìn)一個(gè)井眼105的鉆柱(未示出)的一部分。鉆鋌100設(shè)置有一個(gè)探頭部110，該探頭部110包括一個(gè)電源盒200，如圖2所示，該電源盒200合并有如圖3所示的發(fā)射器/接收器電路300。如圖2所示，鉆鋌100包括一個(gè)壓力表205，壓力表205的壓力傳感器210借助于鉆鋌通道215而暴露在井眼105中的孔眼壓力下。壓力表205測(cè)量在給定地下地層深度的圍壓并且用于對(duì)遙感器進(jìn)行壓力校準(zhǔn)。代表井眼圍壓的電信號(hào)(未示出)借助于所述的壓力表205傳遞給電源盒200的電路。電源盒200然后對(duì)遙感器115進(jìn)行壓力校準(zhǔn)，如圖1所示，該遙感器115被用在某個(gè)特定的井眼深度。
鉆鋌100還具有一個(gè)或者多個(gè)遙感器容器120，仍然如圖1所示。每一個(gè)傳感器容器120包括一個(gè)遙感器115，用于定位在感興趣的給定地下地層內(nèi)；該地層被井眼105穿過(guò)。正如如下所述，在這個(gè)具體的實(shí)施例中，遙感器115定位是在鉆井眼105時(shí)進(jìn)行。然而，注意到遙感器115可以預(yù)先安置并與本發(fā)明的可控制式收發(fā)器單元一起使用。在該實(shí)施例中，通常需要作工作以確定遙感器115的位置，這在下面進(jìn)行更詳細(xì)描述。
遙感器115是一個(gè)被包覆的“智能”傳感器，該傳感器從鉆鋌100移動(dòng)到井眼105周?chē)牡貙觾?nèi)的一位置。該遙感器115測(cè)量地層特性例如象壓力、溫度、巖石滲透性、孔隙度、電導(dǎo)率、介電常數(shù)和其它特性。遙感器115被恰當(dāng)?shù)匕苍谝粋€(gè)傳感器殼體內(nèi)，該傳感器殼體具有足夠的結(jié)構(gòu)一體性，以抵抗從鉆鋌100側(cè)向嵌入到井眼105周?chē)牡叵碌貙觾?nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的破壞。
附圖1說(shuō)明在大致垂直于井眼105因此也垂直于鉆鋌100的方向嵌入到地層內(nèi)的一個(gè)單個(gè)的遙感器115。在本發(fā)明公開(kāi)的基礎(chǔ)上本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解，這種側(cè)向嵌入運(yùn)動(dòng)不一定垂直于井眼105，而是可以實(shí)現(xiàn)按照各種角度攻擊到所需的地層內(nèi)位置。使用傳感器的方法包括以下一種或多種方法(1)鉆進(jìn)到一個(gè)井壁125內(nèi)并將遙感器115放置到地層內(nèi)；(2)借助于液壓機(jī)或者其它機(jī)械穿入裝置將被包覆的遙感器115穿入/壓入到地層內(nèi)；或者(3)通過(guò)利用推進(jìn)劑射孔彈將遙感器115射入到地層內(nèi)。根據(jù)不同的實(shí)施方式，這些技術(shù)中的任意一種都可能是合適的。例如，盡管所述的實(shí)施例使用一個(gè)液壓機(jī)構(gòu)(下面更詳細(xì)描述)，另一個(gè)可選實(shí)施例以射彈方式安置遙感器115。
圖2說(shuō)明在本說(shuō)明性的實(shí)施例中一個(gè)液壓激勵(lì)柱塞220用作此目的。該柱塞220使用遙感器115并使得該遙感器115穿入到地下地層內(nèi)位于井眼105的孔眼130外側(cè)足夠遠(yuǎn)的位置上，從而使其可測(cè)量選定的地層特性。為了應(yīng)用傳感器，鉆鋌100具有一個(gè)內(nèi)圓柱孔222，在該內(nèi)圓柱孔內(nèi)定位一個(gè)具有柱塞220的活塞元件225，該柱塞220與被包覆的遠(yuǎn)程智能傳感器115之間是驅(qū)動(dòng)關(guān)系?；钊?25暴露在液壓壓力下，液壓壓力借助于一個(gè)液壓供給通道240而從液壓系統(tǒng)235連通到活塞室230。液壓系統(tǒng)235選擇性地被電源盒200激發(fā)，從而根據(jù)在該地層深度的孔眼周?chē)鷫毫?duì)遙感器115進(jìn)行校準(zhǔn)，如上所述。然后遙感器115從容器120移動(dòng)并越過(guò)井壁125到地層內(nèi)，從而使得地層壓力特性不受到孔眼的影響。
參考附圖3，鉆鋌100的電源盒200包括一個(gè)收發(fā)器單元305，該收發(fā)器單元3 05根據(jù)一個(gè)振蕩器315確定的頻率而由一個(gè)收發(fā)器功率驅(qū)動(dòng)裝置310(例如一個(gè)功率放大器)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。收發(fā)器單元305將接收信號(hào)，該信號(hào)是遙感器115發(fā)射到鉆鋌100的探頭部分110上的，這在下面進(jìn)行描述。注意到2∶1的比例對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施不是必要的，也可使用其它比例。根據(jù)不同的實(shí)施方式，收發(fā)器單元305包括一個(gè)陣列排列的天線(xiàn)325和一個(gè)或者多個(gè)收發(fā)器330，這也在下面進(jìn)行更詳細(xì)描述。
圖4A、4B、4C和4D說(shuō)明了電源盒200的陣列式天線(xiàn)325的不同實(shí)施方式。每一個(gè)這些實(shí)施方式使用多個(gè)收發(fā)器元件400。在圖4A的實(shí)施方式中，每一個(gè)收發(fā)器元件400包括一個(gè)纏繞在鐵芯410上的線(xiàn)圈405，該線(xiàn)圈405纏繞在鐵芯410的溝槽415內(nèi)。圖4B中說(shuō)明了一個(gè)實(shí)施方式，其中多個(gè)線(xiàn)圈420以陣列形式排列在一個(gè)柔性絕緣板425上，而該絕緣板425可包裹在鉆鋌100的內(nèi)側(cè)周?chē)?。電能通過(guò)各個(gè)供給端子430提供給每一個(gè)線(xiàn)圈420。線(xiàn)圈420可是本領(lǐng)域公知的任何形狀。圖4C的實(shí)施例與圖4B中的實(shí)施例極為相似，區(qū)別在于圓形的線(xiàn)圈420被螺旋形的線(xiàn)圈435代替。注意到在其它的實(shí)施例中線(xiàn)圈420、435實(shí)際上可以由任何形狀和類(lèi)型的線(xiàn)圈代替。圖4D說(shuō)明了一個(gè)實(shí)施方式，其中，多個(gè)槽式天線(xiàn)440以陣列形式排列在一個(gè)金屬薄板445上。金屬薄板445可以與鉆鋌100相適應(yīng)。注意到，每一個(gè)實(shí)施方式都通稱(chēng)為以陣列方式排列的收發(fā)器元件組合(即，分別為線(xiàn)圈405、420、435和槽式天線(xiàn)440)，因?yàn)樗鼈兌伎梢杂糜诎l(fā)射和接收信號(hào)。還注意到，附圖4A、4B、4C和4D中的實(shí)施例的各個(gè)方面在某些實(shí)施例中可以結(jié)合在一起，例如附圖5B中所示并將在下面描述。
根據(jù)不同的實(shí)施方式，陣列式元件400可以制成為串聯(lián)的、并聯(lián)的形式或者串聯(lián)和并聯(lián)相結(jié)合的形式。這種結(jié)構(gòu)可以由收發(fā)器功率驅(qū)動(dòng)器310線(xiàn)控(hardwired)或者控制，在下面將參照附圖5A和5B進(jìn)行描述。在圖4A、4B、4C和4D中所述的發(fā)射器/接收器元件的實(shí)施方式在軸向上的距離是可以有很大變化的。但是在激發(fā)包括幾個(gè)線(xiàn)圈或者槽式天線(xiàn)的軸向長(zhǎng)天線(xiàn)中會(huì)遇到一定的困難。特別是，所需的電能是一個(gè)限制因素。在需要覆蓋較大軸向距離的應(yīng)用中，這個(gè)困難可以通過(guò)在給定的時(shí)間內(nèi)只激發(fā)一小組線(xiàn)圈或者槽式天線(xiàn)來(lái)解決。這個(gè)設(shè)計(jì)的局限性可以通過(guò)以下參照附圖5A、5B中更詳細(xì)描述的方式來(lái)解決。
注意到陣列式天線(xiàn)325的結(jié)構(gòu)影響電磁場(chǎng)的產(chǎn)生和傳播。就圖4A中的實(shí)施例來(lái)說(shuō)，它產(chǎn)生一個(gè)軸對(duì)稱(chēng)的電磁場(chǎng)。假定每一個(gè)線(xiàn)圈具有同樣數(shù)量的電流(對(duì)于實(shí)施本發(fā)明來(lái)說(shuō)這是不必要的，但是這僅僅是為了解釋本發(fā)明的方法)，目的是求解每一個(gè)線(xiàn)圈中的電流的方向Pk和對(duì)應(yīng)的使得函數(shù)J(p，d)取最大值的位置dk，所述的函數(shù)是磁場(chǎng)的均質(zhì)性和振幅的函數(shù)J(p,d)=C1∫|B0(r,z)|2dv+C2(C3-∫v(∂|B0(r,z)|∂z)2dv)---(1)]]>p＝{p0，p1，...，pN}；pk∈{-1，1}d＝{d0，d1，...，dN}；dk∈ 其中，在方程(1)右側(cè)中的第一項(xiàng)使得磁場(chǎng)的平均值最大，而括號(hào)內(nèi)的第二項(xiàng)保證磁場(chǎng)在軸向方向上的均勻性。從方程(1)中可以清楚地看出，線(xiàn)圈405之間的距離(d)是一個(gè)連續(xù)變量，而流過(guò)這些線(xiàn)圈的電流(p)則假定只有兩個(gè)值(正值和負(fù)值)。
結(jié)果，常規(guī)優(yōu)化技術(shù)或者不能奏效或者效果不好。一個(gè)具體的實(shí)施方式使用了遺傳運(yùn)算法則，該運(yùn)算法則應(yīng)用了一種隨機(jī)檢索方法和離散的各個(gè)變量一起進(jìn)行優(yōu)化。商用的遺傳運(yùn)算法則例如象GEATbx遺傳和進(jìn)化運(yùn)算法則工具箱(商標(biāo)是MATLABTM)是合適的。選擇正常數(shù)C1和C2以給每一項(xiàng)恰當(dāng)?shù)募訖?quán)值。由于遺傳運(yùn)算法則使得目標(biāo)函數(shù)取最大值，因此選擇一個(gè)足夠大的正常數(shù)C3以使得括號(hào)內(nèi)的項(xiàng)為一個(gè)正數(shù)。這些常數(shù)都是依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選取，主要是根據(jù)電路和信噪比的需要進(jìn)行確定。例如，能夠被收發(fā)器探測(cè)到的信號(hào)電平具有一個(gè)下限。而且，當(dāng)工具移動(dòng)時(shí)電路承受信號(hào)電平幅度波動(dòng)的能力也有一個(gè)極限。這些標(biāo)準(zhǔn)決定那些常數(shù)可以引用在公式中。一般來(lái)說(shuō)，這些常數(shù)的值應(yīng)該在1到10之間，包括1和10。在方程(1)中，線(xiàn)圈405的數(shù)量由N表示，所述的線(xiàn)圈構(gòu)造為串聯(lián)形式?？臻gν表示磁場(chǎng)空間被優(yōu)化的區(qū)域。
在優(yōu)化過(guò)程中，對(duì)于每一組參數(shù)(p，d)，在空間ν的每一個(gè)點(diǎn)處計(jì)算磁場(chǎng)。這涉及首先為一個(gè)單個(gè)的線(xiàn)圈405產(chǎn)生一個(gè)基本磁場(chǎng)，然后使用疊代方法計(jì)算整個(gè)陣列式天線(xiàn)325的整個(gè)磁場(chǎng)。盡管疊代可能控制得不怎么精確，對(duì)于低頻應(yīng)用來(lái)說(shuō)，如果空間ν不太接近鉆鋌100，這是一個(gè)合理的假設(shè)。利用疊代的整個(gè)磁場(chǎng)計(jì)算大大減少了計(jì)算時(shí)間。一旦得到了“優(yōu)化”的一組(p，d)，就對(duì)整個(gè)陣列式天線(xiàn)325進(jìn)行有限元(“FEM”)方法分析。圖4A中的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了一個(gè)均勻的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)的幅度極大地取決于所提供的電能，而對(duì)于測(cè)井工具通常操作的環(huán)境來(lái)說(shuō)，電能是非常有限的。注意到，測(cè)井工具經(jīng)常在大約5公里的典型深度上作業(yè)，必須承受高溫(約175度)和高壓(通常為20,000psi)環(huán)境。
現(xiàn)在考慮圖4B中的實(shí)施例，方程(1)中的目標(biāo)函數(shù)修改為J(p,d)=C3-∫|B0(r,z)-B~0(r,z)|2dv,---(2)]]>其中， (r，z)是所需的磁場(chǎng)的空間變化量。為便于計(jì)算對(duì)這些磁場(chǎng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。如上所述，電磁場(chǎng)的空間變化量在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中可以進(jìn)行改變以保持子彈與鉆鋌天線(xiàn)之間的恒定通訊。結(jié)果，將有幾組 (r，z)和(p，d)，分別是電流的方向和線(xiàn)圈的位置。這些可以計(jì)算出來(lái)并存儲(chǔ)起來(lái)用于進(jìn)行實(shí)時(shí)應(yīng)用。
圖5A和5B說(shuō)明如何單個(gè)地激發(fā)陣列式天線(xiàn)元件500以產(chǎn)生所需的電磁場(chǎng)空間分布。而且，這些空間分布可以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)以保證當(dāng)兩個(gè)天線(xiàn)之間有相對(duì)移動(dòng)時(shí)鉆鋌100和遙感器115的天線(xiàn)605之間恒定的通訊關(guān)系。在圖5A中，陣列式天線(xiàn)505是軸對(duì)稱(chēng)的，例如如上述的圖4A中的實(shí)施例所述。對(duì)于該例子，只需對(duì)陣列式天線(xiàn)505進(jìn)行軸向控制。這就是說(shuō)，給定了鉆鋌100和遙感器115的天線(xiàn)605的相對(duì)位置關(guān)系后，用一陣列可開(kāi)關(guān)式元件510例如開(kāi)關(guān)515使陣列式天線(xiàn)元件500的一個(gè)適合的子集通電。圖5B說(shuō)明了用于驅(qū)動(dòng)陣列式天線(xiàn)元件500的通常情況。這里，既可以對(duì)激發(fā)進(jìn)行角度控制又可以對(duì)激發(fā)進(jìn)行軸向控制。注意到，在圖5A中，陣列式天線(xiàn)元件500構(gòu)成為串聯(lián)結(jié)構(gòu)。然而，在圖5A和5B中單個(gè)的陣列式天線(xiàn)元件可以按照串聯(lián)和并聯(lián)方式或者兩種方式結(jié)合的方式進(jìn)行構(gòu)造，對(duì)圖5A中的實(shí)施例進(jìn)行某些(小)的修改。
特別是，參考圖5A，陣列式天線(xiàn)元件500產(chǎn)生一個(gè)軸對(duì)稱(chēng)電磁場(chǎng)，并且如上所述，只需進(jìn)行軸向控制。注意到，陣列式天線(xiàn)元件500是纏繞在一個(gè)鐵芯(未示出)上的線(xiàn)圈，如圖4A中的實(shí)施例所示。開(kāi)關(guān)515通過(guò)控制傳遞給各個(gè)單獨(dú)的陣列式天線(xiàn)元件500的電能來(lái)實(shí)現(xiàn)這種控制。反過(guò)來(lái)，開(kāi)關(guān)515由電子控制邏輯電路520進(jìn)行控制。一旦控制邏輯電路520確定了它需要改變磁場(chǎng)的模式，該控制邏輯電路520打開(kāi)和關(guān)閉開(kāi)關(guān)515以實(shí)現(xiàn)變化。所述的確定可以是實(shí)時(shí)的或者可以預(yù)先確定。例如，如果主要關(guān)心提供足夠的電能給所有的陣列式天線(xiàn)元件500，開(kāi)關(guān)515可以操作以按照串聯(lián)順序?qū)㈦娔芴峁┙o它們。如果主要關(guān)心通過(guò)某些而不是所有的陣列式天線(xiàn)元件500來(lái)從多個(gè)遙感器115獲得數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行其它選擇，其中陣列式天線(xiàn)元件500接收電能。
現(xiàn)在參考附圖5B，所描述的實(shí)施例包括圖5A中的實(shí)施例中的陣列式天線(xiàn)元件500、開(kāi)關(guān)515的陣列510和控制邏輯電路520。圖5B中的實(shí)施例按照與上述圖5A中的實(shí)施例相同的方式對(duì)電磁場(chǎng)施加軸向控制。然而，圖5B中的實(shí)施例還包括幾層陣列式元件525。這些陣列式元件525可以是形成在一個(gè)薄板530上的線(xiàn)圈，所述的薄板可以與鉆鋌100的內(nèi)表面相適應(yīng)，如在上述的圖4B、4C中的所述的實(shí)施例那樣。提供給陣列式元件525的電能由一個(gè)開(kāi)關(guān)540的第二陣列535控制，而該陣列式開(kāi)關(guān)540的操作由控制邏輯電路545控制。注意到在某些實(shí)施例中，控制邏輯電路545的功能可以與控制邏輯電路520的功能結(jié)合以形成一個(gè)單個(gè)的控制邏輯電路塊。一旦控制邏輯電路545確定了需要改變電磁場(chǎng)的模式，該電路545打開(kāi)和關(guān)閉開(kāi)關(guān)540以進(jìn)行改變。這種情況的確定可以是實(shí)時(shí)的或者可以預(yù)先確定，如軸向變化的情況一樣。注意到這些具體的實(shí)施例使用了單一的收發(fā)器550用于軸向控制，和多個(gè)收發(fā)器555用于角度控制，每一層陣列式天線(xiàn)元件525用一個(gè)收發(fā)器555。
因此，在圖5B的實(shí)施例中，天線(xiàn)560包括一組磁性環(huán)形天線(xiàn)500、525，每一個(gè)天線(xiàn)都是一個(gè)如上所述的陣列式天線(xiàn)元件。環(huán)形天線(xiàn)525主要提供在徑向和傾斜方向的磁場(chǎng)，而環(huán)形天線(xiàn)500主要提供在軸向方向的磁場(chǎng)。環(huán)形天線(xiàn)500、525可以由開(kāi)關(guān)515、540和控制邏輯電路520、545構(gòu)成。在這種方式中，幾乎任何的環(huán)形天線(xiàn)500、525的結(jié)合都可以按照串聯(lián)或者并聯(lián)方式進(jìn)行操作、開(kāi)或關(guān)或者在反向極性的情況下進(jìn)行工作。天線(xiàn)560因此可以被構(gòu)造為最大化在一個(gè)特定方向的磁場(chǎng)，并且能夠更加靈敏地接收來(lái)自那個(gè)具體方向的磁場(chǎng)。
注意到，對(duì)于用于軸向的環(huán)形天線(xiàn)500，只有一個(gè)收發(fā)器550，而對(duì)于用于徑向的環(huán)形天線(xiàn)525有幾個(gè)收發(fā)器555。根據(jù)鉆鋌天線(xiàn)560相對(duì)于遙感器115的位置，徑向的環(huán)形天線(xiàn)525由不同的信號(hào)幅度驅(qū)動(dòng)。為了測(cè)量鉆鋌天線(xiàn)560相對(duì)于遙感器115的天線(xiàn)606(圖6中示出)的相對(duì)位置，遙感器115的天線(xiàn)605只要在鉆鋌天線(xiàn)560停止發(fā)射時(shí)就發(fā)射短音。鉆鋌收發(fā)器555檢測(cè)這些短音。如圖5C所示，每一個(gè)鉆鋌收發(fā)器555包括一個(gè)發(fā)射器565、接收器570和雙工器575。收發(fā)器555借助于陣列式天線(xiàn)元件560(如圖5B所示)和雙工器575檢測(cè)通過(guò)接收器570的短音，然后轉(zhuǎn)發(fā)到處理器580。在所述的實(shí)施例中處理器580是一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(“DSP”)。
處理器580然后使用三角測(cè)量技術(shù)計(jì)算遙感器115的位置。該位置信息在初始配置階段用于開(kāi)關(guān)的正確選擇，而在以后階段用于計(jì)算不同的徑向的環(huán)形天線(xiàn)525的幅度。發(fā)射器565包括一個(gè)功率放大器。功率放大器585由一個(gè)可編程振蕩器(未示出)構(gòu)成。每一個(gè)功率放大器585的供給電壓(未示出)也是可編程的。每個(gè)收發(fā)器555的輸出幅度可借助于供給電壓編程。為了提高效率，由可編程開(kāi)關(guān)供給裝置來(lái)產(chǎn)生供給電壓。用脈沖寬度調(diào)制器(“PWM”)的供給電壓來(lái)改變發(fā)射器565的輸出幅度，以通過(guò)幾個(gè)互相獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的發(fā)射器線(xiàn)圈產(chǎn)生的不同幅度的疊加磁場(chǎng)在正確方向上控制信號(hào)。
參考附圖6，遠(yuǎn)程“靈敏傳感器”115的電子電路通常由電子框圖600表示，它包括至少一個(gè)發(fā)射器/接收器線(xiàn)圈605或者RF天線(xiàn)，其接收器用于將一個(gè)探測(cè)器615的輸出610提供給一個(gè)控制器電路620?？刂破麟娐?20具有一個(gè)它控制的輸出625，該輸出625供給到一個(gè)壓力計(jì)630，從而使得壓力計(jì)輸出信號(hào)被引導(dǎo)到一個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(“ADC”)/存儲(chǔ)器635，它借助于一個(gè)導(dǎo)體640接收來(lái)自壓力計(jì)的信號(hào)，并且還借助于導(dǎo)體645接收來(lái)自控制器電路620的控制信號(hào)。一個(gè)電池650設(shè)置在遙感器電路600內(nèi)，并且通過(guò)電源導(dǎo)線(xiàn)655、670和675與遙感器115的各個(gè)電路部件相連接。ADC/存儲(chǔ)器電路635的一個(gè)記憶輸出680供給到一個(gè)接收器線(xiàn)圈控制電路685。接收器線(xiàn)圈控制電路685的功能是借助于導(dǎo)體690而作為一個(gè)發(fā)射器/接收器線(xiàn)圈605的驅(qū)動(dòng)器電路，以將數(shù)據(jù)發(fā)射到發(fā)射器/接收器電路300。
在完整的發(fā)射過(guò)程中，收發(fā)器單元305也作為一個(gè)接收器使用，如圖3所示。當(dāng)接收的信號(hào)的幅度為最大值時(shí)，遙感器115位于最靠近位置，以?xún)?yōu)化鉆鋌100與遙感器115之間的傳輸。
參考附圖7，在操作過(guò)程中，一旦布置了遙感器115，它開(kāi)始收集數(shù)據(jù)。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，遙感器115包括一個(gè)定時(shí)器，該定時(shí)器定期激發(fā)電子電路600(如圖6所示)加電。遙感器115然后采集數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在ADC/存儲(chǔ)器635中，然后返回到睡眠狀態(tài)。當(dāng)陣列式天線(xiàn)325與遙感器115的天線(xiàn)605對(duì)齊時(shí)，包括一個(gè)功率放大器(未示出)的鉆鋌發(fā)射器700通過(guò)陣列式天線(xiàn)元件325發(fā)射一個(gè)喚醒音給遙感器115。該喚醒音發(fā)射的頻率接近于遙感器115的共振頻率。如果陣列式天線(xiàn)元件325足夠近，遙感器115則接收穿過(guò)其天線(xiàn)605的喚醒音，通過(guò)接收器喚醒電子設(shè)備705探測(cè)所接收到的信號(hào)，然后如果信號(hào)是正確的頻率則執(zhí)行喚醒操作。遙感器115然后發(fā)射一個(gè)確認(rèn)信號(hào)給鉆鋌發(fā)射器700并等待接收一個(gè)命令。
當(dāng)遙感器115被鉆鋌發(fā)射器700喚醒后，遙感器115能夠接收和執(zhí)行一系列的命令例如象采集數(shù)據(jù)、發(fā)射數(shù)據(jù)、記憶讀取和存儲(chǔ)器寫(xiě)操作。最通常的情況是，鉆鋌發(fā)射器700將指示遙感器115發(fā)射數(shù)據(jù)。遙感器115將來(lái)自發(fā)射器710的測(cè)量數(shù)據(jù)穿過(guò)天線(xiàn)605發(fā)射給發(fā)射器/接收器電路300，然后進(jìn)入睡眠狀態(tài)。發(fā)射器/接收器電路300內(nèi)的接收器715放大、解調(diào)和解碼數(shù)據(jù)。一個(gè)位于鉆鋌電子設(shè)備中的雙工器720保護(hù)鉆鋌內(nèi)的接收器715。鉆鋌100內(nèi)的陣列式天線(xiàn)元件325被調(diào)諧以與遙感器115的發(fā)射頻率形成共振。除了共振頻率調(diào)節(jié)電路725外，發(fā)射器/接收器電路300還包括陣列式開(kāi)關(guān)(如圖5A、5B所示)，用于選擇激活的天線(xiàn)陣列元件400和它們的極性。
特別是，鉆鋌100位于靠近遙感器115的位置。在某些實(shí)施方式中，鉆鋌100實(shí)際上用于布置遙感器115，在這種情況下，鉆鋌100將靠近遙感器115。如果遙感器115是以前布置的，其位置可以從有關(guān)布置該傳感器的記錄中確定其位置。作為最后一種方法，通過(guò)振動(dòng)井眼105內(nèi)的鉆鋌100，收發(fā)器單元305可以被用于確定遙感器115的位置。一個(gè)電磁波從鉆鋌100內(nèi)的發(fā)射器/接收器電路300發(fā)射以打開(kāi)遙感器115并促使該遙感器115將一個(gè)確認(rèn)的編碼的信號(hào)送回。“同步交換”方法可以用于確定遙感器115的位置，因?yàn)閺倪b感器115的同步交換信號(hào)的接收將指示出，鉆鋌100位于靠近遙感器115足夠近的位置。
然后，一旦確定了遙感器115的位置后，必須跟蹤該遙感器115的位置。鉆鋌100與遙感器115之間的通訊通常在鉆井操作中進(jìn)行，盡管這對(duì)于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明是不必要的。因此收發(fā)器單元305相對(duì)于遙感器115將產(chǎn)生某種程度的位移和旋轉(zhuǎn)，而這種移動(dòng)應(yīng)該被跟蹤。這可以通過(guò)確定陣列式元件400或者一組陣列式元件400并接收遙感器115的一定時(shí)間內(nèi)的同步交換信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這其中假定了陣列式天線(xiàn)元件400既沿著軸向排列又沿著傾斜方向排列。利用這些信息，收發(fā)器元件305和遙感器115之間的相對(duì)位置可以推斷出。一旦推斷出它們的相對(duì)位置，控制邏輯電路(例如附圖5A、5B中的控制邏輯電路520，545)可以確定它希望如何改變收發(fā)器單元305產(chǎn)生的電磁場(chǎng)，以保持鉆鋌100與遙感器115之間的連續(xù)接觸。
遙感器115布置到地層內(nèi)距離井眼105的距離也應(yīng)該確定。一種這樣的確定方法就是對(duì)三個(gè)或者更多的陣列式天線(xiàn)元件400接收的同步交換信號(hào)的相差進(jìn)行三角測(cè)量。注意到，距離的確定應(yīng)該是在位置確定之后。
確定遙感器115的位置和布置距離并且跟蹤其位置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它允許收發(fā)器單元集中在遙感器115的方向產(chǎn)生的電磁場(chǎng)。然而，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)在某些陣列式天線(xiàn)315產(chǎn)生軸對(duì)稱(chēng)磁場(chǎng)的實(shí)施例中沒(méi)有顯現(xiàn)出來(lái)，因?yàn)槠浯艌?chǎng)根據(jù)定義是軸對(duì)稱(chēng)的。因此，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)對(duì)于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明是不必要的。對(duì)于所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)不是軸對(duì)稱(chēng)的實(shí)施例也是這樣的。然而還要注意到，在實(shí)現(xiàn)這種優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例中，其可以是實(shí)時(shí)進(jìn)行的并且可以在鉆井作業(yè)時(shí)實(shí)現(xiàn)。
同步交換方法激發(fā)遙感器115的電子設(shè)備以進(jìn)入采集和發(fā)射狀態(tài)，壓力數(shù)據(jù)和其它代表選定選定的地層特性的數(shù)據(jù)連同傳感器的確認(rèn)碼從遙感器115處獲得。注意到，在某些實(shí)施例中，遙感器115即使在睡眠狀態(tài)時(shí)也可以連續(xù)采集數(shù)據(jù)，因此在喚醒時(shí)它將進(jìn)入一個(gè)發(fā)射模式。同時(shí)，獲取壓力計(jì)數(shù)據(jù)(壓力和溫度)和其它選定的地層特性，并且遙感器115的電子設(shè)備將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為一個(gè)或者多個(gè)系列的數(shù)字信號(hào)。該數(shù)字信號(hào)或者這些數(shù)字信號(hào)，例如在本例子中，從遙感器115借助于發(fā)射器/接收器電路300發(fā)射回到鉆鋌100。這可以通過(guò)將每一個(gè)數(shù)據(jù)的單個(gè)的位同步并編碼成某個(gè)具體的時(shí)序來(lái)實(shí)現(xiàn)。在獲得了穩(wěn)定的壓力和溫度讀數(shù)并且成功地將讀數(shù)發(fā)射到鉆鋌100攜帶的電路后，(根據(jù)具體的實(shí)施方式的不同)數(shù)據(jù)采集和發(fā)射或者至少是數(shù)據(jù)發(fā)射中止。
無(wú)論何時(shí)激發(fā)所述的序列，位于鉆鋌100內(nèi)的發(fā)射器/接收器電路300由收發(fā)器功率驅(qū)動(dòng)器310提供電能。按照由振蕩器315確定的頻率，一個(gè)電磁波從鉆鋌100發(fā)射。所述的頻率可以從100KHz到500MHz范圍選取。一旦遙感器115落入到發(fā)射器/接收器電路300的影響范圍內(nèi)，位于遙感器115內(nèi)的接收器線(xiàn)圈605將利用接收器線(xiàn)圈控制電路685和線(xiàn)圈605而以?xún)杀蹲畛躅l率的頻率輻射回電磁波。
在圖4A中的一個(gè)具體的實(shí)施例中，設(shè)計(jì)了一個(gè)八圈線(xiàn)圈。利用一個(gè)商用的FEM編碼產(chǎn)生一個(gè)基本的電磁場(chǎng)。FEM編碼通過(guò)利用在一個(gè)圓柱層狀介質(zhì)內(nèi)線(xiàn)圈響應(yīng)的分析解來(lái)解決簡(jiǎn)化的幾何問(wèn)題來(lái)實(shí)現(xiàn)。在軸向(Z)軸方向從-10到10英寸并且y＝7英寸的范圍內(nèi)優(yōu)化該電磁場(chǎng)。每一個(gè)線(xiàn)圈的方向和位置如圖8所示，該圖還給出了當(dāng)1毫安電流穿過(guò)電導(dǎo)率為σF＝5.55S/m(ρ＝0.18Ω-m)的地層內(nèi)的一個(gè)線(xiàn)圈時(shí)天線(xiàn)所接收的測(cè)量電壓。曲線(xiàn)指示出在優(yōu)化區(qū)域內(nèi)電壓(以及電磁場(chǎng))的較好的均勻性。
下面是關(guān)于本發(fā)明的具體實(shí)施例的詳細(xì)描述的結(jié)論。上述公開(kāi)的具體的實(shí)施例只是說(shuō)明性的，因?yàn)閷?duì)受益于本發(fā)明指導(dǎo)的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)本發(fā)明顯然可以按照不同但是等價(jià)的方式進(jìn)行修改和實(shí)施。而且除了下面的權(quán)利要求書(shū)外對(duì)這里所述的構(gòu)造或設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)沒(méi)有限制。因此，這里公開(kāi)的具體的實(shí)施例顯然可以改變或修改；并且這些變化是在權(quán)利要求所要求的本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍由下面的權(quán)利要求書(shū)確定。
權(quán)利要求
1.一種用于在井眼中采集井下數(shù)據(jù)的裝置，所述的裝置包括一個(gè)天線(xiàn)，包括多個(gè)陣列式收發(fā)器元件；以及電子電路，用于通過(guò)控制施加給陣列式元件的電能來(lái)控制通過(guò)天線(xiàn)的發(fā)射或接收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，陣列式元件包括多個(gè)線(xiàn)圈或者多個(gè)形成在導(dǎo)電薄板上的槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，多個(gè)線(xiàn)圈纏繞在一個(gè)鐵芯上或者以陣列形式排列在一個(gè)柔性板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述的多個(gè)線(xiàn)圈中的每一個(gè)線(xiàn)圈是一個(gè)圓形線(xiàn)圈或者螺旋線(xiàn)圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述的陣列式元件的至少一部分以串聯(lián)形式電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述的陣列式元件的至少第二部分以并聯(lián)形式電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述的陣列式元件的至少一部分以并聯(lián)形式電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述的電子電路包括多個(gè)能夠控制使每一個(gè)單個(gè)的陣列式元件通電的可開(kāi)關(guān)元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述的可開(kāi)關(guān)元件可以操作以產(chǎn)生一個(gè)從所述的天線(xiàn)發(fā)射的實(shí)時(shí)的、空間剖面隨時(shí)間變化的電磁場(chǎng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述的可開(kāi)關(guān)元件可以操作以產(chǎn)生一個(gè)從所述的天線(xiàn)發(fā)射的實(shí)時(shí)的、空間剖面隨時(shí)間變化的電磁場(chǎng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述的電子電路軸向控制發(fā)射或者接收。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述的電子電路還有角度地控制發(fā)射或者接收。
13.一個(gè)鉆鋌，用于在井眼中采集井下數(shù)據(jù)，所述的鉆鋌包括至少一個(gè)收發(fā)器；一個(gè)用于在井眼中采集井下數(shù)據(jù)的裝置，所述的裝置包括一個(gè)天線(xiàn)，包括多個(gè)陣列式收發(fā)器元件；以及電子電路，用于通過(guò)控制施加給陣列式元件的電能來(lái)控制收發(fā)器的通過(guò)天線(xiàn)的發(fā)射或接收；收發(fā)器功率驅(qū)動(dòng)器，用于為收發(fā)器提供電能；一個(gè)振蕩器，用于確定收發(fā)器功率驅(qū)動(dòng)器的頻率；以及調(diào)諧的接收器放大器，供收發(fā)器在控制接收中使用。
14.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，其中，所述的陣列式元件的至少一部分以串聯(lián)形式電連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求35所述的裝置，其中，所述的陣列式元件的至少第二部分以并聯(lián)形式電連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，其中，所述的陣列式元件的至少一部分以并聯(lián)形式電連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，其中，所述的可開(kāi)關(guān)元件可以控制發(fā)射或者接收以產(chǎn)生一個(gè)從所述的天線(xiàn)發(fā)射的實(shí)時(shí)的、空間剖面隨時(shí)間變化的電磁場(chǎng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，其中，所述的電子電路軸向控制發(fā)射或者接收。
19.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，其中，所述的電子電路還有角度地控制發(fā)射或者接收。
20.根據(jù)權(quán)利要求34所述的鉆鋌，還包括一個(gè)用于側(cè)向把一個(gè)遙感器配置到井眼外側(cè)的地下地層內(nèi)的一個(gè)位置的裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求41所述的鉆鋌，其中，所述的用于側(cè)向配置遠(yuǎn)程智能傳感器的裝置包括一個(gè)液壓促動(dòng)器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)設(shè)置用于與遙感器配合的液壓激勵(lì)配置柱塞。
22.一種在井眼中采集井下數(shù)據(jù)的方法，所述的方法包括將一個(gè)收發(fā)器單元定位在靠近已經(jīng)放置到地層內(nèi)的遙感器的位置上；以及控制一個(gè)電磁信號(hào)以通過(guò)一個(gè)無(wú)線(xiàn)連接與遙感器通訊。
23.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中，定位收發(fā)器包括在鉆井作業(yè)期間定位收發(fā)器單元。
24.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中，定位收發(fā)器單元包括定位遙感器。
25.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中，還包括將遙感器放置到地層內(nèi)。
26.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中，將收發(fā)器單元定位在靠近遙感器的位置的步驟包括將該收發(fā)器單元定位在靠近一個(gè)處于睡眠狀態(tài)的遙感器的位置。
27.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中，控制電磁信號(hào)的步驟包括控制發(fā)射或者接收以產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)的、空間剖面隨著時(shí)間變化的電磁場(chǎng)。
28.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其中，控制發(fā)射或者接收以產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)的、空間剖面隨著時(shí)間變化的電磁場(chǎng)的步驟包括軸向控制發(fā)射或者接收。
29.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其中，控制發(fā)射或者接收以產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)的、空間剖面隨著時(shí)間變化的電磁場(chǎng)包括在傾斜方向控制發(fā)射或者接收。
30.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其中，控制發(fā)射或者接收以產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)的、空間剖面隨著時(shí)間變化的電磁場(chǎng)包括在傾斜方向控制發(fā)射或者接收。
31.一種用于在井眼內(nèi)采集井下數(shù)據(jù)的裝置，所述的方法包括將一個(gè)收發(fā)器單元定位在靠近已經(jīng)放置到地層內(nèi)的遙感器的位置上的裝置；以及控制一個(gè)電磁信號(hào)以通過(guò)一個(gè)無(wú)線(xiàn)連接與遙感器通訊的裝置。
32.根據(jù)權(quán)利要求52所述的裝置，其中，定位收發(fā)器單元的裝置包括在鉆井作業(yè)中定位收發(fā)器單元的裝置。
33.根據(jù)權(quán)利要求52所述的裝置，其中，定位收發(fā)器單元的裝置包括定位遙感器的裝置。
34.根據(jù)權(quán)利要求52所述的裝置，其中，還包括將遙感器放置到地層內(nèi)的裝置。
35.根據(jù)權(quán)利要求52所述的裝置，其中，將收發(fā)器單元定位在靠近遙感器的位置上的裝置包括將該收發(fā)器單元定位在一個(gè)處于睡眠狀態(tài)的遙感器附近的裝置。
36.根據(jù)權(quán)利要求52所述的裝置，其中，控制裝置包括一個(gè)天線(xiàn)，包括多個(gè)陣列式收發(fā)器元件；以及電子電路，用于通過(guò)控制施加給陣列式元件的電能來(lái)控制通過(guò)天線(xiàn)的發(fā)射或接收。
37.根據(jù)權(quán)利要求52所述的裝置，其中，控制電磁信號(hào)的裝置包括控制發(fā)射或者接收以產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)的、空間剖面隨著時(shí)間變化的電磁場(chǎng)的裝置。
38.根據(jù)權(quán)利要求58所述的裝置，其中，控制發(fā)射或者接收以產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)的、空間剖面隨著時(shí)間變化的電磁場(chǎng)的裝置包括軸向控制發(fā)射或者接收的裝置。
39.根據(jù)權(quán)利要求58所述的裝置，其中，控制發(fā)射或者接收以產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)的、空間剖面隨著時(shí)間變化的電磁場(chǎng)的裝置包括在傾斜方向控制發(fā)射或者接收的裝置。
40.根據(jù)權(quán)利要求58所述的裝置，其中，控制發(fā)射或者接收以產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)的、空間剖面隨著時(shí)間變化的電磁場(chǎng)的裝置包括在傾斜方向控制發(fā)射或者接收的裝置。
41.根據(jù)權(quán)利要求58所述的裝置，其中，控制發(fā)射或者接收以產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)的、空間剖面隨著時(shí)間變化的電磁場(chǎng)的裝置包括一個(gè)天線(xiàn)，包括多個(gè)陣列式收發(fā)器元件；以及電子電路，用于通過(guò)控制施加給陣列式元件的電能來(lái)控制通過(guò)天線(xiàn)的發(fā)射或接收，該電子電路包括能夠控制使每一個(gè)單個(gè)的陣列式元件通電的一組可開(kāi)關(guān)元件。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種甚至能夠在鉆井時(shí)在井眼內(nèi)采集井下數(shù)據(jù)的方法和裝置。所述的裝置通常包括一個(gè)天線(xiàn)和有關(guān)的電子電路。天線(xiàn)包括多個(gè)陣列式收發(fā)器元件,而所述的電子電路利用控制施加給陣列式元件的電能而控制通過(guò)天線(xiàn)進(jìn)行的發(fā)射或者接收。在操作時(shí),一個(gè)包括這種天線(xiàn)的收發(fā)器單元被定位到靠近一個(gè)已經(jīng)放置到一個(gè)地層內(nèi)的一個(gè)遙感器附近。一個(gè)電磁波信號(hào)然后控制用于通過(guò)一個(gè)無(wú)線(xiàn)連接與遙感器通訊。
文檔編號(hào)G01V9/00GK1384272SQ0211888
公開(kāi)日2002年12月11日 申請(qǐng)日期2002年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月9日
發(fā)明者J·R·塔巴諾, J·C·戈斯瓦米, A·赫菲爾, B·翁德伍德 申請(qǐng)人:施盧默格海外有限公司