CN104213900A - 用于保护测井井下仪器的实时监控装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水平裸眼井测井监控技术领域，是一种用于保护测井井下仪器的实时监控装置及其使用方法，该用于保护测井井下仪器的实时监控装置包括数据处理装置、接收机面板、电磁信号接收装置、司钻显示器、工控机。本发明所述的用于保护测井井下仪器的实时监控装置及其使用方法能够对测井过程中的井下测井仪器遇阻或遇卡等事故进行预警，降低了测井井下仪器事故的发生，保证了测井作业的顺利进行，同时，在进行测井作业的过程中，无需测井电缆，利用电磁信号接收装置将测井过程中的施工和仪器安全有关的参数实时传输到地面，能全程进行测量，为后续钻井作业提供了重要的技术参数。

Description

用于保护测井井下仪器的实时监控装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及水平裸眼井测井监控技术领域，是一种用于保护测井井下仪器的实时监控装置及其使用方法。

背景技术

随着新的钻井工艺技术的应用以及钻速的提高，复杂井、大位移水平井越来越多，用户对测井仪器的作业安全性和方便性要求也越来越高，需要开发一种适应上述井况下作业需求的测井系统，以切实解决测井过程中所面临的安全性、方便性等施工问题。目前的裸眼测井作业从施工工艺上分为三种：第一种为依靠下井仪器自重带动电缆下到测量段底部，地面绞车拖动电缆完成实时测井作业，这种测井工艺一般用于直井和小斜度井；第二种为下井仪器接在钻杆或油管底部，靠钻杆或油管输送到测量段，通过特殊工艺将测井电缆与下井仪器在井下完成对接，然后由钻杆或油管带动仪器和电缆完成实时测井作业，这种测井工艺一般用于井况条件较好的大斜度井和短位移水平井；第三种为下井仪器经特殊设计固定在钻杆内，靠钻杆输送到测量段底部，通过特殊工艺将下井仪器推出钻杆，然后由钻杆上提仪器完成存储式测井作业，这种测井工艺一般用于井况条件恶劣的大斜度井和水平井。

在水平井测井中，下井仪器串随钻杆下放和上提的过程进行测井作业。第二种施工工艺在下放仪器的过程中，不能带电作业，处于盲下状态，不能实时监测下井仪器串的遇阻、受力状态，容易造成遇阻、遇卡等安全事故，或直接导致仪器串落井，在大位移水平井中还需要多次对接。整个施工过程中，电缆游离于钻杆之外，容易造成电缆卡钻等安全事故。第三种施工工艺采用存储式仪器，将仪器安置在钻杆内部，虽然解决了部分安全性问题，但由于仪器安装在钻杆内部，仪器直径小，测井资料质量受到很大影响，且只能完成上测测量。在整个施工过程中仪器工作状态无法监测。

发明内容

本发明提供了一种用于保护测井井下仪器的实时监控装置及其使用方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有测井设备易发生事故和不能实时监测的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种用于保护测井井下仪器的实时监控装置，包括数据处理装置、接收机面板、电磁信号接收装置、司钻显示器、工控机、钻杆、过渡短节、绝缘短节、第一电池短节、井下传感器、发射机短节、姿态保持器短节和第二电池短节；井下传感器包括四参数短节和伸缩短节；钻杆、过渡短节、绝缘短节、第一电池短节、四参数短节、发射机短节、姿态保持器短节和伸缩短节自上而下依序固定安装在一起，在发射机短节内设有发射机主控单元，四参数短节和伸缩短节的信号输出端分别与发射机主控单元的信号输入端电连接，数据处理装置包括数据处理面板、大钩荷载传感器和绞车传感器，大钩荷载传感器和绞车传感器的信号输出端分别与数据处理面板的两个信号输入端电连接，接收机面板的两个电磁信号输入端分别与电磁信号接收装置电连接在一起，在接收机面板内设有模拟检测模块、放大滤波模块、数据采集模块和RS-485总线集线器，模拟检测模块、放大滤波模块、数据采集模块、工控机第一信号输入端、工控机第一信号输出端、RS-485总线集线器和司钻显示器依序电连接，数据处理面板、RS-485总线集线器和工控机第二信号输入端依序电连接。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述井下传感器还可包括密度短节、伽马连斜短节、磁隔离短节、侧向短节和四臂井径短节；发射机短节与姿态保持器短节之间自上而下依序固定安装有2根四米硬电极、一根侧向三米硬电极、一根侧向四米硬电极、挠性短节和旋转短节，在姿态保持器短节与第二电池短节之间自上而下依序固定安装有密度短节、旋转短节、挠性短节和2根侧向四米硬电极，在第二电池短节和伸缩短节之间自上而下依序固定安装有绝缘短节、伽马连斜短节、磁隔离短节、侧向短节、侧向加长电极钢筒、绝缘短节和四臂井径短节。

上述电磁信号接收装置可包括地矛、线缆、井口套管和大力链钳；地矛位于钻杆外侧80米至100米处，地矛通过线缆与接收机面板的第一信号输入端电连接在一起，在井口套管上通过大力链钳连接有导线，导线的另一端与接收机面板的第二信号输入端电连接在一起。

上述该用于保护测井井下仪器的实时监控装置还可包括传感器接线盒，大钩荷载传感器和绞车传感器分别通过导线与传感器接线盒的大钩荷载传感器信号输入端和绞车传感器信号输入端电连接，传感器接线盒的大钩荷载传感器信号输出端和绞车传感器信号输出端分别通过导线与数据处理面板的两个信号输入端电连接。

上述接收机面板内可设有司显电源；或/和，在司钻显示器上设有报警灯和报警喇叭，报警灯和报警喇叭的信号输入端分别与RS-485总线集线器的两个信号输出端电连接。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种用于保护测井井下仪器的实时监控装置的使用方法，按下述步骤进行：首先，在工控机内设置仪器遇阻遇卡时的伸缩短节报警数据和张压力报警数据，当钻具下放或上提时，各个井下传感器将测量数据发送给发射机主控单元，大钩荷载传感器和绞车传感器将信号传送至数据处理面板，数据处理面板将信号传送至工控机完成实时深度测量并显示，发射机主控单元接收各个井下传感器发送的测量数据后，对测量数据进行打包存储，同时发射机主控单元将伸缩短节测量数据和四参数短节的张压力测量数据以电磁波形式发送给电磁信号接收装置，电磁信号接收装置将伸缩短节测量数据和四参数短节的张压力测量数据发送到接收机面板，接收机面板将伸缩短节测量数据和四参数短节的张压力测量数据发送至工控机并进行判断，当伸缩短节测量数据小于伸缩短节报警数据时，或者，当四参数短节的张压力测量数据小于张压力报警数据时，钻具继续下放或上提完成测井工作；当伸缩短节测量数据大于伸缩短节报警数据时，或者，当四参数短节的张压力测量数据大于张压力报警数据时，则是仪器遇阻或遇卡，司钻显示器发出报警信号并显示在司钻显示器上，司钻停钻后采取正确措施解卡或解阻，当司钻采取正确措施解卡或解阻后，伸缩短节测量数据仍然大于伸缩短节报警数据时，或者，当四参数短节的张压力测量数据仍然大于张压力报警数据时，停止下放或上提，并且停止测井，当司钻采取正确措施解卡或解阻后，伸缩短节测量数据小于伸缩短节报警数据，或者，当四参数短节的张压力测量数据小于张压力报警数据，则完成测井工作。

本发明所述的用于保护测井井下仪器的实时监控装置及其使用方法能够对测井过程中的井下测井仪器遇阻或遇卡等事故进行预警，降低了测井井下仪器事故的发生，保证了测井作业的顺利进行，同时，在进行测井作业的过程中，无需测井电缆，利用电磁信号接收装置将测井过程中的施工和仪器安全有关的参数实时传输到地面，能全程进行测量，为后续钻井作业提供了重要的技术参数。

附图说明

附图1为本发明实施例1上半部分的主视结构示意图。

附图2为本发明实施例1下半部分的主视结构示意图。

附图3为本发明实施例1的控制原理总框图。

附图4为本发明实施例1的控制原理局部框图。

附图5为本发明实施例1的电磁信号接收装置和接收机面板的示意图。

附图6为本发明实施例2的逻辑框图。

附图中的编码分别为：1为钻杆，2为过渡短节，3为绝缘短节，4为第一电池短节，5为发射机短节，6为姿态保持器短节，7为第二电池短节，8为四参数短节，9为伸缩短节，10为密度短节，11为伽马连斜短节，12为磁隔离短节，13为井口套管，14为四臂井径短节，15为四米硬电极，16为侧向三米硬电极，17为侧向四米硬电极，18为挠性短节，19为旋转短节，20为侧向短节，21为侧向加长电极钢筒，22为地矛，23为线缆。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，实施例1各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1：如附图1至5所示，该用于保护测井井下仪器的实时监控装置包括数据处理装置、接收机面板、电磁信号接收装置、司钻显示器、工控机、钻杆1、过渡短节2、绝缘短节3、第一电池短节4、井下传感器、发射机短节5、姿态保持器短节6和第二电池短节7；井下传感器包括四参数短节8和伸缩短节9；钻杆1、过渡短节2、绝缘短节3、第一电池短节4、四参数短节8、发射机短节5、姿态保持器短节6和伸缩短节9自上而下依序固定安装在一起，在发射机短节5内设有发射机主控单元，四参数短节8和伸缩短节9的信号输出端分别与发射机主控单元的信号输入端电连接，数据处理装置包括数据处理面板、大钩荷载传感器和绞车传感器，大钩荷载传感器和绞车传感器的信号输出端分别与数据处理面板的两个信号输入端电连接，接收机面板的两个电磁信号输入端分别与电磁信号接收装置电连接在一起，在接收机面板内设有模拟检测模块、放大滤波模块、数据采集模块和RS-485总线集线器，模拟检测模块、放大滤波模块、数据采集模块、工控机第一信号输入端、工控机第一信号输出端、RS-485总线集线器和司钻显示器依序电连接，数据处理面板、RS-485总线集线器和工控机第二信号输入端依序电连接。在水平井测井作业过程中，伸缩短节9与四参数短节8的设置能够对任何能够引起的安全隐患以及测井井下仪器工作状态进行实时预警，即能够对测井井下仪器遇阻或遇卡的状况进行预警，并将预警信号发送给发射机主控单元，接收机面板对井下发射上来的电磁信号进行接收，通过对这些信号的放大、滤波及解调解码，然后在工控机内进行数据恢复，最终显示在司钻显示器（司显）上，通过采取相应措施进行解卡或解阻，降低了测井井下仪器事故的发生，保证了测井作业的顺利进行，另外，在进行测井作业的过程中，无需测井电缆，利用电磁信号接收装置将测井过程中的施工和仪器安全有关的参数实时传输到地面，为后续钻井作业提供了重要的技术参数。伸缩短节9能够测量在下放过程中的用于保护测井井下仪器的实时监控装置的缓冲状态和仪器遇阻状态；四参数短节8能够在完成井下仪器受力状况测量的同时完成井温、泥浆电阻率和液柱压力的测量；过渡短节2作为发射机的上部天线。发射机主控单元、接收机面板、数据处理面板和工控机均采用现有公知的技术，例如发射机主控单元采用EML-1040、接收机面板采用EML-1520、数据处理面板采用EML-1510、工控机采用研祥IPC-8206，司钻显示器为现有公知技术。

可根据实际需要，对上述实施例1作进一步优化或/和改进：

如附图1至5所示，井下传感器还包括密度短节10、伽马连斜短节11、磁隔离短节12、侧向短节20和四臂井径短节14；发射机短节5与姿态保持器短节6之间自上而下依序固定安装有2根四米硬电极15、一根侧向三米硬电极16、一根侧向四米硬电极17、挠性短节18和旋转短节19，在姿态保持器短节6与第二电池短节7之间自上而下依序固定安装有密度短节10、旋转短节19、挠性短节18和2根侧向四米硬电极17，在第二电池短节7和伸缩短节9之间自上而下依序固定安装有绝缘短节3、伽马连斜短节11、磁隔离短节12、侧向短节20、侧向加长电极钢筒21、绝缘短节3和四臂井径短节14。密度短节10能够测量补偿密度；伽马连斜短节11能够用于自然伽马和井斜方位的测量；侧向短节20能够用于深、浅地层电阻率的测量；四臂井径短节14能够自适应井眼尺寸并且与伸缩短节9一起完成X、Y等四个方向的独立井径测量。

如附图1至5所示，电磁信号接收装置包括地矛22、线缆23、井口套管13和大力链钳；地矛22位于钻杆1外侧80米至100米处，地矛22通过线缆23与接收机面板的第一信号输入端电连接在一起，在井口套管13上通过大力链钳连接有导线，导线的另一端与接收机面板的第二信号输入端电连接在一起。将地矛22设置在距离钻杆1至80米至100米处具有信噪比最佳的特点。

如附图1至5所示，该用于保护测井井下仪器的实时监控装置还包括传感器接线盒，大钩荷载传感器和绞车传感器分别通过导线与传感器接线盒的大钩荷载传感器信号输入端和绞车传感器信号输入端电连接，传感器接线盒的大钩荷载传感器信号输出端和绞车传感器信号输出端分别通过导线与数据处理面板的两个信号输入端电连接。通过设置传感器接线盒能提高接受质量和安全性能。

如附图1至5所示，接收机面板内设有司显电源；或/和，在司钻显示器上设有报警灯和报警喇叭，报警灯和报警喇叭的信号输入端分别与RS-485总线集线器的两个信号输出端电连接。司显电源为能够为司钻显示器提供电源的司显电源。报警灯的设置能够以灯光的方式起到报警作用，报警喇叭的设置能够以声音的方式起到报警作用。

实施例2：如附图6所示，用于保护测井井下仪器的实时监控装置的使用方法，按下述步骤进行：首先，在工控机内设置仪器遇阻遇卡时的伸缩短节报警数据和张压力报警数据，当钻具下放或上提时，各个井下传感器将测量数据发送给发射机主控单元，大钩荷载传感器和绞车传感器将信号传送至数据处理面板，数据处理面板将信号传送至工控机完成实时深度测量并显示，发射机主控单元接收各个井下传感器发送的测量数据后，对测量数据进行打包存储，同时发射机主控单元将伸缩短节测量数据和四参数短节的张压力测量数据以电磁波形式发送给电磁信号接收装置，电磁信号接收装置将伸缩短节测量数据和四参数短节的张压力测量数据发送到接收机面板，接收机面板将伸缩短节测量数据和四参数短节的张压力测量数据发送至工控机并进行判断，当伸缩短节测量数据小于伸缩短节报警数据时，或者，当四参数短节的张压力测量数据小于张压力报警数据时，钻具继续下放或上提完成测井工作；当伸缩短节测量数据大于伸缩短节报警数据时，或者，当四参数短节的张压力测量数据大于张压力报警数据时，则是仪器遇阻或遇卡，司钻显示器发出报警信号并显示在司钻显示器上，司钻停钻后采取正确措施解卡或解阻，当司钻采取正确措施解卡或解阻后，伸缩短节测量数据仍然大于伸缩短节报警数据时，或者，当四参数短节的张压力测量数据仍然大于张压力报警数据时，停止下放或上提，并且停止测井，当司钻采取正确措施解卡或解阻后，伸缩短节测量数据小于伸缩短节报警数据，或者，当四参数短节的张压力测量数据小于张压力报警数据，则完成测井工作。根据实施例2所述用于保护测井井下仪器的实时监控装置的使用方法能够对测井过程中的井下测井仪器遇阻或遇卡等事故进行预警，为测井作业的顺利进行提供了坚实的基础。在图6中，M1为伸缩短节报警数据，N1为张压力报警数据，m为伸缩短节测量数据，n为四参数短节的张压力测量数据。

综上所述，本发明所述的用于保护测井井下仪器的实时监控装置及其使用方法能够对测井过程中的井下测井仪器遇阻或遇卡等事故进行预警，降低了测井井下仪器事故的发生，保证了测井作业的顺利进行，另外，在进行测井作业的过程中，无需测井电缆，利用电磁信号接收装置将测井过程中的施工和仪器安全有关的参数实时传输到地面，能全程进行测量，为后续钻井作业提供了重要的技术参数。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (10)

1.一种用于保护测井井下仪器的实时监控装置，其特征在于包括数据处理装置、接收机面板、电磁信号接收装置、司钻显示器、工控机、钻杆、过渡短节、绝缘短节、第一电池短节、井下传感器、发射机短节、姿态保持器短节和第二电池短节；井下传感器包括四参数短节和伸缩短节；钻杆、过渡短节、绝缘短节、第一电池短节、四参数短节、发射机短节、姿态保持器短节和伸缩短节自上而下依序固定安装在一起，在发射机短节内设有发射机主控单元，四参数短节和伸缩短节的信号输出端分别与发射机主控单元的信号输入端电连接，数据处理装置包括数据处理面板、大钩荷载传感器和绞车传感器，大钩荷载传感器和绞车传感器的信号输出端分别与数据处理面板的两个信号输入端电连接，接收机面板的两个电磁信号输入端分别与电磁信号接收装置电连接在一起，在接收机面板内设有模拟检测模块、放大滤波模块、数据采集模块和RS-485总线集线器，模拟检测模块、放大滤波模块、数据采集模块、工控机第一信号输入端、工控机第一信号输出端、RS-485总线集线器和司钻显示器依序电连接，数据处理面板、RS-485总线集线器和工控机第二信号输入端依序电连接。

2.根据权利要求1所述的用于保护测井井下仪器的实时监控装置，其特征在于井下传感器还包括密度短节、伽马连斜短节、磁隔离短节、侧向短节和四臂井径短节；发射机短节与姿态保持器短节之间自上而下依序固定安装有2根四米硬电极、一根侧向三米硬电极、一根侧向四米硬电极、挠性短节和旋转短节，在姿态保持器短节与第二电池短节之间自上而下依序固定安装有密度短节、旋转短节、挠性短节和2根侧向四米硬电极，在第二电池短节和伸缩短节之间自上而下依序固定安装有绝缘短节、伽马连斜短节、磁隔离短节、侧向短节、侧向加长电极钢筒、绝缘短节和四臂井径短节。

3.根据权利要求1或2所述的用于保护测井井下仪器的实时监控装置，其特征在于电磁信号接收装置包括地矛、线缆、井口套管和大力链钳；地矛位于钻杆外侧80米至100米处，地矛通过线缆与接收机面板的第一信号输入端电连接在一起，在井口套管上通过大力链钳连接有导线，导线的另一端与接收机面板的第二信号输入端电连接在一起。

4.根据权利要求1或2所述的用于保护测井井下仪器的实时监控装置，其特征在于还包括传感器接线盒，大钩荷载传感器和绞车传感器分别通过导线与传感器接线盒的大钩荷载传感器信号输入端和绞车传感器信号输入端电连接，传感器接线盒的大钩荷载传感器信号输出端和绞车传感器信号输出端分别通过导线与数据处理面板的两个信号输入端电连接。

5.根据权利要求3所述的用于保护测井井下仪器的实时监控装置，其特征在于还包括传感器接线盒，大钩荷载传感器和绞车传感器分别通过导线与传感器接线盒的大钩荷载传感器信号输入端和绞车传感器信号输入端电连接，传感器接线盒的大钩荷载传感器信号输出端和绞车传感器信号输出端分别通过导线与数据处理面板的两个信号输入端电连接。

6.根据权利要求1或2所述的用于保护测井井下仪器的实时监控装置，其特征在于接收机面板内设有司显电源；或/和，在司钻显示器上设有报警灯和报警喇叭，报警灯和报警喇叭的信号输入端分别与RS-485总线集线器的两个信号输出端电连接。

7.根据权利要求3所述的用于保护测井井下仪器的实时监控装置，其特征在于接收机面板内设有司显电源；或/和，在司钻显示器上设有报警灯和报警喇叭，报警灯和报警喇叭的信号输入端分别与RS-485总线集线器的两个信号输出端电连接。

8.根据权利要求4所述的用于保护测井井下仪器的实时监控装置，其特征在于接收机面板内设有司显电源；或/和，在司钻显示器上设有报警灯和报警喇叭，报警灯和报警喇叭的信号输入端分别与RS-485总线集线器的两个信号输出端电连接。

9.根据权利要求5所述的用于保护测井井下仪器的实时监控装置，其特征在于接收机面板内设有司显电源；或/和，在司钻显示器上设有报警灯和报警喇叭，报警灯和报警喇叭的信号输入端分别与RS-485总线集线器的两个信号输出端电连接。

10.一种如权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述用于保护测井井下仪器的实时监控装置的使用方法，其特征在于按下述步骤进行：首先，在工控机内设置仪器遇阻遇卡时的伸缩短节报警数据和张压力报警数据，当钻具下放或上提时，各个井下传感器将测量数据发送给发射机主控单元，大钩荷载传感器和绞车传感器将信号传送至数据处理面板，数据处理面板将信号传送至工控机完成实时深度测量并显示，发射机主控单元接收各个井下传感器发送的测量数据后，对测量数据进行打包存储，同时发射机主控单元将伸缩短节测量数据和四参数短节的张压力测量数据以电磁波形式发送给电磁信号接收装置，电磁信号接收装置将伸缩短节测量数据和四参数短节的张压力测量数据发送到接收机面板，接收机面板将伸缩短节测量数据和四参数短节的张压力测量数据发送至工控机并进行判断，当伸缩短节测量数据小于伸缩短节报警数据时，或者，当四参数短节的张压力测量数据小于张压力报警数据时，钻具继续下放或上提完成测井工作；当伸缩短节测量数据大于伸缩短节报警数据时，或者，当四参数短节的张压力测量数据大于张压力报警数据时，则是仪器遇阻或遇卡，司钻显示器发出报警信号并显示在司钻显示器上，司钻停钻后采取正确措施解卡或解阻，当司钻采取正确措施解卡或解阻后，伸缩短节测量数据仍然大于伸缩短节报警数据时，或者，当四参数短节的张压力测量数据仍然大于张压力报警数据时，停止下放或上提，并且停止测井，当司钻采取正确措施解卡或解阻后，伸缩短节测量数据小于伸缩短节报警数据，或者，当四参数短节的张压力测量数据小于张压力报警数据，则完成测井工作。