沿著管狀構(gòu)件執(zhí)行無線超聲通信的方法和系統(tǒng)技術(shù)方案

描述了一種用于沿著管狀構(gòu)件進行無線通信的方法和系統(tǒng)。該方法包括確定、構(gòu)建和安裝通信網(wǎng)絡，該通信網(wǎng)絡使用一個或多個通信耦合設(shè)備(114)沿著一個或多個管狀構(gòu)件(110)進行通信。該通信網(wǎng)絡用于執(zhí)行系統(tǒng)的操作，諸如烴操作，所述操作可能涉及烴勘探、烴開發(fā)和/或烴生產(chǎn)。

Method and system of wireless ultrasonic communication along tubular structure

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】沿著管狀構(gòu)件執(zhí)行無線超聲通信的方法和系統(tǒng)相關(guān)申請的交叉引用本申請要求于2018年11月17日提交的題為“MethodandSystemforPerformingWirelessUltrasonicCommunicationsalongTubularMembers”的美國臨時申請序列No.62/588,080的權(quán)益，其公開內(nèi)容通過引用整體并入本文。本申請涉及于2018年3月1日公開的題為“DualTransducerCommunicationsNodeforDownholeAcousticWirelessNetworksandMethodEmployingSame”的美國專利公開No.2018/0058207、于2018年3月1日公開的題為“CommunicationNetworks,RelayNodesforCommunicationNetworks,andMethodsofTransmittingDataAmongaPluralityofRelayNodes”美國專利公開No.2018/005206、于2018年3月1日公開的題為“HybridDownholeAcousticWirelessNetwork”的美國公開No.2018/0058208、于2018年3月1日公開的題為“MethodsofAcousticallyCommunicatingandWellsthatUtilizetheMethods”的美國公開No.2018/0058203、于2018年3月1日公開的題為“DownholeMultiphaseFlowSensingMethods”的美國公開No.2018/0058209、于2018年3月8日公開的題為“AcousticHousingforTubulars”的美國公開No.2018/0066510，其公開內(nèi)容通過引用整體并入本文。本申請涉及以下具有共同專利技術(shù)人和受讓人的美國臨時申請：于2018年9月24日提交的題為“MethodandSystemforPerformingOperationsusingCommunications”的美國專利申請No.16/139,414、于2018年9月24日提交的題為“MethodandSystemforPerformingCommunicationsusingAliasing”的美國專利申請No.16/139,394、于2018年9月24日提交的題為“MethodandSystemforPerformingOperationswithCommunications”的美國專利申請No.16/139,427、于2018年9月24日提交的題為“MethodandSystemforPerformingWirelessUltrasonicCommunicationsalongaDrillingString”的美國專利申請No.16/139,421、于2018年9月24日提交的題為“MethodandSystemforPerformingHydrocarbonOperationswithMixedCommunicationNetworks”的美國專利申請No.16/139,384、于2017年11月17日提交的題為“MethodandSystemforPerformingCommunicationsDuringCementingOperations”的美國臨時申請No.62/588,054、于2018年9月24日提交的題為“VerticalSeismicProfiling”的美國專利申請No.16/139,373、于2017年11月17日提交的題為“MethodandSystemforPerformingOperationsusingCommunicationsforaHydrocarbonSystem”的美國臨時申請No.62/588,067以及于2017年11月17日提交的題為“MethodandSystemforPerformingHydrocarbonOperationsusingCommunicationsAssociatedwithCompletions”的美國臨時申請No.62/588,103，其公開內(nèi)容通過引用整體并入本文。
本公開一般而言涉及與沿著管狀構(gòu)件的通信節(jié)點聲學通信的領(lǐng)域。具體而言，本公開涉及用于與沿著一個或多個管狀構(gòu)件布置的通信節(jié)點進行聲學通信以增強操作的方法和系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
本部分旨在介紹本領(lǐng)域的各個方面，這些方面可以與本公開的示例性實施例相關(guān)聯(lián)。相信該討論有助于提供促進更好地理解本專利技術(shù)的特定方面的框架。因此，應該理解的是，該部分應該從這個角度來閱讀而不必作為對現(xiàn)有技術(shù)的承認。信息的交換可以用于管理系統(tǒng)的各種類型的操作。作為示例，已經(jīng)在烴勘探、烴開發(fā)和/或烴生產(chǎn)操作中提出了幾種實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)或方法。為了交換信息，設(shè)備可以利用物理連接或無線連接進行通信。作為第一個示例，將諸如纜線、電導體或光纜之類的物理連接固定到管狀構(gòu)件，該管狀構(gòu)件可以用于評估地下條件。纜線可以固定到管狀構(gòu)件的內(nèi)部部分和/或管狀構(gòu)件的外部部分。纜線提供物理或硬線連接，以提供實時數(shù)據(jù)傳輸。此外，纜線可以用于提供高數(shù)據(jù)傳輸速率以及直接將電力輸送到井下設(shè)備，諸如傳感器。但是，物理纜線的使用可能是困難的，因為必須將纜線解繞并附接到布置在井筒內(nèi)的管狀構(gòu)件部分上。因此，纜線可能被井筒內(nèi)的其它操作損壞和/或可能在管狀構(gòu)件的安裝期間(例如，在涉及旋轉(zhuǎn)管狀構(gòu)件的安裝時)損壞。此外，必須在某些井下裝備中提供通道以為纜線提供物理路徑。這些通道引入了額外的潛在故障點，并且可能必須在甚至不與通信網(wǎng)絡關(guān)聯(lián)的裝備中提供，這可能會增加烴操作的成本。作為物理連接或硬線配置的替代方案，無線連接或技術(shù)可以用于沿著管狀構(gòu)件的通信。此類技術(shù)被稱為無線遙測。無線網(wǎng)絡可以包括彼此交換信息以管理井筒內(nèi)的數(shù)據(jù)通信的各種通信節(jié)點。另外，計算機系統(tǒng)也可以與無線網(wǎng)絡通信以從地面位置管理烴操作。為了操作，通信節(jié)點可以涉及不同的無線網(wǎng)絡類型。作為第一個示例，無線電傳輸可以用于井筒通信。但是，在某些環(huán)境中或在某些操作(諸如鉆井操作)期間使用無線電傳輸可能是不切實際或不可用的。其它系統(tǒng)可以使用聲學無線網(wǎng)絡經(jīng)由音調(diào)傳輸介質(zhì)來傳輸諸如振動的聲信號。一般而言，給定的音調(diào)傳輸介質(zhì)可能只允許在特定頻率范圍內(nèi)進行通信；并且在一些系統(tǒng)中，該頻率范圍可能相對較小。這樣的系統(tǒng)在本文中可以被稱為頻譜受限的系統(tǒng)。頻譜受限的系統(tǒng)的示例可以包括井，諸如烴井，其包括沿著管狀構(gòu)件的長度間隔開的多個通信節(jié)點。實際上，井下環(huán)境可能包括井筒內(nèi)未知且不可預測的條件。當在井筒內(nèi)執(zhí)行烴操作時，這些條件會更加復雜，這可能導致流體成分(例如，天然氣、水和油)變化和/或井筒內(nèi)執(zhí)行的活動變化(例如，旋轉(zhuǎn)機械、鉆井或生產(chǎn)振動等)。雖然沿著管狀構(gòu)件的無線網(wǎng)絡可能是有益的，但是常規(guī)的數(shù)據(jù)傳輸機制可能不是有效的，并且操作可能成問題。實際上，隨著井下操作(諸如鉆井、完井監(jiān)視和儲層管理)對數(shù)據(jù)需求不斷增加，越來越多的井下傳感器被用于提供所需的數(shù)據(jù)。當前，大多數(shù)傳感器被夾到管狀本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
1.一種在系統(tǒng)的多個通信節(jié)點之間傳送數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括：/n確定通信網(wǎng)絡，其中所述通信網(wǎng)絡包括多個通信節(jié)點；/n配置所述多個通信節(jié)點，其中所述多個通信節(jié)點中的每個通信節(jié)點被配置為沿著多個管狀構(gòu)件在所述多個通信節(jié)點中的兩個或更多個通信節(jié)點之間傳輸信號；/n提供多個通信耦合設(shè)備，其中所述多個通信耦合設(shè)備中的每個通信耦合設(shè)備被配置為將所述多個通信節(jié)點中的一個或多個通信節(jié)點封裝在所述通信耦合設(shè)備的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)；/n在所述系統(tǒng)中的所述多個管狀構(gòu)件中的兩個管狀構(gòu)件之間安裝所述多個通信耦合設(shè)備中的每個通信耦合設(shè)備；/n在所述系統(tǒng)的操作期間在所述多個通信節(jié)點中的兩個或更多個通信節(jié)點之間傳送操作數(shù)據(jù)；以及/n基于所述操作數(shù)據(jù)執(zhí)行操作。/n

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】20171117 US 62/588,0801.一種在系統(tǒng)的多個通信節(jié)點之間傳送數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括：
確定通信網(wǎng)絡，其中所述通信網(wǎng)絡包括多個通信節(jié)點；
配置所述多個通信節(jié)點，其中所述多個通信節(jié)點中的每個通信節(jié)點被配置為沿著多個管狀構(gòu)件在所述多個通信節(jié)點中的兩個或更多個通信節(jié)點之間傳輸信號；
提供多個通信耦合設(shè)備，其中所述多個通信耦合設(shè)備中的每個通信耦合設(shè)備被配置為將所述多個通信節(jié)點中的一個或多個通信節(jié)點封裝在所述通信耦合設(shè)備的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)；
在所述系統(tǒng)中的所述多個管狀構(gòu)件中的兩個管狀構(gòu)件之間安裝所述多個通信耦合設(shè)備中的每個通信耦合設(shè)備；
在所述系統(tǒng)的操作期間在所述多個通信節(jié)點中的兩個或更多個通信節(jié)點之間傳送操作數(shù)據(jù)；以及
基于所述操作數(shù)據(jù)執(zhí)行操作。


2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述多個管狀構(gòu)件中的兩個管狀構(gòu)件之間安裝所述多個通信耦合設(shè)備中的每個通信耦合設(shè)備還包括：
將通信耦合設(shè)備機械地耦合到所述多個管狀構(gòu)件中的第一管狀構(gòu)件；以及
將通信耦合設(shè)備機械地耦合到所述多個管狀構(gòu)件中的第二管狀構(gòu)件。


3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，還包括：
識別要在系統(tǒng)中測量的參數(shù)；
其中所述多個通信耦合設(shè)備中的一個或多個通信耦合設(shè)備被配置為將一個或多個傳感器封裝在所述內(nèi)部區(qū)域內(nèi)，其中所述一個或多個傳感器中的每個傳感器被配置為測量與所述系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的參數(shù)；
其中所述一個或多個傳感器中的至少一個傳感器被配置為在所述多個管狀構(gòu)件內(nèi)部或從管狀構(gòu)件外部獲得測量結(jié)果；以及
其中與所述系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的參數(shù)包括壓力、溫度、流速、聲音、振動、電阻率、阻抗、電容、紅外線、伽馬射線及其任意組合中的一個或多個。


4.如權(quán)利要求1至3中的任一項所述的方法，其中所述多個通信節(jié)點中的每個通信節(jié)點被配置為以全向模式或定向模式在所述多個通信節(jié)點中的兩個或更多個通信節(jié)點之間傳輸信號；以及
其中以定向模式或全向模式執(zhí)行所述操作數(shù)據(jù)的傳輸。


5.如權(quán)利要求1至4中的任一項所述的方法，其中所述多個通信節(jié)點中的每個通信節(jié)點包括一個或多個換能器。


6.如權(quán)利要求1至5中的任一項所述的方法，其中所述多個通信節(jié)點中的每個通信節(jié)點包括第一換能器陣列和第二換能器陣列。


7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一換能器陣列中的換能器圍繞所述多個通信耦合設(shè)備中的至少一個通信耦合設(shè)備的周邊周向間隔開，并且其中所述第二換能器陣列中的換能器圍繞所述多個通信耦合設(shè)備中的至少一個通信耦合設(shè)備的周邊周向間隔開。


8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一換能器陣列中的換能器圍繞所述多個通信耦合設(shè)備中的一個通信耦合設(shè)備的周邊等距間隔開，并且其中所述第二換能器陣列中的換能器圍繞所述多個通信耦合設(shè)備中的一個通信耦合設(shè)備的周邊等距間隔開。


9.如權(quán)利要求6至8中的任一項所述的方法，其中所述第一換能器陣列布置在所述通信耦合設(shè)備的第一端上，并且其中所述第二換能器陣列布置在所述通信耦合設(shè)備的第二端上，所述第一換能器陣列包括至少一個被配置為從所述第一端的通信耦合設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)分組的換能器以及至少一個被配置為接收數(shù)據(jù)分組的換能器，所述第二換能器陣列包括至少一個被配置為從所述第二端的通信耦合設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)分組的換能器以及至少一個被配置為接收數(shù)據(jù)分組的換能器。


10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第一換能器陣列被配置為生成一個或多個信號，以向在所述第二端處接收到的一個或多個信號提供相長干涉。


11.如權(quán)利要求6至10中的任一項所述的方法，其中所述第一換能器陣列和所述第二換能器陣列被配置為與所述多個通信節(jié)點中的其它通信節(jié)點交換聲信號，并且被配置為經(jīng)由物理連接在所述第一換能器陣列和所述第二換能器陣列之間交換信號。


12.如權(quán)利要求1至11中的任一項所述的方法，其中所述多個通信節(jié)點中的每個通信節(jié)點：
在所述多個通信節(jié)點中的一個通信節(jié)點中接收一個或多個信號，以及
使用高通濾波器對所述一個或多個信號進行濾波，以減少所述多個通信節(jié)點中的所述一個通信節(jié)點中來自所述一個或多個信號的背景噪聲。


13.如權(quán)利要求1至12中的任一項所述的方法，其中在所述系統(tǒng)的操作期間在所述多個通信節(jié)點中的兩個或更多個通信節(jié)點之間傳送操作數(shù)據(jù)還包括通過以下傳輸操作數(shù)據(jù)：
在所述多個通信節(jié)點中的所述兩個或更多個通信節(jié)點之間的所述多個管狀構(gòu)件...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：T·F·金恩，伊曉華，S·W·克勞森，M·M·迪斯科，K·W·德斯蒙德，J·H·莫斯，
申請(專利權(quán))人：埃克森美孚上游研究公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US