CN105339586B - 用于每分钟转数测量的螺旋管链路 - Google Patents
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Abstract
一种随钻测量***包括：下螺旋管，其中所述下螺旋管具有下螺旋管绕组且适于接合泥浆电动机轴且还适于从一个或多个传感器接收信号；和上螺旋管，其中所述上螺旋管具有上螺旋管绕组；以及磁体，其沿着所述下螺旋管内的所述泥浆电动机轴布置。所述下螺旋管和所述上螺旋管被布置成使得来自所述下螺旋管的信号是所述上螺旋管中感应。所述下螺旋管绕组是不均匀的，使得所述上螺旋管中感应的信号指示所述泥浆电动机轴的旋转速率。
Description
发明背景
本公开通常关于地下钻井操作，且更特定而言，关于测量轴旋转速度。
诸如石油和天然气的碳氢化合物通常从可位于陆上或海上的地下地层获得。涉及从地下地层移动碳氢化合物的地下操作和过程的开发是复杂的。通常，地下操作涉及若干不同步骤，诸如例如在希望井地点钻井筒、处理井筒以优化碳氢化合物的生产，以及执行生产和处理来自地下地层的碳氢化合物所需的步骤。
在特定定向钻井应用中，井下泥浆电动机用于施加旋转到钻头，而非如常规钻井操作中将旋转从地面施加到整个钻柱。在接合泥浆电动机且进行钻井时收集关于被钻井的地层以及钻井操作本身的信息可是有用的。这种信息可用于监测钻井操作的进程且对操作的成功完成进行调整。
附图简述
可通过部分参考以下描述和附图理解本公开的一些具体示例性实施方案。
图1是根据本公开的方面的实例钻井***的图。
图2是根据本公开的方面的实例信息处置***的图。
图3是根据本公开的方面的实例***的框图。
图4A、图4B和图4C是根据本公开的方面的实例螺旋管。
图5是根据本公开的方面的实例方法的流程图。
虽然已经描绘且描述本公开的实施方案且通过参考本公开的示例性实施方案定义所述实施方案，但是这些参考并非暗指对本公开有所限制，且不应推断这些限制。如所属领域技术人员在得益于本公开之后将想到，所公开的主题能够在形式和功能上进行大幅修改、更改和等效。本公开所描绘和描述的实施方案只作为实例，而并非穷举本公开的范畴。
具体实施方式
出于本公开的目的，一种信息处置***可以包括任何工具或工具集，其可操作以计算、分类、处理、传输、接收、检索、创建、交换、存储、显示、表征、检测、记录、复制、处置或利用任何形式的信息、智能或数据用于商业、科学、控制或其它目的。例如，信息处置***可以是个人计算机、网络存储装置、或任何其它合适的装置，并且可以在大小、形状、性能、功能和价格上有所不同。所述信息处置***可以包括随机存取存储器(RAM)、诸如中央处理单元(CPU)或硬件或软件控制逻辑的一个或多个处理资源、ROM，和/或其它类型的非易失性存储器。信息处置***的额外组件可以包括一个或多个磁盘驱动器、用于与外部装置通信的一个或多个网络端口，以及各种输入和输出(I/O)装置，诸如键盘、鼠标和视频显示器。信息处置***还可以包括可操作来传输各种硬件组件之间的通信的一条或多条总线。其还可包括能够传输一个或多个信号到控制器、致动器或类似装置的一个或多个界面单元。
出于本公开的目的，计算机可读介质可以包括可保持数据和/或指令达一定时间段的任何工具或工具集。计算机可读介质可以包括例如(且无限制)存储介质，诸如直接存取存储装置(例如，硬盘驱动器或软盘驱动器)、顺序存取存储装置(例如，磁带驱动器)、紧凑型磁盘、CD-ROM、DVD、RAM、ROM、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和/或闪存；以及通信介质，诸如电线、光纤、微波、无线电波，以及其它电磁和/或光学载体；和/或上述任何组合。
本文详细描述本公开的说明性实施方案。为了清晰，本说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。当然应了解，在开发任何这些实际实施方案时，做出众多实施方式专用的决策以实现将在不同实施方式中有所不同的具体实施方式目的。此外，应了解，对于得益于本公开的所属技术领域人员，这种开发努力可能是复杂且耗时的，但仍将是常规任务。
为了促进更好理解本公开，给出特定实施方案的以下实例。以下实例绝不应当被解读为限制、或限定本公开的范畴。本公开的实施方案可适用于任何类型的地下地层中的水平、垂直、偏离或另外的非线性井筒。实施方案可适用于注入井以及生产井，包括碳氢化合物井。可使用制成为适用于沿着地层的区段测试、检索和采样的工具实施实施方案。可以利用例如可通过管柱中的流道或使用线缆、钢丝、油管、井下机器人等等传送的工具实施实施方案。
如本文使用，术语“耦接”旨在意指间接或直接的连接。因此，如果第一装置耦接到第二装置，那么连接可以通过直接连接或通过经由其它装置和连接的间接机械或电连接。类似地，如本文使用，术语“通信耦接”旨在意指直接或间接通信连接。这种连接可以是有线或无线连接，诸如例如以太网或LAN。这种有线或无线连接对于所属领域技术人员而言是熟知的且因此本文不再赘述。因此，如果第一装置通信耦接到第二装置，那么连接可以通过直接连接或通过经由其它装置和连接的间接通信连接。
本公开通常关于地下钻井操作，且更特定而言，关于在横向振动和粘滑时稳定钻头、钻柱和/或井下工具。
图1是图示根据本公开的方面的实例定向钻井***100的图。如本文使用，定向性钻井***可以是地下钻井***，其中有意使钻头的倾斜或方位角取向中的至少一个偏离以接触、穿透或交叉目标。例如，定向性钻井***可用于穿透地下油藏以生成碳氢化合物。定向性钻井***还可以用于跟随地层内的现有钻孔或交叉失控的现有井。
在所示实施方案中，定向性钻井***100包括位于地层103上方的地面102的钻机101。虽然钻机101示出在图1的地面上，但是钻机101可用在地面102包括钻井平台的海上。钻机101可以耦接到在地层103内钻井钻孔105的钻井组件104。钻井组件104可以包括钻柱106、底部钻孔组件(BHA)107和弯接头108。钻柱106可以包括通过螺纹连接耦接的多个管。BHA 107可以包括一个或多个LWD或MWD***109、遥测***110、泥浆电动机和封围包111和钻头112。弯接头108可以包括具有固定或可变角度的关节，其控制钻井组件104通常且尤其是钻头112的倾斜和方位角方向中的至少一个。在特定实施方案中，弯接头108可以并入BHA107中或沿着钻柱106位于不同位置。在特定实施方案中，方向钻井***100可以包括泥浆电动机，其包括弯曲外壳而非图1所示的单独弯接头108。
LWD/MWD***109可以包括井下测量或测录仪器，包括磁力计、加速计、天线等等。遥测***110可以在LWD/MWD***109和其它井下***与地面控制单元113之间提供通信途径。例如，遥测***110可以包括通过井孔105中的钻井泥浆内的一系列压力脉冲而与地面控制单元113通信的泥浆脉冲器。
在所示实施方案中，地面控制单元113可以包括信息处置***。如本文使用，信息处置***可以包括任何工具或工具集，其可操作以计算、分类、处理、传输、接收、检索、创建、交换、存储、显示、表征、检测、记录、复制、处置或利用任何形式的信息、智能或数据用于商业、科学、控制或其它目的。例如，信息处置***可以是个人计算机、网络存储装置、或任何其它合适的装置，并且可以在大小、形状、性能、功能和价格上有所不同。信息处置***可以包括随机存取存储器(RAM)、诸如中央处理单元(CPU)或硬件或软件控制逻辑的一个或多个处理资源、只读存储器(ROM)，和/或其它类型的非易失性存储器。信息处置***的额外组件可以包括一个或多个磁盘驱动器、用于与外部装置通信的一个或多个网络端口，以及各种输入和输出(I/O)装置，诸如键盘、鼠标和视频显示器。信息处置***还可以包括可操作来传输各种硬件组件之间的通信的一条或多条总线。
在钻井操作中，可通过管道115将钻井泥浆从油藏114泵入钻井组件104的孔120中。一旦引入到钻井组件104的孔120中，钻井泥浆便可如箭头117所示从地面流走。钻井泥浆可以通过钻头112内的流体端口离开钻井组件104。随着钻井泥浆离开钻头112，其可润滑和冷却钻头112的切削面并且将切屑从钻头112携带到地面102。钻井泥浆115可如箭头118所示在钻井组件104与钻孔105的壁之间的环空119内流到地面102。
泥浆电动机和封围包111可以包括在钻井流体117的流动内将能量从钻井流体117的流动转换成旋转运动的至少一个元件。例如，泥浆电动机和封围包111可包括响应于流体流动而旋转的涡轮机。涡轮机可驱动可通过齿轮组件和其它驱动元件直接或间接耦接到钻头112的输出轴。因此，当钻井泥浆正被泵入钻井组件104中时，钻头112可以旋转并切入地层103中。显然，通过使钻头112随泥浆电动机和封围包111而非钻柱106旋转，弯接头108和钻头112的方位角取向可以在钻孔105正在钻井时保持基本恒定。然而，当钻井组件104的穿透率低时，钻柱106的部分可能变成静止，造成在钻柱106与钻孔105的壁之间形成静摩擦。这个静摩擦必须在钻井可继续之前克服。
根据本公开的方面，通常可通过持续旋转钻柱106而避免或减少静摩擦。在某些实施方案中，可优化输入扭矩使得其为持续旋转钻柱106而不旋转钻头112(这将更改其方位角定向)所需的最小输入扭矩。可交替地在第一方向和第二方向施予优化的扭矩/旋转以容许基本连续的旋转而不旋转钻头。在某些实施方案中，可通过耦接到钻柱106的顶部驱动器116施加最小输入扭矩到钻柱106。顶部驱动器116可耦接到地面控制单元113并且可以包括可至少部分基于由地面控制单元113生成的命令信号施予扭矩到钻柱106的电动机。例如，顶部驱动器116可以包括从地面控制单元113接收命令信号并且造成顶部驱动器116内的电动机施予特定的扭矩到钻柱106的控制器。在其它实施方案中，来自地面控制单元113的命令信号可以直接地控制电动机。在其它实施方案中，可以在并入顶部驱动器106内的信息处置***处生成命令信号。
图2是示出根据本公开的方面的实例信息处置***200的框图。信息处置***200可以用于例如作为控制***的部分或钻井组件的单元。例如，钻井操作员可以与信息处置***200交互以更改钻井参数或发布控制信号到通信耦接到信息处置***200的钻井仪器。信息处置***200可包括通信耦接到存储器控制器集线器或北桥202的处理器或CPU 201。存储器控制器集线器202可包括用于引导信息往返于信息处置***内的各种***存储器组件的存储器控制器，诸如RAM 203、存储元件206和硬盘驱动器207。存储器控制器集线器202可耦接到RAM 203和图形处理单元204。存储器控制器集线器202还可耦接到I/O控制器集线器或南桥205。I/O集线器205耦接到计算机***的存储元件，包括存储元件206，其可包括闪存ROM，所述闪存ROM包括计算机***的基本输入/输出***(BIOS)。I/O集线器205还耦接到计算机***的硬盘驱动器207。I/O集线器205还可以耦接到超级I/O芯片208，其本身耦接到数个计算机***的I/O端口，包括键盘209和鼠标210。信息处置***200还可以通过芯片208通信耦接到钻井组件的一个或多个元件。
在一些实施方案中，本公开在一些实施方案中提供一种用于基于钻柱内的螺旋管耦接组的配置而测量泥浆电动机和封围包111的旋转速率的方法和***。
图3是实例泥浆电动机封围包111的框图。实例泥浆电动机和封围包111包括上区段305、下区段315和电源区段310。
电源区段310还可被称为泥浆电动机并且包括泥浆电动机转子。实例泥浆电动机转子具有围在也是螺旋形(凹)但是具有一个额外叶片的外壳(例如定子)内的螺旋形凸金属结构。随着泥浆向下经过外壳，其造成转子旋转并转动泥浆电动机轴335。泥浆电动机轴经过下区段315且转到钻头112。
在一个实例实施方案中，泥浆电动机和封围包111在6.75英寸的区段内。在特定实例实施方案中，下区段310包括或者耦接到一个或多个传感器。实例传感器包括一个或多个伽玛传感器320。实例实施方式包括在不同的方向取向的四个伽马射线传感器以感测泥浆电动机111周围的伽马射线。其它实例实施方式包括一个或多个近钻头倾斜传感器325以在钻井操作期间确定泥浆电动机和封围包111或钻头的倾斜。实例近钻头倾斜传感器325包括一个或多个三轴加速计。其它实例传感器包括用于获得钻孔壁的声学反射图像的一个或多个高度聚焦超声波传感器、用于测量钻孔周围的地层的电阻率微小变动的电极、对地层的局部电磁响应或对由于钻井过程而生成的场敏感的小高频天线、短程高度聚焦伽马或x射线散射传感器、快速化学传感器和微机电***(MEMS)。
泥浆电动机轴335经过螺旋管330(在下区段315中)。用一定数量匝的电线缠绕每个螺旋管330和345。在特定实例实施方案中，用相同数量匝的电线缠绕每个螺旋管330和345。实例实施方案以在螺旋管330和345两者上的125匝电线为特征。其它实例实施方案可在螺旋管330和345上具有更多或更少匝的电线。来自位于或耦接到下区段315的一个或多个传感器的输出将信号输出到螺旋管330。螺旋管330继而在螺旋管345中感应信号。在特定实例实施方案中，沿着钻柱在一个或多个处理器中处理螺旋管345中感应的信号。在其它实例实施方案，在螺旋管345中感应的信号被中继到地面控制单元113以供进一步分析或处理。
螺旋管330和345的实例实施方案在螺旋管330和345上具有均匀间隔的电线匝。然而，本***的其它实例实施方案包括一个或多个螺旋管330和345的非均匀绕组。在这些实施方案中，磁体340被安装到螺旋管330内或其附近的泥浆电动机轴335，使得磁体的场340与螺旋管330的场耦接，并且继而以指示旋转速率的方式改变螺旋管345中由螺旋管330感应的信号。因此，实例***执行信号处理以检测螺旋管345中由螺旋管330中的信号感应的信号的更改以确定泥浆电动机轴335的旋转速率。螺旋管345的实例实施方案示于图4A、图4B和图4C中。
图4C是用配置成在螺旋管425上均匀间隔的三个区段430、435和440的125匝电线缠绕的实例螺旋管425。在磁体在螺旋管425内部以约1100转每分钟(RPM)转动的情况中，实例螺旋管425具有频率为磁体的每分钟转数的三倍大的约150mV峰-峰的信号输出。实例地面控制单元113基于所测量的信号的频率并且进一步基于螺旋管绕组构造确定泥浆电动机轴335的每分钟转数。在这种情况中，地面控制单元113将识别泥浆电动机轴335的每次旋转导致有三倍所述频率的信号。
图4D是用以0度、60度和180度配置成三个区段450、460和465的125匝电线缠绕的实例螺旋管445。利用这种构造，***可以确定旋转速率和旋转方向两者。在这样的构造中，脉冲之间的时间将是顺时针旋转的T、2T和3T或者逆时针的3T、2T和T。地面控制单元113的实例实施方案包括可执行指令，以检测除了脉冲时序之外的脉冲之间的时序。以此方式，实例地面控制单元113确定泥浆电动机轴335的旋转速率和泥浆电动机轴335的旋转方向两者。
在其它实施方式中，三个或更多个磁体可布置在下螺旋管330内的泥浆电动机轴335上。在这种情况中，下螺旋管330具有单段绕组，诸如图4A或4B所示能够检测泥浆电动机轴335的旋转速率和旋转方向两者的绕组。
图4A示出具有半绕组构造的实例螺旋管405，其中段410包括绕在螺旋管405约一半处周围的125匝电线。在实例实施方案中，当磁体在螺旋管410内部转动时螺旋管410可输出约100mV峰-峰。螺旋管405的输出的频率等于磁体的旋转频率。实例地面控制单元113基于所测量的信号的频率并且进一步基于螺旋管绕组构造确定泥浆电动机轴335的每分钟转数。在这种情况中，地面控制单元113将识别泥浆电动机轴335的每次旋转导致有相等频率的信号。
图4B示出具有小段绕组420的实例螺旋管415，其包括在螺旋管415小段周围的125匝电线。在实例实施方案中，当磁体在螺旋管420内部转动时螺旋管420可输出约200mV峰-峰。螺旋管405的输出的频率与磁体的旋转频率匹配。实例地面控制单元113基于所测量的信号的频率并且进一步基于螺旋管绕组构造确定泥浆电动机轴335的每分钟转数。在这种情况中，地面控制单元113将识别泥浆电动机轴335的每次旋转导致有相等频率的信号。实例实施方案可包括更紧实的绕组段以增加由泥浆电动机轴335的每次旋转造成的峰-峰电压。
其它实例实施方案包括安装到泥浆电动机111的环的霍尔效应开关。随着磁体340穿过霍尔效应开关，产生可计数的脉冲且脉冲的频率与泥浆电动机轴335的速度成正比。使用两个或更多个不均匀霍尔效应装置可用于检测泥浆电动机轴335的转动速率以及泥浆电动机轴335的旋转方向两者。在其它实例实施方案中，线性霍尔效应装置连接到比较器。在又其它实例实施方案中，代替霍尔效应开关使用轴径向于泥浆电动机轴335的线圈。实例实施方案包括连接到线圈的放大电路和比较器电路。
其它实例实施方式以旋转构件周围的(上部305的)螺旋管345在螺旋管345中或其附近具有一个或多个磁体为特征，使得磁体的场与螺旋管345的场耦接。这样的实施方式可以包括在螺旋管345内且不均匀分布的三个或更多个磁体，使得可测量螺旋管345内的旋转构件的旋转速率和旋转方向两者。在特定实施方案中，上螺旋管345具有单段绕组，诸如图4A或4B所示能够检测泥浆电动机轴335的旋转速率和旋转方向两者的绕组。
图5是用于搭配上文所讨论的泥浆电动机和封围包111使用的实例信号分析方法的流程图。地面控制单元113从螺旋管330接收螺旋管345感应的信号(方框505)。在一些实例实施方案中，还用关于螺旋管345的线圈绕组构造例如螺旋管345上用于泥浆电动机轴335的每次旋转的所得频率输出编程地面控制单元113。地面控制单元113基于从螺旋管345所接收的信号确定泥浆电动机轴335的旋转速率(方框510)。在一些实施方式中，地面控制单元113基于从螺旋管345所接收的信号确定泥浆电动机轴335的旋转方向(方框515)。如上文所讨论，不均匀隔开的绕组段用于创建指示旋转速率和旋转方向两者的信号。在其它实施方案中，还可使用泥浆电动机轴335上的不均匀分布磁体以检测旋转速率和旋转方向两者。在一些实施方式中，地面控制单元113分析一个或多个传感器输出到螺旋管345的输出。在一些实例实施方案中，地面控制单元113分析一个或多个伽玛传感器320的输出以确定例如一个或多个地层属性(方框520)。在其它实例实施方式中，地面控制单元113分析一个或多个近钻头倾斜传感器325的输出(方框525)。
因此，本公开非常适于获得所提及的目标和优点以及其中固有的目标和优点。上文公开的特定实施方案只是说明性的，因为所属领域技术人员得益于本文教导可以不同但是等效的方式修改和实践本公开。此外，除了上文权利要求书中所述之外，无意限制本文所示的构造或设计的细节。因此，显然，可以更改或修改上文公开的特定说明性实施方案，并且所有这些变动被视为在本公开的范畴和精神之内。此外，除非专利权人另外明确且清晰地限定，权利要求书中的术语具有其朴实、普通的含义。如权利要求书中所使用的不定冠词“一个(a或an)”在本文中定义为意指其引入的元件中的一种中的一个或多个。
Claims (20)
1.一种随钻测量***，其包括：
下螺旋管，其中所述下螺旋管具有下螺旋管绕组且还适于从一个或多个传感器接收信号；
上螺旋管，其中所述上螺旋管具有上螺旋管绕组；和
磁体，其沿着所述下螺旋管或所述上螺旋管内的旋转构件布置；
其中：
所述下螺旋管或所述上螺旋管中的一个还适于接合所述旋转构件；
所述下螺旋管和所述上螺旋管被布置成使得来自所述下螺旋管的信号在所述上螺旋管中感应；且
所述下螺旋管绕组是不均匀的，使得所述上螺旋管中感应的来自所述下螺旋管的信号指示所述旋转构件的旋转速率。
2.根据权利要求1所述的随钻测量***，其中
所述旋转构件包括泥浆电动机轴；
所述下螺旋管适于接合所述泥浆电动机轴；且
所述下螺旋管绕组是不到整个下螺旋管的单段绕组。
3.根据权利要求1所述的随钻测量***，其中
所述旋转构件包括泥浆电动机轴；
所述下螺旋管适于接合所述泥浆电动机轴；且
所述下螺旋管绕组是两个或更多个段。
4.根据权利要求1所述的随钻测量***，其中
所述旋转构件包括泥浆电动机轴；
所述下螺旋管适于接合所述泥浆电动机轴；且
所述下螺旋管绕组是三个或更多个段且其中所述三个或更多个段沿着所述下螺旋管非均匀地隔开。
5.根据权利要求1所述的随钻测量***，其中所述上螺旋管绕组是非均匀绕组，造成所述上螺旋管中感应的所述信号还指示所述旋转构件的旋转速率和旋转方向。
6.根据权利要求1所述的随钻测量***，其中所述一个或多个传感器包括至少一个伽马射线传感器。
7.根据权利要求1所述的随钻测量***，其中所述传感器包括四个伽马射线传感器。
8.根据权利要求1所述的随钻测量***，其中所述一个或多个传感器包括一个近钻头倾斜传感器。
9.根据权利要求1所述的随钻测量***，其中所述传感器包括四个伽马射线传感器和一个近钻头倾斜传感器。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：
从下螺旋管接收在上螺旋管中感应的信号；和
至少部分基于接收的所述信号确定泥浆电动机轴的旋转速率；
其中：
所述下螺旋管和所述上螺旋管被配置成使得来自所述下螺旋管的信号被感应到所述上螺旋管上；
所述下螺旋管具有非均匀绕组且适于接合泥浆电动机轴且还适于从一个或多个传感器接收信号；和
沿着所述下螺旋管内的所述泥浆电动机轴布置至少一个磁体。
11.根据权利要求10所述的计算机可读存储介质，其中所述下螺旋管的所述非均匀绕组是不到整个下螺旋管的单段绕组。
12.根据权利要求10所述的计算机可读存储介质，其中所述下螺旋管的所述非均匀绕组是两个或更多个段。
13.根据权利要求10所述的计算机可读存储介质，其中所述下螺旋管的所述非均匀绕组是三个或更多个段。
14.根据权利要求10所述的计算机可读存储介质，其中造成至少一个处理器至少部分基于从所述上螺旋管接收的信号确定泥浆电动机轴的旋转速率的所述计算机程序还造成所述处理器确定所述泥浆电动机轴的旋转方向。
15.根据权利要求10所述的计算机可读存储介质，其中所述传感器包括多个伽马射线传感器和一个近钻头倾斜传感器且其中所述计算机程序还造成至少一个处理器接收且分析所述伽马射线传感器和所述近钻头倾斜传感器的输出。
16.一种定向钻井***，其包括：
钻柱，其包括泥浆电动机单元，所述泥浆电动机单元包括：
转动泥浆电动机轴的电源区段，其中所述泥浆电动机轴经过下单元到钻头；
所述下单元包括下螺旋管，其中所述下螺旋管具有下螺旋管绕组且适于接合所述泥浆电动机轴且还适于从一个或多个传感器接收信号；
包括上螺旋管的上单元，其中所述上螺旋管具有上螺旋管绕组；和
至少一个磁体，其沿着所述下螺旋管内的所述泥浆电动机轴布置；
其中：
所述下螺旋管和所述上螺旋管被布置成使得来自所述下螺旋管的信号在所述上螺旋管中感应；且
所述下螺旋管绕组是非均匀绕组，使得所述上螺旋管中感应的来自所述下螺旋管的信号指示所述泥浆电动机轴的旋转速率；
一个或多个处理器；和
至少一个存储器，所述存储器包括存储在非暂时性有形介质中的计算机程序，所述计算机程序包括造成至少一个处理器进行以下项的可执行指令：
从所述下螺旋管接收在所述上螺旋管中感应的信号；和
至少部分基于所述上螺旋管中感应的来自所述下螺旋管的接收的所述信号确定泥浆电动机轴的旋转速率。
17.根据权利要求16所述的***，其中所述下螺旋管绕组是两个或更多个段。
18.根据权利要求16所述的***，其中所述下螺旋管绕组是三个或更多个段。
19.根据权利要求16所述的***，其中所述下螺旋管绕组是非均匀绕组且其中造成至少一个处理器至少部分基于所述上螺旋管中感应的来自所述下螺旋管的接收的信号确定泥浆电动机轴的旋转速率的所述可执行指令还造成所述处理器确定所述泥浆电动机轴的旋转方向。
20.根据权利要求16所述的***，其中所述传感器包括多个伽马射线传感器和一个近钻头倾斜传感器且其中所述可执行指令还造成至少一个处理器接收且分析所述伽马射线传感器和所述近钻头倾斜传感器的输出。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4525715A (en) * | 1981-11-25 | 1985-06-25 | Tele-Drill, Inc. | Toroidal coupled telemetry apparatus |
| US5467832A (en) * | 1992-01-21 | 1995-11-21 | Schlumberger Technology Corporation | Method for directionally drilling a borehole |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6459262B1 (en) * | 2000-04-25 | 2002-10-01 | Baker Hughes Incorporated | Toroidal receiver for NMR MWD |
| RU2272132C2 (ru) * | 2001-08-07 | 2006-03-20 | Закрытое акционерное общество "НТ-Курс" | Способ передачи информации из скважины на поверхность |
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| US7168510B2 (en) * | 2004-10-27 | 2007-01-30 | Schlumberger Technology Corporation | Electrical transmission apparatus through rotating tubular members |
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Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
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| US5467832A (en) * | 1992-01-21 | 1995-11-21 | Schlumberger Technology Corporation | Method for directionally drilling a borehole |
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