流孔眼216中并且朝向入口和流体流动方向定向。在图19的敞开位置中，敞开的阻挡表面或面228b保持置于流孔眼216中。可移动元件218的挡块或末端244被示出为沿着敞开的阻挡表面或面228b为圆形的或半圆形的，以例如使得在处于敞开位置时流体流动20的阻力最小化。
[0079]在图18和图19中，可移动元件218的挡块或末端244延伸穿过流孔眼216的内壁的平坦表面或部246。在一些实施例中，圆柱形可移动元件218和外部支承表面或套筒226由金刚石构成。
[0080]如前所述，泥浆栗噪声和反射发生的信号在通过流体调制器(例如，文丘里管)时衰减。根据本公开内容的多个方面，可以采用流体调制器作为沿柱中继器和/或用于沿柱测量(“ASM”)。沿钻柱以一定的间隔(例如，每隔1000英尺左右)定位流体调制器，作为中继器。根据多个方面，可以根据操作者的期望或按照井安装命令以不同的间隔长度定位流体调制器。例如，在一个井眼中，流体调制器可以隔开250英尺左右，而在第二井眼中，流体调制器可以隔开1500英尺或更多。类似地，可以在单个井眼内改变相邻流体调制器之间的间隔。
[0081]传感器(例如，数据源36、压力变换器40)可以沿钻柱定位(图2)，例如邻近流体调制器中继站，流体调制器中继站可以获得利用原始中继的(即重新发送的)信号发送至下一ASM中继器的本地测量结果。除了在每个流体调制器处发生衰减之外，可以将各个流体调制器中继器的信号强度创建成使得该信号恰好到达下一ASM中继器。以此方式，中继器可以采用相同的载波频率。例如，相邻的流体调制器中继器可以使用相同的载波频率或者每隔一个流体调制器中继器可以重复相同的载波频率。因此，流体调制器对信号的衰减以及控制信号强度的能力可以提供流体调制器中继器的隔离，从而降低了信号干扰。可以响应于反馈信息来改变压力信号强度。例如，可以在本地传感器处接收来自上行链路或中继器流体调制器的压力脉冲，并且可以将关于信号强度的信息反馈至发送流体调制器，使得可移动元件可以被操作用于增加或降低压力信号的强度。
[0082]图20为其中可以实施和采用流体调制器200的井或钻井系统100的示意图。在该示例中，流体调制器(概括地以附图标记200表示并且分别标识为200a，200b，200c等)沿布置于井眼中的管柱间隙地隔开。最靠下的流体调制器(具体标识为200a)可以被定位于例如BHA 33处。为了说明的目的，每个流体调制器操作地连接至传感器组(概括地以附图标记310表示，并且具体标识为310a，310b等)。每个传感器组可以包括例如用于接收压力脉冲信号的压力变换器以及本地数据源传感器(例如，图1和图2中的数据源传感器36)。对来自BHA的传感器和/或系统的数据(例如，测井数据、压力、温度等)进行编码，并且激活(即，运行)最靠下的调制器200a以发送包含编码后的原始数据的压力脉冲。初始的压力脉冲通过钻井流体20行进并在第二流体调制器200b处(例如在通常由传感器组310b所示的压力变换器处)被接收到。然后，流体调制器200b可以转播原始数据以及例如由传感器组310b测量和获得的附加的本地数据。另外，可以将与例如来自流体调制器200a的信号的强度相关的信息反馈回流体调制器200a，使得可以通过操作可移动元件来增加或降低信号强度，以改变流体流过流孔眼的阻力。流体调制器电子设备和/或附加处理器可以对该数据进行编码和解码。流体调制器200a可以衰减钻头和钻井操作的噪声。
[0083]流体调制器200b可以对从调制器200a发送至调制器200b的原始压力脉冲的信号强度的一些或全部进行衰减。流体调制器200b可以创建频率不同于自调制器200a至200b所使用的频率的信号承载压力脉冲。在调制器200c处接收到来自调制器200b的压力脉冲，然后转播该压力脉冲以及由传感器组310c所获得的附加数据。根据一些实施例，调制器200c可以以与调制器200a相同的载波频率进行传播。该过程可以继续传播来自BHA的原始数据以及在沿着钻柱(即钻柱14)的沿柱传感器组310b，310c和310d等处所获得的测量结果。
[0084]根据本公开内容的一个方面，井系统包括定位于管柱的底部的第一流体调制器(FM)以及在第一 FM与地表之间定位于管柱中的中继器流体调制器(FM)，所述中继器FM包括在入口与出口之间形成流孔眼的本体以及可操作用于更改所述流孔眼的可移动部，其中，所述流孔眼对于轴向流过所述管柱的流体提供限流。为了创建经调制的压力脉冲，所述可移动部例如可在流孔眼中径向地移动、在流孔眼中转动，或者可以控制可移动部在流孔眼中的转动。中继器FM可以传播本地数据以及从第一FM接收的原始数据。根据方法的一个方面，第一流体调制器发送第一压力脉冲，在中继器流体调制器处接收到该第一压力脉冲，所述中继器流体调制器然后以第二压力脉冲发送原始数据。除中继的数据之外，第二压力脉冲可以包括本地数据。
[0085]以上概括了若干实施例的特征，使得本领域的技术人员可更好地理解本公开内容的各方面。本领域的技术人员应当理解，可以容易地使用本公开内容作为基础来设计或修改其它过程和结构以执行相同的目的和/或实现本文所介绍的实施例的同样的优点。本领域的技术人员还应认识到，这样的等同构造没有背离本公开内容的精神和范围，并且在不背离本公开内容的精神和范围的情况下可以进行本文中的各种变化、替代和修改。应当仅通过所附权利要求书的文字确定本发明的范围。权利要求书中的术语“包含”意在表示“至少包括”，使得权利要求中所列出的元件为开放的组。除非明确排除，否则术语“一”、“一个”以及其它单数术语意在包括其复数形式。
【主权项】
1.一种流体调制器，包括: 本体，其在入口与出口之间形成流孔眼，所述流孔眼具有小于所述入口的直径和所述出口的直径的标称直径，从而所述流孔眼对于从所述入口轴向流动至所述出口的流体提供限流；以及 可移动元件，其包括被布置成穿过所述本体的轴部以及可选择性地定位于所述流孔眼中以改变所述流孔眼的末端。2.根据权利要求1所述的流体调制器，其中，所述轴部通过所述本体的金刚石支承表面布置。3.根据权利要求1所述的流体调制器，其中，所述轴部由金刚石构成并且所述末端由碳化妈构成。4.根据权利要求1所述的流体调制器，其中，所述末端包括与阻挡面相反的后缘尾端。5.根据权利要求1所述的流体调制器，其中，所述可移动元件能够运行至将所述末端从所述流孔眼移除的全开位置。6.根据权利要求1所述的流体调制器，其中，所述末端包括闭合的阻挡面，所述闭合的阻挡面的表面面积大于敞开的阻挡面的表面面积，且所述可移动元件能够转动，以选择性地将所述闭合的阻挡面和所述敞开的阻挡面定向成朝向所述入口。7.根据权利要求1所述的流体调制器，所述流体调制器还包括驱动机构，所述驱动机构通过凸轮连接至所述轴部，且所述驱动机构和所述凸轮能够运行以线性地平移所述可移动元件。8.根据权利要求7所述的流体调制器，其中，所述轴部由金刚石构成并且所述末端由碳化妈构成。9.根据权利要求7所述的流体调制器，其中，所述可移动元件能够运行至将所述末端从所述流孔眼移除的全开位置。10.根据权利要求7所述的流体调制器，其中， 所述轴部由金刚石构成； 所述末端包括阻挡面；以及 所述驱动机构将所述可移动元件从所述末端被从所述流孔眼中移除的全开位置线性平移至所述阻挡面被定位于所述流孔眼中并朝向所述入口定向的位置。11.一种方法，包括: 使用本体及可移动元件，所述本体在入口与出口之间形成流孔眼，所述流孔眼具有小于所述入口的直径和所述出口的直径的标称直径，从而所述流孔眼对于从所述入口轴向流动至所述出口的流体提供限流，所述可移动元件包括被布置成穿过所述本体的轴部以及可选择性地定位于所述流孔眼中以改变所述流孔眼的末端；以及 产生压力脉冲。12.根据权利要求11所述的方法，其中，产生压力脉冲包括:定位所述末端并从而干扰流动流体的边界层。13.根据权利要求11所述的方法，其中，产生压力脉冲包括:移动所述可移动元件并从而改变所述流孔眼的横截面积。14.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括: 接收产生的压力脉冲； 对于所接收的产生的压力脉冲向所述流体调制器提供信号强度信息；以及 响应于所述信号强度信息产生来自所述流体调制器的第二压力脉冲。15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述末端包括闭合的阻挡面，所述闭合的阻挡面的表面面积大于敞开的阻挡面的表面面积，其中，所述可移动元件能够转动，以选择性地将所述闭合的阻挡面和所述敞开的阻挡面定向成朝向所述入口。16.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括:通过凸轮将驱动机构连接至所述轴部，所述驱动机构和所述凸轮能够运行以线性平移所述可移动元件，其中，产生压力脉冲包括线性平移所述可移动元件。17.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括:使用井系统中的所述流体调制器作为选自上行链路调制器、下行链路调制器、中继器调制器以及沿柱测量调制器中的至少一个。18.—种流体调制器，包括: 本体，其在入口与出口之间形成流孔眼，所述流孔眼具有小于所述入口的直径和所述出口的直径的标称直径，从而所述流孔眼对于从所述入口轴向流动至所述出口的流体提供限流； 金刚石支承表面，其邻近所述流孔眼布置在所述本体中；以及 可移动元件，其能够运行以改变所述流孔眼，所述可移动元件通过所述支承表面布置。19.根据权利要求18所述的流体调制器，所述流体调制器还包括驱动机构，所述驱动机构连接至所述可移动元件，并且能够运行以线性平移所述可移动元件通过所述金刚石支承表面，或者周向地转动所述可移动元件通过所述金刚石支承表面。20.根据权利要求18所述的流体调制器，其中，所述可移动元件能够运行至全开位置，从而使得所述可移动元件基本上从所述流孔眼中移除。
【专利摘要】根据一个方面的流体调制器包括：本体，其在入口与出口之间形成流孔眼，所述流孔眼对于从所述入口轴向流动至出口的流体提供限流；以及可移动元件，其具有被布置成穿过所述本体的轴部以及可选择性地定位于所述流孔眼中以改变所述流孔眼的末端。
【IPC分类】E21B21/08, E21B34/06, E21B21/10
【公开号】CN105593457
【申请号】CN201480053680
【发明人】S·A·科尔贝, J·詹姆斯, C·P·里德, D·K·康恩
【申请人】普拉德研究及开发股份有限公司
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2014年7月30日
【公告号】CA2919826A1, CA2919829A1, CA2919832A1, US20150034165, US20150034385, US20150034386, WO2015017512A1, WO2015017522A1, WO2015017526A1