CN106988734A - 一种井下数据转存装置、数据上传系统及数据上传方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种井下数据转存装置、井下数据收集与发射装置、数据上传系统及数据上传方法。该井下数据转存装置包括电路仓和浮力仓。该井下数据收集与发射装置，包括：钻铤骨架，其侧壁内设置有容纳腔体；拦截网，其设置在所述钻铤骨架的一端，用于使泥浆通过所述拦截网漏过，并在所述钻铤骨架形成的管道中流动；发射天线，其与所述数据收集与发射电路连接，用于发射所述数据收集与发射电路接收到的井下数据。本申请能够大幅度提高数据传输效率，对正常的钻井作业过程影响较小，实现不起钻条件下的井下数据快速上传。

Description

一种井下数据转存装置、数据上传系统及数据上传方法

技术领域

本发明涉及油气开发与勘探领域，具体地说，涉及一种用于将随钻井下数据上传至地面的转存装置、数据上传系统及数据上传方法。

背景技术

随着海上钻井的快速增长以及水平井技术的不断发展，随钻测井技术的应用也越来越广泛。随钻测井与常规电缆测井的主要区别在于其数据采集的实时性。地层数据是在钻井液有轻微入侵或没有入侵的情况下获得的，因而更接近原状地层。在钻井的同时完成地层数据的测试、传输到地面、现场分析和解释，不但节约了钻井周期，而且可以指导钻井，调节钻井轨迹，完善钻井进程。因此井底的信号如何传输到地面是随钻测井技术的一个关键环节，同时也是制约随钻测井技术发展的“瓶颈”之一。

目前根据数据传输与否随钻测井分为实时传输方式和存储式。实时传输方式是通过各种有线或无线的数据传输方式把随钻测量的数据及时传输到地面。这种方式对指导钻井，特别是钻井时的地质导向有着非常重要的意义，但是目前各种数据传输都难以实现把井下大量数据及时有效的传输到地面。存储式是指随钻测井的数据直接存储在测量工具里面，当起钻时，把随钻仪器提到地面时，再通过电缆把数据读取出来。这种方式可以完成大量数据的采集，但必须在起钻时才能将随钻仪器提到地面来读取数据，实时性不够。

因此，亟需一种在不起钻的前提下，将井下数据及时传送至地面的转存装置、数据上传系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存储式随钻测井技术必须在起钻后才能读取井下数据，实时性不够的技术缺陷。

本发明提供一种井下数据转存装置，包括：

电路仓，其内部设置有数据转存电路和接收天线，所述数据转存电路通过所述接收天线接收井下数据；

浮力仓，其与所述电路仓连接，用于调节所述井下数据转存装置的整体密度，且使得所述井下数据转存装置的整体密度小于泥浆密度。

在一个实施例中，还包括设置在所述电路仓以及/或者浮力仓外部的缓冲装置。

根据本发明的另一方面，还提供一种井下数据收集与发射装置，包括：

钻铤骨架，其侧壁内设置有容纳腔体，所述容纳腔体内设置有数据接口和数据收集与发射电路，其中所述数据收集与发射电路通过所述数据接口接收井下数据；

拦截网，其设置在所述钻铤骨架的一端，用于使泥浆通过所述拦截网漏过，并在所述钻铤骨架形成的管道中流动；

发射天线，其与所述数据收集与发射电路连接，用于发射所述数据收集与发射电路接收到的井下数据。

在一个实施例中，所述发射天线设置于所述钻铤骨架的一端，且与所述拦截网相邻设置。

根据本发明的另一方面，还提供一种井下数据上传系统，其特征在于，包括：

钻杆，其从地面延伸至井底；

如上文所述的井下数据转存装置，其设置在所述钻杆内部，用于存储井下数据；

如上文所述的井下数据收集与发射装置，其设置在所述钻杆内部靠近井底的一端；其中，

所述井下数据收集与发射装置的拦截网用于阻拦在泥浆循环过程中被钻杆内的泥浆携带至井底的井下数据转存装置。

在一个实施例中，还包括：

地面读取装置，其用于读取所述井下数据转存装置中存储的井下数据。

在一个实施例中，在泥浆停止循环的情况下，所述井下数据转存装置在泥浆浮力的作用下上浮至井口。

在一个实施例中，当所述井下数据转存装置停留在所述拦截网的位置时，所述井下数据收集与发射装置的发射天线将井下数据发射至所述井下数据转存装置的接收天线，进而将井下数据存储在所述井下数据转存装置的数据转存电路中。

根据本发明的另一方面，还提供一种井下数据上传方法，包括：

将井下数据转存装置放置在井口的钻杆内；

开启泥浆泵，利用循环的泥浆将所述数据转存装置从井口运送至井底；

利用井下数据收集与发射装置的拦截网阻拦所述所述数据转存装置，使得所述井下数据转存装置停留在所述拦截网的位置；

通过所述井下数据收集与发射装置的发射天线将井下数据发射至所述井下数据转存装置的接收天线，进而将井下数据存储在所述井下数据转存装置的数据转存电路中；

停止泥浆泵，使所述井下数据转存装置在泥浆浮力的作用下上浮至井口。

在一个实施例中，还包括：

利用地面读取装置读取所述井下数据转存装置的数据转存电路中存储的井下数据。

本发明的实施例将数据转存装置设置在井口的钻杆内，在泥浆开始循环之后，数据转存装置跟随钻杆内的泥浆下行到数据收集与发射装置的位置。数据收集与发射装置上有拦截网，将数据收集与发射装置拦截。此时数据收集与发射装置通过天线发射的射频信号检测到数据转存装置，并将已经从其他随钻测量装置传输过来的大量随钻数据，传输到到数据转存装置。到达预定的时间以后，数据传输完成。这时关闭泥浆泵，泥浆停止循环。数据转存装置在浮力的作用下，自动上浮到井口。通过地面读取装置将数据转存装置内的数据读取出来，完成整个井下数据的上传过程。

本发明的实施例能够大幅度提高数据传输效率，对正常的钻井作业过程影响较小，实现不起钻条件下的井下数据快速上传。整个数据上传过程不需进行起钻，可显著提高工作效率。

本发明的实施例仅需对现有的钻井装置进行小幅度改造，在井下钻杆内的数据收集与发射装置上设置拦截网，用于拦截被循环的泥浆运送至井底的数据转存装置，改造成本低，易于推广应用。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例的井下数据上传系统的应用场景示意图；

图2为本发明实施例的井下数据转存装置的结构示意图；

图3为本发明实施例的井下数据收集与发射装置的结构示意图。

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，以下结合附图对本发明实施例作进一步地详细说明。

本发明的实施例提供的井下数据上传系统主要应用于钻井工作过程中。首先结合图1对钻井系统进行说明。

钻井系统包括地面井架20和钻机30，钻机30带动钻杆40高速旋转，钻杆40带动钻头50高速旋转，在地层内钻凿一个井眼70，井眼70切入地下不同的地质构造层。钻杆40内包括一个纵向流体通道60，流体通道60的出口经过钻头50的水眼51，钻杆和井壁之间形成一个环形空间80。在钻进的过程中，泥浆泵210开启，不断地向纵向流体通道60输送泥浆，泥浆通过流体通道60持续下行到达钻头50，并经过钻头的水眼51进入环空空间80，在经过环形空间80返回地面。这个过程称之为泥浆循环，循环的主要目的是将井底钻头50破碎的岩石携带回地面，否则破碎的岩石沉积在井底将严重影响钻井。

本发明实施例提供的井下数据上传系统主要包括钻杆40、井下数据转存装置10和井下数据收集与发射装置100。钻杆40从地面延伸至井底，井下数据转存装置10设置在钻杆内部，用于存储井下数据。井下数据收集与发射装置100设置在钻杆40内部靠近井底的一端。此外，井下数据上传系统还包括地面读取装置200，用于读取井下数据转存装置10中存储的井下数据。

井下数据转存装置10的结构如图2所示。井下数据转存装置10主要包括电路仓15和浮力仓13。电路仓15内部设置有数据转存电路14和接收天线15，数据转存电路14通过接收天线15接收井下数据。浮力仓13与电路仓15连接，用于调节井下数据转存装置10的整体密度，且使得井下数据转存装置10的整体密度小于泥浆密度。

此外，井下数据转存装置10还包括设置在电路仓15以及/或者浮力仓13外部的缓冲装置。优选的，缓冲装置包括有上端缓冲装置11和下端缓冲装置12，分别设置在井下数据转存装置10的两端。上端缓冲装置11和下端缓冲装置12主要是起保护作用，其采用耐磨擦材料制成。当井下数据转存装置10在钻杆40内上下运动时，防止浮力仓13与电路仓15直接与钻杆40摩擦。

井下数据收集与发射装置100的结构如图3所示。井下数据收集与发射装置100包括钻铤骨架106、拦截网101和发射天线102。钻铤骨架106侧壁内设置有容纳腔体105，其内设置有数据接口104和数据收集与发射电路103，其中，数据收集与发射电路103通过所述数据接口接收井下数据。拦截网101设置在钻铤骨架106的一端，用于使泥浆通过拦截网101漏过，并在钻铤骨架106形成的管道中流动。发射天线102与数据收集与发射电路103连接，用于发射所述数据收集与发射电路103接收到的井下数据。其中，发射天线102设置于钻铤骨架106的一端，且与拦截网101相邻设置。

井下数据上传系统的工作过程如下。

首先暂停钻井过程和泥浆循环，将数据转存装置10放置在井口的钻杆40内，连接方形钻杆41，开启泥浆泵210使钻杆内40的泥浆开始循环。数据转存装置10将跟随钻杆内40的泥浆下行到数据收集与发射装置100的位置。数据收集与发射装置100上有拦截网101，将数据收集与发射装置100拦截阻止数据转存装置10继续下行。泥浆保持循环，数据转存装置10停留在数据收集与发射装置100的拦截网处。此时数据收集与发射装置100通过发射天线102发射的射频信号检测到数据转存装置10。数据收集与发射装置100收集并存储已经从随钻测量设备120传输过来的大量随钻数据，数据收集与发射装置100通过发射天线102将这些数据传输到数据转存装置10。到达预定的时间以后，数据传输完成，关闭泥浆泵210，泥浆停止循环。数据转存装置10在浮力的作用下，自动上浮到井口。此时取下方形钻杆41，将数据转存装置10从井口的钻杆40内取出。再通过地面读取装置200将数据转存装置10内存储的井下数据读取出来，完成整个井下数据的上传过程。

本发明实施例所采用的数据传输方式可以大幅提高数据传输速率，且对正常钻井作业影响很小，成本低廉。实现不起钻条件下的井下海量数据的快速上传。以目前较为成熟的短距离无线数据传输为例，其传输速度可以做到100kbit/s，也就说只要井下数据转存装置在井底停留1分钟，就可以将6Mbit的数据读取完成。6Mbit的数据量对于传统技术的泥浆脉冲、电磁波需要60天才能传输完成，实际上由于电池、钻头等限制，这些仪器几乎工作不了这么长时间。因此，本发明的实施例可以实现不起钻条件下的井下海量数据的快速上传。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种井下数据转存装置，其特征在于，包括：

电路仓，其内部设置有数据转存电路和接收天线，所述数据转存电路通过所述接收天线接收井下数据；

浮力仓，其与所述电路仓连接，用于调节所述井下数据转存装置的整体密度，且使得所述井下数据转存装置的整体密度小于泥浆密度。

2.如权利要求1所述的井下数据转存装置，其特征在于，还包括设置在所述电路仓以及/或者浮力仓外部的缓冲装置。

3.一种井下数据收集与发射装置，其特征在于，包括：

钻铤骨架，其侧壁内设置有容纳腔体，所述容纳腔体内设置有数据接口和数据收集与发射电路，其中所述数据收集与发射电路通过所述数据接口接收井下数据；

拦截网，其设置在所述钻铤骨架的一端，用于使泥浆通过所述拦截网漏过，并在所述钻铤骨架形成的管道中流动；

发射天线，其与所述数据收集与发射电路连接，用于发射所述数据收集与发射电路接收到的井下数据。

4.如权利要求3所述的井下数据收集与发射装置，其特征在于，所述发射天线设置于所述钻铤骨架的一端，且与所述拦截网相邻设置。

5.一种井下数据上传系统，其特征在于，包括：

钻杆，其从地面延伸至井底；

如权利要求1或2所述的井下数据转存装置，其设置在所述钻杆内部，用于存储井下数据；

如权利要求3或4所述的井下数据收集与发射装置，其设置在所述钻杆内部靠近井底的一端；其中，

所述井下数据收集与发射装置的拦截网用于阻拦在泥浆循环过程中被钻杆内的泥浆携带至井底的井下数据转存装置。

6.如权利要求5所述的井下数据上传系统，其特征在于，还包括：

地面读取装置，其用于读取所述井下数据转存装置中存储的井下数据。

7.如权利要求5或6所述的井下数据上传系统，其特征在于，

在泥浆停止循环的情况下，所述井下数据转存装置在泥浆浮力的作用下上浮至井口。

8.如权利要求5或6所述的井下数据上传系统，其特征在于，当所述井下数据转存装置停留在所述拦截网的位置时，所述井下数据收集与发射装置的发射天线将井下数据发射至所述井下数据转存装置的接收天线，进而将井下数据存储在所述井下数据转存装置的数据转存电路中。

9.一种井下数据上传方法，其特征在于，包括：

将井下数据转存装置放置在井口的钻杆内；

开启泥浆泵，利用循环的泥浆将所述数据转存装置从井口运送至井底；

利用井下数据收集与发射装置的拦截网阻拦所述所述数据转存装置，使得所述井下数据转存装置停留在所述拦截网的位置；

通过所述井下数据收集与发射装置的发射天线将井下数据发射至所述井下数据转存装置的接收天线，进而将井下数据存储在所述井下数据转存装置的数据转存电路中；

停止泥浆泵，使所述井下数据转存装置在泥浆浮力的作用下上浮至井口。

10.如权利要求9所述的井下数据上传方法，其特征在于，还包括：

利用地面读取装置读取所述井下数据转存装置的数据转存电路中存储的井下数据。