监测井筒数据和传输井筒数据到地面.pdf

本发明提供在钻井之后并且在随后的操作期间监测施加于井筒(12)中的部件(28)的力的方法。方法包括：提供管柱(35)，其包括管状构件(46)和装置(50)，所述管状构件(46)设有至少一个传感器(48)，用于测量所述管道中的应变，所述装置(50)用于传输数据到地面并且与所述传感器操作性地关联。将所述管柱运行到所述井筒中；监测所述传感器测量到的所述管道中的所述应变，并且补偿所述应变。利用所述管道在所述井中执行操作，包括：向所述井筒中的所述部件施力；监测所述传感器测量到的所述管道中的所致应变变化；以及使用所述数据传输装置传输与所述所致应变变化有关的数据到地面，以便于确定施加于所述部件的所述力。

1.  一种在钻出井筒之后并且在井中的随后操作期间监测施加于所述井筒中的部件的力的方法，所述方法包括以下步骤：
提供管柱，所述管柱包括管状构件和装置，所述管状构件设有至少一个传感器，用于测量所述管道中的应变，所述装置用于传输数据到地面并且与所述传感器操作性地关联；
将所述管柱运行到所述井筒中；
监测所述传感器测量到的所述管道中的所述应变，并且补偿任何残余应变；
利用所述管道在所述井中执行操作，包括向所述井筒中的所述部件施力；
监测所述传感器测量到的所述管道中的所致应变变化；以及使用所述数据传输装置传输与所述所致应变变化有关的数据到地面，以便于确定施加于所述部件的所述力。

2.  根据权利要求1所述的方法，其中：
所述数据传输装置是用于产生井下流体压力脉冲的装置；
所述方法包括以下另外的步骤：
启动与所述管柱关联的至少一个泵，以将流体供应到所述井筒中；以及
在所述泵启动之后等待一段时间，以允许所述管状构件的区域中的井下压力稳定；
并且其中所述监测所述管道中的所述应变的步骤包括监测所述传感器测量到的所述管道中的所述所致应变，并且补偿流动诱导应力在所述管道中导致的应变。

3.  根据权利要求2所述的方法，其中在所述井中执行所述操作之前执行所述方法的所述另外的步骤。

4.  根据权利要求3所述的方法，其中所述装置利用流动的流体通过流体压力脉冲传输所述数据到地面。

5.  根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述井的操作是选自包括以下各项的组：a)将部件放置在所述井筒中的期望位置；b)取回先前置于所述井筒中的部件；c)操作先前置于所述井筒中的部件。

6.  根据权利要求5所述的方法，其中所述井的操作是d)选项a)到c)中的两个或更多个的组合。

7.  根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其中在监测流动诱导应力在所述管道中导致的所述应变之后，所述方法包括以下步骤：使用所述脉冲产生装置传输与所述管道中的所述应变有关的数据到地面，并且基于接收到的数据在地面确定应当施加的补偿。

8.  根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其中在监测流动诱导应力在所述管道中导致的所述应变之后，所述方法包括：确定应当在井下施加的所述补偿。

9.  根据权利要求2至8中任一项所述的方法，其中所述提供所述管柱的步骤包括：在所述管道中设置至少一个压力传感器，并且使用与所述压力传感器关联的所述脉冲产生装置传输井下压力数据到地面。

10.  根据权利要求2至9中任一项所述的方法，其中所述传输与 所述所致应变变化有关的所述数据到地面的步骤包括：在增强数据传输模式下操作所述脉冲产生装置，其中所述装置产生流体压力脉冲，所述流体压力脉冲指示正在趋近期望的施力，所述脉冲的特性随施力的增加而逐渐改变。

11.  根据权利要求2至10中任一项所述的方法，其中所述传输与所述所致应变变化有关的所述数据到地面的步骤包括：
起初在第一数据传输模式下操作所述脉冲产生装置，其中所述装置产生流体压力脉冲序列，所述脉冲序列代表施加于所述井下部件的实际的力；以及
在达到低于待施加于所述部件的所述力的确定水平的阈值后，在第二数据传输模式下操作所述脉冲产生装置，其中所述装置产生流体压力脉冲，所述流体压力脉冲指示正在趋近期望的施力，所述脉冲的特性随施力的增加而逐渐改变。

12.  根据权利要求10所述的方法，其中随着所述施力的增加而变化的所述特性是所述脉冲之间的驻留时间。

13.  根据权利要求4至12中任一项所述的方法，其中所述脉冲的所述持续时间是基本上恒定的。

14.  根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中利用在所述增强/第二数据传输模式下产生的所述脉冲之间的驻留时间来传输数据。

15.  根据权利要求4至12中任一项所述的方法，其中当达到待施加的所述力时，脉冲之间的所述驻留时间改变。

16.  根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中低于和高于所述期望力的相同幅值的力具有不同的驻留时间。

17.  根据权利要求10至16中任一项所述的方法，其中在所述增强数据传输模式下，所述脉冲之间的所述驻留时间与所述测量到的力和所述期望水平之间的差量相关。

18.  根据权利要求10至17中任一项所述的方法，其中随着趋近所述待施加的期望力，在所述增强/第二传输模式下产生的所述脉冲之间的所述驻留时间的持续时间减少。

19.  根据权利要求4至18中任一项所述的方法，其中在达到所述期望力量水平并且继续施力的情况下，所产生的所述脉冲的所述驻留时间的持续时间开始增加。

20.  根据权利要求4至19中任一项所述的方法，其中随着所述施力的增加而改变的所述特性是所述脉冲的持续时间。

21.  根据权利要求10至20中任一项所述的方法，其中在所述增强/第二数据传输模式下产生的所述脉冲之间的驻留时间是基本上恒定的。

22.  根据权利要求10至21中任一项所述的方法，其中在所述增强数据传输模式下，所述脉冲产生装置发出恒定的脉冲流，其指示所述阈值力与待施加于所述部件的所述力之间的差值。

23.  根据权利要求10至22中任一项所述的方法，其中所述传输所述数据的步骤包括以下另外的步骤：设置高于待施加于所述部件的所述力的确定水平的第二阈值，以及在达到所述第二阈值后，使所述脉冲产生装置返回到在所述第一数据传输模式下操作。

24.  根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中当达到所述期望的力时，产生专用的脉冲或脉冲序列。

25.  根据权利要求11至24中任一项所述的方法，其中在所述第一数据传输模式下，所述方法包括以确定的施力间隔发出压力脉冲序 列。

26.  根据前述权利要求中任一项所述的方法，其包括：在所述管道中设置的存储装置中存储所述应变数据；在所述操作完成之后，将所述管道取回到地面；下载存储在所述装置中的所述数据；以及对施加于所述部件的所述力执行更详细的评估。

27.  根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述数据传输装置被布置成用声学方式传输所述数据到地面。

28.  根据权利要求27所述的方法，其中所述装置采用声学数据传输装置的形式，所述声学数据传输装置包括与所述至少一个传感器关联的主发送器，用于传输所述数据。

29.  一种用于在钻出井筒之后在井中执行操作的组件，所述组件包括：
用于在钻出所述井筒之后在所述井中执行操作的部件；以及
用于感测施加于所述部件的力的设备，所述设备包括：
管状构件，其可设置在可位于所述井筒中的管柱中，所述管道被布置成在所述部件上施力；以及
至少一个传感器，用于在所述部件上施力的过程中测量所述管道中的应变，所述传感器安装在所述管状构件的壁中。

30.  根据权利要求29所述的组件，其包括与所述传感器操作性地关联的用于传输数据到地面的装置，以便传输与所述管道中的所述应变有关的数据到地面，所述应变指示施加于所述部件的所述力。

31.  根据权利要求30所述的组件，其中所述数据传输装置是用于产生井下流体压力脉冲的装置。

32.  根据权利要求30或31所述的组件，其中所述数据传输装置被布置成用声学方式传输所述数据到地面。

33.  一种在井中执行操作期间监测井筒中的参数的方法，所述方法包括以下步骤：
监测井筒中的至少一个参数；
在所述井筒中执行操作；
监测执行所述操作导致的所述至少一个参数的变化；以及
操作位于所述井筒中的流体压力脉冲产生装置，以传输与所述至少一个参数的所述所致变化有关的数据到地面；
其中操作所述脉冲产生装置的所述步骤包括布置所述装置使其在增强数据传输模式下操作，其中所述装置产生指示正在趋近期望水平的流体压力脉冲，所述脉冲的特性随着趋近所述期望水平而逐渐改变。

34.  根据权利要求33所述的方法，其中所述操作所述脉冲产生装置的步骤包括布置所述装置以如下操作：
在第一数据传输模式下操作，其中所述装置产生流体压力脉冲序列，所述脉冲序列代表至少一个测量到的参数；以及
在达到所述至少一个参数的高于期望水平或低于期望水平的确定数量的阈值后，在增强数据传输模式下操作所述脉冲产生装置，其中所述装置产生指示正在趋近所述期望水平的流体压力脉冲，所述脉冲的特性随着趋近所述期望水平而逐渐改变。

监测井筒数据和传输井筒数据到地面
发明背景
本发明涉及一种在钻出井筒之后监测施加于井筒中的一个部件的力的方法，并且涉及一种用于在钻出井筒之后在井中执行操作的部件。具体来说，但不排他地，本发明涉及一种用于监测施加于井中的一个部件的重量和/或扭矩的方法。本发明更一般地还涉及一种在井中执行操作期间监测井筒中的参数的方法，其包括操作流体压力脉冲产生装置以传输与所述至少一个参数的变化有关的数据到地面。
在石油和天然气勘探与生产行业，通过从地面钻出的井筒将包括石油和/或天然气的井筒流体回升到地面。常规上使用一串称为钻柱的管道来钻出井筒，钻柱包括一个钻井组件，钻井组件以钻头封端。称为钻井“泥浆”的钻井流体顺着这串管道向下传递至钻头，以执行多种功能，其中包括冷却钻头和沿着井筒壁与钻柱之间限定的环形间隙将钻屑带回地面。
在钻井之后，井的构筑程序一般要求在井筒里面衬上金属井筒内衬管道，这在行业中称为“套管”。套管有许多用途，其中包括：支撑受钻的岩层；防止流体不期望的流入/流出；以及提供一条路径，更多的管道和井下工具能够通过这条路径。套管包括一些管道区段，这些区段端对端地联接在一起。典型地，将井筒钻到第一深度，并且在钻出的井筒中安装第一直径的套管。套管沿着钻出的井筒的长度延伸到地面，在这里，套管以井口组件封端。通过沿着套管向下泵吸“水泥”，可以将套管密封在位，所述“水泥”从套管底部流出，并且沿着环形间隙流动。
在适当的测试之后，井筒一般延伸到第二深度，其方法是通过穿过第一直径较大的井筒区段的底部的水泥塞，钻出井筒的直径较小的延伸部分。然后，将直径较小的第二套管安装在井筒的延伸部分中，通过第一套管向上延伸到井口。然后，也将第二套管封固在位。必要时重复执行这个过程，直到井筒已经延伸到期望的深度为止，从这个期望的深度，可以实现对含有碳氢化合物(石油和/或天然气)的岩层的接入。井筒内衬管道往往位于井筒中，它并不延伸到井口，而是连接至前面的套管区段中并从前面的套管区段中悬垂(或“悬挂”)下来。这个管道在行业中一般称为“衬管”。衬管同样封固在钻出的井筒内的合适位置。当套管/衬管已经安装并封固完毕时，井就“完成”了，这样就可以典型地通过安装延伸到地面的一串生产管道而回升井产流体。
所选择的井构筑程序将取决于多项因素，其中包括钻探的岩层的物理参数，井筒的必需物理属性(例如，深度、井筒直径)和其它物理特性，诸如优势温度和流体静压。可选用的程序包括：裸眼完井，其中套管设置在所关注的岩层或地带上方，井产流体流入开放套管中；衬管完井，其中衬管跨越所关注的地带安装，流体流入衬管中(通过诸如滑动套阀之类的控制设备)；以及有孔套管/衬管完井。无论选择的是哪种构筑程序，都必须谨慎小心，以免施加多大的重量和/或扭矩到构筑/完井程序中使用的设备，尤其是套管/衬管。
例如，在使用衬管的情况下，在衬管顶部，在与套管的界面处，设置了一种称为封隔器的密封装置。这种类型的封隔器在本行业中通常称为“衬管顶部封隔器”。所述封隔器密封在衬管的外壁、套着衬管的直径较大的套管的内壁和供应到井筒里用于密封衬管的水泥的上表面之间限定的环形区域。封隔器可以受到衬管承载，或者独立地部署，封隔器包括密封元件，所述密封元件可以径向地向外变形，从而与套管壁密封邻接。密封元件的变形典型地是用机械方式实现，例如通过允许往封隔器上向下设置一定量的“重量”以便轴向地压缩密封元件。
很难确认封隔器已经用机械方式正确地设置且因此能提供足够的密封。过去，评估封隔器是否已经正确设置的唯一的方式是监测在地面施加于封隔器的重量，这就是施加在封隔器上以将密封元件径向地向外推动的轴向载荷。然而，在地面上观测到的重量往往并不对应于封隔器受到的重量，因为封隔器的位置可能在井下数百米。在斜井中，这尤其成问题，因为斜井中，很难施加必要的重量来设置封隔器。已经发现，与在地面施加的重量和扭矩相比，封隔器感受到的重量和扭矩可能大幅减小，这是因为与井筒或井内管道的壁的摩擦接触。典型地，对未正确设置封隔器的唯一指示是如果在地面检测到意外的泄漏/压降，诸如在对衬管执行压力测试以检验压力完整性的时候。
井筒构筑活动中的其它步骤中也遇到了类似的困难，其中难以获得所讨论的活动的相关数据。
已知使用传感器(应变计)监测在钻井阶段期间施加的“钻压”和扭矩，以便监测钻井环境中的这些参数。然而，与测量钻压关联的一个具体问题是，压力和温度对测量值的影响。具体来说，在钻井阶段期间，会打开泥浆泵以从地面沿着钻柱将钻井泥浆向下泵吸到钻头，并且带着钻屑沿着环形间隙向上泵吸回来。管状钻柱内部的压力不同于环形间隙中的管道外部的压力，并且典型地比后者高很多。这个压力差使得管道主体有效地起到压力容器的作用，其中管道主体在所施加的压力载荷下弹性地变形。这会影响附接至管道的钻压传感器所执行的测量。具体来说，测量准确度取决于压力差，压力差与实际泥浆流速直接相关。另外，当泥浆在流动时，每一应变计体验到的温度将是不同的，因此每一应变计对重量和扭矩的绝对测量值也会是不同的。
世人做了各种尝试来校正压力和温度对测量值的这些影响，希望能精确地测量钻压/扭矩。
美国专利4,608,861公开了一种设有外部套筒和内部套筒以隔绝 环境压力的装置。该专利论述到，必需精确地测量温度才能消除应变计所观测到的温度相关效应。
美国专利申请2010/0319992公开了如下概念：通过在钻头上增加应变计，确定正确的钻压，还有，在钻井筒的同时，监测钻头有效区域两端的压差。
美国专利6,547,016论述了与钻柱上设的应变计关联的问题，并且试图通过部署惠斯通电桥应变计布置来克服弯曲对测量的影响，惠斯通电桥布置是应变计技术的一种常用方法。
美国专利6,957,575论述了井下压力对钻压测量的影响，并且通过确定应变计的最佳附接位置来解决这个问题，在这个最佳附接位置上，轴向应变为零。
所有这些现有的文献，都讨论了与在钻井环境中部署和使用传感器关联的问题。这提出了一些独特的难题。具体来说，钻头推进时，优势温度和流体静压改变；从地面沿着钻柱向下泵吸钻井泥浆，泵的压力可能改变；根据一些因素，钻井过程期间会发生动态误差，这些因素诸如是钻探的地层的相对硬度，钻头通过地层时的情况，以及钻柱中的扭矩累积/突然释放。这些和其它问题都会影响到精确地测量钻柱中的应变和/或扭矩的能力，通过回顾上面提到的现有公开将很容易理解这一点。
附图简述
包括下面的图是为了图解实施方案的某些方面，并且不应当将这些图视为排他性的实施方案。所公开的主题能够有相当大的修改、更改、组合和形式与功能的等效物，本领域的技术人员得益于本公开将想到这些。
图1是根据本发明的方法的在钻井之后并且在井内执行后续操作期间示出的包括井筒的井的纵向剖视图，所讨论的操作是向封隔器 形式的部件施力，以在井筒中设置封隔器，所述力是通过钻管形式的管道柱施加的。
图2是示出图1的方法中的流体压力脉冲产生装置的形式的数据传输装置产生的示例性脉冲序列的曲线图，该曲线图图解了脉冲产生装置在第一数据传输模式下的操作。
图3是示出在第二或增强数据传输模式下的操作期间流体压力脉冲产生装置产生的示例性脉冲系列的曲线图。
图4是图1到图3中示出和说明的实施方案的变化形式，其中管状构件设有替代数据传输装置。
详细说明
根据本发明的第一方面，提供一种在钻出井筒之后并且在井中的随后操作期间监测施加于所述井筒中的部件的力的方法，所述方法包括以下步骤：提供管柱，所述管柱包括管状构件和装置，所述管状构件设有至少一个传感器，用于测量所述管道中的应变，所述装置用于传输数据到地面并且与所述传感器操作性地关联；将所述管柱运行到所述井筒中；监测所述传感器测量到的所述管道中的所述应变，并且补偿任何残余应变；利用所述管道在所述井中执行操作，包括向所述井筒中的所述部件施力；监测所述传感器测量到的所述管道中的所致应变变化；以及使用所述数据传输装置传输与所述所致应变变化有关的数据到地面，以便于确定施加于所述部件的所述力。
根据本发明的第二方面，提供一种在钻出井筒之后并且在井中的随后操作期间监测施加于所述井筒中的部件的力的方法，所述方法包括以下步骤：提供管柱，所述管柱包括管状构件和装置，所述管状构件设有至少一个传感器，用于测量所述管道中的应变，所述装置用于产生井下流体压力脉冲，并且与所述传感器操作性地关联；将所述管柱运行到所述井筒中；启动与所述管柱关联的至少一个泵，以将流体 供应到所述井筒中；在所述泵启动之后等待一段时间，以允许所述管状构件的区域中的井下压力稳定；监测所述传感器测量到的所述管道中的所致应变，并且补偿因流动诱导应力在所述管道中导致的应变；利用所述管道在所述井中执行操作，包括向所述井筒中的所述部件施力；监测所述传感器测量到的所述管道中的所致应变变化；以及使用所述脉冲产生装置传输与所述所致应变变化有关的数据到地面，以便于确定施加于所述部件的所述力。
将管柱运行到井筒中，并且将管柱放置在井筒中的期望位置，将使得力被施加于所述管道。这些力将给管道施加应力，从而刺激所得的(或残余的)应变。例如，所述管道从地面悬置下来，并且因此经受拉伸载荷。井筒可以从垂直方向偏离，从而使得管道经受弯曲载荷。管道的内部可以与管道外部的流体隔离，所述流体处于管道与井筒壁(或所述管道所在的直径更大的管道的壁)之间存在的环形区域中。因此，管道内部与管道外部之间可以存在压力差，并且在管道上得到流体压力载荷。实际上，在某些情形下，特别期望产生压力差。甚至在准许管道内部与外部之间的流体连通的情形下，也可能存在压力差(例如，这是因为管道中的流体与井筒中的流体的密度存在差异)。
本发明使得能测量管道中的所得的/残余应变，然后在执行将要利用管道在井中执行的操作之前补偿所述所得的/残余应变。结果是，可以在执行所述操作之前考虑到管道中的任何这样的应变，从而可以确定具体因为执行所述操作(包括向部件施力)在管道中导致的应变。这使得能够确定是否在部件上施加了适合所讨论的操作的力。
所述数据传输装置可以是用于产生井下流体压力脉冲的装置。所述方法可以包括以下另外的步骤：启动与所述管柱关联的至少一个泵，以将流体供应到所述井筒中；以及在所述泵启动之后等待一段时间，以允许所述管状构件的区域中的井下压力稳定。所述监测应变的步骤可以包括：监测所述传感器测量到的管道中的所得的(或残余的)应变，并且补偿流动诱导应力在管道中导致的应变。所述方法的所述 另外的步骤可以在井中执行所述操作之前执行。所述装置可以利用流动的流体通过流体压力脉冲传输数据到地面。
所述数据传输装置可以被布置成用声学方式传输数据到地面。所述装置可以包括声学数据传输装置或者可以采用声学数据传输装置的形式，并且可以包括与所述至少一个传感器关联的主发送器，用于传输所述数据。所述方法可以包括将至少一个中继器放置在主发送器的井上，并且布置所述中继器以接收主发送器传输的信号，并且中继所述信号以传输所述数据到地面。
所述方法可以提供这样的能力：与包括在地面测量施力的现有技术相比，能够在钻出井筒之后执行的操作期间更精确地测量施加于井筒中的部件的力。具体来说，所述方法考虑到在传输在地面施加的力到位于井筒内某个深度的部件的过程中发生的问题，尤其是在斜井中。以此方式，可以评估施加于所述部件的力对于所讨论的操作是不是足够的。应理解的是，在管道中测量到的应变与使用管道施加于井下部件的力之间存在直接相关。因此，知道应变有利于确定所述力。
典型地，施加于所述部件的力将是施加“重量”到部件(轴向力)、施加扭矩(旋转力)或施加重量与扭矩而产生的力。所述方法因此可以是一种监测施加于所述部件的重量和扭矩中的至少一项的方法。通过在管状构件中适当地取向所述至少一个应变传感器，可以实现所施加的重量/扭矩的确定。井的操作可以是在钻出井筒之后执行的许多种操作中的任一种操作。所述操作可以是让井能投入生产所必需的一种操作，并且可以是井的构筑操作。所述操作可以是在使井投入生产之后执行的一种操作，并且可以是井的装调或修理操作。
井的操作可以选自包括下面各项的组：a)将部件放置在井筒中的期望位置；b)取回先前置于井筒中的部件；c)操作先前置于井筒中的部件；以及d)a)到c)中的两项或更多项的组合，例如先将部件放置在井筒中，然后对所述部件执行操作。然而，应理解的是，除了钻井阶 段发生的那些操作之外，所述方法还可以适用于上面的组中未涵盖的井筒中的更多操作。
属于选项a)的可能的操作包括：在井筒中设置井筒隔离装置，诸如封隔器、跨隔器或阀门；在井筒中设置钻柱(可以是井筒内衬管道，诸如衬管；可膨胀的管道，诸如可膨胀的筛沙器或割缝衬管；装调或修理管柱，或其它工具柱)，并且可以包括在井筒中设置管道悬挂器；以及将井下锁放置在井筒中，井下锁可以任选地承载着井下工具，或者与井下工具关联，所述井下工具将要在期望的位置在井筒内执行功能，所述锁任选地与井筒中用于设锁的剖面协作。
属于选项b)的可能的操作包括：从井筒中取回井筒隔离装置，诸如封隔器、跨隔器或阀门；取回用于在井筒中定位管柱的井筒内衬管道设置/运行工具；从井筒中取回管柱(可以是井筒内衬管道、装调或修理管柱或其它工具柱)，并且可以包括从井筒上释放管道悬挂器；以及从井筒上释放井下锁，井下锁可以任选地承载着井下工具，或者与井下工具关联，所述井下工具将要在期望的位置在井筒内执行功能，所述锁任选地与井筒中用于设锁的剖面协作。取回井筒内衬管道设置/运行工具尤其可以包括向工具施加轴向方向的拉伸载荷和扭矩以从管道上释放所述工具。知道轴向载荷和扭矩是很重要的。
属于选项c)的可能的操作包括：操作先前置于井筒中的井筒隔离装置，诸如封隔器、跨隔器或阀门；在井筒中设置管道悬挂器以在井筒中设置管柱(可以是井筒内衬管道，诸如衬管；可膨胀的管道，诸如可膨胀的筛沙器或割缝衬管；装调或修理管柱，或其它工具柱)；操作井下锁以将其放置在井筒中，井下锁可以任选地承载着井下工具，或者与井下工具关联，所述井下工具将要在期望的位置在井筒内执行功能，所述锁任选地与井筒中用于设锁的剖面协作；以及操作任何这样的井下工具。
所述方法可以包括以下步骤：在监测流动诱导应力在管道中导致 的应变之后，使用所述脉冲产生装置传输与所述管道中的所述应变有关的数据到地面。这样可以有利于在地面确定应当施加的补偿。所述方法可以包括以下步骤：在监测流动诱导应力在管道中导致的应变之后，确定应当在井下施加的补偿。使用作为管柱的一部分(典型地在管状构件中)提供的并且与传感器关联的合适的处理器，可以实现这些操作。
所述用于产生流体压力脉冲的装置可以至少部分地(并且任选地完全)位于管道的壁中，并且可以是申请人的国际专利公布No.W0-2011/004180中公开的类型的装置。这种类型的脉冲产生装置是“通孔”型装置，其中，可以在不限制与装置关联的管道钻孔的情况下产生脉冲。这样允许其它设备通过，并且尤其允许用于致动其它工具/设备的球(ball)、矛(dart)和类似物通过。可以通过装置产生的多个脉冲来传输数据，这些脉冲可以是正压脉冲或负压脉冲。启动所述至少一个泵的步骤可以包括启动所述泵以用期望的遥测流速将流体供应到井筒中，以便随后传输数据到地面。
所述方法包括在所述泵启动之后等待一段时间以允许管状构件的所述区域中的井下压力稳定下来。执行这个步骤有利于补偿流引发的应力在管道中导致的应变。这是因为启动所述至少一个泵会使井筒中的流体的压力升高，并且可能还会使流体的温度升高，因此影响到管道感受到的应力，因而也会影响到在管道中产生的应变。通过等待一段时间以允许井下压力稳定下来，可以补偿这些影响。这是因为，井下压力稳定下来后，在给定操作压力下，泵的操作将不会在管道中产生更多应变(或者产生的应变不明显)。应理解的是，实现稳定所必需的这段时间将取决于许多因素，其中可能包括深度、流体静压、优势温度和/或井筒的几何形状。这段时间可以是任选地考虑到一个或多个上述因素预定的。提供管柱的步骤可以包括：任选地在管状构件中或在管状构件上提供至少一个压力传感器，以及使用可以与所述压力传感器关联的脉冲产生装置传输井下压力数据到地面。所述压力传感器可能能够测量管道内的压力和/或管道外部的环形区域中的压 力。可以存在至少两个传感器，一个用于测量内部压力，一个用于测量外部压力。因此能够利用井下压力测量值在地面任选地监测井下压力已经实现的稳定程度。可以提供至少一个温度传感器，并且可以传输温度数据到地面。
参照井下压力。应理解的是，井筒将含有流体，并且通过至少一个泵供应到井筒中的流体将典型地沿运行到井筒中的管柱向下引导，从管道流到在管道与井筒壁(或管道所在的直径更大的管道的壁)之间限定的环形区域中。管道内的流体与环形区域中的流体之间典型地将存在压力差。因此，参照井下压力考虑到管道暴露于这些不同压力这个事实(这会产生所致应变)。
所述传输与所致应变变化有关的数据到地面的步骤可以包括：在增强数据传输模式下操作所述脉冲产生装置，其中所述装置产生流体压力脉冲，所述流体压力脉冲指示正在趋近期望的施力(重量/扭矩)，所述脉冲的特性随施力(重量/扭矩)的增加而逐渐改变。
所述传输与所致应变变化有关的数据到地面的步骤可以包括：起初在第一数据传输模式下操作所述脉冲产生装置，其中所述装置产生流体压力脉冲序列，所述脉冲序列代表施加于井下部件的实际的力(因此任选地代表重量和/或扭矩)；以及在达到低于待施加于所述部件的力(重量和/或扭矩)的确定水平的阈值后，在第二(增强)数据传输模式下操作所述脉冲产生装置，其中所述装置产生流体压力脉冲，所述流体压力脉冲指示正在趋近期望的施力(重量/扭矩)，所述脉冲的特性随施力(重量/扭矩)的增加而逐渐改变。
随施力的增加而改变的特性可以是脉冲之间的驻留时间。因此，在增强/第二数据传输模式下产生的脉冲之间的驻留时间可以随施力(重量/扭矩)的增加而逐渐改变。脉冲的持续时间可以是基本上恒定的。
随施力的增加而改变的特性可以是脉冲的持续时间。因此，在增 强/第二数据传输模式下产生的脉冲的持续时间可以随施力(重量/扭矩)的增加而逐渐改变。在增强/第二数据传输模式下产生的脉冲之间的驻留时间可以是基本上恒定的。
任选地，在增强/第二数据传输模式下，驻留时间和脉冲持续时间可以逐渐改变。
可以利用在增强/第二数据传输模式下产生的脉冲之间的驻留时间来传输数据。驻留时间可以代表在井下测量到的特定一个参数或多个参数。具体的持续时间的驻留时间可以表示特定的井下参数测量值，例如，井筒中的特定压力或温度。
当达到待施加的力时，脉冲之间的驻留时间或脉冲持续时间可以改变。在施加更多的力时，可以利用独特的驻留时间或脉冲持续时间来提供这样的指示。低于和高于期望力的相同幅值的力可以具有不同的驻留时间。例如，低于期望力2000lb的力可以具有5秒的脉冲之间的驻留时间，而高于期望力2000lb的力可以具有相差比如0.5秒的驻留时间，因此具有5.5秒的驻留时间。观察5.5秒的间隔的脉冲，显示所述力已经超过了2000lb。
本领域的技术人员应理解，流体压力脉冲装置在井筒中产生的脉冲在井筒中的流体内传输到地面。所述脉冲要用大约几秒的一段时间行进到地面，这尤其取决于井筒的深度。在地面检测代表施加于部件的力(例如，重量/扭矩)的这些脉冲序列，并且使用合适的处理器可以推导出脉冲序列代表的力量值。脉冲传输的延迟可能导致在井下部件上施加过大的力，这样可能会引起一些后果，其中包括损害部件和/或使部件从它在井筒中的位置移位。当脉冲序列代表诸如施加的重量等相对大的参数时，尤其会出现这种情况，施加的重量可能大约是几万lb。
本发明可以解决这个问题。这是因为，一般来说，在增强/第二数据传输模式下产生的脉冲的持续时间将比在第一数据传输模式下 产生的脉冲序列短很多。在第一传输模式下的操作期间产生的脉冲序列将典型地相对较长，包括一系列正流体压力脉冲或负流体压力脉冲，这些脉冲代表测量到的力(例如，重量和/或扭矩)。在首次施力的过程中，数据传输中产生的延迟并不太明显，因为发出脉冲序列之间的周期中发生的继续施力，还有脉冲序列传输到地面，这一般不会导致达到期望的力。然而，当施力更接近期望水平时，这个延迟可能导致上文所述的过度施力。
在增强/第二数据传输模式下操作所述装置可以用两种方式解决这个问题：1)产生的脉冲的持续时间较短；以及2)脉冲的特性(例如，产生的脉冲之间的驻留时间，和/或脉冲的持续时间本身)会随施力的增加而逐渐改变，从而向操作人员指示正在趋近期望水平。这样就能允许操作人员降低在地面施加的力(例如，重量/扭矩)的增加速度，从而用在更大程度上受到控制的方式来趋近期望的设置水平。
在增强/第二数据传输模式下，脉冲之间的驻留时间或脉冲持续时间可能与测量到的力(例如，重量/扭矩)与期望水平之间的差量相关。
在增强/第二传输模式下产生的脉冲之间的驻留时间或脉冲持续时间的持续时间可能随趋近待施加的期望力而减少。这意味着，操作人员越接近期望的力，驻留时间或者是产生的脉冲就越短。在达到期望的力量水平并且继续施力的情况下，所产生的脉冲的驻留时间或持续时间的持续时间可以开始减少。这意味着，操作人员越超过期望的力，驻留时间或所产生的脉冲的持续时间就越长。这样可以向操作人员提供反馈，让他知道已经达到期望水平，并且应当停止继续施力。
在增强/第二数据传输模式下，脉冲产生装置可以发出恒定的脉冲流，其指示阈值力与待施加于部件的力之间的差值。应理解的是，在增强/第二数据传输模式下，如果暂停施加更多的力，则装置将继续发出脉冲流，并且特性没有变动(例如，脉冲之间的驻留时间和/或 脉冲持续时间)。
传输数据的步骤可以包括以下另外的步骤：设置第二/高阈值，它是高于待施加于所述部件的力(重量和/或扭矩)的一个确定水平，并且，一旦达到第二阈值，就使脉冲产生装置返回到第一数据传输模式下操作。第二或高阈值可以代表可以施加于部件而且不会产生诸如上述后果的安全的最大力，并且向地面的操作人员提供了对施加于部件的实际力的一项可靠的指示。这样可以帮助防止意外地施加过大的力。
在增强/第二传输模式下产生的脉冲的特性(例如，脉冲之间的驻留时间或脉冲的持续时间)的持续时间可以随着趋近待施加的期望的力而增加。这意味着，操作人员越接近期望的力，脉冲的驻留时间或持续时间就越长。在达到期望的力量水平并且继续施力的情况下，所产生的脉冲的驻留时间或持续时间的持续时间可以开始减少。这意味着，操作人员越超过期望的力，所产生的脉冲的驻留时间或持续时间就越短。这样可以向操作人员提供反馈，表明已经达到期望水平，并且应当停止继续施力。
当达到期望的力时，可以产生专用的脉冲或脉冲序列。这可以是专用持续时间的脉冲，或者是专用曲线的脉冲序列。脉冲或脉冲序列的发出可以向操作人员提供达到期望的力的可靠的指示。当达到期望的力时，脉冲的产生可以停止。
在第一数据传输模式下，所述方法可以包括以确定的施力间隔(例如，每一千或两千lbf)发出压力脉冲序列。
在增强/第二数据传输模式下，所述方法包括发出具有对应于预定施力的特性的压力脉冲(例如，6.5秒的持续时间的脉冲之间的驻留时间表明，重量在目标10,000lb以内，每另外施加2,000lb就减少0.5秒，直到达到期望的“重量”(即施加的力)为止)。
装置在第一传输模式下产生的流体压力脉冲序列可以是实际的力(其中对实际力的确定是在井筒中发生)，或所致应变变化(其中对力的确定是在地面发生)。
应理解的是，可以考虑到多种不同因素来确定阈值，其中最关键的可能是：部件在井筒中的位置的深度，以及待施加的力。其它可以考虑到的因素可以包括流体静压、施加的泵压、井筒中的流体密度(在管柱和/或环形间隙中)和深度下的优势温度。阈值可以是待施加于井下部件的力(例如，重量/扭矩)的至少大约70％，并且可能不大于所述力的大约95％。
任选地，所述阈值可以在待施加的力的大约80％与大约90％之间。
可以有多个应变传感器在管状构件的外围周围隔开。所述至少一个传感器可以安装在管状构件的壁中。所述管状构件可以联接成端对端联接在一起并且组成管柱的一串管道。管状构件可以联接至连续管道。术语管道“柱”应当相应地解释。管状构件可以承载脉冲产生装置，脉冲产生装置可以安装在管状构件的壁中。
所述方法可以包括：在所述管道中典型地在管状构件中提供的存储装置中存储应变数据；在操作完成之后，将管道取回到地面；下载存储在所述装置中的数据；以及对施加于所述部件的力执行更详细的评估。这样可以有利于确认的确已经施加了期望的力。
根据本发明的第三方面，提供一种用于在钻出井筒之后在井中执行操作的组件，所述组件包括：用于在钻出所述井筒之后在所述井中执行操作的部件；以及用于感测施加于所述部件的力的设备，所述设备包括：管状构件，其可设置在可位于井筒中的管柱中，所述管道被布置成在所述部件上施力；以及至少一个传感器，用于在部件上施力的过程中测量管道中的应变，所述传感器安装在管状构件的壁中。
所述组件还可以包括与传感器操作性地关联的装置，用于传输数据到地面，以便传输与管道中的应变有关的数据到地面，所述应变指示施加于部件的力。所述力可以起因于施加重量和扭矩中的至少一个到所述部件。传输与管道中的应变有关的数据到地面，可以有利于确定施加于所述部件的重量和扭矩中的至少一个。
所述数据传输装置可以是用于产生井下流体压力脉冲的装置。
所述数据传输装置可以被布置成用声学方式传输数据到地面。
所述装置可以包括声学数据传输装置，或者可以采用声学数据传输装置的形式。
所述组件的另外的特征可以从上文与本发明的第一和/或第二方面有关的方法的文字推导出来。
根据本发明的第四方面，提供一种在井中执行操作的过程中监测井筒中的参数的方法，所述方法包括以下步骤：监测井筒中的至少一个参数；在所述井筒中执行操作；监测执行所述操作导致的至少一个参数的变化；以及操作位于井筒中的流体压力脉冲产生装置，以传输与所述至少一个参数的所致变化有关的数据到地面；其中操作脉冲产生装置的步骤包括布置所述装置使其在增强数据传输模式下操作，其中所述装置产生指示正在趋近期望水平的流体压力脉冲，所述脉冲的特性随着趋近期望水平而逐渐改变。
所述操作脉冲产生装置的步骤包括布置所述装置使其如下操作：在第一数据传输模式下操作，其中所述装置产生流体压力脉冲序列，所述脉冲序列代表至少一个测量到的参数；以及在达到至少一个参数的高于期望水平或低于期望水平的确定数量的阈值后，在增强数据传输模式下操作脉冲产生装置，其中所述装置产生指示正在趋近期望水平的流体压力脉冲，所述脉冲的特性随着趋近期望水平而逐渐改变。
因此，增强数据传输模式可以是第二数据传输模式。
本发明的第四方面的方法可以用于监测井筒中的各种各样的不同的参数，并且这些参数的变化是因为所讨论的操作的执行引起的。所述参数可以选自包括下面各项的组：1)施加于用于执行操作的部件的力；2)(管道中和/或管道与井筒之间的环形区域中的)压力；3)温度；以及4)井的几何形状参数。
可能会影响到属于选项1)的参数的操作包括对部件的施力(例如，通过施加重量和/或扭矩)。一个合适的示例是施加重量和/或扭矩以在井筒中设置井筒隔离装置，可以是跨隔器、封隔器或阀门。
可能会影响到参数2)的操作包括致动井筒隔离装置，以打开或关闭流往或流自井筒的一部分的流，这会引起井下压力的变化。
可能会影响到参数3)的操作包括致动井筒隔离装置，以打开或关闭流往或流自井筒的一部分的流，这会引起井下温度的变化。
可能会影响到属于选项4)的参数的操作包括使钻井或选矿工具从垂直方向偏离，这样会影响井筒倾斜度和/或方位角(指南针上相对于北方的位置)。
本领域的技术人员将容易领会，在本发明的第四方面中的方法中可以监测其它可能的参数，并且这些参数可能因为在井筒中执行操作而改变。
本发明的另外的方面可以组合上文说明的本发明的方面中的一个或多个的一个或多个特征。具体来说，本发明的第四方面的方法的更多特征可以从关于脉冲产生装置在其增强或第一和第二数据传输模式下的操作的本发明的第一和/或第二方面的相关文字推导出来。
现在将说明参照附图仅举例说明本发明的实施方案。
图1是根据本发明的方法的在钻井之后并且在井内执行后续操作期间示出的包括井筒的井的纵向剖视图，所讨论的操作是向封隔器 形式的部件施力，以在井筒中设置封隔器，所述力是通过钻管形式的管道柱施加的。
图2是示出图1的方法中的流体压力脉冲产生装置的形式的数据传输装置产生的示例性脉冲序列的曲线图，该曲线图图解了脉冲产生装置在第一数据传输模式下的操作。
图3是示出在第二或增强数据传输模式下的操作期间流体压力脉冲产生装置产生的示例性脉冲系列的曲线图。
首先参照图1，其中示出了在钻井之后并且在井内执行后续操作期间示出的井10的纵向剖视图，井10包括井筒12。
井筒12是用常规的方式从地面钻出的，并且套管14的形式的第一井筒内衬管道位于井筒中，并且通过水泥16封固在适当位置，水泥16被供应到套管14与井筒12的壁20之间安置的环形区域18中。套管14如本领域已知地延伸到地面上的井口(未示出)，并且执行许多功能。应当领会的是，更多直径更小的套管可以置于井筒中，通过第一套管14向上延伸到井口。然而，为了便于图解，只示出了单个套管14。
在图解的实施方案中，正在执行的操作是井构筑操作，包括将衬管22的形式的另一个井筒内衬管道放置于井筒12中。衬管22从套管14悬置且因此“悬挂”下来，并且延伸到井筒12在套管14下方的裸眼或未罩套部分中。
衬管22利用衬管悬挂器24从套管14悬挂下来，并且使用衬管顶部封隔器28的形式的可膨胀的密封装置来密封套管14与衬管22之间的环形区域26。在衬管悬挂器24致动(下文将予以说明)之后，将衬管22封固在井筒12里面的适当位置，并且致动封隔器28以密封环形区域26，从而防止流体沿着环形区域移动经过衬管22。
衬管悬挂器24受到液压致动，并且包括多个卡瓦，图中示出了 两个卡瓦，并且给其标上参考标号30。卡瓦30受到液压操作，从不与套管14接合的缩回位置径向地向外移动到与套管14接合的延伸位置(图中示出)，从而使得衬管22从套管悬置。每一个卡瓦30采用活塞的形式，这些活塞可移动地安装在悬挂器24的主体31中，并且设有与套管14的壁接合的锯齿状的面32。通过所施加的流体压力将卡瓦30向外推动以与套管14接合。
承载着衬管悬挂器24和衬管顶部封隔器28的衬管22运行到井筒12中，并且通过衬管悬挂器运行/设置工具34置于套管14内，运行/设置工具34从钻管35或其它管道柱悬置。运行工具34包括多个卡爪形式的接合元件，图中示出了其中两个并且标为参考标号36。在运行期间，卡爪36与衬管悬挂器24的内部剖面(未示出)接合，以支撑衬管悬挂器24并且因此支撑联接至悬挂器的衬管22。通过提高钻管35中的流体压力并且因此提高运行工具34的钻孔38中的流体压力，来设置衬管悬挂器24，这个压力通过运行工具的壁中的端口40连通至悬挂器卡瓦30。这个操作可以包括首先在地面将球(ball)、矛(dart)或类似物(未示出)插入到钻柱钻孔38中，所述球沿着钻柱向下并停留在钻柱下端处设置的底座41上。这样使得通过钻柱钻孔38的流关闭，从而使得球后方的流体可以受到增压，从而设置悬挂器卡瓦30。在设置了卡瓦30之后，进一步施加压力，会吹动球使其通过底座41并且沿着井筒继续向下，从而重新打开通过钻柱钻孔38的流体连通。
然后衬管22从套管14悬置，并且可以使卡爪36从衬管悬挂器内部剖面上脱离，借此从衬管悬挂器24上释放运行工具34。这个操作是用已知的方式实现，即通过关联的钻管35施加预定轴向力和/或扭矩到运行工具34。从下面的说明将明显看出，本发明的方法和组件能有效地从衬管悬挂器24上释放运行工具34。
然后将运行工具34往井上拉回卡爪36(典型地受弹簧负载)在衬管22的顶部42的井上的位置。卡爪36径向地向外移动，并且运行 工具34于是能够向井下移回，直到卡爪36与衬管顶部42接合为止。然后可以用已知的方式施加轴向力以设置封隔器28，方法是通过向下在封隔器28上设置“重量”。钻管35和运行工具34从地面悬置，并且所述程序有效地包括允许钻管和运行工具34的一部分(或全部)重量向下设置到封隔器28上。这样使封隔器28的可膨胀密封元件44轴向地压缩，将可膨胀密封元件44径向地向外推动成与套管14密封邻接。封隔器28的设置可以另外或替代地包括施加扭矩到封隔器。同样，本发明的方法和组件能有效地用于设置封隔器28。
具体来说，期望有一种手段，能精确地测量施加于衬管悬挂器运行工具34以将其从衬管悬挂器24上释放和施加于封隔器28以设置封隔器28的力(重量和/或扭矩)，并且将相应的数据传输到地面。现在将说明的本发明的方法和组件提供了一种能实现此效果的手段。
因此，在本发明的一个实施方案中，提供一种在钻出井筒之后并且在井内的后续操作期间监测施加于井筒中的一个部件的力的方法。将相对于图1示出的封隔器28的设置来说明所述方法，但是所述方法同样适用于运行工具34的回收或实际上适用于其它井操作。
所述方法包括如下步骤：提供管柱(在这种情况下，是钻管35)，其包括管状构件46，管状构件46设有至少一个传感器，用于测量钻管35中的应变，图中示出了两个这样的应变传感器并且给其标上参考标号48。典型地将有至少三个这样的应变传感器48并且任选地有四个或更多个应变传感器48围绕管状构件46的周边间隔开。管状构件46还包括一个与传感器操作性地关联的用于传输数据到地面的装置，所述装置总体上通过参考标号50表示。在这个实施方案中，数据传输装置50采用用于产生流体压力脉冲的装置的形式。利用脉冲产生装置50的方法包括将承载着管状构件46的钻管35运行到井筒12中，在这种情况下，这个操作是部署衬管22的程序的一部分。地面上的泵52与钻管35关联，并且泵52受到启动以沿着钻管供应流体到井筒12中。所述方法包括在泵52启动之后等待一段时间，以允 许管状构件46的所述区域中的井下压力稳定下来。传感器48测量钻管35中的所得(或残余的)应变，并且补偿流引发的应力在钻管35中产生的应变。
然后利用钻管35执行在井10内的期望操作，在这个实施方案中这个操作是设置封隔器28，包括施力到置于井筒12中的封隔器。应变传感器48测量到钻管35中所致应变变化，并且使用脉冲产生装置50将与所致应变变化有关的数据传输到地面。这样有利于确定施加于封隔器28的力，从而使得可以评估是否已经施加了正确地设置封隔器所必需的力。应理解的是，在钻管35中测量到的应变与通过钻管施加于封隔器28的力之间存在直接相关。因此，知道应变有利于确定所述力。如上文提到的，施加于封隔器28的力可以是施加“重量”到部件(轴向方向的力)、施加扭矩(旋转力)或施加重量与扭矩而产生的力。通过适当地设定应变传感器48在管状构件46中的取向，可以实现所施加的重量/扭矩的确定。
脉冲产生装置50位于管状构件46的壁54中，并且是申请人的国际专利公布No.W0-2011/004180中公开的类型的装置，该公布的公开内容通过引用并入在本文中。这种类型的脉冲产生装置50是“通孔”型装置，其中，可以在不限制与装置关联的管道钻孔的情况下产生脉冲。这样允许其它设备通过，并且尤其允许用于致动其它工具/设备的球、矛和类似物通过。通过装置50产生的多个脉冲传输数据，这些脉冲可以是正压脉冲或负压脉冲。
可以使用脉冲产生装置50将与钻管35中因为流引发的应力所产生的应变有关的数据传输到地面，以利于在地面确定应当施加的补偿。然而，所述方法将典型地包括使用管状构件46中提供的与传感器48关联的合适的处理器56来确定应当在井下施加的补偿。
启动泵52以用随后传输数据到地面时期望的遥测流速供应流体到井筒中。等待管状构件46的所述区域中的井下压力稳定下来，有 利于补偿因为流引发的应力而在钻管35中产生的应变。这是因为启动泵52会使井筒10中的流体的压力升高，并且可能还会使流体的温度升高，因此影响到钻管35感受到的应力，因而也会影响到在钻管中产生的应变。等待一段时间以允许井下压力稳定下来，可以补偿这些影响。这是因为，井下压力稳定下来后，在给定操作压力下，泵52的操作将不会在钻管35中产生更多应变(或者产生的应变不明显)。应理解的是，实现稳定所必需的这段时间将取决于许多因素，其中可能包括深度、流体静压、优势温度和/或井筒的几何形状。这段时间是考虑到一个或多个上述因素预定的。
任选地在管状构件46中设置压力传感器58，以便测量管状构件的所述区域中的井下压力(钻管35内的压力，和/或钻管外部的环形区域中的压力)。可以使用脉冲产生装置50将测量到的压力数据传输到地面，这个脉冲产生装置50与压力传感器58关联。因此能够利用井下压力测量值在地面任选地监测井下压力已经实现的稳定化的程度。还可以提供温度传感器，并且用相同方式传输温度数据到地面。
脉冲产生装置50设置为一个盒子，其可释放地安装在管状构件46的壁54中，并且包括电池或其它机载电源，这个电源为装置的操作提供电力。典型地电池将与装置50一体地设置，但是也可以在管状构件46中单独设置，并且联接至所述装置。以类似的方式，为传感器48和处理器56提供电池60或其它机载电源(但是可以通过装置50中的电池给处理器提供电力)。根据US-6547016的教导，传感器48全都经由沿着管状构件46中的槽道延伸的配线联接至处理器56，US-6547016的公开以引用的方式并入本文中。任选地，电池60可以为脉冲器50的操作提供电力。
测量到的应变数据从传感器48传送到处理器56，处理器56执行考虑到因为流动诱导应力在钻管35中产生的应变所必需的补偿的计算。这些效应消除后，监测传感器48测量到的钻管35中的随后的应变，并且将其传输到地面，如上所述。可以如下将与应变的所致变 化有关的数据传输到地面。
脉冲产生装置50可以被布置成在增强数据传输模式下操作，在这种模式中，装置产生流体压力脉冲，流体压力脉冲指示正在趋近期望的施力(重量/扭矩)，随着施加的力增加，脉冲的特性逐渐改变。
在一种操作情形中，将与应变的所致变化有关的数据传输到地面的步骤包括首先在第一数据传输模式下操作脉冲产生装置50，在这种模式中，装置产生流体压力脉冲序列，所述脉冲序列代表施加于封隔器28的实际的力(并且因此任选地代表重量和/或扭矩)。图2是示出一个这样的示例性脉冲序列62的曲线图，所述脉冲序列62表示通过钻管35施加于封隔器28以设置封隔器的力，在这种情况下，是通过在封隔器28上向下设置重量并且不加旋转而施加的轴向力。
脉冲序列62包括一系列类似幅值的负压脉冲64，这些负压脉冲64是由脉冲器50产生的，产生的方法是根据W0-2011/004180的教导通过选择性地打开管状构件46的内部钻孔66与管状构件外部之间的流体连通。各脉冲64之间的间距或“驻留时间”分别通过标号68、70和72表示。脉冲64与驻留时间68到72的这个组合是一个编码信号，该信号表示在封隔器28上向下设置的重量。脉冲序列信号62由地面上的处理器(未示出)识别，并且使用适当的软件转换回力的读数，操作人员可以查看力的读数。
从图2可以理解，脉冲序列62相对较长，典型地是大约几秒。此外，脉冲序列62需要一段时间才能通过井筒10中的流体运送到地面。因此，在本发明的方法中，限定一个阈值，这个阈值是低于待施加于封隔器28的力的一个确定水平。达到阈值力量水平后，装置50被布置成在第二(增强)数据传输模式下操作，在这种模式中，装置产生流体压力脉冲，这些流体压力脉冲指示正在趋近期望的施力。在这种第二数据传输模式中，随着施力的增加，脉冲的特性逐渐改变。
这在图3中予以图解，图3是示出脉冲器50在第二(增强)数据 传输模式下操作期间产生的示例性脉冲系列的曲线图。在左侧开始，脉冲器50发出第一脉冲76，第一脉冲76与第二脉冲80之间存在驻留时间78。在这个示例中，随着施力的增加而改变的特性是脉冲之间的驻留时间。因此，随着施加于封隔器28的力(重量)增加，在第二数据传输模式下产生的脉冲之间的驻留时间逐渐改变。在这个例子中，随着施力的增加，驻留时间减少。脉冲的持续时间本身以及实际上脉冲幅值是基本上恒定的。然而，应理解的是，发生改变的特性可以是脉冲的持续时间本身，或者可能是驻留时间与脉冲持续时间两项。
在暂停向封隔器28施加更多重量的情况下，将产生具有相同驻留时间78的连续的脉冲流。然而，图3图解了在封隔器78上向下设置的重量在逐渐增加的情形。在这种情形中，在趋近期望的设置力时，脉冲之间的驻留时间缩短。这在图中通过第二脉冲80与第三脉冲84之间的较短的驻留时间82，并且进而在第三脉冲84与第四脉冲88之间的更短的驻留时间86示出。
在首次向封隔器28施力的过程中，数据传输中产生的延迟并不明显，因为发出脉冲序列之间的周期中发生的持续施力，还有脉冲序列传输到地面，这一般不会引起达到期望的力。然而，当施力接近期望水平时，这个延迟可能导致对封隔器28施加的力过大。在第二数据传输模式下操作脉冲产生装置50能用下面两种方式解决这个问题：1)所产生的脉冲的持续时间较短；以及2)脉冲的特性，即产生的脉冲之间的驻留时间，会随着施力的增加而逐渐改变，从而向操作人员提示正在趋近期望的水平。这样就能允许操作人员降低在地面施加的力的增加速度，从而用在更大程度上受到控制的方式来趋近期望的设置水平。
在第二数据传输模式下，脉冲76、80、84、88之间的驻留时间78、82、86与施加于封隔器28的测量到的力与期望水平之间的差量相关。而且，当趋近待施加的期望的力时，在第二传输模式下产生的 脉冲之间的驻留时间的持续时间会减少。这意味着，操作人员越接近期望的力，驻留时间就越短(或者可能是产生的脉冲越短)。在达到期望的力量水平并且继续施力的情况下，驻留时间(或脉冲长度)可以被布置成使得它的持续时间开始增加。这意味着，操作人员越超过期望的设置力，所产生的脉冲之间的驻留时间就越长。这就向操作人员提供反馈，表明已经达到期望水平，并且应当停止继续向封隔器28施力。
举例而言，待施加于封隔器28以设置封隔器28的设置力(重量)(也称为“设置点”)可以是40,000lb。从第一数据传输模式改变成第二数据传输模式的阈值或“触发点”可以设置在32,000lb。在首次启动时，在第一数据传输模式(根据图2)下，脉冲器50发出标准的“同步”和“参考”脉冲，通知地面的处理器后面的脉冲序列将表示施加于封隔器28的实际的力。然后以确定的施力间隔发出压力脉冲序列，例如，每一千或两千lb的施力发出压力脉冲序列。随着施加于封隔器28的力的增加并且达到阈值或设置点，脉冲器开始在第二数据传输模式下操作，第二模式下的操作是在脉冲器50本机上控制，或者是经由处理器56受到控制。这代表更快的相对编码格式，这种格式表示测量到的参数(力；重量和/或扭矩)从触发点的变化。越接近设置点，数据更新就越快。
应理解的是，可以考虑到多种不同因素来确定阈值或设置点，其中最关键的可能是部件在井筒中的位置的深度，以及待施加的力。其它可以考虑到的因素可以包括流体静压、施加的泵压、井筒中的流体密度(在管柱和/或环形间隙中)和深度下的优势温度。阈值可以是待施加于井下部件的力的至少大约70％，并且可能不大于所述力的大约95％。任选地，所述阈值可以在待施加的力的大约80％与大约90％之间。在增强/第二数据传输模式下，所述方法包括发出具有对应于预定施力的特性的压力脉冲(例如，6.5秒的持续时间的脉冲之间的驻留时间表明，重量在目标10,000lb以内，每另外施加2,000lb就减少0.5秒，直到达到期望的“重量”(即施力)为止)。
下面的表格对此有进一步的图解，下表提供了当在第一操作模式和第二操作模式下操作时重量和脉冲之间的时间的示例，并且尤其是第二数据传输模式下的脉冲和驻留时间持续时间的示例：