CN103696760B - 近钻头随钻测量声波短距离传输方法和传输装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种近钻头随钻测量声波短距离传输方法和传输装置，是为实现近钻头测量数据的实时采集和上传、获取地层评价的可靠数据而设计的，本装置钻头上方依次连接近钻头测量仪、螺杆钻具和无线随钻仪器，通过装置中的传感器组、井下计算机模块、电源组、声波发射和接收换能器组进行近钻头井下工作数据的测量和实时传输。本发明能实现近钻头测量仪器与随钻仪器之间的通信，确保近钻头测量数据的实时采集及上传，为实时地层评价提供可靠的井下钻井参数数据。本发明具有抗干扰能力强、数据稳定、工艺简单和成本低等优点，适用于石油和天然气钻井过程中钻井数据的近钻头无线传输。

Description

近钻头随钻测量声波短距离传输方法和传输装置
技术领域
本发明涉及一种近钻头随钻测量声波短距离传输方法和传输装置，属于石油、天然气钻井技术领域。
背景技术
随着石油钻井地质条件的复杂化及自然开采环境的恶劣化，对油气钻井精度及油气藏的钻达命中率提出了更高的要求，而油气钻井井下信息的准确获取与高速传输技术正是提高钻井精度的关键。
由于定向钻井施工需要动力钻具和定向接头，使无磁钻铤中的随钻测量仪距离钻头有一段距离，所以，随钻测量仪的井斜和方位并不是钻头所在位置井眼的真实井斜和方位，虽然能根据造斜工具的标定造斜率进行推测，但实际造斜率会受钻具组合、地层条件、泥浆排量及钻进等因素影响，与推测的数据相差很大，会影响定向的准确性，使实际井眼轨迹容易钻出目的层，降低油气资源采收率，无法满足导向技术的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种近钻头随钻测量声波短距离传输方法和传输装置，其能实现近钻头测量仪器与随钻仪器之间的通信，确保测量数据的实时采集及上传，为实时地层评价提供可靠的井下钻井参数数据。
近钻头随钻测量声波短距离传输装置的技术方案如下：
本装置钻头上端连接近钻头测量仪，近钻头测量仪上端连接螺杆钻具，螺杆钻具上端连接无线随钻仪器。
近钻头测量仪的筒体内设有内芯，两者间由密封圈密封，内芯外壁设有凸肩，凸肩上方的环空为换能器舱，凸肩下方的环空为电子仪器舱。换能器舱内设有声波发射换能器组，电子仪器舱内设有电源组A、井下计算机模块A和传感器组。
无线随钻仪器内设有中心筒状声波接收与信号处理装置，筒内自上而下设有井下计算机模块B、信号处理电路、电源组B和声波接收换能器组。
近钻头随钻测量声波短距离传输的方法如下：
1.近钻头测量仪将采集到的近钻头的井下数据加载到4KHz的声波信号上，间歇发送：
首先，传感器组进行近钻头井下的井斜、扭矩和温度测量，并将测量信号数字输出，直接送达井下计算机模块A；
井下计算机模块A将接收到的信号转成相应的数据，并对数据进行保存、转换、编码和调制，然后送至声波发射换能器组；
声波发射换能器组将接收信号转换为带有调制信息的声波信号，并沿钻柱发射至声波接收与信号处理装置；
电源组A为井下数据采集和发送提供电源。
2.声波接收与信号处理装置将接收的声波信号进行处理，并与MWD等上层仪器建立通信联系；
首先，声波接收换能器组将沿螺杆钻具信道传来的声波转换成电信号，并由信号处理电路对信号进行放大、滤波、转换和检波处理，然后，将处理后的电信号直接送入井下计算机模块B；
井下计算机模块B对信号进行识别、数据转换和存储；当需要和MWD等上层仪器通信时，将声波接收与信号处理装置与MWD或其他仪器的电气接口连接，使信号随泥浆脉冲传输到地面。
电源组B为井下数据采集和发送提供电源。
本发明的有益效果如下：
本发明能实现近钻头测量仪器与随钻仪器之间的通信，确保近钻头测量数据的实时采集及上传，为实时地层评价提供可靠的井下钻井参数数据。本发明具有抗干扰能力强、数据稳定、工艺简单和成本低等优点，适用于石油和天然气钻井过程中钻井数据的近钻头无线传输。
附图说明
图1为近钻头随钻测量声波短距离传输装置结构示意图。
图2为近钻头测量仪结构示意图。
图3为近钻头测量仪与所连接设备示意图。
图4为无线随钻仪器结构示意图。
图5为近钻头随钻测量声波短距离传输装置短距离传输方法的原理图。
具体实施方式
参照图1至5对本发明的实施例进一步说明：
实施例：
本发明近钻头随钻测量声波短距离传输装置的结构如下：
钻头1上端螺纹连接近钻头测量仪2，近钻头测量仪2上端螺纹连接螺杆钻具3，螺杆钻具3上端螺纹连接无线随钻仪器4；
近钻头测量仪2的筒体21内设有内芯25，两者间由密封圈22密封，内芯25外壁设有凸肩，凸肩上方的环空为换能器舱23，凸肩下方的环空为电子仪器舱24。换能器舱23内设有声波发射换能器组26，电子仪器舱24内设有电源组A27、井下计算机模块A28和传感器组29。
无线随钻仪器4内设有中心筒状声波接收与信号处理装置45，筒内自上而下设有井下计算机模块B41、信号处理电路42、电源组B43和声波接收换能器组44。
本发明近钻头随钻测量声波短距离传输方法如下：
1.近钻头测量仪2将采集到的近钻头1的井下数据加载到4KHz的声波信号上，间歇发送：
首先，传感器组29进行近钻头1井下的井斜、扭矩和温度测量，并将测量信号数字输出，直接送至井下计算机模块A28；
井下计算机模块A28将接收信号转成相应的数据，并对数据进行保存、转换、编码和调制，然后送至声波发射换能器组26；
声波发射换能器组26将接收信号转换为带有调制信息的声波信号，并沿钻柱发射至声波接收与信号处理装置45；
电源组A27为井下数据采集和发送提供电源。
2.声波接收与信号处理装置45将接收的声波信号进行处理，并与MWD等上层仪器建立通信联系；
首先，声波接收换能器组44将沿螺杆钻具3信道传来的声波转换成电信号，并由信号处理电路42对信号进行放大、滤波、转换和检波等处理，然后，将处理后的电信号直接送至井下计算机模块B41；
井下计算机模块B41对信号进行识别、数据转换和存储；当需要和MWD等上层仪器通信时，将声波接收与信号处理装置45与MWD或其他仪器的电气接口连接，使信号随泥浆脉冲传输到地面。
电源组B43为井下数据采集和发送提供电源。

Claims (2)

1.一种近钻头随钻测量声波短距离传输装置，其特征在于：
近钻头(1)上端连接近钻头测量仪(2)，近钻头测量仪(2)上端连接螺杆钻具(3)，螺杆钻具(3)上端螺纹连接无线随钻仪器(4)；
近钻头测量仪(2)的筒体(21)内设有内芯(25)，两者间由密封圈(22)密封，内芯(25)外壁设有凸肩，凸肩上方的环空为换能器舱(23)，凸肩下方的环空为电子仪器舱(24)；换能器舱(23)内设有声波发射换能器组(26)，电子仪器舱(24)内设有电源组A(27)、井下计算机模块A(28)和传感器组(29)；
无线随钻仪器(4)内设有中心筒状声波接收与信号处理装置(45)，筒内自上而下设有井下计算机模块B(41)、信号处理电路(42)、电源组B(43)和声波接收换能器组(44)。
2.一种利用权利要求1所述近钻头随钻测量声波短距离传输装置的近钻头随钻测量声波短距离传输方法，其特征在于：
a.近钻头测量仪(2)将采集到的近钻头(1)的井下数据加载到4KHz的声波信号上，间歇发送：
首先，传感器组(29)进行近钻头(1)井下的井斜、扭矩和温度测量，并将测量信号数字输出，直接送至井下计算机模块A(28)；
井下计算机模块A(28)将接收信号转成相应的数据，并对数据进行保存、转换、编码和调制，然后送至声波发射换能器组(26)；
声波发射换能器组(26)将接收信号转换为带有调制信息的声波信号，并沿钻柱发射至声波接收与信号处理装置(45)；
电源组A(27)为井下数据采集和发送提供电源；
b.声波接收与信号处理装置(45)将接收的声波信号进行处理，并与MWD建立通信联系；
首先，声波接收换能器组(44)将沿螺杆钻具(3)信道传来的声波转换成电信号，并由信号处理电路(42)对信号进行放大、滤波、转换和检波处理，然后，将处理后的电信号直接送至井下计算机模块B(41)；
井下计算机模块B(41)对信号进行识别、数据转换和存储；当需要和MWD通信时，将声波接收与信号处理装置(45)与MWD的电气接口连接，使信号随泥浆脉冲传输到地面；
电源组B(43)为井下数据采集和发送提供电源。
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