评估井筒遥测系统.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201380078167.3

申请日:

2013.08.19

公开号:

CN105452601A

公开日:

2016.03.30

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

实质审查的生效IPC(主分类):E21B 47/14申请日:20130819|||公开

IPC分类号:

E21B47/14(2012.01)I; E21B47/18(2012.01)I; E21B49/00

主分类号:

E21B47/14

申请人:

哈利伯顿能源服务公司

发明人:

J·H·杜德利; V·斯托尔普曼

地址:

美国得克萨斯州

优先权:

专利代理机构:

隆天知识产权代理有限公司72003

代理人:

金鹏

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内容摘要

本发明公开评估井筒遥测系统。多个评估信号串联传输至布置在井筒中的井筒遥测系统的多个串联连接的部件。每个部件可由多个评估信号中相应的一个来进行寻址。响应于串联传输多个评估信号,到多个部件的多个通信链路基于对多个评估信号的相应的多个响应来进行评估。

权利要求书

1.一种用于评估井筒遥测系统的计算机实现的方法,所述方法
包括:
将多个评估信号串联传输至布置在井筒中的井筒遥测系统的多
个串联连接的部件,每个部件可由所述多个评估信号中相应的一个来
进行寻址;以及
响应于串联传输所述多个评估信号,基于对所述多个评估信号的
相应的多个响应,评估到所述多个部件的多个通信链路。
2.如权利要求1所述的方法,其中基于对传输至所述部件的所
述多个评估信号中的相应的一个的响应来评估到部件的通信链路包
括:
将评估信号传输至所述部件阈值次数;
确定对将所述评估信号传输至所述部件所述阈值次数的响应数
目;以及
确定所述响应数目与所述评估信号传输至所述部件的所述阈值
次数的比率。
3.如权利要求2所述的方法,其还包括如果所述比率小于阈值
比率,那么确定到所述部件的所述通信链路已经发生了故障。
4.如权利要求1所述的方法,其中基于对传输至所述部件的所
述多个评估信号中的相应的一个的响应来评估到部件的通信链路包
括:
以第一数据速率将评估信号多次传输至所述部件;
确定对将所述评估信号以所述第一数据速率传输至所述部件所
述次数的响应数目不满足阈值数目;以及
响应于确定所述响应数目不满足所述阈值数目,将所述评估信号
以小于所述第一数据速率的第二数据速率传输至所述部件。
5.如权利要求4所述的方法,其还包括连续减小将所述评估信
号传输至所述部件的数据速率,直到对将所述评估信号传输至所述部
件的所述响应数目满足所述阈值数目。
6.如权利要求5所述的方法,其还包括:
对于所述多个通信链路中的每个通信链路来说,识别将所述多个
评估信号中相应的一个传输至相应的部件的响应数目满足相应的阈
值数目时的相应数据速率;
从被识别用于所述多个通信链路的多个数据速率中识别最小的
数据速率;以及
以所述最小的数据速率将数据传输至所述多个部件。
7.如权利要求6所述的方法,其还包括:
确定部件适于以在第一功率下大于所述最小数据速率的数据速
率传输数据;以及
以小于所述第一功率的第二功率操作所述部件,所述第二功率足
够以所述最小的数据速率来传输数据。
8.如权利要求1所述的方法,其中基于对传输至所述部件的所
述多个评估信号中的相应的一个的响应来评估到部件的通信链路包
括:
检测对传输至所述部件的评估信号的所述响应的缺失;以及
将所述部件识别为故障部件。
9.如权利要求1所述的方法,其中所述多个评估信号从布置在
所述井筒的表面处的计算机系统朝向在所述井筒中布置在井下的传
感器向井下按次序传输。
10.如权利要求1所述的方法,其中所述多个评估信号从在所述
井筒中布置在井下的传感器朝向布置在所述井筒的表面处的计算机
系统向井上按次序传输。
11.一种井筒遥测系统,其包括:
布置在井筒中的多个串联连接的部件,每个部件可由数据信号来
寻址;以及
一种计算机系统,其包括:
数据处理设备,以及
计算机可读介质,其存储可由数据处理设备执行以便执行包括以
下的操作的指令:
将多个评估信号串联传输至布置在井筒中的井筒遥测系统的多
个串联连接的部件,每个部件可由所述多个评估信号中相应的一个来
进行寻址;以及
响应于串联传输所述多个评估信号,基于对所述多个评估信号的
相应的多个响应来评估到所述多个部件的多个通信链路。
12.如权利要求11所述的系统,其中基于对传输至所述部件的
所述多个评估信号中的相应的一个的响应来评估到部件的通信链路
包括:
将评估信号传输至所述部件阈值次数;
确定对将所述评估信号传输至所述部件所述阈值次数的响应数
目;
确定所述响应数目与将所述评估信号传输至所述部件的所述阈
值次数的比率;以及
如果所述比率小于阈值比率,那么确定到所述部件的所述通信链
路已经发生了故障。
13.如权利要求11所述的系统,其中基于对传输至所述部件的
所述多个评估信号中的相应的一个的响应,评估到部件的通信链路包
括:
以第一数据速率将评估信号多次传输至所述部件;
确定对将所述评估信号以所述第一数据速率传输至所述部件所
述次数的响应数目不满足阈值数目;以及
响应于确定所述响应数目不满足所述阈值数目,相对于所述第一
数据速率连续地减少所述评估信号传输至所述部件的数据速率,直到
对将所述评估信号传输至所述部件的所述响应数目满足所述阈值数
目。
14.如权利要求13所述的系统,其中所述操作还包括:
对于所述多个通信链路中的每个通信链路来说,识别对将所述多
个评估信号中相应的一个传输至相应的部件的响应数目满足相应的
阈值数目的相应数据速率;
从被识别用于所述多个通信链路的多个数据速率中识别最小的
数据速率;
以所述最小的数据速率将数据传输至所述多个部件;
确定部件适于以在第一功率下大于所述最小数据速率的数据速
率传输数据;以及
以小于所述第一功率的第二功率操作所述部件,所述第二功率足
够以所述最小的数据速率来传输数据。
15.如权利要求11所述的系统,其中基于对传输至所述部件的
所述多个评估信号中的相应的一个的响应来评估到部件的通信链路
包括:
检测对传输至所述部件的评估信号的所述响应的缺失;以及
将所述部件识别为故障部件。
16.如权利要求11所述的系统,其中所述计算机系统布置在所
述井筒的表面处,并且向井下传输所述多个评估信号。
17.如权利要求11所述的系统,其中所述计算机系统在井下布
置在所述井筒中,并且向井上传输所述多个评估信号。
18.一种非暂时性计算机可读介质,其存储可由数据处理设备执
行以便执行包括以下的操作的指令:
将多个评估信号串联传输至布置在井筒中的井筒遥测系统的多
个串联连接的部件,每个部件可由所述多个评估信号中相应的一个来
进行寻址;以及
响应于串联传输所述多个评估信号,基于对所述多个评估信号的
相应的多个响应来评估到所述多个部件的多个通信链路。
19.如权利要求18所述的介质,其中基于对传输至所述部件的
所述多个评估信号中的相应的一个的响应来评估到部件的通信链路
包括:
将评估信号传输至所述部件阈值次数;
确定对将所述评估信号传输至所述部件所述阈值次数的响应数
目;
确定所述响应数目与所述评估信号传输至所述部件的所述阈值
次数的比率;以及
如果所述比率小于阈值比率,那么确定到所述部件的所述通信链
路已经发生了故障。
20.如权利要求18所述的介质,其中基于对传输至所述部件的
所述多个评估信号中的相应的一个的响应来评估到部件的通信链路
包括:
以第一数据速率将评估信号多次传输至所述部件;
确定对将所述评估信号以所述第一数据速率传输至所述部件所
述次数的响应数目不满足阈值数目;以及
响应于确定所述响应数目不满足所述阈值数目,相对于所述第一
数据速率连续地减少将所述评估信号传输至所述部件的数据速率,直
到对将所述评估信号传输至所述部件的所述响应数目满足所述阈值
数目。

说明书

评估井筒遥测系统

技术领域

本公开涉及井筒遥测系统。

背景技术

井筒遥测系统用来在井筒表面处的系统(例如,计算机系统)与定
位在井筒内的边远位置处的井下工具之间交换例如电力、命令、通信
信号(或其组合)。信号用来执行包括例如给井下工具的操作供电、和
在井下位置与表面之间进行通信(例如,由工具收集的)信息的操作。
可实现井筒遥测系统,例如像有线钻杆井筒遥测系统、电磁井筒遥测
系统、声学井筒遥测系统或包括联接至传感器以便传输信号的收发器
的井筒遥测系统。

在有线钻杆遥测系统中,形成钻柱的钻杆设置有能够在表面处的
计算机系统与井下工具之间传递信号的电子器件。为了达到此目的,
此类系统可包括形成延伸通过钻柱的通信链路的缆线。转发器(或信
号转发器)可布置在沿缆线长度的所选位置处。每个转发器适于接收
并再传输在任一方向上沿钻柱进行通信的信号,例如以便在井下工具
处提供足够的信号振幅。井筒遥测系统的质量可受在系统中实现的转
发器的质量的影响。

附图说明

图1示出包括可寻址部件的示例性井筒遥测系统。

图2示出由评估计算机系统和可寻址部件交换的示例性通信信
号。

图3为用于评估可寻址部件的示例性过程的流程图。

图4为用于评估可寻址部件的示例性过程的流程图。

图5示出由评估计算机系统和可寻址部件交换的另一示例性通
信。

图6示出由评估计算机系统和可寻址部件交换的另一示例性通
信。

在各图中,类似的参考符号指示类似的元件。

具体实施方式

本公开描述了评估井筒遥测系统,例如包括可寻址部件的遥测系
统。井筒遥测系统包括信号传输部件以便传输信号,例如,电磁信号、
光信号、声信号、压力信号。使用信号传输部件、流体流调制部件和
其他相似部件,井筒遥测系统在地表面与井筒中的井下位置之间进行
通信,例如以便将由测井工具(例如,随钻测量(MWD)工具、随钻测
井(LWD)工具、或其他合适的工具)进行的测量传送至表面。

某些井筒遥测系统(例如,有线钻杆遥测系统)可包括串联布置在
井筒中的多个可寻址部件。可寻址部件可接收、再传输并响应在井筒
中在任一方向上(即,井上或井下)进行通信的信号。井筒遥测系统的
操作可取决于包括于系统中的每个可寻址部件的性能,并且如果系统
中的一个或多个部件受到损害(例如,出现故障或没有像预期那样操
作),那么系统可能无法操作或操作受到损害。在没有关于系统中的
哪个可寻址部件受到损害的信息的情况下,可能需要将所有的可寻址
部件从井筒移除以便进行修理。

本公开描述了用来评估包括于井筒遥测系统中的每个可寻址部
件,当遥测系统在井筒中时,用来识别受到损害的可寻址部件的技术。
在将所有的可寻址部件从井筒移除之前,早期识别受到损害的可寻址
部件或在两个可寻址部件之间的受到损害的连接可节约钻井时间。例
如,在识别受到损害的可寻址部件或连接之后,需要将一连串的可寻
址部件从井筒移除,以便仅仅确定受到损害的可寻址部件的位置。此
外,以下描述的各种实现方式也允许通过减轻在可寻址部件处的传输
瓶颈来优化井筒遥测系统。操作者可根据至少一个标准(例如,功率
消耗水平和/或数据速率)以可寻址部件的优化性能配置来对其加以配
置,通过替换故障部件、将通信部件隔开一定间隔以更适当地用于良
好设计来最大化数据吞吐量,和/或最小化总体功率消耗。当利用电
池用于电源时,操作者可能想要配置/操作各种实现方式,以便在维
持数据吞吐量要求的同时减少至少一个部件的电池消耗。在其他实现
方式中,操作者可能想要在维持最小的数据吞吐量要求的同时延伸特
定数目的部件在测量深度上的可及范围。各种实现方式允许操作者实
时接收描述故障或限制的井下位置的信息。因此,在钻探或纳入井中
时,这些实现方式早早就提供给操作者校正或调整系统的机会,并且
从而最小化在井筒中时的非生产时间。为了识别故障可寻址部件,可
实现和/或利用在本文描述的除时域反射法(TDR)之外或替代其的各
种实现方式

图1示出包括多个可寻址部件(例如,转发器)的示例性井筒遥测
系统。井筒环境100包括井筒102,在所述井筒102中柱106(例如,
钻柱)例如由钻机103悬挂。柱106可包括(例如,使用螺丝扣或其他
方式的)端到端联接的多段钻杆。柱106可包括附接至布置在井筒102
内的下端的工具104。例如,工具104可为附接至钻柱的端部的、例
如包括钻头和用于钻探的其他部件的底孔组件。柱106可包括靠近工
具104的测井仪器108。例如,测井仪器108为在钻探工具钻探通过
地下地层以延伸井筒102时收集数据(例如,伽玛数据、方向数据或
方位角数据、电阻率数据和其他合适的数据)的MWD工具和/或LWD
工具。数据描述了例如井筒102的位置和被钻探以延伸井筒102的地
下地层。

包括多个可寻址部件(例如,串联连接的转发器)的井筒遥测系统
112布置在井筒102中。可寻址部件包括例如第一可寻址部件110a、
第二可寻址部件110b、第三可寻址部件110c和其他可寻址部件(未示
出)。井筒遥测系统112包括连接多个可寻址部件的多个通信链路。
井筒遥测系统112也可包括柱中间设备,例如,传感器或由井筒遥测
系统112操作的其他设备。可寻址部件通过通信链路从串联的井下可
寻址部件接收数据,并且通过另一通信链路将数据传输至串联的井上
可寻址部件,并且反之亦然。

每个可寻址部件可包括接收器和发射器,以便通过在相邻的可寻
址部件之间的通信链路来接收和再传输命令和/或数据。为了接收,
一些可寻址部件实现方式可包括以下的任何子集或组合:用来接收在
钻井液内的调制的压力的传感器(例如,应变仪、压电石英)、用于接
收调制的声学通信的声学传感器(例如,麦克风)、接收至少一个频率
的光的光敏二极管、和/或接收从偏远位置施加的调制的电压电势的
第一电触点(例如,管状外壳及陶瓷垫圈)。为了传输,任何所述实现
方式还可包括以下的任何子集或组合:与所述流体内的钻井液调制电
压接触的阀(例如,定子及转子)、用于产生声学通信的声学致动器(例
如,压电陶瓷)、发出光线(例如,与光纤股接触的激光)的发光二极管
(LED)和/或施加调制的电压电势的第二电触点,所述第二电触点与有
助于在(例如,铜线、在岩石地层内的孔隙空间内具有非零盐度的水
的岩石地层)内进行电流传播的媒介接触。其他的实现方式还可包括
被配置来给所述接收器和/或发射器供电的至少一个电池。

在随钻测量(MWD)中,泥浆脉冲、电磁应用或声学应用(或它们
中的两者或更多的组合)、多个可寻址部件可机械地紧固至多个钻杆
区段。所述机械紧固可包括在至少一个端部上的旋狞型“凹”螺纹紧固
件,以便接收钻杆的第一区段的“凸”螺纹对应部分。其他的实现方式
还可包括带“凸”螺纹的对应部分,以便插进钻杆的第二区段的带“凹”
螺纹的对应部分中。优选的实现方式可包括被配置来以串联的方式将
钻杆的第一区段连接至钻杆的第二区段的一个带“凸”螺纹的端部和
一个带“凹”螺纹的端部。一些系统实现方式可使用多个所述可寻址部
件。由于钻杆区段类似地被配置(即一个“凸”部和一个“凹”部)为在通
过钻机井架降低至井筒中时以串联方式紧固,因而一个“凸”螺纹配置
和一个“凹”螺纹配置可为优选的实现方式。

在有线线路应用中,多个可寻址部件可机械地紧固至多个用电缆
连接的区段。在不受限制的情况下,机械紧固件也可使用类似的带螺
纹的“凸/凹”配置的形式。因此,有线线路系统实现方式可包括以串
联方式连接的可寻址部件,在这种情况下,在两个可寻址部件之间具
有至少一个电缆连接。其他实现方式可包括以串联方式连接的多个电
缆部件和可寻址部件,在这种情况下,可寻址部件沿电缆部件进行通
信。另外,每个可寻址部件可实现,例如软件、固件、硬件(或它们
的组合)、数据传输协议以便在任一方向上接收并再传输信号。

井筒遥测系统112连接至在外部并且在地表处的系统114。在一
些实现方式中,系统114为计算机系统,例如台式计算机、笔记本计
算机、服务器计算机、智能电话、平板计算机、个人数字助理或任何
其他合适的计算机。系统114包括存储可由数据处理设备118执行的
指令的计算机可读介质116,以便执行与测井仪器108的信号传输和
接收操作。

井筒遥测系统112可实现系留通信装置,例如,电缆、光纤、双
绞线、同轴电缆、或任何其他系留通信装置,以便在系统114与测井
仪器108之间传输信号。系统114可为将命令信号传输至井筒遥测系
统112(例如,至每个可寻址部件、测井仪器108、工具104或它们的
组合)的计算机系统。测井仪器108通过井筒遥测系统112将收集的
数据传输至系统114。例如,测井工具108将收集的数据向井上传输
至离测井工具108最近的可寻址部件(例如,可寻址部件110c)。可寻
址部件110c接收数据并且将所述数据向井上再传输至下一个串联连
接的可寻址部件,例如可寻址部件110b。以这种方式,可寻址部件
从测井仪器108串联地接收收集的数据并且将收集的数据再传输至
系统114。

在一些实现方式中,系统114包括评估计算机系统,进而评估在
井筒遥测系统112中的多个串联连接的可寻址部件。评估计算机系统
可以可选地与在表面处的系统114分开实现,以便朝向布置在井下井
筒102中的装置向井下按次序传输多个评估信号。所述装置例如可为
测井仪器108。在一些实现方式中,评估计算机系统可在井筒遥测系
统112中的任何一个可寻址部件中实现。通过这样做,可实现一个可
寻址部件来评估自身以及井筒遥测系统112中的其他可寻址部件。

评估计算机系统被配置来将多个评估信号串联地传输至多个串
联连接的可寻址部件。每个可寻址部件可由(下文参考图2所描述的)
评估计算机系统传输的多个评估信号中相应的一个进行寻址。响应于
串联传输多个评估信号,评估计算机系统被配置来基于对多个评估信
号的多个响应来评估到多个可寻址部件的多个通信链路。通过这样
做,系统114可识别井筒遥测系统112中的受到损害的或出现故障的
可寻址部件。或者,评估计算机系统可在井下实现,以便从装置(例
如,测井仪器108)朝向在井筒102的表面处的系统114向井上传输多
个评估信号。例如,评估计算机系统可连接至或包括于测井仪器108
中。

可寻址部件共同操作来实时传输由测井仪器108收集的数据,
即,在测井仪器108获得数据后基本上没有延迟。因为将可寻址部件
连接至其他可寻址部件的出现故障的(例如,损坏的)通信链路,或将
可寻址部件连接至系统114或连接至测井仪器108的出现故障的缆
线、电缆或其他通信装置,可寻址部件可能受到损害或出现故障。例
如由于在定位有可寻址部件的井筒102中的一定深度处的随机噪声,
或由于在可寻址部件的位置处的温度变化(或它们的组合),可寻址部
件可能受到损害。由于由每个可寻址部件经历的随机方面,因而存
在与每个可寻址部件相关联的出错率。受到损害的或出现故障的可寻
址部件可在大于可接受的阈值概率的出错率下进行操作,所述可接受
的阈值概率由问题(例如,电池损耗、机械问题(例如,磨损、振动)、
环境原因、或影响在向井上或井下的方向上的数据传输的任何问题)
导致。评估计算机系统可实现技术来识别此类受到损害的或出现故障
的可寻址部件以及所述可寻址部件在井筒102中的位置。

图2示出由系统114交换的示例性通信信号,系统114包括评估
计算机系统和可寻址部件。在202处,系统114将第一评估信号(例
如同步(SYN)数据包)传输至第一可寻址部件110a。在204处,第一可
寻址部件110a接收第一评估信号,并且在206处,将对第一评估信
号的响应(例如,同步应答(SYN-ACK)数据包)传输至系统110a。第一
评估信号可唯一地对第一可寻址部件110a进行寻址,并且接收信号
的其他可寻址部件将不作出响应。类似地,来自第一可寻址部件110a
的响应可使评估计算机系统能够确定所述响应来自第一可寻址部件
110a。

由评估计算机采用的评估信令的其他实现方式可包括传输各种
包序列,所述各种包序列以在数据速率和/或功率上变化的多个编码
信令格式加以编码和调节。可寻址部件可包括用于至少一个编码的信
令格式的接收器;用于发送确认信号(例如,ACK或应答、各种诊断
信息和/或配置信息的确认)的发射器;以及能够对所述接收的信令进
行诊断计算和利用所述发射器编码对信令的格式化响应的处理器。在
一些实现方式中,评估信令可包括在每个编码的信令格式内的特定命
令。这些特定命令可包括用于利用在井筒更深处的至少一个其他可寻
址部件来对至少一个数据速率进行连接诊断。

在一些实现方式中,确认信号可包括编码的诊断信息和/或配置
信息(即最快接收的数据速率、版本号、接收的功率电平等)。在确定
第一可寻址部件是否受限于配置或故障状态之前,计算机系统在将评
估信号发送至第一可寻址部件之后,随后可等待第一规定的持续时间
阈值(即第一超时时段)。在第一规定的持续期满之前并未从第一可寻
址部件接收到确认信号响应的情况下,计算机系统可随后确定/推断
第一可寻址部件处于故障状态,或与第一可寻址部件的通信受到限制
或损害。另一方面,计算机系统可在第一规定的持续时间阈值内从第
一可寻址部件接收确认信号。

在一些实现方式中,计算机系统和/或可寻址部件可构造和传输
命令指令,以便随后进一步命令第二(或至少一个其他)可寻址部件将
第二评估信号传输至第二可寻址部件。一些可寻址的实现方式可随后
将第二评估信号传输至第二可寻址部件并且接收第二确认信号。对于
包括两个或更多可寻址部件的系统来说,在确定第二可寻址部件是否
受限于配置(或在计算机系统与第二可寻址部件之间的有效通道约束
通信,或第二可寻址部件是否处于故障状态等)之前,计算机系统可
随后等待第二规定的持续时间阈值。

因此,存在本公开的许多实现方式。例如,在本文中描述的概念
可延伸至如参考图5描述的三个或更多可寻址部件,所述图5示出了
由评估计算机系统和可寻址部件交换的另一示例性通信。在502处,
系统114将评估信号传输至第一部件110a。在504处,第一部件110a
从在井筒中比第一部件110a更浅的部件接收评估信号。在506处,
第一部件110a将系统114在508处接收的确认信号传输至系统114。
例如,第一部件110a在规定的持续时间内传输确认信号,如果未能
如此,那么系统114确定第一部件110a为故障的或受到损害的。

在510处,第一部件110a将评估信号传输至在井筒中更深处的
部件(例如,第二部件110b)。在512处,第二部件110b从第一部件
110a接收评估信号。在514处,第二部件110b将第一部件110b在
516处接收的确认信号传输至第一部件110a。在518处,第一部件110b
将指示从第二部件110b收到确认信号的确认信号传输至系统114。
例如,第二部件110b在规定的持续时间内将确认信号传输至第一部
件110a,如果未能如此,那么第一部件110b部件不会将确认信号传
输至系统114。响应于未从第一部件110a接收确认信号,系统114
确定第二部件110b为故障的或受到损害的。

在520处,第二部件110b将评估信号传输至在井筒中更深处的
部件(例如,第三部件110c),但并不接收对评估信号的响应。因为第
二部件110b未从第三部件110c接收确认信号,第二部件110b不会
将确认信号发送至第一部件110a,所述第一部件110a进而不会将确
认信号发送至系统114。在规定的持续时间期满后(例如,在526处超
时),在528处,系统114确定在第三部件110c处的故障(或损害)。

图6示出由评估计算机系统和可寻址部件交换的另一示例性通
信。类似于图5,在602处,系统114将评估信号传输至第一部件110a。
在604处,第一部件110a从在井筒中比第一部件110a更浅的部件接
收评估信号。在606处,第一部件110a将系统114在607处接收的
确认信号传输至系统114。例如,第一部件110a在规定的持续时间内
传输确认信号,如果未能如此,那么系统114确定第一部件110a为
故障的或受到损害的。

在608处,第一部件110a将评估信号传输至在井筒中更深处的
部件(例如,第二部件110b)。在610处,第二部件110b从第一部件
110a接收评估信号。在612处,第二部件110b将第一部件110b在
614处接收的确认信号传输至第一部件110a。在616处,第一部件110b
将指示从第二部件110b收到确认信号的确认信号传输至系统114。
例如,第二部件110b在规定的持续时间内将确认信号传输至第一部
件110a,如果未能如此,第一部件110b部件不会将确认信号传输至
系统114。响应于未从第一部件110a接收确认信号,系统114确定第
二部件110b为故障的或受到损害的。

在618处,第二部件110b将评估信号传输至在井筒中更深处的
部件(例如,第三部件110c)。在620处,第三部件110c从在井筒中
更浅处的部件(例如,第二部件110b)接收评估信号。在622处,第三
部件110c将第二部件110b在624处接收的确认信号传输至第二部件
110b。在626处,第二部件110b将指示从第三部件110c收到确认信
号的确认信号传输至第一部件110a。在628处,第一部件110a从第
二部件110b接收评估信号。在630处,第一部件110a将指示从第二
部件110b收到确认信号的确认信号传输至系统114。响应于接收确
认信号,系统114确定第三部件110c正在如预期的那样运行。在一
些实现方式中,评估信号和确认信号可在第一部件110a与第二部件
110b之间,以及在第二部件110b与第三部件110c之间直接进行交换。
在一些实现方式中,评估信号和确认信号可在第一部件110a与第二
部件110b之间,以及在第二部件110b与第三部件110c之间通过中
间可寻址部件进行交换。

因此,系统可包括三个或更多可寻址部件,并且计算机系统可在
确定故障状况之前进一步等待三个或更多的其他特定的持续时间阈
值(参见图5)。这些预先确定的持续时间阈值可能与需要来分别同步
交换到每个对应可寻址部件的往返行程的时间成比例。

系统114基于所述响应来评估到第一可寻址部件110a的通信链
路。在下文参考图3描述的一些实现方式中,评估计算机系统可将第
一评估信号多次传输至第一可寻址部件110a,并且基于来自第一可寻
址部件110a的响应数目来评估通信链路。例如,评估计算机系统可
实现过程300来评估第一可寻址部件110a。

在302处,评估计算机系统可将第一评估信号传输至可寻址部件
110a,并且在304处检查响应。在306处,评估计算机系统可执行检
查来确定第一评估信号是否已经传输至第一可寻址部件110a阈值次
数(例如,10次)。如果第一评估信号尚未传输阈值次数(在图3中的
决定分支“否”),那么评估计算机系统可继续将第一评估信号传输至
第一可寻址部件110a并且检查响应。以这种方式,评估计算机系统
可将第一评估信号多次传输至第一可寻址部件110a。

如果第一可寻址部件110a在无任何故障的情况下操作,那么第
一可寻址部件110a将对从评估计算机系统接收第一评估信号的每个
实例作出响应。在308处,评估计算机系统可确定对将第一评估信号
多次(例如,10次)传输至第一可寻址部件110a的响应数目(例如,3
个或5个或7个)。在310处,评估计算机系统可确定响应数目(例如,
3个或5个或7个)与传输数目(例如10个)的比率。来自第一可寻址
部件110a的响应可仅为收到第一评估信号的应答。可选地或另外,
所述响应可包括描述第一可寻址部件110a的状态的数据。

在312处,评估计算机系统可执行检查来确定所确定的比率(例
如,0.3或0.5或0.7)是否满足阈值比率(例如,0.6)。如果满足阈值比
率(决定分支“是”),那么在314处评估计算机系统可确定第一可寻址
部件110a正在适当地运行(即,其并未受到损害并且并未出现故障)。
如果不满足阈值比率(决定分支“否”),那么在316处评估计算机系统
可确定第一可寻址部件110a受到了损害或出现了故障(或兼而有之)。
在一些实现方式中,评估计算机系统可能不能确定上文描述的比率。
反而,评估计算机系统可确定响应数目是否满足响应的阈值数目。以
这种方式,评估计算机系统可基于对将第一评估信号多次传输至第一
可寻址部件110a的响应数目来确定到第一可寻址部件110的通信链
路是否最优地执行或已经发生了故障。

回到图2,在从第一可寻址部件110a接收响应之后,在210处,
计算机系统114将第二评估信号传输至第二可寻址部件110b。第二
可寻址部件110b为包括于井筒遥测系统112中的一系列可寻址部件
中的下一个连续的可寻址部件。评估计算机系统可在将第二评估信号
传输至第二可寻址部件110b的同时评估第一可寻址部件110a(或在第
二可寻址部件110b之前的任何一个或任何多个可寻址部件)。换言之,
将多个评估信号传输至多个可寻址部件串联发生,即,一次一个可寻
址部件。另外,在从可寻址部件接收到评估信号之后,下一个评估信
号传输至连续的可寻址部件。然而,基于从可寻址部件接收的响应,
可寻址部件的评估可与评估信号的传输并行发生。例如,在评估计算
机系统从第一可寻址部件110a接收到一个响应(或多个响应)之后,评
估计算机系统可评估第一可寻址部件110a并且并行将第二评估信号
传输至第二可寻址部件110b。

第二可寻址部件110b在212处接收第二评估信号。在214处,
第二可寻址部件110b将对第二评估信号的响应传输至系统114。类
似于第一评估信号,第二评估信号可唯一地寻址第二可寻址部件
110b。同样,来自第二可寻址部件110b的响应可使评估计算机系统
能够确定所述响应来自第二可寻址部件110b。

系统114基于所述响应来评估到第二可寻址部件110b的通信链
路。在下文参考图4描述的一些实现方式中,评估计算机系统可将第
二评估信号以特定的数据速率传输至第二可寻址部件110b,并且基
于来自第二可寻址部件110b的响应来评估通信链路。例如,评估计
算机系统可实现过程400来评估第二可寻址部件110b。

在402处,评估计算机系统可将第二评估信号以某一数据速率传
输至第二可寻址部件110b。在404处,评估计算机系统可执行对响
应的检查。如果评估计算机系统并未以所述数据速率接收对第二评估
信号的响应,那么评估计算机系统可确定第二可寻址部件110b受到
了损害或出现了故障。评估计算机系统可期望包括于第二评估信号中
的对特定消息的特定响应。未接收到响应可包括未能接收到特定响
应。换言之,即使第二可寻址部件110b提供对第二评估信号的响应,
如果所述响应不是评估计算机系统所期望的那个,那么然而评估计算
机系统可确定第二可寻址部件110b受到了损害或出现了故障。

响应于确定第二可寻址部件110b受到了损害或出现了故障,在
406处,评估计算机系统可减少第二评估信号的数据速率,例如从第
一数据速率到小于所述第一数据速率的第二数据速率。评估计算机系
统可将第二评估信号以减少的数据速率传输至第二可寻址部件110b
并且检查响应。评估计算机系统可连续地减少第二评估信号的数据速
率,直到第二可寻址部件110b响应例如,阈值次数。

如果评估计算机系统接收响应,那么评估计算机系统可推断第二
可寻址部件110b正在无故障的情况下以某一数据速率进行操作,在
该数据速率下第二可寻址部件110b响应第二评估信号。在一些实现
方式中,评估计算机系统可将第二评估信号以所述数据速率多次传输
至第二可寻址部件110b。通过实现类似于上文参考图3描述的那些
的技术,评估计算机系统可确定来自第二可寻址部件110b的响应数
目满足响应的阈值数目,并且相应地确定第二可寻址部件110b正在
最优地进行操作。

回到图2,在从第二可寻址部件110b接收到响应之后,在218
处,计算机系统114将第三评估信号传输至第三可寻址部件110c。第
三可寻址部件110c为包括于井筒遥测系统112中的一系列可寻址部
件中的下一个连续的可寻址部件。如上文描述的,评估计算机系统可
评估第一可寻址部件110a或第二可寻址部件110b(或在第三可寻址部
件110c之前的任何可寻址部件),与此同时将第三评估信号传输至第
三可寻址部件110c。在一些实现方式中,为评估到第三可寻址部件
110c的通信链路,评估通信系统可检测对传输至第三可寻址部件110c
的第三评估信号的响应的缺失,并且相应地在220处确定第三可寻址
部件110c出现了故障。在一些实施方式中,类似于以上描述的那些,
评估计算机系统可将第三评估信号多次传输至第三可寻址部件110c,
并且在检测缺失至少阈值数目的响应之后确定第三可寻址110c出现
了故障。

评估计算机系统可被配置来实现上文参考一个可寻址部件描述
的示例性评估技术,以便评估任何的其他可寻址部件。例如,评估计
算机系统可通过以不同的数据速率传输评估信号来评估第一可寻址
部件110a,基于对第二评估信号的响应的缺失来确定第二可寻址部件
110b出现了故障,并且基于对多次传输第三评估信号的响应数目来
评估第三可寻址部件110a。同样,如上文描述的,将评估信号传输至
多个可寻址部件串联发生,即一次一个可寻址部件。但可寻址部件的
评估可能彼此并行发生或与评估信号的传输并行发生。

在一些实施方式中,评估计算机系统可将多个评估信号串联传输
至多个可寻址部件。对于每个可寻址部件来说,如上文所描述的,评
估计算机系统可连续地减少评估信号的数据速率来识别相应数据速
率,在该数据速率下每个可寻址部件进行最优操作。根据被识别用于
在井筒遥测系统112中串联连接的多个可寻址部件的多个数据速率,
评估计算机系统可确定最小的数据速率。最小的数据速率代表井筒遥
测系统112中所有的可寻址部件在没有故障的情况下操作的数据速
率。系统114可以最小的数据速率通过多个可寻址部件传输,从而导
致所有的可寻址部件在没有瓶颈的情况下进行操作。

如上文所描述的,可寻址部件可包括电池来接收和再传输信号。
可寻址部件的电池可消耗一定功率来以特定的数据速率来操作可寻
址部件。如果可寻址部件被配置来以大于最小的数据速率的数据速率
操作,那么可寻址部件的电池可能以低于该一定功率的功率来进行操
作。评估计算机系统可确定可寻址部件(例如,可寻址部件转发器110b)
适于以在第一功率下大于最小数据速率的数据速率来传输数据。系统
114可以小于第一功率的第二功率来操作第二可寻址部件110b,第二
功率足以用最小数据速率来传输数据。

本主题的实现方式和在本公开中描述的操作(例如,评估计算机
系统、系统114、可寻址部件、(或它们的组合))可在数字电子电路中、
或在计算机软件、固件或硬件(包括本公开中公开的结构和它们的机
构等同物)中、或它们中的一者或多者的组合中实现。本公开中描述
的主题的实现方式可被实现作为一个或多个计算机程序,即,在计算
机存储介质上编码用于由数据处理设备执行或以便控制其的计算机
程序指令的一个或多个模块。可选地或另外,程序指令可在人工产生
的传播信号上加以编码,例如被产生来编码针对传输至合适的接收器
设备以用于由数据处理设备执行的信息的机械产生的电信号、光信号
或电磁信号。

计算机存储介质(例如,计算机可读介质)可为或包括于计算机可
读存储装置、计算机可读存储基底、随机访问或串行访问存储器阵列
或装置、或它们中的一者或多者的组合中。此外,尽管计算机存储介
质不是传播信号,但是计算机存储介质可为编码在人工产生的传播信
号中的计算机程序指令的源或目标。计算机存储介质也可为或包括于
一个或多个分开的物理和/或非暂时性部件或介质(例如,多个CD、
磁盘或其他存储装置)中。

本公开中描述的操作可被实现为由数据处理装置对存储在一个
或多个计算机可读存储装置上的或从其他源接收的数据执行的操作。
术语“数据处理设备”包含用于处理数据的所有种类的设备、装置和机
器,例如包括可编程处理器、计算机、芯片上系统、或上述中的多个
或组合。所述设备可包括专用逻辑电路,例如FPGA(现场可编程门阵
列)或ASIC(专用集成电路)。所述设备也可包括(除硬件之外)产生用
于所讨论的计算机程序的执行环境的代码,例如构成处理器固件的代
码、协议堆栈、数据库管理系统、操作系统、跨平台运行环境、虚拟
机器或它们中的一者或多者的组合。所述设备和执行环境可实现各种
不同的计算模块基础设施,如网络服务、分布式计算和网格计算基础
设施。

已经描述了多种实现方式。然而,应了解可在不脱离本公开的精
神和范围的情况下作出各种修改。各种实现方式可包括来自以下的
(但不限于)井筒通信系统中的任何的单个或组合的可寻址部件:泥浆
脉冲遥测、电磁遥测、声学遥测、双绞线和/或同轴电缆、有线管道、
和/或光纤。另外,任何可寻址部件对可利用多个物理通道介质和/或
包括多个接收器和多个发送器。这些多输入和多输出通信实现方式可
能还包括多数的通信接收器和发射器。

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本发明公开评估井筒遥测系统。多个评估信号串联传输至布置在井筒中的井筒遥测系统的多个串联连接的部件。每个部件可由多个评估信号中相应的一个来进行寻址。响应于串联传输多个评估信号,到多个部件的多个通信链路基于对多个评估信号的相应的多个响应来进行评估。 。

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