CN103670381A - 一种钻井用泥浆负脉冲数据下传编码方法 - Google Patents

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吴文晋
白玉新
梁军
张建国
李雪
李广庆
解庆
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China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Beijing Research Institute of Precise Mechatronic Controls
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China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Beijing Research Institute of Precise Mechatronic Controls
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Abstract

本发明属于一种钻井用泥浆负脉冲数据下传编码方法，通过地面分析对MWD通过泥浆脉冲上传的工作模式和井下参数进行分析，并根据设计需要调整工作模式，生成一组数据编码；泥浆负脉冲下传将生成的数据编码下传到井下，泥浆负脉冲下传采用三降三升模式，三降三升产生五个脉冲周期，利用每个周期内泥浆排量对井下设备参数的影响将数据下传到井下设备，井下设备采集受影响的参数并解码，提取出数据信息将数据信息用于设备控制；井下设备将自身参数信息和控制状态发送给MWD4，MWD4通过控制泥浆脉冲上传，将随钻信息发送到地面。节约了数据下载时间，提高了参数下传效率，对提高钻井轨迹质量有重要意义。

Description

一种钻井用泥浆负脉冲数据下传编码方法
技术领域
本发明属于一种钻井用泥浆负脉冲数据下传编码方法，具体涉及一种旋转导向用泥浆负脉冲数据下传编码方法。
背景技术
石油钻井用旋转导向设备井下工作时，需要根据地面指令调整工具的工作状态及参数。目前钻井现场一般用泥浆负脉冲进行数据下传、泥浆负脉冲数据下传传输速率低、而旋转导向系统，需要传输的数据种类相对较多、而且数据量也相对较大，例如需要下载的井斜信息范围从0°到180°，旋转导向工具的分辨能力可达0.1°，如果下载井斜信息绝对值，需要编码预留1800个数据表示能力；所以简单采用参数数值的编码方式显然不符合钻井实际情况，增加钻井时间和经济负担。
数据下传编码方法采用我国较为通用的泥浆负脉冲下传技术，能够适用目前我国几乎所有的钻井现场需要。现场操作方便，下传方法控制钻井泥浆排量，引起井下设备部分参数变化，井下控制模块对参数进行采集并解码完成数据下传。数据编码方法简单、数据覆盖全面、指令调整灵活灵活、方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用泥浆负脉冲进行数据下载的编码方法，它能够适用目前几乎所有的钻井现场需要。
本发明是这样实现的，一种钻井用泥浆负脉冲数据下传编码方法，地面分析对MWD通过泥浆脉冲上传的工作模式和井下参数进行分析，并根据设计需要调整工作模式，生成一组数据编码；泥浆负脉冲下传将生成的数据编码下传到井下，泥浆负脉冲下传采用三降三升模式，三降三升产生五个脉冲周期，利用每个周期内泥浆排量对井下设备参数的影响将数据下传到井下设备，井下设备采集受影响的参数并解码，提取出数据信息将数据信息用于设备控制；井下设备将自身参数信息和控制状态发送给MWD4，MWD4通过控制泥浆脉冲上传，将随钻信息发送到地面。
需要下载的数据编码由数据头、参数值和校验位组成。
所述的数据头信息包含需要下载的参数类型，如角度、造斜力或导向力，用一个或两个位表示；参数值信息是数据参数的具体值，校验位为整个编码的校验位，将数据头和参数值按照二进制或其他进制进行编码，再对编码取奇偶校验，得到数据位为校验位。
本发明的优点是，编码方法采用顺序编码方法，编码利用率高，编码利用井下存储的原始信息，对数据下传数据进行了优化，按照不同指令进行了编码划分，充分考虑了不同控制指令所需的编码个数；对井下信息进行利用，有效的控制了编码个数，提高了下传效率；解码采用查表法进行数据解码，解码过程简单。编码中自带数据校验位，可以对编码下传的数据进行校验，如果校验失败则不进行解码。编码方式充分利用井下设备已存信息，对编码范围大的参数进行了优化，使得数据码变短易于下载，节约了数据下载时间，提高了参数下传效率，对提高钻井轨迹质量有重要意义。
附图说明
图1为本发明所提供的一种钻井用泥浆负脉冲数据下传编码方法示意图；
图2为数据编码格式图。
图中，1地面分析，2泥浆负脉冲下传，3井下设备，4MWD，5泥浆脉冲上传，6数据头，7参数值，8校验位。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明：
编码方法由编码方法、解码方法组成。编码方法将需要下载的指令及参数进行编码，规定各个数据位表示的意义，将需要下载的指令进行分类，确定指令种类和每种指令附带的参数大小，根据种类和数据大小进行数据编码，对于值域宽的参数，充分利用井下设备已有信息，采用保持加微调的方式编码，改变井下设备参数；明确每个数据位的意义，并将参数按照一定顺序排列；解码方法包括参数的采集、判断和解析出指令和参数，井下设备因为泥浆流量变化引起的设备参数变化（如电源电压），对参数变化进行测量和记录，当记录数据满足设定规则时，井下设备对数据进行解码，并将解析的指令和参数传递给目标设备。
本发明所述的工作原理编码过程和解码过程两部分组成。
如图1所示，地面分析1对MWD4通过泥浆脉冲上传5的工作模式和井下参数进行分析，并根据设计需要调整工作模式，生成一组数据编码；泥浆负脉冲下传2将生成的数据编码下传到井下，泥浆负脉冲下传2一般采用三降三升模式，三降三升产生五个脉冲周期，利用每个周期内泥浆排量对井下设备参数的影响将数据下传到井下设备3，井下设备3采集受影响的参数并解码，提取出数据信息将数据信息用于设备控制；井下设备将自身参数信息和控制状态发送给MWD4，MWD4通过控制泥浆脉冲上传6，将随钻信息发送到地面。
如图2所示，需要下载的数据编码由数据头7、参数值8和校验位9组成。数据头7信息包含需要下载的参数类型，如角度、造斜力或导向力，用一个或两个位表示；参数值8信息是数据参数的具体值，校验位9为整个编码的校验位，将数据头7和参数值8按照二进制或其他进制进行编码，再对编码取奇偶校验，得到数据位为校验位；
编码过程是根据需要下载的指令及参数填写数据头7、参数值8。每个指令和数据7值一一对应；参数值8根据需要下传的指令参数范围不同，采用两种不同的编码方式，当需要下传的数据范围偏大时编码原则采用保持加微调方式：在泥浆脉冲上传5中，包含了井下设备3工作模式和当前控制参数，参数值8的编码可以利用井下设备3上传的参数进行微调，参数值8即为井下设备当前状态的微调值；当需要下传的数据范围小时，参数值8为目标参数的索引值。
解码过程是根据井下设备3传感器采集的信号还原出下传数据的过程。井下设备3将传感器采集的信号转换成数据序列，对数据序列首先进行奇偶校验，对通过校验的数据序列进行解码。解码过程是编码过程的拟过程。根据不同数据头7，采用不同的解码方法；对保持加微调数据，将参数值8当作索引查表，然后将井下设备对应控制参数按照查表值进行调整。
本发明编码和解码过程简单，编码长度短，下载时间短，能够快速高效的完成旋转导向控制任务。本发明除了用于旋转导向用泥浆负脉冲数据下传外，还可用于其他钻井过程中需要进行数据编码下传的场合。

Claims (3)

1.一种钻井用泥浆负脉冲数据下传编码方法，其特征在于：地面分析（1）对MWD（4）通过泥浆脉冲上传（5）的工作模式和井下参数进行分析，并根据设计需要调整工作模式，生成一组数据编码；泥浆负脉冲下传（2）将生成的数据编码下传到井下，泥浆负脉冲下传（2）采用三降三升模式，三降三升产生五个脉冲周期，利用每个周期内泥浆排量对井下设备参数的影响将数据下传到井下设备（3），井下设备（3）采集受影响的参数并解码，提取出数据信息将数据信息用于设备控制；井下设备将自身参数信息和控制状态发送给MWD4，MWD4通过控制泥浆脉冲上传（6），将随钻信息发送到地面。
2.如权利要求1所述的一种钻井用泥浆负脉冲数据下传编码方法，其特征在于：需要下载的数据编码由数据头（7）、参数值（8）和校验位（9）组成。
3.如权利要求2所述的一种钻井用泥浆负脉冲数据下传编码方法，其特征在于：所述的数据头（7）信息包含需要下载的参数类型，如角度、造斜力或导向力，用一个或两个位表示；参数值（8）信息是数据参数的具体值，校验位（9）为整个编码的校验位，将数据头（7）和参数值（8）按照二进制或其他进制进行编码，再对编码取奇偶校验，得到数据位为校验位。
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