CN103806899A - 一种用于确定仪器在井中的深度的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定仪器在井中的深度的方法，包括以下步骤：(a)将电缆一端的仪器从井口放入井中，并记录不同时间采样点处伸入到井中的电缆的长度；(b)测量该仪器的加速度，将所述加速度传输到电缆另一端的接收器，且该接收器还接收所记录的伸入到井中的电缆的长度，计数器对所述时间采样点的数目进行计数；(c)选择可滑动的时间窗口，对所接收到加速度进行校正；(d)根据所得到的数据来计算在所选时间窗口内的时间采样点处所述仪器的移动速度；(e)通过所得到的数据来确定在所选时间窗口内的时间采样点处所述仪器在井中的深度；以及(f)重复步骤(c)-(e)直到剩下的所述时间采样点的数目小于n为止。

Description

一种用于确定仪器在井中的深度的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种确定物体在井中的深度的方法，具体而言，本发明涉及一种用于确定仪器在井中的深度的方法和装置。

背景技术

在测井过程中，测井仪器在不同时刻在井中向下移动的深度的获取通常有两种方式，第一种方式是通过记录井口处的电缆向井下移动的长度来确定的；第二种方式是在恒定的拉力下等间隔地在电缆上做上磁标记，测井过程中通过对磁标记的检测而获得仪器在井下所处的深度。

在实际应用中，通常采用第一种方式来测量测井仪器在井中的深度。在其操作过程中，由于电缆的弹性测井仪器在井下会受到各种阻滞作用，当井下阻滞力均匀且地面电缆拉力稳定时，测井仪器作近似匀速运动，测井仪器和井口电缆同步，所以测井仪器在井中的深度等于在井口按照规则的电缆深度间隔记录的电缆向井下移动的长度(通常被称为记录深度)，此时测井仪器实际运动的加速度基本上与其所测量得到的加速度值相同。

然而，由于井下的情况一般来说比较复杂，存在各种物质或障碍物等来阻碍测井仪器的移动，所以导致测井仪器很少做真正的近似匀速运动，这样就会使得仪器在井下的“深度”和井口处电缆的“记录深度”并不完全一致。因为如果测井仪器因为障碍物而遇卡时，从测井仪器遇卡停住一直到解卡，记录深度的变化全部来自于电缆的仲长，而该仪器所处的深度的变化却很小，从而使得这两者之间产生了不小的偏差。

这种偏差影响了测井仪器所测得的其所处深度处的地质信息与通过电缆记录的测井仪器在井中所处的深度之间的对应关系，所以无法确定测井仪器在井下所测得的关于井下岩石的孔隙度类型及其分布、沙泥质分布及其相关关系等信息真正处于井下的哪个位置，从而对后续的操作带来的极大的困难，会导致后续的处理浪费许多人力和物力。因此，在实际测井研究中消除这种偏差以便得到测井仪器在井中实际所处的深度是非常必要的。

所以，需要一种适应于测井实时采集与测后处理的确定仪器在井中实际所处的深度的方法和装置。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种用于确定仪器在井中的深度的方法，包括以下步骤：

(a)将配置于电缆的一端的仪器从井口放入井中，并同时以采样间隔T记录不同时间采样点处仲入到井中的电缆的长度；

(b)该仪器中的加速度计测量该仪器在所述不同时间采样点处的加速度，并通过电缆将所述加速度传输到井口处的配置于所述电缆的另一端的接收器，并且该接收器还接收所记录的伸入到井中的电缆的长度，其中该接收器中的计数器对所述时间采样点的数目进行计数；

(c)选择可滑动的时间窗口，对所接收到的所选时间窗口内的n个时间采样点处所述仪器的加速度进行校正，其中n表示在所选时间窗口内要校正的时间采样点的数目，n是大于600的偶数，且所选时间窗口的长度为n×T；

(d)根据所得到的所选时间窗口内的时间采样点处经过校正的加速度以及仲入到井中的电缆的长度来计算在所选时间窗口内的时间采样点处所述仪器的移动速度；

(e)通过所得到的所选时间窗口内的时间采样点处所计算的所述仪器的移动速度以及伸入到井中的电缆的长度来确定在所选时间窗口内的时间采样点处所述仪器在井中的深度；以及

(f)重复步骤(c)-(e)直到剩下的所述时间采样点的数目小于n为止。

本发明的优点是：在通过上述方法得到测井仪器在井中的深度之后，测井仪器就能够将所测得的其所处深度处的井壁岩层成分、井壁地层结构及地层所含流体的情况与该仪器所处的井下深度相对应，从而便于测井研究人员针对不同深度处的物质采取有针对性的措施来准确高效地进行适当的处理。这在实际测井中是非常有意义的，能够避免进行徒劳的工作，准确地对不同深度处的井壁物质等进行研究，提高了整个测井工作的进度等等。

以上相当宽泛地概括了本发明的特征和技术优势，以便可以更好地理解本发明的以下详细描述。在下文中将描述本发明的附加特征和优势。本领域技术人员应当认识到，所公开的概念和具体实施例可以容易地用作用于修改或设计用于实现本发明的相同目的的其他结构的基础。本领域技术人员也应当认识到，这种等效的构造并不脱离所附权利要求中限定的本发明的精神和范围。

通过结合附图来阅读后面的具体实施方式，可以更好地理解本发明的特征和优点。

附图说明

现在将参照附图来解释本发明的实施例。应当注意，这些实施例用于图示基本原理，使得仅图示为了理解基本原理而必需的那些特征。附图未按比例。另外，相似标号在附图中通篇表示相似特征。

图1示出根据本发明的一个实施例的测井过程示意图。

图2是根据本发明的一个实施例的仪器的示例性图示。

图3是根据本发明的一个实施例的处理装置的框图。

图3a是根据本发明的一个实施例的加速度校正部的框图。

图4是根据本发明的一个实施例的用于确定仪器在井中的深度的方法的流程图。

具体实施方式

以下，将结合附图来描述具体实施方式，从而更好地理解本发明的特征和优点。

以下具体描述涉及附图，这些附图通过图示方式示出了可以实施本发明的具体细节和实施例。充分具体描述这些实施例以使本领域的技术人员能够实施本发明。可以利用其它实施例并且可以进行结构、逻辑和电改变而不脱离本发明的范围。各种实施例未必互斥，因为一些实施例可以与一个或者多个其它实施例组合以形成新实施例。

在下面的详细描述中参照形成本详细描述的一部分的附图，在所述附图中通过说明的方式示出了其中可以实践本发明的具体实施例。在这方面，参照所描述的附图的取向使用了诸如“顶”、“底”、“前”、“后”、“首”、“尾”等等的方向术语。由于实施例的组件可以被定位在若干种不同的取向中，因此所述方向术语被用于说明的目的而决不是进行限制。要理解的是，在不背离本发明的范围的情况下可以利用其他实施例并且可以做出结构或逻辑的改变。因此，不要将下面的详细描述视为限制性意义，并且本发明的范围由所附权利要求书限定。

要理解的是，除非具体另行声明，否则这里所描述的各个示例性实施例的特征可以彼此组合。

图1示出根据本发明的一个实施例的测井过程示意图。在实际测井过程中，当钻井工作完成之后，将测井车开至所钻的井的附近，将配置在电缆1一端的仪器2通过滚轮或类似装置放入井中，并同时通过配装在测井车上的绞车计量装置11来以采样间隔T记录不同时间采样点处伸入到井中的电缆的长度。其中，该绞车计量装置也被称为马丁戴克，它是测井车上必不可少的设备，用于测量通过滚轮或类似装置伸入到井中的电缆的长度，它在本领域中被广泛使用。当然也可以采用本领域已知的其他计量装置来得到不同时间采样点处伸入到井中的电缆的长度。其中，所述采样间隔T是由仪器2的精度确定的，是仪器所固有的，不同的仪器具有不同的采样间隔T。通常所使用的仪器所确定的该采样间隔T为15毫秒。其中，所述电缆1是测井勘探领域中的测井仪器普遍使用的电缆，该电缆能够将测井仪器在井下所测量到的任何数据和信息传输到地面上以便测井研究人员进行分析和处理。在本文中对电缆1不做任何限定。

将仪器2放入井中之后，该仪器2就因为重力的作用开始在井中向下移动，在开始向下移动的同时包括在该仪器2中的加速度计4就开始以采样间隔T来测量仪器2在所述不同时间采样点处的加速度，并通过电缆2将所测量到的所述不同时间采样点处的加速度传输到配置于该电缆2的另一端处的处理装置6中的接收器61。要注意的是，绞车计量装置11开始记录仲入到井中的电缆1的长度和加速度计4开始测量仪器2在井中向下移动的加速度是同时进行的，并且都是以采样间隔T来采样不同时间采样点处的数值。此外，接收器61还通过有线或无线的方式接收绞车计量装置11以采样间隔T所记录的不同时间采样点处伸入到井中的电缆的长度。并且，接收器61包括计数器611，其对时间采样点的数目进行计数。计数器611从井口处就开始计数，即在井口处第一个采样时间为t1，并且t1＝0，电缆伸入到井中的长度为零，仪器2还没有开始运动，所以其中的加速度计4测得的加速度也为零，此时计数器611值为1。之后将电缆1放入井中，绞车计量装置11记录第二个采样时间t2(t2＝1×T)以及所对应的电缆仲入到井中的长度L2，加速度计4测得仪器2的加速度a2，计数器111值变为2，......，第Z个采样时间tZ(tZ＝(Z-1)×T)以及所对应的电缆伸入到井中的长度LZ，加速度计4测得仪器2的加速度aZ，计数器111值变为Z，以此类推，直到电缆到达井底为止，到达井底时记录第E个采样时间tE(tE＝(E-1)×T)以及所对应的电缆仲入到井中的长度LE，加速度计4测得仪器2的加速度aE，计数器111值变为E，也就是说总共记录了E个时间采样点以及所对应的E个关于长度的数值和E个加速度值。

其中，所述仪器2可以是在测井过程中本领域的技术人员所使用的具有加速度计的任何类型的测井仪器，包括通常使用的各种型号的连斜测量仪、油基泥浆微成像仪(OBMI)等等。图2是根据本发明的一个实施例的仪器的示例性图示。所示出的仪器2的主体是与电缆1连接的金属制筒状体并且其内部具有各种电子线路，此外，在该仪器2的前端部具有能够收缩张开的四个臂22，但是所述仪器2也可以具有六个臂。加速度计4设置在由四个臂22围绕的金属筒状体21中，以便测量该仪器2在井中向下移动的加速度。当仪器2在井中向下移动时，所述臂22可能会被各种物质、障碍物或粘土等卡住使得该仪器2停止向下移动，但是井口处的电缆1仍由于惯性不停止地仲入到井中，从而井口处所记录的伸入井中的电缆1的长度不等于该仪器2在井中的真实深度，这样会对测井数据产生影响，不利于测井勘探人员了解井下的实际状况。所以需要确定所述仪器2在井中向下移动时其是否遇卡，在哪里遇卡以及在哪里解卡，并且需要对在遇卡并解卡的遇卡段获取的数据信息进行校正等处理，以便得到所述仪器2在不同时间采样点处在井中所处的深度。

图3是根据本发明的一个实施例的处理装置的框图。如图3所示，除了上述的接收器61之外，该处理装置6还包括：加速度校正部63，速度计算部64，深度确定部65和显示器66。该接收器61、加速度校正部63、速度计算部64、深度确定部65和显示器66按照这样的顺序依次连接，以便能够通过有线通信的方式或无线通信的方式在它们之间传输信号和数据，所述有线和无线通信方式可以采用各种适用的方式，可以采用本领域中已知的任何部件来实现。该处理装置6通常位于井口3附近地面处，负责对通过电缆放入井中的仪器2供电，并且对通过电缆从井下传输到其中的信号进行记录、校正以及处理等。

其中，加速度校正部63用于选择时间窗口，并且对接收器61所接收到的加速度计4测量到的所选时间窗口内的n个时间采样点处所述仪器的加速度进行校正，其中n是大于600的偶数，且所选时间窗口的长度为n×T。这是因为考虑到在遇卡和解卡的时间处，仪器2向下移动的速度和加速度变化很大，而且是在一段时间内不规则的急剧变化。由于在遇卡的一瞬间处仪器2的速度要快速变为零，所以仪器2的加速度会出现很大的负值。在解卡的情况下，仪器2的速度快速增加，加速度又会出现很大的正值。所以需要对所测量到的仪器的加速度进行校正，尤其要对遇卡时间点和解卡时间点之间的遇卡段内的不同时间采样点处的测量加速度进行特殊处理。

图3a是根据本发明的一个实施例的加速度校正部的框图。如图所示，所述加速度校正部63包括：预处理模块630、判卡模块631、遇卡解卡处理模块632、不遇卡处理模块633。

其中，预处理模块630主要用于选择时间窗口，并且对所选的时间窗口内的以采样间隔T采样的n个不同时间采样点处测量得到的加速度进行预处理，包括对加速度求平均、得到加速度平均值与n个不同时间采样点处的加速度的差的绝对值、以及将所述绝对值与加速度下限MGAZ进行比较，以便得到用于判定仪器2在井中是否遇卡的信息。其中，所述加速度下限MGAZ可以是操作员根据要测量的井的状况设定的值，可以是小于等于0.5倍的重力加速度g的任意值，即MGAZ≤0.5g，优选地所述加速度下限MGAZ＝0.1g。

其中，判卡模块631主要用于判定在每个所选时间窗口内所述仪器2在向下移动的过程中在n个时间采样点处是否遇卡。如果该判卡模块631判定所述仪器2在所选的时间窗口内的某一时间处确实遇卡，则执行遇卡解卡处理模块632；如果该判卡模块631判定所述仪器2在所选的时间窗口内的n个时间采样点处都没有遇卡，则执行不遇卡处理模块633。这样就能够真实地了解仪器2在井中的移动过程，从而对减小在井口处绞车计量装置11所记录的电缆的“记录深度”和仪器2在井中所处的深度之间的偏差有相当大的贡献。

其中，遇卡解卡处理模块632主要用于在遇卡的情况下在所选时间窗口内确定遇卡时间点、解卡时间点以及在该遇卡时间点和解卡时间点之间的遇卡时间段，并且对该时间窗口内各不同时间采样点处(尤其是在所述遇卡时间段内的不同时间采样点处)测量到的加速度进行校正，以便在后续处理中采用校正后的加速度来确定在所述遇卡时间段内的各时间采样点处仪器2在井中所位于的深度，从而极大地消除了所述遇卡时间段对得到仪器2实际所处的深度的不利影响。

其中，不遇卡处理模块633主要用于在不遇卡的情况下对所选的时间窗口内的各不同时间采样点处测量到的加速度进行校正，以得到更接近于实际情况的加速度。

如图3所示，速度计算部64与加速度校正部63通过本领域中广泛使用的有线通信或无线通信的方式连接，以便能够将在加速度校正部63中得到的仪器2在该所选的时间窗口内的经过校正的不同时间采样点处的加速度传输到该速度计算部64。该速度计算部64还通过本领域中广泛使用的有线通信或无线通信的方式与接收器61连接，以便能够得到绞车计量装置11以采样间隔T记录的电缆1在相对应的不同时间采样点处伸入到井中的长度和关于计数器611的计数值的一些信息。该速度计算部64利用所传输的经过校正的加速度和上述电缆伸入到井中的长度来计算所述仪器在该所选的时间窗口内的不同时间采样点处的移动速度。考虑到遇卡时仪器2向下移动的速度首先迅速变为零然后又快速增加，所以在该速度计算部中利用公式V(i)＝V₁(i)+V₂-V₃对上述速度突变状况进行修正，以便得到仪器在不同时间采样点处的更真实速度，在下文中对上述公式进行详细的描述。

如图3所示，深度确定部65与速度计算部64通过本领域中广泛使用的有线通信或无线通信的方式连接，以便能够将速度计算部64中计算得到的仪器2在该所选的时间窗口内的不同时间采样点处的移动速度传输到该深度确定部65。该深度确定部65还通过本领域中广泛使用的有线通信或无线通信的方式与接收器61连接，以便能够得到绞车计量装置11以采样间隔T记录的电缆1在相对应的不同时间采样点处仲入到井中的长度和关于计数器611的计数值的一些信息。该深度确定部65通过计算在该所选的时间窗口内的不同时间采样点处的深度移动量，并将所计算的对应于该不同时间采样点处的深度移动量与所对应的上述电缆仲入到井中的长度进行相加来确定该仪器2在不同时间采样点处在井中的深度。

显示器66与深度确定部65通过本领域中广泛使用的有线通信或无线通信的方式连接，以便能够将该深度确定部65确定的仪器在该所选的时间窗口内的不同时间采样点处的深度传输到显示器66，然后该显示器66将所述深度显示出来，以便操作人员观看。

这里需要提到的是，根据本发明的思想，在执行根据本发明的用于确定仪器在井中的深度的方法步骤时，所选的时间窗口的长度都是相同的，都为n个采样间隔T，但是所选的时间窗口的起始时间点是不同的，这需要根据不同的情况来确定，下面具体地进行描述。

通常情况下，所选择的第一个时间窗口都是以绞车计量装置11开始记录仲入到井中的电缆1的长度和加速度计4开始测量仪器2在井中向下移动的加速度的第一个时间采样点(上述两个动作是同时进行的)为起始时间点，且其长度为n个采样间隔T，也就是说第一个时间窗口的起始时间点通常对应于计数器的值为1时的时间采样点。选择了第一个时间窗口之后，第二个时间窗口(即将第一个时间窗口滑动到第二个时间窗口)的起始时间点的选择要通过仪器在第一个时间窗口内在井下的移动情况来确定，以此类推，该所滑动到的下一个时间窗口的起始时间点的选择都要通过仪器在前一个时间窗口内在井下的移动情况来确定。

根据对当前时间窗口内的数据进行判定的结果，紧接着的后一个时间窗口(即将当前时间窗口滑动到紧接着的后一个时间窗口)的起始时间点的选择主要分为两种不同的情况，第一种情况是判卡模块631判定仪器2在所选的时间窗口内的某一时间处确实遇卡，在这种情况下执行完深度确定步骤之后，就要重新选择时间窗口以继续对所测量得到的后面的数据进行处理，这时是将解卡时间点之后的第一个时间采样点确定为所滑动到的紧接着的后一个时间窗口的起始时间点，长度仍为n个采样间隔T。这样选择是因为遇卡时间段内所测得的加速度会对整个处理过程会产生不利的结果，会对后面确定的仪器2所处的每个深度都产生偏差，所以我们要把这些加速度值排除掉，在对后面的时间采样点的处理过程中不再使用它们。

第二种情况是判卡模块631判定所述仪器2在所选的时间窗口内的各个不同时间采样点处都没有遇卡，在这种情况下执行完深度确定步骤之后，也要重新选择时间窗口以继续对所测量得到的后面的数据进行处理，这时是通过将当前时间窗口整体向后滑动一个时间间隔T来选择紧接在后面的下一个时间窗口，也就是说，滑动到的紧接着的后一个时间窗口的起始时间点是当前时间窗口中的第二个时间采样点，长度仍为n个采样间隔T。这样选择是因为，如果当前时间窗口内没有遇卡，则说明在该时间窗口内所测得的加速度是有意义的值，采用这些历史数据来对紧接在后面的下一个时间窗口内不同时间处的加速度进行校正对整个处理过程有有利的影响，降低了使用本发明的方法处理得到的深度与实际深度之间的偏差。

图4是根据本发明的一个实施例的用于确定仪器在井中的深度的方法的流程图。下面以一个深度为HH的井为例来详细描述根据本发明的方法，其中所述井可以是任意的采油勘探井，并且深度HH通常为2000-8000m，并且井的深度可以更深。当钻井工作完成之后，将测井车开至所钻的井的附近。在步骤401中，将配置在电缆1一端的仪器2通过滚轮或类似装置放入井中，并同时通过配装在测井车上的绞车计量装置11来以采样间隔T记录不同时间采样点处仲入到井中的电缆的长度。其中所述采样间隔T是由仪器2的精度确定的，在该实施例中，该采样间隔T为15毫秒。

在步骤402中，将仪器2放入井中之后，该仪器2就因为重力的作用开始在井中向下移动，在开始向下移动的同时包括在该仪器2中的加速度计4开始以采样间隔T来测量仪器2在所述不同时间采样点处的加速度，并通过电缆2将所测量到的所述不同时间采样点处的加速度传输到配置于该电缆2的另一端处的处理装置6中的接收器61。此外，接收器61还从绞车计量装置11得到伸入到井中的电缆的长度。接收器61中的计数器611对时间采样点的数目进行实时计数。要注意的是，绞车计量装置11开始记录伸入到井中的电缆1的长度和加速度计4开始测量仪器2在井中向下移动的加速度是是同时进行的，并且都是以采样间隔T来采样不同时间采样点处的数值的。

接着，接收器61将其所获得的数据传输给处理装置6中的加速度校正部63，由其来执行步骤403。在步骤403中，首先选择可滑动的时间窗口(在这里是第一个时间窗口)，然后对接收到的该时间窗口内的n个时间采样点处的加速度进行校正。在该实施例中，该时间窗口的长度为n个采样间隔T，n＝1200，并且将绞车计量装置11开始记录伸入到井中的电缆1的长度和加速度计4开始测量仪器2在井中向下移动的加速度的第一个时间采样点确定为起始时间点。

其中，步骤403中包括下面的一些子步骤。

首先，在子步骤4031中，由加速度校正部63中的预处理模块630来选择可滑动的时间窗口和对所选时间窗口内的n个时间采样点处测量得到的加速度进行预处理。所述预处理包括对加速度求平均、得到加速度平均值与n个时间采样点处的加速度之间的差的绝对值、以及将所述绝对值与加速度下限进行比较。

具体如下：将n个采样间隔T选择为一个时间窗口Wj(通常是将最初的n个采样间隔T选择为第一个时间窗口W1)，并且所述接收器61接收到的该时间窗口Wj内的第i个时间采样点(也就是第i个采样点)的加速度为GAZF(i)，其中1≤i≤n，n＝1200；1≤j≤J，其中J是从井口到井底的整个井的时间窗口的总数，在实际测井中J小于等于整个井的时间采样点的总数，也就是说，如果对于深度为HH的井，当仪器2到达井底时，计数器的值为MM(即总共MM个采样点)，则J≤MM。

接下来，通过下面的公式(1)来计算接收器61接收到的该所选时间窗口Wj内加速计4实时测得的加速度GAZF(i)的平均加速度GAZ：

$\mathrm{GAZ}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left(\mathrm{GAZF}\left(i\right)\right)}{n}$ 其中1≤i≤n        (1)。

通过下面的公式(2)计算上述平均加速度GAZ与该时间窗口Wj内的每个时间采样点处的加速度GAZF(i)之间的差的绝对值ABS(i)：

ABS(i)＝|GAZ-GAZF(i)|其中1≤i≤n        (2)。

然后，将上面得到的每个时间采样点处的所述绝对值ABS(i)与加速度下限MGAZ进行比较，在该实施例中，MGAZ＝0.1g。

在子步骤4032中，由加速度校正部63中的判卡模块631根据上面预处理步骤得到的结果来执行判定：如果在该时间窗口Wj内存在m个连续不同时间采样点处的绝对值ABS(i)都小于加速度下限MGAZ，则判定所述仪器2在井中向下移动的过程中已遇卡，需要执行遇卡解卡处理；如果在该时间窗口内不存在m个连续不同时间采样点处的绝对值ABS(i)都小于加速度下限MGAZ，则判定所述仪器2在井中向下移动的过程中不存在遇卡，需要执行不遇卡处理。其中m为大于等于50的自然数，在该实施例中，m＝50。

然后，如果判卡模块631判定在该时间窗口Wj内存在遇卡，则加速度校正部63中的遇卡解卡处理模块632执行遇卡解卡处理。

在子步骤4033中，遇卡解卡处理模块632执行遇卡解卡处理，包括下述内容：

首先，如果发现所选时间窗口Wj中的第k个时间采样点是符合上述遇卡判定过程中的该时间窗口Wj中连续时间采样点中的首个绝对值ABS小于加速度下限MGAZ的时间采样点，则将该第k个时间采样点记录为遇卡时间点，并且确定仪器2在该第k个时间采样点处遇卡。接着，如果发现该时间窗口Wj中的第q个时间采样点是该时间窗口Wj中第k+m个时间采样点之后的首个其绝对值ABS等于或大于加速度下限MGAZ的采样点，则将其记录为解卡时间点，且确定仪器2在该第q个时间采样点处已解卡，同时将第k个时间采样点和第q个时间采样点之间的时间段称为遇卡时间段；

然后，将所选时间窗口Wj中第k个时间采样点之前的各时间采样点的加速度GAZF(i)进行校正，得到校正后的加速度A(i)为：

A(i)＝g，其中1≤i＜k，

并且利用下面的公式(3)来校正第k个时间采样点和第q个时间采样点以及它们之间的各时间采样点的加速度GAZF(i)，得到校正后的加速度A(i)为：

$A\left(i\right)=\sqrt{\frac{\underset{i=k}{\overset{q}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\mathrm{GAZF}\left(i\right)\right)}^2}{q-k}}k\≤i\≤q---\left(3\right).$

其中，接收器61接收到的加速计4实时测量的所选时间窗口Wj内的解卡时间点(即第q个时间采样点)之后的时间采样点的加速度的校正由以第q+1个时间采样点为起始时间点的所滑动到的下一个时间窗口Wj+1来执行。因为遇卡解卡时间段内所测得的加速度会对整个处理过程会产生不利的结果，会对后面确定的仪器2所处的每个深度都产生偏差，所以我们要把这些加速度值排除掉，在对后面的时间采样点的处理过程中不再使用它们。

而且，在遇卡解卡处理模块632执行遇卡解卡处理的过程中，如果在该时间窗口Wj内没有找到解卡时间点，则将该时间窗口Wj内的第n个采样点(即最后一个采样点n)确定为解卡时间点，这时q＝n。这是因为在实际测井中，所确定的时间窗口的长度有限，所以在一个时间窗口中一般只会出现一次遇卡和解卡。

如果判卡模块631判定在该时间窗口Wj内不存在遇卡，则加速度校正部63中的不遇卡处理模块633执行不遇卡处理。

在子步骤4034中，不遇卡处理模块633执行不遇卡处理，包括下述内容：

对第n/2个时间采样点之前的时间采样点的加速度GAZF(i)进行校正，得到经过校正的加速度A(i)为：

A(i)＝g，其中1≤i＜n/2，

并将第n/2个时间采样点的加速度GAZF(n/2)校正为该时间窗口Wj中的平均加速度GAZ，即A(n/2)＝GAZ。

其中，接收器61接收到的加速计4实时测量的所选时间窗口Wj内的第n/2个时间采样点之后的时间采样点的加速度的校正由以第2个时间采样点为起始时间点的所滑动到的下一个时间窗口Wj+1来执行，也就是说这时将所选时间窗口Wj整体向后滑动一个采样间隔T。因为如果当前时间窗口内没有遇卡，则说明在该时间窗口内所测得的加速度是有意义的值，采用这些历史数据来对紧接在后面的下一个时间窗口内不同时间处的加速度进行校正对整个处理过程有有利的影响，降低了使用本发明的方法处理得到的深度与实际深度之间的偏差。

在处理装置6中的加速度校正部63执行完加速度校正之后，在步骤404中，速度计算部64根据所得到的在该时间窗口Wj内的时间采样点处的经过校正的加速度A(i)以及绞车计量装置11测得的伸入到井中的电缆的长度L(i)等信息来计算在上述时间采样点处所述仪器的移动速度。

在执行该步骤404时，关于时间采样点i的范围需要注意的是，如果在上面的子步骤4032中判卡模块631判定在该时间窗口Wj内存在遇卡，则该时间窗口Wj内经过校正加速度的时间采样点i的范围是1≤i≤q；并且如果判卡模块631判定在该时间窗口Wj内不存在遇卡，则该时间窗口Wj内经过校正加速度的时间采样点i的范围是1≤i≤n/2。也就是说，在加速度校正部63中实际校正的该时间窗口Wj内的时间采样点的数目可能会小于n，所以我们用n′来表示在该时间窗口Wj内经过加速度校正的时间采样点的数目，且n′≤n。但是在重新选择时间窗口时，所选择的时间窗口的长度仍然为n个采样间隔T。也就是说，当前时间窗口内想要校正的加速度的数目n(因为当前时间窗口内想要校正在n个时间采样点处测量的n个加速度)与当前时间窗口内经过校正的加速度的数目n′(如上所述这根据是否遇卡来确定)可以不同，而且不管当前时间窗口内有多少个时间采样点被校正了(不管n′为多少)，都不影响下一个时间窗口内要校正的时间采样点的数目n。

而且，从速度计算部64执行步骤404开始，直到重新选择下一个时间窗口Wj+1为止(即直到滑动到下一个时间窗口Wj+1为止)，都采用下面的时间采样点i的范围：1≤i≤n′。如果在当前时间窗口内遇卡，则n′＝q；如果当前时间窗口内不遇卡，则n′＝n/2。

该步骤404包括下述子步骤：

在子步骤4041中，确定在所选时间窗口Wj内仪器2在时间采样点处在井中向下移动的计算速度V₁(i)，它是通过下面的公式(4)来计算的：

V₁(i)＝V₀+A(i)×(T×i)，其中1≤i≤n′        (4)，

其中，V₀表示该仪器2在该时间窗口Wj内所得到的第n′/2个时间采样点处(即前T×nt/2的时间段内)移动的平均速度，利用下面的公式来计算V₀：

$V_0=\frac{L(n^{\′}/2)}{T\×n^{\′}/2},$

其中，L(n′/2)表示在第n′/2个时间采样点处伸入到井中的电缆1的长度，并且T×n′/2表示前面的n′/2个时间采样点的总时长，

由此得到： $V_1\left(i\right)=\frac{L(n^{\′}/2)}{T\×n^{\′}/2}+A\left(i\right)\×(T\×i),$ 其中1≤i≤n′        (5)，

所以最终在子步骤4041中，通过上面的公式(5)来得到在所选时间窗口Wj内仪器2在井中向下移动的计算速度。

其中，如果在上面的子步骤4032中判卡模块631判定在该时间窗口Wj内存在遇卡，则第k个时间采样点(遇卡时间点)和第q个时间采样点(解卡时间点)以及它们之间的时间采样点的计算速度V₁(i)为零。

在子步骤4042中，通过下面的公式(6)来得到在所选时间窗口Wj内仪器2的测量平均速度V₂：

$V_2=\frac{L\left(n^{\′}\right)}{T\×n^{\′}}---\left(6\right),$

其中，L(n′)表示由绞车计量装置11测量的在所选时间窗口Wj内的第n′个时间采样点处伸入到井中的电缆的长度，并且T×n′表示到第n′个时间采样点为止所花费的总时间。

在子步骤4043中，通过下述公式(7)来得到在所选时间窗口Wj内所述仪器2移动的实际平均速度V₃：

$V_3=\underset{i=1}{\overset{n^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}{V}_1\left(i\right)/n^{\′}$ 其中1≤i≤nt      (7)。

最后，在子步骤4044中，通过下述公式(8)来得到在所选时间窗口Wj内所述仪器2在不同时间采样点处在井中向下移动的移动速度V(i)：

V(i)＝V₁(i)+V₂-V₃其中1≤i≤n′        (8)。

利用(8)来计算移动速度是因为：考虑到遇卡时仪器2向下移动的速度首先迅速变为零然后又快速增加，对上述速度突变状况进行修正，以便得到仪器在不同时间采样点处的更真实移动速度。

在处理装置6中的速度计算部64计算得到所述仪器2在井中向下移动的移动速度V(i)之后，深度确定部65在步骤405中，根据所得到的在该时间窗口Wj内不同时间采样点处的所计算的所述仪器的移动速度V(i)以及绞车计量装置11测得的伸入到井中的电缆的长度L(i)来确定在不同时间采样点处所述仪器在井中的深度。

步骤405包括下述子步骤：

在子步骤4051中，确定在所选时间窗口Wj内经过加速度校正的时间采样点i之间的距离U(i)：

U(i)＝V(i)×T  1≤i≤n′      (9)，

其中V(i)是在该时间窗口Wj内的第i个时间采样点处所述仪器2在井中向下移动的移动速度，T是采样间隔。

然后，确定在所选时间窗口Wj内的第i个时间采样点处所述仪器2移动的深度移动量D(i)：

D(i)＝U(i)-R₀，1≤i≤n′      (10)，

其中R₀是深度采样间距，它可以是操作员根据要测量的井的状况设定的任意值，优选地R₀＝0.00254m，在该实施例中，选取R₀＝0.00254m；

接着，针对仪器2在该时间窗口Wj内是否遇卡，来分别确定仪器2在井中的深度H(i)。

如果在上面的子步骤4032中判卡模块631判定在该时间窗口Wj内不存在遇卡，则在子步骤4052中采用下面的计算来确定所述仪器2在井中的深度H。

首先利用下面的公式(11)来确定仪器2在所选时间窗口Wj内的统计平均移动量DL：

$\mathrm{DL}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}D\left(i\right)}{n^{\′}},1\≤i\≤n^{\′}---\left(11\right),$

然后，为了消除所选时间窗口Wj内的平均偏移，通过下述公式(12)来计算在该时间窗口Wj内不存在遇卡的情况下所述仪器2在井中向下移动的深度H(i)：

H(i)＝L(i)+D(i)-DL  1≤i≤n′      (12)，

其中，L(i)是绞车计量装置11记录的在该时间窗口Wj内第i个时间采样点处伸入到井中的电缆的长度，DL表示在所选时间窗口Wj内所述仪器2的统计平均移动量，D(i)表示在所选时间窗口Wj内的第i个时间采样点处所述仪器2移动的深度移动量，其中这时n′＝n/2。

如果判卡模块631判定在该时间窗口Wj内存在遇卡，则在子步骤4053中采用下面的计算来确定所述仪器2在井中向下移动的深度H。

首先利用下面的公式(13)来确定所述仪器2在遇卡时间点(即第k个时间采样点)之前的时间采样点处在井中的深度H(i)：

H(i)＝L(i)+D(i)-DL其中1≤i＜k    (13)

其中，L(i)是绞车计量装置11记录的在该时间窗口Wj内第i个时间采样点处伸入到井中的电缆的长度，DL表示在所选时间窗口Wj内所述仪器2的统计平均移动量，D(i)表示在所选时间窗口Wj内的第i个时间采样点处所述仪器2移动的深度移动量。

然后，通过下面的方式来确定遇卡时间段内仪器2在井下所处的深度H(i)。

第一步，对于第k个时间采样点(遇卡时间点)和第q个时间采样点(解卡时间点)以及它们之间的时间采样点，计算DDk＝D(k)-D(k-1)和DDq＝D(q)-D(q-1)，其中D(k)、D(k-1)、D(q-1)和D(q)分别表示所选时间窗口Wj内第k个时间采样点、第k-1个时间采样点、第q-1个时间采样点和第q个时间采样点处所述仪器移动的深度移动量。

第二步，通过下面的公式(14)来确定所述仪器2在遇卡时间段内的深度H(i)：

H(i)＝L(i)+DL-DDk-(DDq-DDk)×(i-k)÷(q-k)，k≤i≤n′  (14)

其中，L(i)是绞车计量装置11测得的在该该时间窗口Wj内第i个时间采样点处伸入到井中的电缆的长度，DL表示在所选时间窗口Wj内所述仪器2的统计平均移动量，其中这时n′＝q。

在深度确定部65执行完步骤405之后，就确定了仪器2在当前所选的时间窗口Wj内经过加速度校正的不同时间采样点处在井下移动的深度H。

接下来，选择下一个时间窗口Wj+1，也就是将当前时间窗口滑动一定数目的采样间隔T，所要滑动的采样间隔T的数目与当前所选时间窗口内的时间采样点处的加速度的校正有关，更准确地说是与当前所选时间窗口内是否遇卡有关。如果遇卡，则所滑动到的下一个时间窗口Wj+1的起始时间点为解卡时间点q之后的下一个时间采样点，也就是第q+1个时间采样点，且下一个时间窗口Wj+1的长度仍为n个采样间隔T。如果没有遇卡，则所滑动到的下一个时间窗口Wj+1是通过将当前时间窗口向后整体滑动一个时间间隔T来选择的，也就是说，所滑动到的下一个时间窗口Wj+1的起始时间点是当前时间窗口中的第二时间采样点，长度仍为n个采样间隔T。

其中加速度校正部63、速度计算部64和深度确定部65分别会将在各个所选时间窗口内在它们中所得到的所有数据进行记录和存储，并且可以实时将那些数据提取出来以便后续使用。所述记录和存储采用本领域中普遍采用的方法，本发明对此不做限定。

选择好下一个时间窗口Wj+1之后，就再次进行步骤403-405，这样一直循环下去，直到通过计数器611中的计数值、总共选择了多少个可滑动的时间窗口以及各个所选时间窗口内经过加速度校正的时间采样点的数目n′等数据判断得到剩下的时间采样点的数目小于n为止。如果剩下的时间采样点的数目小于n，则将仪器2在该剩下的时间采样点处在井中的深度确定为所记录的在该剩下的时间采样点处伸入到井中的电缆1的长度。

由此得到仪器2在以采样间隔T采样的不同时间采样点处在井深为HH的井中的向下移动的深度。然后通过显示器66将所述深度显示出来。

虽然以上参考附图示出并描述了本发明的各种示例性实施例，但是本领域技术人员将清楚可以做出将实现本发明一些优点的各种改变和修改而未脱离本发明的精神和范围。因此，只要本发明的这些修改、变型和替换属于本发明的权利要求书及其等同技术方案的范围之内，则本发明也意图包含这些修改、变型和替换。此外，就在详细描述或权利要求书中使用术语“包括”、“具有”、“带有”或它们的其他变体来说，这样的术语意图以与术语“包含”类似的方式是包含性的。

应当理解的是，本发明的实施例可以被实施在分立电路、部分集成电路或完全集成电路或者编程装置中。此外，术语“示例性”仅仅意味着作为一个实例，而不是最佳的或最优的。还要认识到，这里所描绘的特征和/或元素是出于简单及易于理解的目的而以相对于彼此的特定尺寸示出的，实际的尺寸可能与这里所示出的尺寸显著不同。

本领域合理技术人员将明白，可以用执行相同功能的其它部件适当地进行替换。应当提到，即使在尚未明确提到这一点的那些情况下，参照具体图所解释的特征可以与其它图的特征组合。另外，可以在使用适当处理器指令的全软件实施方其中或者在利用硬件逻辑与软件逻辑的组合以实现相同结果的混合实施方其中实现本发明的方法。这样对发明概念的修改旨在于由所附权利要求覆盖。

此外，本申请的范围不旨在限于说明书中描述的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤的具体实施例。如本领域普通技术人员从本发明的公开中容易认识到的，根据本发明可以利用与这里描述的对应实施例执行实质上相同的功能或实现实质上相同的结果的、当前存在或以后待开发的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。据此，所附权利要求旨在在其范围内包括这些过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。

Claims (10)

1.一种用于确定仪器在井中的深度的方法，包括以下步骤：

(a)将配置于电缆的一端的仪器从井口放入井中，并同时以采样间隔T记录不同时间采样点处仲入到井中的电缆的长度；

(b)该仪器中的加速度计测量该仪器在所述不同时间采样点处的加速度，并通过电缆将所述加速度传输到井口处的配置于所述电缆的另一端的接收器，并且该接收器还接收所记录的伸入到井中的电缆的长度，其中该接收器中的计数器对所述时间采样点的数目进行计数；

(c)选择可滑动的时间窗口，对所接收到的所选时间窗口内的n个时间采样点处所述仪器的加速度进行校正，其中n表示在所选时间窗口内要校正的时间采样点的数目，n是大于600的偶数，且所选时间窗口的长度为n×T；

(d)根据所得到的所选时间窗口内的时间采样点处经过校正的加速度以及伸入到井中的电缆的长度来计算在所选时间窗口内的时间采样点处所述仪器的移动速度；

(e)通过所得到的所选时间窗口内的时间采样点处所计算的所述仪器的移动速度以及伸入到井中的电缆的长度来确定在所选时间窗口内的时间采样点处所述仪器在井中的深度；以及

(f)重复步骤(c)-(e)直到剩下的所述时间采样点的数目小于n为止。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤(c)包括下述步骤：

选择可滑动的时间窗口，并且对所述接收器接收到的所选时间窗口内的第i个时间采样点处的加速度GAZF(i)进行预处理，其中1≤i≤n，得到所选时间窗口内的平均加速度GAZ和n个时间采样点处的加速度GAZF的差的绝对值ABS与加速度下限MGAZ进行比较的结果；

利用所得到的比较的结果在所选时间窗口内执行遇卡判定，如果在所选时间窗口内存在m个连续不同时间采样点处的所述绝对值ABS都小于加速度下限MGAZ，则判定在所选时间窗口内所述仪器在井中已遇卡，执行遇卡解卡处理；如果在所选时间窗口内不存在m个连续不同时间采样点处的所述绝对值ABS都小于加速度下限MGAZ，则判定在所选时间窗口内所述仪器在井中不存在遇卡，执行不遇卡处理，其中m是大于等于50的自然数。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述加速度下限MGAZ是0.1倍的重力加速度g。

4.根据权利要求2至3中的任一项所述的方法，其中所述遇卡解卡处理包括下述步骤：

如果发现所选时间窗口中的第k个时间采样点是符合所述遇卡判定中的所选时间窗口中连续不同时间采样点中的首个绝对值ABS小于加速度下限MGAZ的时间采样点，则将该第k个时间采样点记录为遇卡时间点，并且确定所述仪器在该第k个时间采样点处遇卡，如果发现所选时间窗口中的第q个时间采样点是所选时间窗口中第k+m个时间采样点之后的首个其绝对值ABS等于或大于加速度下限MGAZ的采样点，则将所述第q个时间采样点记录为解卡时间点，且确定所述仪器在该第q个时间采样点处已解卡；

对所选时间窗口中第k个时间采样点之前的各时间采样点处所述仪器的加速度GAZF(i)进行校正，得到经过校正的加速度A(i)＝g，其中1≤i＜k，g表示重力加速度，

利用下面的公式来对第k个时间采样点和第q个时间采样点以及它们之间的各时间采样点处所述仪器的加速度GAZF(i)进行校正，得到经过校正的加速度A(i)：

$A\left(i\right)=\sqrt{\frac{\underset{i=k}{\overset{q}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\mathrm{GAZF}\left(i\right)\right)}^2}{q-k}},$ 其中k≤i≤q。

5.根据权利要求2所述的方法，其中所述不遇卡处理包括下述步骤：

对所选时间窗口内第n/2个时间采样点之前的各时间采样点处所述仪器的加速度GAZF(i)进行校正，得到经过校正的加速度A(i)＝g，其中1≤i＜n/2，

对所选时间窗口内第n/2个时间采样点处所述仪器的加速度GAZF(n/2)进行校正，得到所述时间窗口内第n/2个时间采样点处所述仪器的经过校正的加速度A(n/2)＝GAZ。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述步骤(d)包括：

利用下面的公式来计算在所选时间窗口内的时间采样点处所述仪器在井中向下移动的移动速度V(i)：

V(i)＝V₁(i)+V₂-V₃其中1≤i≤n′

其中V₁(i)表示在所选时间窗口内第i个时间采样点处所述仪器在井中向下移动的计算速度；V₂表示在所选时间窗口内所述仪器的测量平均速度；V₃表示在所选时间窗口内所述仪器移动的实际平均速度；n′表示在所选时间窗口内经过加速度校正的时间采样点的数目，且n′≤n。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述步骤(e)包括：

如果在所述步骤(c)中执行了所述不遇卡处理，则利用下面的公式来确定在所选时间窗口内第i个时间采样点处所述仪器在井中的深度H(i)：

H(i)＝L(i)+D(i)-DL，其中1≤i≤n′，

其中L(i)表示所记录的在所选时间窗口内第i个时间采样点处伸入到井中的电缆的长度；D(i)表示在所选时间窗口内第i个时间采样点处所述仪器移动的深度移动量；DL表示在所选时间窗口内所述仪器的统计平均移动量；

如果在所述步骤(c)中执行了所述遇卡解卡处理，则首先利用下面的公式来确定在所选时间窗口内的第k个时间采样点之前的时间采样点处所述仪器在井中的深度H(i)：

H(i)＝L(i)+D(i)-DL，其中1≤i＜k，

其中L(i)表示所记录的在所选时间窗口内第i个时间采样点处伸入到井中的电缆的长度；D(i)表示在所选时间窗口内第i个时间采样点处所述仪器移动的深度移动量；DL表示在所选时间窗口内所述仪器的统计平均移动量，

然后利用下面的公式来确定在所选时间窗口内第k个时间采样点和第q个时间采样点以及它们之间的时间采样点处所述仪器在井中的深度H(i)：

H(i)＝L(i)+DL-DDk-(DDq-DDk)×(i-k)÷(q-k)，其中k≤i≤n′，其中DDk＝D(k)-D(k-1)和DDq＝D(q)-D(q-1)，且D(k)、D(k-1)、D(q-1)和D(q)分别表示在所选时间窗口内第k个时间采样点、第k-1个时间采样点、第q-1个时间采样点和第q个时间采样点处所述仪器移动的深度移动量；L(i)表示所记录的在所选时间窗口内第i个时间采样点处伸入到井中的电缆的长度；DL表示在所选时间窗口内所述仪器的统计平均移动量。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述步骤(c)中的第一个可滑动的时间窗口的起始时间点对应于第一个时间采样点，并且其他可滑动的时间窗口的起始时间点与前一所选时间窗口内的时间采样点处的加速度的校正有关。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，当所述剩下的时间采样点的数目小于n时，将仪器在该剩下的时间采样点处在井中的深度确定为所记录的在该剩下的时间采样点处伸入到井中的电缆的长度。

10.一种用于确定仪器在并中的深度的装置，包括：

接收器，其用于接收以采样间隔T记录的不同时间采样点处伸入到井中的电缆的长度和所述仪器在所述不同时间采样点处的加速度，并且包括计数器，所述计数器用于对所接收的数据的数目进行计数；

加速度校正部，其用于选择可滑动的时间窗口并且对所述接收器接收到的所选时间窗口内的n个时间采样点处的加速度进行校正，其包括：

预处理模块，其用于选择可滑动的时间窗口，并且对所接收到的所选时间窗口内的n个时间采样点处所述仪器的加速度进行预处理；

判卡模块，其用于判定所述仪器在所选时间窗口内的n个时间采样点处是否遇卡；

遇卡解卡处理模块，其用于在所述判卡模块判定所述仪器在所选时间窗口内存在遇卡时，对所选时间窗口内的时间采样点处所述仪器的加速度进行遇卡解卡处理；

不遇卡处理模块，其用于在所述判卡模块判定所述仪器在所选时间窗口内不存在遇卡时，对所选时间窗口内的时间采样点处所述仪器的加速度进行不遇卡处理；

速度计算部，其用于根据所得到的在所选时间窗口内的时间采样点处的经过校正的加速度以及伸入到井中的电缆的长度来计算在所选时间窗口内的时间采样点处所述仪器的移动速度；

深度确定部，其用于通过所得到的在所选时间窗口内的时间采样点处所述仪器的移动速度以及伸入到井中的电缆的长度来确定在所选时间窗口内的时间采样点处所述仪器在井中的深度；以及

显示器，其用于显示所确定的所述仪器在井中的深度，

其中所述接收器与所述加速度校正部、速度计算部和深度确定部连接，所述加速度校正部与所述速度计算部连接，所述速度计算部与所述深度确定部连接。

Images