井下工具的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种井下工具，其包括用于经由井下的井筒流体通信以操作井下工具 的井下通信模块。本发明还涉及一种井下系统和一种通信方法。
【背景技术】
[0002] 通过声信号或井筒流体中的天线在地面与井内工具之间通信是已知的。然而，井 筒流体在很多时候是非常不均匀的，因为它包括泥浆、水垢、油和水、以及气泡。因此，通信 有时会发生故障。
[0003] 有时，两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 间的情况下执行井下作业。然而，在这种情况下，该另一名操作者的工具之间的通信在这些 工具被所述一名操作者的工具隔开时被阻断，通信无法经所述一名操作者的工具进行。这 归因于这样的事实，即一名操作者使用了与另一名操作者不同的通信系统以及不可能拉动 电缆通过中间工具的事实。
[0004] 由于现有技术的天线或通过井筒流体的声通信并不一定会顺利地起作用，因此， 需要一种替代的通信形式。
【发明内容】
[0005] 本发明的一个目的是完全或部分地克服现有技术中的上述缺点和不足。更特别 地，一个目的是提供一种在由中间工具隔开的两个工具之间提供成功的通信的改进的通信 单元。
[0006] 从下面的描述中将变得显而易见的上述目的以及众多的其它目的、优点和特征由 根据本发明的方案来实现，即通过要从井的顶部浸入井筒流体中的井下工具来实现，该井 下工具包括：
[0007] -第一工具部段；
[0008] -具有内表面的工具壳体；以及
[0009] -用于经由井下井筒流体通信来操作该井下工具的井下通信模块，其包括：
[0010] -具有第一端面和第二端面并布置在工具壳体内的压电收发器;以及
[0011] -元件，
[0012] 其中，该元件布置在该压电收发器与该工具壳体之间，并且该元件邻接该压电收 发器的第一端面和该壳体的内表面布置，以使得该工具壳体在该压电收发器被激活并沿工 具壳体的径向扩张向外迫压该工具壳体并经由井筒流体发送信号时用作换能器。
[0013] 通过使该元件布置在该压电收发器和该工具壳体之间，该工具壳体可在该压电收 发器被激活并沿工具壳体的径向扩张向外迫压该工具壳体时用作换能器。据此，能够越过 第三方工具经由井筒流体发送和接收更强的信号，这是不可能借助已知换能器来实现的。
[0014] 此外，该通信模块可容纳在该工具壳体中，提供更稳定的通信，并且该通信模块可 被牢固地密封以与井筒流体隔绝。已知换能器布置在工具壳体的凹口中，导致在工具使用 中的不确定的密封。
[0015] 该元件可以是共振器。
[0016] 该工具壳体可随该压电收发器一起沿径向扩张。
[0017] 此外，该元件和该压电收发器可通过该工具壳体在径向上被锁定。
[0018] 并且，所述信号可以压电收发器和元件的本征频率传输。
[0019] 此外，所述信号可以30_50kHz的频率被传输和/或接收。
[0020] 替代地，所述信号可以25-70kHz，优选为30-50kHz，更优选为35-45kHz的频率被传 输和/或接收。
[0021] 进一步地，该压电收发器可以是压电陶瓷元件。
[0022] 此外，该元件可以具有基础部件和活动部件。
[0023]该活动部件可以面向该壳体的内表面布置。
[0024]并且，该活动部件可邻接该工具壳体的内表面布置。
[0025] 除此之外，该活动部件可具有对应于该壳体的内表面的形状。
[0026] 此外，该活动部件可适于以弹性方式相对于该基础部件运动。
[0027] 除此之外，该活动部件可具有叶片形状，如叶片弹簧。
[0028] 这样的叶片弹簧可从该基础部件突伸出。
[0029] 此外，该叶片弹簧可被设计成调节该元件以符合该压电收发器和该元件的本征频 率。
[0030] 上述井下工具还可包括第二元件，该第二元件布置成紧贴该压电收发器的第二端 面和该壳体的内表面。
[0031] 并且，该第一元件和第二元件可借助螺栓或螺钉连接，并且所述螺栓或螺钉起到 弹簧的作用，以使得所述元件仍能够沿径向向外运动。
[0032] 所述螺栓或螺钉可形成为元件和收发器的系统的弹性能力部件。
[0033] 并且，上述的井下工具还可包括第二压电收发器，其布置在第二端面和该第二元 件之间。
[0034]此外，上述的井下工具可包括导电装置，该导电装置用于将该压电收发器与适于 激活该压电收发器的控制单元电连接。
[0035]此外，所述元件可借助连接机构如螺栓连接。
[0036]所述导电装置可以是布置成邻接该第二端面的片状件。
[0037]此外，所述导电装置可以是布置在所述压电收发器之间的片状件。
[0038]并且，所述壳体可具有圆筒形状。
[0039] 进一步地，所述元件可具有月牙形横截面形状。
[0040] 该活动部件可具有曲线形状，以便与所述内表面相适合。
[0041]此外，所述第一工具部段可以与上述井下工具电连接，用于经由井筒流体向另一 工具和/或向井的顶部无线通信。
[0042]上述井下工具还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块。
[0044]并且，该第二工具部段可与该第二井下通信模块电连接。
[0045]此外，该第二工具部段可与电缆连接。
[0046] 并且，上述井下工具还可包括第三工具部段，该第三工具部段布置在该第一工具 部段和该第二工具部段之间。
[0047] 进一步地，该第一元件和第二元件以及该压电收发器可布置在该工具壳体中并且 通过该工具壳体在径向上被锁定。
[0048] 本发明还涉及一种井下系统，其包括：
[0049] -包含井筒流体的套管；以及
[0050] -上述的井下工具，
[0051] 其中，该井下工具布置在该井筒流体中。
[0052] 最后，本发明涉及一种用于从一井下工具向另一井下工具或向具有井筒流体的井 的顶部通信的通信方法，包括以下步骤：
[0053]-将上述井下工具浸入该井筒流体中；
[0054]-将一个信号或多个信号从井下通信模块传输至井筒流体中；以及
[0055] -经由井筒流体接收所述一个信号或多个信号。
[0056] 所述信号可以压电收发器和元件的本征频率传输。
[0057]此外，所述信号可以30_50kHz的频率被传输和/或接收。
[0058] 并且，所述信号可以25-70kHz，优选为30-50kHz，更优选为35-45kHz的频率被传输 和/或接收。
[0059] 该工具壳体可在该压电收发器被激活并沿工具壳体的径向扩张向外迫压该工具 壳体并经由井筒流体发送信号时用作换能器。
[0060] 进一步地，该工具壳体可随该压电收发器一起沿径向扩张。
[0061] 在上述通信方法中，该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，该第三工具部段布置在该第一工具部段和第二工具部段之间，该第一工具部段与该 第一井下通信模块电连接并且该第二工具部段与该第二井下通信模块电连接，所述通信方 法包括以下步骤：
[0062] -将一个信号或多个信号从第一井下通信模块传输到井筒流体中；以及-第二井下 通信模块接收经由井筒流体传输并越过该第三工具部段的所述一个信号或多个信号。