[发明专利]钻柱通信系统、部件和方法

说明书

本发明描述了一种钻柱通信系统、部件和方法。井上收发器可以以一定的功率将信号耦合至钻柱上，该功率可以大于并且在一些实施例中总是大于针对井下信号的可选择功率。可以使用井上收发器的最大井上传输功率重新开始从钻机至地下工具的通信。程序可以建立针对钻柱信号的新的一组传输参数从而建立钻机和地下工具之间的通信。该系统可以包括接收激活/禁用状态控制的电磁定位信号的地面步行定位器。响应于定位信号衰减，重新配置命令可以修改定位信号。井上收发器和井下收发器可以自动地修改井下信号的至少一个参数。井上接收器可以将补偿响应施加于传送信号以补偿钻柱信道传递函数。

相关申请

本申请要求于2012年1月5日提交的美国临时专利申请序号为61/583，591的优先权，通过引用的方式将该申请整体并入本文。本申请还要求于2013年1月2日提交的美国专利申请序列号为13/733,097的优先权，通过引用的方式将该申请整体并入本文。

技术领域

本申请总体上涉及地下（inground）操作，并且更具体地，涉及一种包括先进钻柱通信系统的系统、设备和方法，其中该先进钻柱通信系统将电信号耦合到导电钻柱上以便数据传输，同时至少为噪声和失真效应提供补偿。地面步行定位器（Walkover locator）通信能够整体地受到该系统和相关方法的支持。

背景技术

通常，地下操作，例如，钻井以形成钻孔、随后为了安装公用线路而对钻孔进行扩孔、钻孔测绘等使用从地面上的钻机延伸出来的导电钻柱。现有技术包括使用导电钻柱作为电导体以便用于将来自地下工具的数据信号电传导至钻机的示例。周围陆地本身用作检测钻机处的信号的信号返回路径。该类型的系统通常被称为随钻测量（MWD）系统。然而，申请人意识到仍然存在对MWD系统改进的需要。

相关技术的上述示例以及与其相关的限制为说明性的而不是排他性的。对本领域技术人员而言经阅读说明书和对附图研究之后，相关技术的其它限制将变得显而易见。

发明内容

描述了一种钻柱通信系统。井上收发器可以以一定的功率将信号耦合至钻柱上，该功率可以大于并且在一些实施例中总是大于针对井下信号的可选择功率。可以使用井上收发器的最大井上传输功率重新开始从钻机至地下工具的通信。程序可以建立针对钻柱信号的新的一组传输参数从而建立钻机和地下工具之间的通信。该系统可以包括接收激活/禁用状态控制的电磁定位信号的地面步行定位器。响应于定位信号衰减，重新配置命令可以修改定位信号。井上收发器和井下收发器可以自动地修改井下信号的至少一个参数。井上接收器可以将补偿响应施加于传送信号以补偿钻柱信道传递函数。

结合作为示例性和说明性而在范围上非限制性的系统、工具和方法对下面的实施例及其方面进行了描述和说明。在各种实施例中，上述问题中的一个或多个已减少或消除，而其它实施例涉及其它改进。

在本公开的一个方面，公开了一种钻柱通信系统、相关设备和方法。该钻柱通信系统使用了从钻机延伸至地下工具的钻柱作为电导体以提供钻机与地下工具之间的通信。井上收发器位于钻机处并且包括井上发射器，井上发射器以井上传输功率将井上信号耦合至钻柱上以便传输至地下工具。井下收发器位于井下靠近地下工具并且包括井下发射器，井下发射器以井下传输功率将井下信号耦合至钻柱上以便传输至钻机处的钻柱上，井下传输功率能够在井下功率传输范围内进行选择并且井上传输功率总是大于在井下功率传输范围内的任何选定的井下传输功率。

在本公开的另一个方面，描述了一种用于操作钻柱通信系统的方法和相关设备，钻柱通信系统使用了从钻机延伸至地下工具的钻柱作为电导体以提供钻机与地下工具之间的通信。响应于利用当前一组传输参数从地下工具传输至钻柱上的井下信号的接收的耗损，使用井上收发器以井上收发器的最大井上传输功率重新开始从钻机至地下工具的通信以将井上重新开始信号耦合至地下工具。基于来自地下工具对井上重新开始信号的响应，进入程序以针对井下信号和井上信号中的至少一个建立新的一组传输参数，以在其后建立钻机和地下工具之间的通信。