使用电磁传感器进行井下侧支检测的系统、方法和装置与流程

技术特征：

1.一种检测井下侧支的系统，所述系统包括：

地下单元，所述地下单元包括加固封装件，所述地下单元被配置为经由主井眼地面入口引入到主井眼中，并且具有相对于所述主井眼地面入口的井上端和井下端，所述加固封装件被配置为耐高温、耐高压、并且耐酸，所述地下单元包括：

控制和通信子系统，其设置在所述地下单元的所述井上端内，所述控制和通信子系统包括：

控制器，其被配置为控制所述地下单元的操作，

宽带信号生成器，其被配置为生成电磁信号，

调制器，其响应于所述控制器和所述信号生成器并且被配置为调制所述电磁信号以生成调制信号，

发送器，其响应于所述控制器和所述调制器并且被配置为发送所述调制信号，

双工器，其响应于所述控制器和所述发送器并且被配置为允许双向信号路径，

接收器，其响应于所述控制器和所述双工器并且被配置为接收信号，所述信号指示经由所述双工器传送至所述接收器的电磁脉冲的反射，所述电磁脉冲的所述反射表征接收到的信号，

解调器，其响应于控制器并且被配置为解调所述接收到的信号，从而生成解调信号，以及

通信模块，其被配置为接收所述解调信号，和

工具头端，其设置在所述地下单元的所述井下端内，所述工具头端包括：

一个或多个宽带天线，所述一个或多个宽带天线响应于所述双工器和所述发送器，并且被配置为将由所述发送器发送的所述调制信号转换成所述电磁脉冲并且通过井下环境来辐射所述电磁脉冲，所述一个或多个宽带天线还被配置为检测所述电磁脉冲的反射，并经由所述双工器向所述接收器提供指示所述电磁脉冲的所述反射的信号；

线缆，其被配置为允许数据和电力传送；和

地面单元，所述地面单元包括：

一个或多个处理器，其被配置为经由所述线缆从所述通信模块接收数据，

一个或多个显示器，其与所述一个或多个处理器通信，以及

有形计算机可读介质，其与所述一个或多个处理器通信，所述有形计算机可读介质具有存储于其中的多个操作模块，所述多个操作模块包括信号处理模块，所述信号处理模块被配置为处理所述解调信号从而检测所述井下环境中的侧支和侧线的存在和位置，所述一个或多个显示器被配置为显示所述井下环境中的侧支和侧线的存在和位置。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制和通信子系统的一个或多个组件包括在以下各项中的一项或多项中：(i)专用集成电路；和(ii)片上系统。

3.一种检测井下侧支的侧支检测工具，所述侧支检测工具包括：

加固封装件，所述侧支检测工具被配置为经由主井眼地面入口引入到主井眼中，并且具有相对于所述主井眼地面入口的井上端和井下端，所述加固封装件被配置为耐高温、耐高压、并且耐酸；

控制和通信子系统，其设置在所述侧支检测工具的所述井上端内，所述控制和通信子系统包括：

控制器，其被配置为控制地下单元的操作，

宽带信号生成器，其被配置为生成电磁信号，

调制器，其响应于所述控制器和所述信号生成器并且被配置为调制所述电磁信号，从而生成调制信号，

发送器，其响应于所述控制器和所述调制器并且被配置为发送所述调制信号，

双工器，其响应于所述控制器和所述发送器并且被配置为允许双向信号路径，

接收器，其响应于所述控制器和所述双工器并且被配置为接收经由所述双工器传送至所述接收器的电磁脉冲的反射，所述电磁脉冲的所述反射表征接收到的信号，

解调器，其响应于控制器并且被配置为解调所述接收到的信号，从而生成解调信号，以及

通信模块，其被配置为接收所述解调信号；和

工具头端，其设置在所述侧支检测工具的所述井下端内，所述工具头端包括：

一个或多个宽带天线，所述一个或多个宽带天线响应于所述双工器和所述发送器，并且被配置为将由所述发送器发送的所述调制信号转换成所述电磁脉冲并且通过井下环境来辐射所述电磁脉冲，所述一个或多个宽带天线还被配置为检测所述电磁脉冲的反射，并经由所述双工器向所述接收器提供指示所述电磁脉冲的所述反射的信号。

4.根据权利要求3所述的侧支检测工具，其中，所述控制和通信子系统的一个或多个组件包括在以下各项中的一项或多项中：(i)专用集成电路；和(ii)片上系统。

5.一种检测井下侧支的方法，所述方法包括：

使用宽带信号生成器来生成电磁信号；

调制所述电磁信号从而生成调制信号；

经由双工器向一个或多个宽带天线发送所述调制信号；

利用所述一个或多个宽带天线将所述调制信号转换成电磁脉冲；

利用所述一个或多个宽带天线将所述电磁脉冲辐射到井下环境中；

利用所述一个或多个宽带天线来检测所述电磁脉冲的反射从而表征接收信号，当所述电磁脉冲撞击所述井下环境中的物体并从所述物体反射时形成所述电磁脉冲的所述反射；

经由所述双工器向接收器提供指示来自所述一个或多个宽带天线的所述接收信号的信号；

解调接收的信号从而生成解调信号；

确定所述井下环境中的通信模块与远程位置之间是否存在可靠的高速数据链路；以及

响应于确定存在可靠的高速数据链路：

向所述通信模块发送所述解调信号；

将来自所述通信模块的所述解调信号传输到所述远程位置以用于处理；

在所述远程位置处理所述解调信号，从而生成指示检测到的侧支的处理信号；以及

经由所述远程位置处的一个或多个显示器来显示对所述检测到的侧支的指示。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：

响应于确定可靠的高速数据链路不存在：

在所述井下环境中本地处理所述解调信号以生成指示检测到的侧支的处理信号；

向所述通信模块发送所述处理信号；

做出关于是否存在可靠的高速数据链路的第二确定；

响应于基于所述第二确定的可靠的高速数据链路不存在的确定，继续检查可靠的高速数据链路；以及

响应于基于所述第二确定或关于是否存在可靠的高速数据链路的随后确定的可靠的高速数据链路存在的确定：

向所述通信模块发送所述处理信号；

经由所述可靠的高速数据链路将所述处理信号传输到所述远程位置；以及

响应于接收到所述处理信号，在所述远程位置处的一个或多个显示器上显示检测到的侧支。

7.一种用于检测侧支井眼的系统，所述系统包括：

地下单元，其被配置为设置在井的主井眼中，所述地下单元包括：

宽带信号生成器，其被配置为生成电磁信号，所述电磁信号的频率在宽带频率范围内；

控制器，其被配置为：

识别所述宽带频率范围内的第一频率；以及

控制所述宽带信号生成器，以使所述宽带信号生成器生成具有所述第一频率的第一电磁信号；

接收器，其被配置为接收信号，该信号对应于电磁脉冲辐射到围绕所述地下单元的环境中而得到的反射；

宽带天线，其被配置为生成具有所述宽带频率范围内的频率的电磁脉冲，所述宽带天线被配置为：

接收与具有所述第一频率的所述第一电磁信号相对应的第一信号；以及

将与所述第一信号相对应的第一电磁脉冲辐射到围绕所述地下单元的第一环境中，所述第一信号与所述第一电磁信号相对应，所述第一电磁脉冲具有所述第一频率；

检测由将所述第一电磁脉冲辐射到围绕所述地下单元的所述第一环境中而得到的一个或多个第一反射；以及

向所述接收器提供与所述一个或多个第一反射相对应的一个或多个第一反射信号，所述接收器被配置为向处理模块提供与所述一个或多个第一反射信号相对应的一个或多个第一数据信号，并且所述处理模块被配置为至少部分地基于与所述一个或多个第一反射信号相对应的所述一个或多个第一数据信号来确定所述第一环境中是否存在侧支。

8.根据权利要求7所述的系统，

所述控制器还被配置为：

识别所述宽带频率范围内的第二频率；以及

控制所述宽带信号生成器，以使所述宽带信号生成器生成具有所述第二频率的第二电磁信号；

所述宽带天线还被配置为：

接收与具有所述第二频率的所述第二电磁信号相对应的第二信号；以及

将与所述第二信号相对应的第二电磁脉冲辐射到围绕所述地下单元的第二环境中，所述第二信号与所述第二电磁信号相对应，所述第二电磁脉冲具有所述第二频率；

检测由将所述第二电磁脉冲辐射到围绕所述地下单元的所述第二环境中而得到的一个或多个第二反射；以及

向所述接收器提供与所述一个或多个第二反射相对应的一个或多个第二反射信号，所述接收器被配置为向所述处理模块提供与所述一个或多个第二反射信号相对应的一个或多个第二数据信号，并且所述处理模块被配置为至少部分地基于与所述一个或多个第二反射信号相对应的所述一个或多个第二数据信号来确定所述第二环境中是否存在侧支。

9.根据权利要求8所述的系统，所述第一环境包括第一井的主井眼的第一部分，并且所述第二环境包括所述第一井的所述主井眼的第二部分。

10.根据权利要求8所述的系统，所述第一环境包括第一井的主井眼的一部分，并且所述第二环境包括第二井的主井眼的一部分。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的系统，所述系统还包括所述处理模块，所述处理模块被配置为响应于确定所述一个或多个第一反射是相对弱的而确定所述第一环境中存在侧支，并且所述处理模块被配置为响应于确定所述一个或多个第一反射是相对强的而确定所述第一环境中不存在侧支。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的系统，所述地下单元还包括：

调制器，其被配置为调制具有所述第一频率的所述第一电磁信号以生成第一调制信号；

发送器，其被配置为向所述双工器发送所述第一调制信号；以及

所述双工器被配置为从所述发送器接收所述第一调制信号以及向所述宽带天线发送所述第一调制信号，

由所述宽带天线接收与具有所述第一频率的所述第一电磁信号相对应的所述第一信号包括从所述双工器接收所述第一调制信号。

13.根据权利要求12所述的系统，所述双工器被配置为从所述宽带天线接收与所述一个或多个第一反射相对应的一个或多个第一天线信号以及向所述接收器发送所述一个或多个第一天线信号，所述一个或多个第一反射是由将所述第一电磁脉冲辐射到围绕所述地下单元的所述第一环境中而得到的，

所述接收器被配置为从所述双工器接收所述一个或多个第一天线信号以及向所述解调器发送所述一个或多个第一天线信号，

所述地下单元还包括：

所述解调器，其被配置为解调从所述接收器接收的所述一个或多个第一天线信号，以生成一个或多个第一解调天线信号，以及向所述处理模块发送所述一个或多个第一解调天线信号，提供给所述处理模块的所述一个或多个第一数据信号与所述一个或多个第一解调天线信号相对应。

14.根据权利要求7至13中任一项所述的系统，所述系统还包括包含所述处理模块的地面单元，

所述地下单元还被配置为：

确定所述通信模块和所述地面单元之间的连接是否是能用的；以及

响应于确定所述通信模块和所述地面单元之间的连接是能用的，向所述地面单元的所述处理模块传输所述一个或多个第一数据信号。

15.根据权利要求7至14中任一项所述的系统，所述系统还包括地面单元，

所述地下单元还包括：

所述处理模块，所述处理模块被配置为至少部分地基于与所述一个或多个第一反射信号相对应的所述一个或多个第一数据信号来生成指示所述第一环境中是否存在侧支的侧支数据；以及

所述地下单元还被配置为：

确定所述通信模块和所述地面单元之间的连接是否是能用的；以及

响应于确定所述通信模块和所述地面单元之间的连接是能用的，向所述地面单元传输所述侧支数据。

16.根据权利要求7至15中任一项所述的系统，所述宽带频率范围包括约5GHz的带宽。

17.根据权利要求7至15中任一项所述的系统，所述宽带频率范围包括约1kHz至约5GHz的范围。

18.根据权利要求7至17中任一项所述的系统，所述控制器还被配置为：

识别针对所述第一电磁信号的第一发送功率；以及

控制所述宽带信号生成器以使所述宽带信号生成器生成具有所述第一频率和所述第一发送功率的第一电磁信号。

19.根据权利要求7至18中任一项所述的系统，其中，所述第一发送功率是基于所述第一环境的以下特征中的一个或多个来确定的：地层类型、在先电阻率测井、或井眼孔直径。

20.一种方法，包括：

识别地下单元的宽带信号生成器和宽带天线的宽带频率范围内的第一频率，所述第一频率是基于第一主井眼环境的特征而确定的；

当所述单元设置在所述第一主井眼环境中时：

由所述宽带信号生成器生成具有所述第一频率的第一电磁信号；

由所述地下单元的所述宽带天线辐射与所述第一电磁信号相对应的第一电磁脉冲，所述第一电磁脉冲具有所述第一频率；以及

由所述地下单元的所述宽带天线来检测由辐射所述第一电磁脉冲而得到的一个或多个第一反射，在所述第一主井眼环境中是否存在侧支的确定是至少部分地基于所检测到的所述一个或多个第一反射的；

识别所述地下单元的所述宽带信号生成器和所述宽带天线的所述宽带频率范围内的第二频率，所述第二频率是基于第二主井眼环境的特征而确定的；以及

当所述单元设置在所述第二主井眼环境中时：

由所述宽带信号生成器生成具有所述第二频率的第二电磁信号；

由所述地下单元的所述宽带天线辐射与所述第二电磁信号相对应的第二电磁脉冲，所述第二电磁脉冲具有所述第二频率；以及

由所述地下单元的所述宽带天线来检测由辐射所述第一电磁脉冲而得到的一个或多个第二反射，在第二环境中是否存在侧支的确定是至少部分地基于所检测到的所述一个或多个第二反射的。

21.根据权利要求20所述的方法，所述第一主井眼环境包括第一井的主井眼的第一部分，并且所述第二主井眼环境包括所述第一井的所述主井眼的第二部分。

22.根据权利要求20所述的方法，所述第一主井眼环境包括第一井的主井眼的一部分，并且所述第二主井眼环境包括第二井的主井眼的一部分。

23.一种包括存储于其上的程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述程序指令能够由一个或多个处理器执行以导致根据权利要求5至6和权利要求20至22中任一项所述的方法步骤。