CN103711477B - 一种井下信息有缆传输方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下信息有缆传输方法、装置及系统，属于石油钻井技术领域。所述方法包括：采集实时测量出的井下信息，经由有缆通道从井下传输至地面旋转装置；以无线传输方式将所述井下信息从所述有缆通道中提取出来，以无线传输方式越过所述地面旋转装置将所述井下信息发送到地面服务器。本发明通过无线方式从有缆通道中提取井下信息，越过地面旋转装置传输给地面的服务器，传输速率高，传输数据容量大，传输数据可靠。

Description

一种井下信息有缆传输方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，特别涉及一种井下信息有缆传输方法、装置及系统。

背景技术

随着随钻测井技术的不断发展，随钻测井方法的不断丰富，多样化的随钻测井方法为钻井工作人员进行实时决策提供了丰富的井下信息，这些井下信息需要传输到地面，提供给钻井工作人员，由钻井工作人员根据这些丰富的井下信息，进行分析判断正在钻遇地层的地质和工程情况，从而适时地调整钻进方向控制最有利的井眼轨迹，实现预期钻井目的。

现有的井下信息传输方法包括泥浆脉冲传输、电磁波传输等传输方法，但是泥浆脉冲传输、电磁波传输等传输方法要受到钻井深度的影响，导致其最高传输速率小于几十比特，不能满足大容量数据传输的要求，因此出现了有缆钻柱作为井下信息传输信道的传输方法。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

有缆钻柱末端的旋转装置直接连接地面处理系统服务器，由于旋转装置工作时，有缆钻柱转速高，扭矩大，产生的连接损耗大，信号传输不稳定，导致井下信息通过旋转装置传输到地面处理系统服务器时传输速率低，传输数据容量小。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种井下信息有缆传输方法、装置及系统。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种井下信息有缆传输方法，其特征在于，所述方法包括：

采集实时测量出的井下信息，经由有缆通道从井下传输至地面旋转装置；

以无线传输方式将所述井下信息从所述有缆通道中提取出来，以无线传输方式越过所述地面旋转装置将所述井下信息发送到地面服务器；

所述以无线传输方式将所述井下信息从所述有缆通道中提取出来，以无线传输方式越过所述地面旋转装置将所述井下信息发送到地面服务器，包括：

无线传输旋转单元将提取出来的所述井下信息送入变频器；

所述变频器进行频率变换后送入第一放大器；

所述第一放大器进行波形处理；

经过模数转换器变为无线传输的数据信息波形；

经过无线传输模块送入无线传输静止单元；

经过第二放大器恢复数据；

选频滤波器、比较器和抽样判决选择器进行数据提取，得到所述地面服务器接收的所述井下信息；

其中，所述无线传输旋转单元安装在所述地面旋转装置的旋转部分，所述无线传输旋转单元通过旋转引线与所述有缆通道连接，所述无线传输静止单元安装在所述地面旋转装置的静止部分，所述无线传输静止单元通过静止引线与所述地面服务器连接，所述无线传输模块包括线圈。

所述以无线传输方式将所述井下信息从所述有缆通道中提取出来，以无线传输方式越过所述地面旋转装置将所述井下信息发送到地面服务器之后，还包括：

接收所述地面服务器对所述井下信息进行处理后得到的指令信息，以无线传输方式将所述指令信息返回到所述有缆通道。

所述采集实时测量出的井下信息，具体包括：

采集实时测量出的随钻测井数据信息、井下地质导向信息及井下旋转导向信息。

另一方面，提供了一种井下信息有缆传输装置，所述装置包括：

信息采集单元，用于采集实时测量出的井下信息，经由有缆通道从井下传输至地面旋转装置；

无线传输单元，用于以无线传输方式将所述井下信息从所述有缆通道中提取出来，以无线传输方式越过所述地面旋转装置将所述井下信息发送到地面服务器；

所述无线传输单元包括旋转子单元和静止子单元；

所述旋转子单元包括：

变频器，用于进行频率变换；

第一放大器，用于进行波形处理；

模数转换器，用于将所述井下信息变为无线传输的数据信息波形；

无线传输模块，用于将所述井下信息送入所述静止子单元；

所述静止子单元包括：

第二放大器，用于恢复数据；

选频滤波器、比较器和抽样判决选择器，用于进行数据提取，得到所述地面服务器接收的所述井下信息；

其中，所述旋转子单元安装在所述地面旋转装置的旋转部分，所述旋转子单元通过旋转引线与所述有缆通道连接，所述静止子单元安装在所述地面旋转装置的静止部分，所述静止子单元通过静止引线与所述地面服务器连接，所述无线传输模块包括线圈。

所述无线传输单元，还用于：接收所述地面服务器对所述井下信息进行处理后得到的指令信息，以无线传输方式将所述指令信息返回到有缆通道。

所述信息采集单元，具体用于：

采集实时测量出的随钻测井数据信息、井下地质导向信息及井下旋转导向信息。

还提供了一种井下信息有缆传输系统，所述系统包括：

井下信息有缆传输装置、地面服务器，所述井下信息有缆传输装置包括：

信息采集单元，用于采集实时测量出的井下信息，经由有缆通道从井下传输至地面旋转装置；

无线传输单元，用于以无线方式将所述井下信息从所述有缆通道中提取出来，以无线传输方式越过所述地面旋转装置将所述井下信息发送到地面服务器；

所述地面服务器，用于接收所述无线传输单元发送的所述井下信息，进行处理得到指令信息，并将所述指令信息发送给所述无线传输单元；

所述无线传输单元包括旋转子单元和静止子单元；

所述旋转子单元包括：

变频器，用于进行频率变换；

第一放大器，用于进行波形处理；

模数转换器，用于将所述井下信息变为无线传输的数据信息波形；

无线传输模块，用于将所述井下信息送入所述静止子单元；

所述静止子单元包括：

第二放大器，用于恢复数据；

选频滤波器、比较器和抽样判决选择器，用于进行数据提取，得到所述地面服务器接收的所述井下信息；

其中，所述旋转子单元安装在所述地面旋转装置的旋转部分，所述旋转子单元通过旋转引线与所述有缆通道连接，所述静止子单元安装在所述地面旋转装置的静止部分，所述静止子单元通过静止引线与所述地面服务器连接，所述无线传输模块包括线圈。

所述无线传输单元安装在所述地面旋转装置上。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过无线传输方式从有缆钻柱通道中提取井下信息，并将井下信息越过地面旋转装置传输给地面的服务器，传输速率高，传输数据容量大，传输数据可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的井下信息有缆传输方法流程图；

图2是本发明实施例二提供的井下信息有缆传输方法流程图；

图3是本发明实施例二提供的无线传输方法流程图；

图4是本发明实施例三提供的井下信息有缆传输装置结构示意图；

图5是本发明实施例三提供的无线传输单元机械结构示意图；

图6是本发明实施例四提供的井下信息有缆传输系统结构示意图；

图7是本发明实施例四提供的井下信息有缆传输系统具体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种井下信息有缆传输方法，参见图1，方法流程包括：

101：采集实时测量出的井下信息，经由有缆通道从井下传输至地面旋转装置；

102：以无线传输方式将井下信息从有缆通道中提取出来，以无线传输方式越过地面旋转装置将井下信息发送到地面服务器。

本发明实施例通过无线方式从有缆通道中提取井下信息，并将井下信息越过地面旋转装置传输给地面的服务器，越过了地面旋转装置，传输速率高，传输数据容量大，传输数据可靠。

实施例二

本发明实施例提供了一种井下信息有缆传输方法，参见图2，方法流程包括：

201：采集实时测量出的随钻测井数据信息、井下地质导向信息及井下旋转导向信息；

具体地，测量工具包括随钻测井短节、地质导向及旋转导向，实时测量出的井下信息包括：随钻测井数据信息、井下地质导向的信息以及井下旋转导向的信息。

202：将井下信息包括随钻测井数据信息、地质导向信息及旋转导向信息经由有缆通道传输到地面；

采集井下信息后，将井下信息包括地质导向信息及旋转导向信息通过有缆通道传输到地面，通过有缆通道进行传输可以实现高速、大容量的数据传递，有缆通道即为有缆钻柱，有缆钻柱的末端为在地面上工作的旋转装置。

203：以无线传输方式将井下信息从有缆通道中提取出来，以无线传输方式越过地面旋转装置将井下信息发送到地面服务器；

井下信息通过有缆通道传输到地面时，需要发送到地面服务器进行数据分析，现有技术中以有缆通道末端的地面旋转装置直接和地面服务器连接的方式，本发明中的有缆通道即为有缆钻柱，由于旋转装置工作时，有缆钻柱转速高，扭矩大，产生的连接损耗大，信号传输不稳定，导致井下信息通过旋转装置传输到地面处理系统服务器时传输速率低，传输数据容量小的问题，本发明实施例的方法采用了无线传输的方式从有缆通道末端提取数据，并以无线传输的方式越过地面旋转装置将井下信息发送到地面服务器。

具体地，采用无线传输方法提取有缆钻柱中的井下信息，无线传输方法采用无线传输静止单元与无线传输旋转单元完成，无线传输静止单元通过引线和地面服务器连接，无线传输旋转单元通过引线和有缆钻柱连接，通过无线传输静止单元和无线传输旋转单元即可实现有缆钻柱和地面服务器的双向数据无线传输功能，即可以同时完成发送和接收数据功能。参见图3，采用无线传输方法传输数据具体包括：发送数据从井下有缆钻柱中提取出来后，送入无线传输旋转单元，由无线传输旋转单元将提取出来的数据送入变频器301进行频率变换后，送入第一放大器302进行波形处理，再经过模数转换器303变为适合无线传输的数据信息波形，经过无线传输模块304(包括但不限于天线、线圈等无线传输方式)，送入无线传输静止单元，经过第二放大器305恢复数据，再由选频滤波器306，比较器307和抽样判决选择器308进行数据提取，得到地面服务器接收的数据，最终实现井下信息的无线传输。

204：接收地面服务器对井下信息进行处理后得到的指令信息，以无线方式越过地面旋转装置将指令信息返回到有缆通道；

井下信息发送到地面服务器后，地面服务器根据井下信息进行数据的处理，绘制出测井图像，由地面服务器上的专家系统实现实时数据导向决策，形成指令信息，再由地面服务器把指令信息返回到有缆通道，地面服务器也可以根据井下硬件的需求发送固件程序，将固件程序返回有缆通道。指令信息或者固件程序返回有缆通道也是通过无线传输的方式，具体地，以接收指令信息为例，地面服务器将对井下信息进行处理后得到的指令信息，送入无线传输静止单元，由无线传输静止单元送入变频器301进行频率变换后，送入第一放大器302进行波形处理，再经过模数转换器303变为适合无线传输的数据信息波形，经过无线传输模块304(包括但不限于天线、线圈等无线传输方式)，送入无线传输旋转单元，经过第二放大器305恢复数据，再由选频滤波器306，比较器307和抽样判决选择器308进行数据提取，得到返回有缆钻柱的指令信息。

本发明实施例通过采集井下测量短节实时测量得到的井下信息，通过有缆通道传输，在有缆通道末端以无线传输的方式提取出井下信息，发送给地面服务器，接收地面服务器发来的指令信息，以无线传输的方式发送给有缆钻柱，实现大容量、高速率传输数据。

实施例三

参见图4，本发明实施例提供了一种井下信息有缆传输装置，该装置包括：

信息采集单元401，用于采集实时测量出的井下信息，经由有缆通道从井下传输至地面旋转装置；

无线传输单元402，用于以无线方式将所述井下信息从所述有缆通道中提取出来，以无线传输方式越过所述地面旋转装置将所述井下信息发送到地面服务器

上述信息采集单元401用于实时采集随钻测井数据信息、井下地质导向的信息以及井下旋转导向的信息。井下测量包括但不仅限于随钻测井短节、地质导向及旋转导向等，可用于目前所有随钻测量技术。

上述有缆通道具体为有缆钻柱，有缆钻柱的末端为一个地面旋转装置，地面旋转装置可随钻柱工况自由旋转，适合用于多种不同钻井装备现场环境。现有技术就是通过旋转装置与地面服务器连接进行传输数据，在本发明中有缆钻柱中的数据传输越过旋转装置进行传输。

参见图5，上述无线传输单元402安装在地面旋转装置上，具体包括无线静止子单元501和无线旋转子单元502，无线静止子单元501安装在地面旋转装置的静止部分，无线旋转子单元安装在地面旋转装置的旋转部分，无线静止子单元501通过静止引线503与地面服务器连接，无线旋转子单元通过旋转引线504与有缆钻柱连接，具体数据传输的过程参见实施例2中的方法。

本发明实施例通过无线方式从有缆钻柱中提取井下信息，越过地面旋转装置传输给地面的服务器，传输速率高，传输数据容量大，传输数据可靠。

实施例四

参见图6，本发明实施例提供了一种井下信息有缆传输系统，该系统包括：

井下信息有缆传输装置601，地面服务器602，该井下信息有缆传输装置包括：

信息采集单元，用于采集实时测量出的井下信息，经由有缆通道从井下传输至地面旋转装置；

无线传输单元，用于以无线方式将所述井下信息从所述有缆通道中提取出来，以无线传输方式越过所述地面旋转装置将所述井下信息发送到地面服务器；

所述地面服务器，用于接收所述无线信息传输单元发送的所述井下信息，进行处理得到指令信息，并将所述指令信息发送给所述无线信息传输单元。

井下信息有缆传输装置中的无线传输单元安装在地面旋转装置上。

具体地，参见图7，地面服务器在硬件方面，采用专用双向通信处理接口单元701，实现高速双向数据通信，采用数据信息采集单元702和数据处理单元703，用于实现高速数据信息的运算，解码等；软件方面，采用专业的地质资料处理专家软件处理系统704，可实现井下实时信息的处理，包括实时地质参数解释，分析、比较、和决策等功能。

具体流程描述如下：井下信息经过无线传输旋转单元传输到静止单元后，送入服务器中的通信接口单元701，实现数据通信后送入数据信息采集单元702和数据处理单元703，最终数据送入CPU进行综合运算处理，送入到专家软件处理系统704，实现数据与用户的交互，进行曲线展示并生成控制井下工具的指令信息，通过控制信息接口模块705实现控制指令的向下传输。另外，还可以根据井下工具上传数据情况发现其硬件工作状态，如发现异常，可通过硬件固件程序下载模块706，实现固件程序的下载及更新功能。

综上所述，本发明实施例以无线的方式从有缆钻柱中提取井下信息，越过地面旋转装置传输给地面的服务器，传输速率高，传输数据容量大，传输数据可靠。

需要说明的是：上述实施例提供的井下信息有缆传输系统在传输井下信息时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的井下信息有缆传输系统与井下信息有缆传输方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种井下信息有缆传输的方法，其特征在于，所述方法包括：

采集实时测量出的井下信息，经由有缆通道从井下传输至地面旋转装置；

以无线传输方式将所述井下信息从所述有缆通道中提取出来，以无线传输方式越过所述地面旋转装置将所述井下信息发送到地面服务器；

所述以无线传输方式将所述井下信息从所述有缆通道中提取出来，以无线传输方式越过所述地面旋转装置将所述井下信息发送到地面服务器，包括：

无线传输旋转单元将提取出来的所述井下信息送入变频器；

所述变频器进行频率变换后送入第一放大器；

所述第一放大器进行波形处理；

经过模数转换器变为无线传输的数据信息波形；

经过无线传输模块送入无线传输静止单元；

经过第二放大器恢复数据；

选频滤波器、比较器和抽样判决选择器进行数据提取，得到所述地面服务器接收的所述井下信息；

其中，所述无线传输旋转单元安装在所述地面旋转装置的旋转部分，所述无线传输旋转单元通过旋转引线与所述有缆通道连接，所述无线传输静止单元安装在所述地面旋转装置的静止部分，所述无线传输静止单元通过静止引线与所述地面服务器连接，所述无线传输模块包括线圈。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以无线传输方式将所述井下信息从所述有缆通道中提取出来，以无线传输方式越过所述地面旋转装置将所述井下信息发送到地面服务器之后，还包括：

接收所述地面服务器对所述井下信息进行处理后得到的指令信息，以无线传输方式将所述指令信息返回到所述有缆通道。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集实时测量出的井下信息，具体包括：

采集实时测量出的随钻测井数据信息、井下地质导向信息及井下旋转导向信息。

4.一种井下信息有缆传输装置，其特征在于，所述装置包括：

信息采集单元，用于采集实时测量出的井下信息，经由有缆通道从井下传输至地面旋转装置；

无线传输单元，用于以无线传输方式将所述井下信息从所述有缆通道中提取出来，以无线传输方式越过所述地面旋转装置将所述井下信息发送到地面服务器；

所述无线传输单元包括旋转子单元和静止子单元；

所述旋转子单元包括：

变频器，用于进行频率变换；

第一放大器，用于进行波形处理；

模数转换器，用于将所述井下信息变为无线传输的数据信息波形；

无线传输模块，用于将所述井下信息送入所述静止子单元；

所述静止子单元包括：

第二放大器，用于恢复数据；

选频滤波器、比较器和抽样判决选择器，用于进行数据提取，得到所述地面服务器接收的所述井下信息；

其中，所述旋转子单元安装在所述地面旋转装置的旋转部分，所述旋转子单元通过旋转引线与所述有缆通道连接，所述静止子单元安装在所述地面旋转装置的静止部分，所述静止子单元通过静止引线与所述地面服务器连接，所述无线传输模块包括线圈。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述无线传输单元，还用于：接收所述地面服务器对所述井下信息进行处理后得到的指令信息，以无线传输方式将所述指令信息返回到有缆通道。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述信息采集单元，具体用于：

采集实时测量出的随钻测井数据信息、井下地质导向信息及井下旋转导向信息。

7.一种井下信息有缆传输系统，其特征在于，所述系统包括：

井下信息有缆传输装置、地面服务器，所述井下信息有缆传输装置包括：

信息采集单元，用于采集实时测量出的井下信息，经由有缆通道从井下传输至地面旋转装置；

无线传输单元，用于以无线方式将所述井下信息从所述有缆通道中提取出来，以无线传输方式越过所述地面旋转装置将所述井下信息发送到地面服务器；

所述地面服务器，用于接收所述无线传输单元发送的所述井下信息，进行处理得到指令信息，并将所述指令信息发送给所述无线传输单元；

所述无线传输单元包括旋转子单元和静止子单元；

所述旋转子单元包括：

变频器，用于进行频率变换；

第一放大器，用于进行波形处理；

模数转换器，用于将所述井下信息变为无线传输的数据信息波形；

无线传输模块，用于将所述井下信息送入所述静止子单元；

所述静止子单元包括：

第二放大器，用于恢复数据；

选频滤波器、比较器和抽样判决选择器，用于进行数据提取，得到所述地面服务器接收的所述井下信息；

其中，所述旋转子单元安装在所述地面旋转装置的旋转部分，所述旋转子单元通过旋转引线与所述有缆通道连接，所述静止子单元安装在所述地面旋转装置的静止部分，所述静止子单元通过静止引线与所述地面服务器连接，所述无线传输模块包括线圈。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述无线传输单元安装在所述地面旋转装置上。