НАДЕЖНАЯ СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО ПРОВОДНОМУ ТРУБОПРОВОДУ

1. Скважинная система передачи сигналов и/или мощности для обеспечения связи и/или мощности по колонне взаимосвязанных скважинных компонентов, содержащая:
множество скважинных компонентов, по меньшей мере, один из упомянутых скважинных компонентов, содержащих:
первый конец, содержащий ниппельную электромагнитную соединительную муфту, причем первый конец механически взаимодействует с концом первого смежного скважинного компонента, содержащего замковую электромагнитную соединительную муфту; и
второй конец, содержащий замковую электромагнитную соединительную муфту, упомянутый второй конец механически взаимодействует с концом второго смежного скважинного компонента, содержащим ниппельную электромагнитную соединительную муфту,
причем обмен сигналами и/или мощностью происходит между упомянутыми скважинными компонентами посредством связывания электромагнитным резонансом.
2. Система скважинной передачи по п.1, в которой упомянутые электромагнитные соединительные муфты выполнены из немагнитных материалов.
3. Система скважинной передачи по п.1, дополнительно включающая в себя, по меньшей мере, один повторитель сигналов, который электромагнитно связан с замковой электромагнитной соединительной муфтой на упомянутом втором конце упомянутого скважинного компонента и электромагнитно связан с упомянутым концом второго смежного скважинного компонента.
4. Система скважинной передачи по п.1, в которой упомянутый скважинный компонент дополнительно включает в себя множество проводников, соединяющих ниппельную электромагнитную соединительную муфту на первом конце с замковой электромагнитной соединительной муфтой на втором конце через упомянутый скважинный компонент таким образом, чтобы между упомянутыми ниппельной электромагнитной соединительной муфтой и замковой электромагнитной соединительной муфтой сформировалось множество параллельных каналов передачи данных.
5. Система скважинной передачи по п.4, в которой электрический дефект в одном из упомянутых каналов передачи данных, по существу, разъединяется посредством слабого нерезонансного связывания от оставшегося множества упомянутых каналов передачи данных, и в которой упомянутый электрический дефект, по существу, обходится посредством электромагнитного связывания между упомянутыми электромагнитными соединительными муфтами.
6. Система скважинной передачи по п.4, дополнительно включающая в себя, по меньшей мере, один повторитель сигналов, который электромагнитно связывается с замковой электромагнитной соединительной муфтой на втором конце упомянутого скважинного компонента и электромагнитно связывается с концом второго смежного скважинного компонента, в котором упомянутый, по меньшей мере, один повторитель сигналов обеспечивает возможность переключения между параллельными каналами передачи данных.
7. Система скважинной передачи по п.3, в которой во втором конце упомянутого скважинного компонента размещается повторитель сигналов.
8. Система скважинной передачи по п.3, включающая в себя множество повторителей сигналов и, по меньшей мере, одно устройство обработки, в которой упомянутое устройство обработки:
принимает пакеты сообщений, модулированные на высокочастотных сигналах;
обнаруживает дефектные пакеты сообщений и
передает исправные пакеты сообщений посредством модуляции высокочастотных сигналов с информацией.
9. Система скважинной передачи по п.8, в которой, по меньшей мере, в одном из упомянутых повторителей размещается упомянутое устройство обработки.
10. Система скважинной передачи по п.8, в которой упомянутое, по меньшей мере, одно устройство обработки питается от упомянутой передаваемой мощности.
11. Система скважинной передачи по п.3, в которой, по меньшей мере, один повторитель сигналов пассивно проводит упомянутые сигналы и/или мощность.
12. Система скважинной передачи по п.3, в которой взаимосвязанные скважинные компоненты имеют роторные соединения и, по меньшей мере, некоторые из упомянутых роторных соединений адаптированы для приема, по меньшей мере, одного упомянутого повторителя сигналов.
13. Система скважинной передачи по п.12, в которой упомянутые роторные соединения представляют собой соединения типа соединений с двойными выступами.
14. Система скважинной передачи по п.1, в которой электромагнитное резонансное связывание происходит на частотах в частотных спектрах HF, VHF или UHF между 10 МГц и 3 ГГц.
15. Система скважинной передачи по п.1, в которой упомянутые высокочастотные сигналы содержат модулированную информацию.
16. Система скважинной передачи по п.1, в которой скважинные компоненты включают в себя стыки трубопроводов, укороченные стыки, коммуникационные элементы, элементы забойного оборудования и/или элементы повторителей.
17. Система скважинной передачи по п.1, в которой ниппельная электромагнитная соединительная муфта и замковая электромагнитная соединительная муфта, каждая включает в себя, по существу, кольцевую антенну, и в которой упомянутая, по меньшей мере, одна антенна помещается, по существу, в кольцевой паз, наполненный немагнитным диэлектрическим материалом.
18. Система скважинной передачи по п.17, дополнительно включающая в себя конденсаторы, которые предназначены для приведения в соответствие электрической длины каждой антенны с длиной паза, в который упомянутая, по меньшей мере, одна антенна помещается.
19. Система скважинной передачи по п.1, в которой ниппельная электромагнитная соединительная муфта отделена от упомянутого конца первого смежного скважинного компонента с помощью первого зазора, содержащего электрически проводящие или электрически изолирующие бурильные растворы; и/или
в которой замковая электромагнитная соединительная муфта отделена от упомянутого конца второго смежного скважинного компонента с помощью второго зазора, содержащего электрически проводящие или электрически изолирующие бурильные растворы.
20. Система скважинной передачи по п.3, в которой упомянутый, по меньшей мере, один повторитель сигналов отделен от замковой электромагнитной соединительной муфты на втором конце упомянутого скважинного компонента посредством первого зазора, содержащего электрически проводящие или электрически изолирующие бурильные растворы; и/или
в которой упомянутый повторитель сигналов отделен от ниппельной электромагнитной соединительной муфты на ниппельном конце второго смежного скважинного компонента посредством второго зазора, содержащего электрически проводящие или электрически изолирующие бурильные растворы.
21. Система скважинной передачи по п.3, в которой, по меньшей мере, один повторитель включает в себя муфту повторителя с множеством полостей, адаптированных для принятия электронных схем и накопителей энергии.
22. Система скважинной передачи по п.3, в которой, по меньшей мере, один повторитель сигнала включает в себя электрическую схему сенсора, включающую в себя сенсор, схему формирования сигнала, аналогово/цифровой преобразователь, устройство обработки и схему переключения питания, в котором упомянутая сенсорная электрическая схема снимает показания с сенсора.
23. Система скважинной передачи по п.22, в которой упомянутые данные сенсора включают в себя данные о локальном ускорении, данные по вибрации и/или данные по толчкам, собранные по всей бурильной колонне.
24. Система скважинной передачи по п.3, в которой, по меньшей мере, один повторитель сигналов включает в себя соленоид, постоянный магнит, который свободно приостановлен внутри соленоида таким образом, чтобы двигаться относительно соленоида по мере вибрации бурильной колонны в продольном направлении и тем самым вызывать напряжения в соленоиде, схема формирования мощности, которая захватывает индуцированные напряжения, и накопительный конденсатор, который сохраняет захваченную индуцированную энергию.
25. Связывающий элемент сигнала и/или мощности для обмена коммуникационными сигналами и/или мощностью между компонентами бурильной колонны и/или между элементами упомянутых компонентов бурильной колонны, содержащей:
первую электромагнитную соединительную муфту, смонтированную на первом из упомянутых компонентов или элементов; и
вторую электромагнитную соединительную муфту, смонтированную на втором из упомянутых компонентов или элементов;
причем обмен упомянутыми коммуникационными сигналами и/или мощностью между упомянутыми компонентами или элементами происходит посредством электромагнитного резонанса.
26. Связывающий элемент по п.25, в котором упомянутые электромагнитные соединительные муфты выполнены из немагнитных материалов.
27. Связывающий элемент по п.25, в котором упомянутое связывание электромагнитного резонанса происходит на частотах в HF, VHF или UHF диапазонов между 10 МГц и 3 ГГц.
28. Связывающий элемент по п.25, в котором упомянутые компоненты и элементы способны вращаться и/или перемещаться по отношению друг к другу во время обмена упомянутыми коммуникационными сигналами и/или мощностью.
29. Связывающий элемент по п.25, в котором каждая из упомянутых муфт первой электромагнитной соединительной муфты и второй электромагнитной соединительной муфты, включает в себя одну, по существу, кольцевую антенну, расположенную, по существу, в кольцевом пазе, заполненном немагнитным диэлектрическим материалом.
30. Связывающий элемент по п.29, дополнительно включающий в себя конденсаторы, которые предназначены для приведения в соответствие электрической длины каждой антенны с длиной паза, в который упомянутая, по меньшей мере, одна антенна помещается.
31. Способ обеспечения связи по колонне из скважинных компонентов, включающей в себя множество взаимосвязанных скважинных компонентов с роторными соединениями, содержащий этапы:
генерации высокочастотных сигналов, содержащих модулированную информацию;
обеспечения множества повторителей сигналов, расположенных по упомянутой колонне скважинных компонентов;
обеспечения, по меньшей мере, одного скважинного компонента, имеющего:
первый конец, содержащий ниппельную электромагнитную соединительную муфту, механически взаимодействующий с концом первого смежного скважинного компонента, содержащим замковую электромагнитную соединительную муфту;
второй конец, содержащий замковую электромагнитную соединительную муфту, механически взаимодействующий с концом второго смежного скважинного компонента, содержащим ниппельную электромагнитную соединительную муфту;
по меньшей мере, один проводник, соединяющий ниппельную электромагнитную соединительную муфту на первом конце с замковой электромагнитной соединительной муфтой на втором конце через упомянутый скважинный компонент таким образом, чтобы формировать, по меньшей мере, один канал передачи данных между упомянутыми ниппельной электромагнитной соединительной муфтой и замковой электромагнитной соединительной муфтой;
электромагнитного связывания упомянутых высокочастотных сигналов от одного из упомянутых первого или второго смежных скважинных компонентов с скважинным компонентом и/или с упомянутым повторителем сигналов через ниппельную и/или замковую электромагнитные соединительные муфты посредством связывания электромагнитным резонансом;
передачи упомянутых высокочастотных сигналов по, по меньшей мере, одному из параллельных каналов передачи данных скважинного компонента на повторитель сигналов; и
электромагнитного связывания упомянутых высокочастотных сигналов от упомянутого другого конца упомянутого скважинного компонента и/или от одного из упомянутых повторителей сигнала с другим из упомянутых первого и второго смежных скважинных компонентов через упомянутые ниппельную и замковую электромагнитные соединительные муфты посредством связывания электромагнитным резонансом.
32. Способ по п.31, в котором упомянутые ниппельная и замковая электромагнитные соединительные муфты выполнены из немагнитных материалов.
33. Способ по п.31, дополнительно включающий в себя этап обеспечения множества проводников, соединяющих упомянутую ниппельную электромагнитную соединительную муфту на первом конце с упомянутой замковой электромагнитной соединительной муфтой на втором конце, по меньшей мере, одного скважинного компонента таким образом, чтобы формировать множество параллельных каналов передачи данных между упомянутыми ниппельной электромагнитной соединительной муфтой и замковой электромагнитной соединительной муфтой.
34. Способ по п.33, дополнительно включающий в себя этап переключения, по меньшей мере, одним повторителем сигналов упомянутых высокочастотных сигналов с одного параллельного канала передачи данных на другой параллельный канал передачи данных.
35. Способ по п.31, в котором упомянутое связывание электромагнитным резонансом происходит на частотах в HF, VHF или UHF диапазонов между 10 МГц и 3 ГГц.
36. Способ по п.31, дополнительно включающий в себя этап снятия считывания показаний сенсора электрической схемой сенсора, по меньшей мере, одного повторителя сигналов.
37. Способ по п.36, в котором упомянутые данные сенсора включают в себя данные о локальном ускорении, данные по вибрации и/или данные по толчкам, собранные по бурильной колонне.
38. Способ по п.31, дополнительно включающий в себя этап индуцирования напряжения в соленоиде в ответ на вибрации бурильной колонны и сохранения индуцированной энергии.
39. Способ по п.31, дополнительно включающий в себя этап указания устройству обработки, по меньшей мере, одного повторителя сигналов, на обработку пакетов сообщений, на отбрасывание и/или исправление дефектных пакетов и на передачу исправных и/или исправленных пакетов сообщений путем генерации и модуляции, по меньшей мере, одного высокочастотного сигнала.
40. Способ по п.31, дополнительно включающий в себя этап генерации высокочастотной мощности, электромагнитного связывания упомянутой высокочастотной мощности с, по меньшей мере, одним из упомянутых повторителей сигнала, выпрямления упомянутой связанной высокочастотной мощности и сохранения выпрямленной энергии.
41. Способ обмена сигналами и/или мощностью между компонентами бурильной колонны и/или элементами упомянутых компонентов бурильной колонны, содержащий этапы:
генерации высокочастотных сигналов, модулированных информацией и/или генерация высокочастотной мощности;
обеспечения первой электромагнитной соединительной муфты, упомянутая первая соединительная муфта смонтирована на и/или в первом компоненте и/или элементе;
обеспечения второй электромагнитной соединительной муфты, упомянутая вторая соединительная муфта смонтирована на и/или во втором компоненте и/или элементе; и
электромагнитного связывания упомянутых высокочастотных сигналов и/или высокочастотной мощности от упомянутой первой электромагнитной соединительной муфты ко второй электромагнитной соединительной муфте посредством связывания электромагнитным резонансом.
42. Способ по п.41, в котором упомянутые первая и вторая электромагнитные соединительные муфты выполнены из немагнитных материалов.
43. Способ по п.41, в котором упомянутое связывание электромагнитным резонансом происходит на частотах в HF, VHF или UHF диапазонов между 10 МГц и 3 ГГц.
44. Способ по п.41, дополнительно включающий в себя этап обеспечения зазора между упомянутыми первой и второй электромагнитными соединительными муфтами, упомянутый зазор вмещает растворы, которые могут быть электропроводящими или электроизолирующими.
45. Способ по п.44, дополнительно обеспечивающий возможность упомянутых компонентов и/или элементов бурильной колонны вращаться и/или перемещаться друг относительно друга, пока происходит обмен упомянутыми сигналами, и/или упомянутой мощностью между упомянутыми компонентами, и/или элементами бурильной установки.
46. Способ по п.41, дополнительно включающий в себя этап обеспечения, по меньшей мере, одного устройства обработки и, по меньшей мере, одной электрической схемы сенсора, упомянутая электрическая схема сенсора считывает показания сенсора.
47. Способ по п.46, дополнительно включающий в себя этапы обработки считываний данных с упомянутого сенсора в цифровую информацию и модулирования упомянутых высокочастотных сигналов.
48. Способ по п.46, дополнительно включающий в себя этапы выпрямления упомянутой связанной высокочастотной мощности, хранения выпрямленной энергии и обеспечения питанием упомянутого, по меньшей мере, одного устройства обработки и/или упомянутой, по меньшей мере, одной электрической схемы сенсора, от упомянутой выпрямленной энергии.
49. Скважинная система передачи по п.4, в которой упомянутое множество проводников включает в себя коаксиальные кабели.
50. Скважинная система передачи по п.4, в которой упомянутое множество проводников включает в себя провода, заглубленные в покрытии трубопровода.
51. Способ по п.31, в котором упомянутый, по меньшей мере, один проводник включает в себя коаксиальный кабель.
52. Способ по п.31, в котором упомянутый, по меньшей мере, один проводник включает в себя провод, заглубленный в покрытии трубопровода.