CN109138994B - 一种随钻电阻率测量系统 - Google Patents

Abstract

一种随钻电阻率测量系统，其包括：控制电路；信号发射电路，其与所述控制电路连接，用于在所述控制电路的控制下向外发送第一电阻率测量信号；若干接收电极组件，其用于根据所述第一电阻率测量信号生成相应的第二电阻率测量信号，其中，各个接收电极组件包括多个环绕设置在钻铤外壁的接收电极；信号接收电路，其连接在所述若干接收电极组件与控制电路之间。相较于现有的随钻电阻率测量系统，本系统能够实现多种组合模式的电阻率测量，该系统充分优化了随钻电阻率测量仪器的结构，提高了电阻率数据的分辨率。

Description

一种随钻电阻率测量系统

技术领域

本发明涉及油气勘探开发技术领域，具体地说，涉及一种随钻电阻率测量系统。

背景技术

随着石油和天然气开发的不断进行，早期的常规油气藏已经开发接近尾声，目前已经向开发非常规油气藏、复杂油气藏发展，由浅层向深层发展。地质导向施工在这些非常规油气藏和复杂油气藏中应用的越来越普遍。在这些复杂油气藏中进行地质导向施工对随钻测量仪器的要求越来越高，特别是对随钻测量中最为广泛使用的随钻电阻率测量。这些更高的要求包括：测量分辨率、测量精度、更适合工程应用的工作模式选择、更加快捷的数据获取方式。

在定向钻井过程中经常会出现两种钻进方式。其中一种是地面的动力装置不带动钻杆转动，只有泥浆循环通过螺杆带动钻头钻进，这种钻进方式也叫滑动钻进，此时螺杆以上的随钻测量仪器不转动。另外一种是复合钻进，此时地面的动力装置带动钻杆转动，也带动全部井下钻具组合转动，同时泥浆循环通过螺杆带动钻头钻进，这种钻进方式也叫复合钻进，此时螺杆以上的随钻测量仪器转动。然而，现有技术不能满足在这两种状况下同时成像。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种随钻电阻率测量系统，所述系统包括：

控制电路，其设置在钻铤内部；

信号发射电路，其与所述控制电路连接，用于在所述控制电路的控制下向外发送第一电阻率测量信号；

若干接收电极组件，其用于根据所述第一电阻率测量信号生成相应的第二电阻率测量信号，其中，各个接收电极组件包括多个环绕设置在钻铤外壁的接收电极；

信号接收电路，其连接在所述若干接收电极组件与控制电路之间，所述信号接收电路包括：

若干模拟信号多路选择器，各个模拟信号多路选择器包括一个输出端口和多个输入端口，各个模拟信号多路选择器的输入端分别与各个接收电极组件中的接收电极对应连接；

其中，当钻井处于滑动钻进状态时，所述模拟信号多路选择器在所述控制电路的控制下将自身输出端口依次与各个输入端口连接；当钻井处于复合钻进状态时，所述模拟信号多路选择器在所述控制电路的控制下将自身输出端口与其中一个输入端口连接。

根据本发明的一个实施例，所述系统包括多个接收电极组件，这些接收电极组件沿所述钻铤的轴向间隔分布。

根据本发明的一个实施例，所述接收电极组件所包含的多个接收电极对应安装在所述钻铤表面的各个扶正器的端面上。

根据本发明的一个实施例，所述系统包括第一接收电极组件和第二接收电极组件，所述第一接收电极组件中相邻接收电极的周向夹角相等，所述第二接收电极组件中相邻接收电极的周向夹角也相等，所述第一接收电极组件与第二接收电极组件中的对应接收电极之间存在预设周向夹角。

根据本发明的一个实施例，所述系统还包括：

数据存储电路，其与所述控制电路连接，用于存储所述控制电路传输来的数据；

根据本发明的一个实施例，所述信号接收电路包括多个结构相同的信号接收支路，各个信号接收支路分别与各个接收电极组件对应连接。

根据本发明的一个实施例，所述信号接收支路除包含模拟信号多路选择器外，还包括：

多个前置放大器，其输入端与所述接收电极组件中的接收电极一一对应连接，输出端与所述模拟信号多路选择器的输入端口对应连接；

混频器，其包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端与所述模拟信号多路选择器的输出端口连接，第二输入端与所述控制电路的对应接口连接；

模数转换器，其与所述混频器连接，用于对所述混频器传输来的模拟信号进行模数转换，并将转换得到的第三电阻率测量信号传输至所述控制电路。

根据本发明的一个实施例，所述控制电路配置为生成发射控制信号并将所述发射控制信号传输至所述信号发射电路，以控制所述信号发射电路生成并发送所述第一电阻率测量信号；

所述控制电路还配置为生成接收混频信号并将所述接收混频信号发送至所述混频器的第二输入端，所述发射控制信号与接收混频信号为同步信号。

根据本发明的一个实施例，所述系统还包括：

串口传输电路，其与所述控制电路连接；

切换开关电路，其与所述若干接收电极组件中的两个指定电极、信号接收电路和串口传输电路连接，用于在所述控制电路的控制下将所述指定电极切换至与所述信号接收电路连接或与所述串口传输电路连接。

根据本发明的一个实施例，所述系统还包括：

接口箱，其用于与地面外部设备连接；

磁性连接器，其与所述接口箱电连接，所述磁性连接器能够吸附在所述指定电极的表面，从而实现所述接口箱与指定电极之间的电连接。

相较于现有的随钻电阻率测量系统，本发明所提供的系统能够实现多种组合模式的电阻率测量，该系统充分优化了随钻电阻率测量仪器的结构，提高了电阻率数据的分辨率。

同时，利用混频器以及滤波器，该系统能够有效提高电阻率测量过程中的信噪比，这样接收电极所接收到的有效电流也就可以更小，这样在接收同样电流的情况下接收电极的尺寸也就可以相应缩小(例如缩小到原来的1/2～1/3)，这样也就相应提高了系统的等效分辨率。

此外，本系统不仅将接收电极用于电阻率数据的测量，还用于数据的下载，实现了对接收电极的重复利用。相较于现有的随钻成像测量系统，本系统能够有效避免使用专门的数据下载接口，优化了测量短节的机械结构。同时，由于接口箱可以通过磁性连接器方便地与接收电极连接，因此本系统也就避免了现有系统在数据下载前需要拆卸保护盖的操作，提高了钻井平台的工作效率。

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

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明一个实施例的随钻电阻率测量系统的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的随钻电阻率测量系统的具体电路示意图；

图3是根据本发明一个实施例的接收电极组件的装配示意图；

图4是根据本发明另一个实施例的随钻电阻率测量系统的结构示意图；

图5是根据本发明一个实施例的切换开关电路的具体电路图；

图6是根据本发明一个实施例的数据下载电路的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

现有技术不能满足在滑动钻进和复合钻进这两种状况下同时可以成像。同时，随钻成像数据越来越大，在随钻时进行实时传输的泥浆脉冲器的传输速度都在10bit/s以下，这种传输速度在钻进过程当中是不可能完成这些数据传输任务的。因此这些数据一般是暂时存储在随钻仪器内部，当本次钻进完成，随钻仪器被提回地面，再通过有线传输的方式将数据从随钻仪器下载到地面计算机。

为了完成以上任务，就需要在随钻仪器表面专门设计一个数据下载接口，而这个数据下载接口在井下时则需要通过保护盖板进行高压高温密封设计。在进行数据的有线传输时，需要在一次钻进完成以后，将随钻仪器提升到钻井平台上。此时地面工程师需要卸下保护随钻仪器下载口的保护盖，然后通过电缆连接到接口箱，并进一步连接到计算机。这种设计一方面增加随钻仪器本身的成本，另一方面增加在钻井平台上的工作时间，这对于海上钻井昂贵的钻井平台租用费用是非常不利的。

针对现有技术中所存在的上述缺陷，本发明提供了一种新的随钻电阻率测量系统，该系统能够实现滑动钻进时和复合钻进时都可以进行电阻率测量，并通过内置的工具面传感器自适应地判断当前的仪器工作状态。该系统能够有效降低随钻成像测量系统的结构复杂度。

实施例一：

图1示出了本实施例所提供的随钻电阻率测量系统的结构示意图。

如图1所示，本实施例中，随钻电阻率测量系统优选地包括：控制电路101、信号发射电路102、信号接收电路103以及若干接收电极组件104。其中，信号发射电路102与控制电路101连接，其能够在控制电路101的控制下向外发送第一电阻率测量信号。

接收电极组件104能够根据信号发射电路102所发送的第一电阻率测量信号生成相应的第二电阻率测量信号。其中，本实施例中，各个接收电极组件104优选地包括多个环绕设置在钻铤外壁的接收电极。

本实施例中，该系统优选地包括第一接收电极组件104a和第二接收电极组件104b。其中，第一接收电极组件104a和第二接收电极组件104b均与信号接收电路103连接，其能够将各自生成的第二电阻率测量信号传输至信号接收电路103。

信号接收电路103在接收到上述第二电阻率测量信号后，会对该第二电阻率测量信号进行处理并将处理得到的第三电阻率测量信号传输至与之连接的控制电路101，以由控制电路101来根据上述第三电阻率测量信号来确定出各个接收电极对应位置处的电阻率数据。

由于随钻电阻率测量系统在工作过程中会跟随钻头和钻杆下到井下，随钻电阻率测量系统所测量得到的电阻率数据的数据量较大导致无法实时地将所有电阻率数据传输至地面，因此本实施例所提供的系统优选地还包括数据存储电路105。数据存储电路105与控制电路101连接，其用于对控制电路101所传输来的数据进行存储。

为了更加清楚地阐述本实施例所提供的随钻电阻率测量系统的工作原理，以下结合图2所示的随钻电阻率测量系统的具体电路示意图来对该系统作进一步地说明。

如图2所示，本实施例中，信号发射电路102优选地包括：带通滤波器102a、功率放大器102b以及第一电阻率发射磁环102c。带通滤波器102a与控制电路101连接，其用于对控制电路101所发送来的信号(即发射控制信号)进行带通滤波并将滤波后的信号传输至与之连接的功率放大器102b，以由功率放大器102b对该信号进行功率放大。第一电阻率发射磁环102c与功率放大器102b连接，其可以作为发射器来将功率放大器102b所传输来的能量信号耦合到钻铤上并从钻铤表面流入地层。

本实施例中，接收电极组件104优选地包括两个结构相同的接收电极组件(即第一接收电极组件104a和第二接收电极组件104b)。具体地，第一接收电极组件104a包括：第一接收电极201a、第二接收电极201b、第三接收电极201c以及第四接收电极201d，而第二接收电极组件104b则包括：第五接收电极301a、第六接收电极301b、第七接收电极301c以及第八接收电极301d。其中，第一接收电极组件104a和第二接收电极组件104b沿钻铤200的轴向间隔分布，这样随钻电阻率测量系统也就可以通过第一接收电极组件104a和第二接收电极组件104b来测量井眼周围不同深度处的电阻率数据。

当然，在本发明的其他实施例中，根据实际需要，各个接收电极组件中所包含的接收电极的数量也可以设置为其他合理值，本发明不限于此。

如图3所示，扶正器沿钻铤200的轴向方向安装在钻铤200的外壁，各个接收电极对应安装在扶正器的端面上。具体地，本实施例中，接收电极为“纽扣”状，其安装在钻铤200外壁突出的鳍状扶正器上，这样接收电极也就可以更加靠近地层，从而更加有利于形成电流回路，提高了测量的信噪比。

第一接收电极组件104a所包含的四个接收电极优选地均匀分布在钻铤表面，即第一接收电极组件104a中相邻接收电极的周向夹角相等，即相邻接收电极的周向夹角为90度。第二接收电极组件104b与第一接收电极组件104a的结构相同，同时，第一接收电极组件104a与第二接收电极组件104b中对应的接收电极之间存在预设周向夹角。

具体地，本实施例中，上述预设周向夹角的取值优选地配置为45度。例如，对于第二接收电极组件104b中的第六接收电极301b来说，其沿钻铤200轴向的延长线将会位于第一接收电极组件104a中第二接收电极201b与第三接收电极201c的中间位置，也就是该轴向延长线与第二接收电极201b和第三接收电极201c之间的周向夹角均为45度。这样钻铤200在一周范围内实现了双倍均匀分布的8个接收电极分布，也就等效实现了8扇区成像。这样在滑动钻进过程中随钻电阻率测量系统所能够探测的扇区的数量得到增加，从而提高了系统的探测精度。

需要指出的是，在本发明的其他实施例中，根据实际需要，上述预设周向夹角还可以配置为其他合理值，本发明不限于此。例如，在本发明的一个实施例中，当第一接收电极组件和第二接收电极组件均包含四个接收电极时，上述预设周向夹角还可以配置为0度至90度之间的其他合理值。

本实施例中，在整个钻进系统滑动钻进时，该随钻电阻率测量系统也就可以直接通过两个深度的8个接收电极来进行8个扇区的电阻率测量。在整个钻进系统旋转钻进时，该随钻电阻率测量系统则可以利用两个接收电极组件中的各一个接收电极共计两个接收电极来实现两个深度、多扇区的测量。其中，测量扇区的数量可以根据工具面传感器的检测速度和精度来确定，例如可以实现32扇区以上的高精度电阻率检测。这样本实施例所提供的随钻电阻率测量系统也就实现了多模式的地层电阻率测量。

此外，根据实际需要，该随钻电阻率测量系统还可以将每个接收电极组件中四个接收电极所生成的测量信号叠加组合，从而得到两个无方位的侧向电阻率信号。

本实施例中，该随钻电阻率测量系统还包括第二电阻率发射磁环102d和第三电阻率发射磁环102e。其中，第一电阻率发射磁环102c、第二电阻率发射磁环102d以及第三电阻率发射磁环102e分别相隔一定间距分布在钻铤200上，这三个磁环均可以作为发射器来将能量耦合到钻铤上并从钻铤和磁环表面流入地层，亦可以作为接收器接收和检测其他发射器在钻铤与地层回路中产生的电流，从而采用“侧向”法测量地层电阻率。

例如，本实施例中，第一电阻率发射磁环102c作为发射器，那么第二电阻率发射磁环102d和第三电阻率发射磁环102e则作为接收器，这样第二电阻率发射磁环102d和第三电阻率发射磁环102e可以将所接收到的信号通过信号接收电路来传输至控制电路101，这样控制电路101也就可以得到两个无方位的侧向电阻率数据。

本实施例中，控制电路101还可以将利用接收电极组件得到的侧向电阻率数据与利用第二电阻率发射磁环102d和第三电阻率发射磁环102e得到的侧向电阻率数据结合，这样能够得到更加精细的径向探测深度剖面图。

当然，在本发明的其他实施例中，随钻电阻率测量系统还可以仅包含一个或两个电阻率发射磁环，本发明不限于此。

再次如图2所示，本实施例中，信号接收电路103优选地包括多个结构相同的信号接收支路。由于该随钻电阻率测量系统包括两个接收电极组件，因此与接收电极组件的数量相对应地，信号接收电路103包括两个信号接收支路(即第一信号接收支路和第二信号接收支路)。

本实施例中，第一信号接收支路包括：四个前置放大器(即第一前置放大器202a、第二前置放大器202b、第三前置放大器202c以及第四前置放大器202d)、第一模拟信号多路选择器203、第一混频器204、第一低通滤波器205以及第一模数转换器206。类似地，第二信号接收支路包括：四个前置放大器(即第五前置放大器302a、第六前置放大器302b、第七前置放大器302c以及第八前置放大器302d)、第二模拟信号多路选择器303、第二混频器304、第二低通滤波器305以及第二模数转换器306。

由于两个信号接收支路的电路结构相同，因此为了描述的方便，以下以与第一信号接收电极组件104a连接的第一信号接收支路为例来对信号接收电路作进一步地说明。

如图2所示，本实施例中，第一前置放大器202a、第二前置放大器202b、第三前置放大器202c以及第四前置放大器202d分别与第一接收电极201a、第二接收电极201b、第三接收电极201c以及第四接收电极201d一一对应连接，这四个前置放大器能够将四个接收电极所传输来的电流(即第二电阻率测量信号)进行处理后传输至第一模拟信号多路选择器203的四个输入端口。

第一模拟信号多路选择器203还包括一个输出端口和控制端口，其中，控制端口与控制电路101连接，在某一时刻，第一模拟信号多路选择器203能够在控制电路101的控制下将其输出端口与其中一个输入端口之间的连接导通。这样，通过控制电路101的控制，第一模信号多路选择器203的四个输入端口也就可以先后与其输出端口导通。

第一混频器204包括两个输入端(即第一输入端和第二输入端)，其中，第一输入端与第一模拟信号多路选择器203的输出端口连接，第二输入端与控制电路的对应端口连接。

本实施例中，控制电路101向信号发射电路102所发送的用于控制信号发射电路102生成第一电阻率测量信号的发射控制信号以及向第一混频器204所发送的接收混频信号均是基于与之连接的晶振XTAL的时钟同步产生的预设频率的同步信号，这样第一混频器204的第一输入端所接收到的信号与第二输入端所接收到的信号的频率将完全一致，因此温度等变化对这两个信号的频率一致性将不会有任何影响，这样第一混频器204混频后输出的信号将几乎不会引入频率误差噪声。

例如，本实施例中，晶振XTAL所产生的系统时钟为80MHz，控制电路101能够根据该系统时钟产生完全同步的2KHz的发射控制信号和接收混频信号。当然，在本发明的其他实施例中，上述晶振和/或发射控制信号的频率也可以为其他合理频率，本发明不限于此。

第一混频器204的输出端与第一低通滤波器205连接，第一低通滤波器205能够对第一混频器204所传输来的信号进行低通滤波并将滤波后的信号传输至第一模数转换器206，以由第一模数转换器206进行模数转换后将得到的相应的数字信号(即第三电阻率测量信号)传输至控制电路101。控制电路101能够根据上述第三电阻率测量信号来得到此时与第一模拟信号多路选择器203的输出端口连接的接收电极所对应的电阻率数据。

基于相同原理，控制电路101通过控制第一模拟信号多路选择器203来将其自身的输出端来依次与各个输入端导通，这样控制电路101也就可以得到各个接收电极所对应的电阻率数据。同样，控制电路101也可以得到其他接收电极组件中各个电极所对应的电阻率数据。

由于第一接收电极组件和第二接收电极组件所包含的共8个接收电极以45度的偏移角在钻铤的周向分布一周，因此在钻铤不旋转的情况下，该随钻电阻率测量系统也就可以完成8个接收电极的电阻率数据的采集，进而实现8个扇区的电阻率测量。

本实施例中，随钻电阻率测量系统还包括工具面传感器207和工具面信号处理电路208。工具面信号处理电路208连接在工具面传感器207与控制电路101之间，控制电路101能够工具面信号处理电路208所传输来的信号确定出随钻成像测量短节的当前工具面角度。

当钻铤旋转时，模拟信号多路选择器在控制电路的控制下将自身输出端口与其中一个输入端口连接。例如，当钻铤旋转钻进时，控制电路101将会控制第一模拟信号多路选择器203来将第一接收电极组件104a中的某一个接收电极(例如第一接收电极201a)与控制电路101之间的导电回路持续导通，同时控制电路101也会控制第二模拟信号多路选择器303来将第二接收电极组件104a中的某一个接收电极(例如第五接收电极301a)与控制电路101之间的导电回路持续导通。利用信号发射电路102以及这两个接收电极，控制电路101可以检测到当前扇区中深、浅两个地层的电阻率数据。由于钻铤是在旋转的，结合不同时刻所确定出的工具面角度，控制电路101也就可以得到不同扇区中深、浅两个地层的电阻率数据。

同时，需要指出的是，实际需要，控制电路101还可以根据所得到的电阻率数据进一步完成电阻率成像分析。

本实施例中，数据存储电路105与控制电路101连接。由于控制电路101所生成的数据的数据量较大，考虑到井下与地面之间的数据传输效率，本实施例中，控制电路101会将自身生成的电阻率数据传输至数据存储电路105，以由数据存储电路105进行存储。

从上述描述中可以看出，相较于现有的随钻电阻率测量系统，本实施例所提供的系统能够实现多种组合模式的电阻率测量，该系统充分优化了随钻电阻率测量仪器的结构，提高了电阻率数据的分辨率。同时，利用混频器以及滤波器，该系统能够有效提高电阻率测量过程中的信噪比，这样接收电极所接收到的有效电流也就可以更小，这样在接收同样电流的情况下接收电极的尺寸也就可以相应缩小(例如缩小到原来的1/2～1/3)，这样也就相应提高了系统的等效分辨率。

实施例二：

图4示出了本实施例所提供的随钻电阻率测量系统的电路结构示意图。

如图4所示，本实施例所提供的随钻电阻率测量系统在实施例一所公开的系统的基础上，还包括串口传输电路106和切换开关电路107。信号接收电路103和串口传输电路106均与切换开关电路107连接，切换开关电路107还与接收电极组件104中的两个指定接收电极连接。其中，切换开关电路107能够在控制电路101的控制下调节自身的导通状态，从而在不同的情况下，将上述两个指定接收电极切换至与信号接收电路103之间的电连接导通，或将上述两个指定接收电极切换至与串口传输电路106连接。

当该随钻电阻率测量系统处于井下工作状态时，控制电路101会将接收电极与信号接收电路103之间的连接导通。这样接收电极便会根据信号发射电路102产生的第一电阻率测量信号生成第二电阻率测量信号。由于此时接收电极与信号接收电路103连接，因此此时信号接收电路103也就可以接收到接收电极传输来的第二电阻率测量信号，并根据该第二电阻率测量信号生成相应的第三电阻率测量信号，以由控制电路101通过分析第三电阻率测量信号来确定出各个接收电极所对应的电阻率数据。

而当该随钻电阻率测量系统处于井上状态时，此时也就表示完成了一趟钻进过程，因此也就需要将存储在数据存储电路105中的成像测量数据读出。此时，控制电路101会通过调整切换开关电路107的状态来将上述两个指定接收电极与串口传输电路106之间的连接导通。这样这两个指定接收电极也就可以充当输出端口的作用，利用相应的设备与这两个指定接收电极连接，也就可以通过这两个接收电极、串口传输电路106以及控制电路101来从数据存储电路105中读取出相关数据。

图5示出了本实施例中切换开关电路107的具体电路图。

如图5所示，本实施例中，该随钻电阻率测量系统优选地复用了第一接收电极201a和第五接收电极301a。其中，第一接收电极201a与切换开关电路107的第五端口D5连接，第五接收电极301a与切换开关电路107的第六端口D6连接。串口传输电路106的两个输出端口分别与切换开关电路107的第一端口D1以及第三端口D3连接，电阻接收电路104的两个输入端口分别与切换开关电路107的第二端口D2和第四端口D4连接。

切换开关电路107的第一端口D1端口和第二端口D2之间存在一切换开关，该切换开关能够在控制电路101的控制下通过采用不同的切换状态来将第五端口D5与第一端口D1或第二端口D2连通。类似地，第三端口D3和第四端口D4之间也存在一切换开关，该切换开关同样能够在控制电路101的控制下通过采用不同的切换状态来将第六端口D6与第三端口D3或第四端口D4连通。

本实施例中，切换开关电路107所包含的两个切换开关是联动的。即，当第一端口D1与第五端口D5连通时，第三端口D3将与第六端口D6连通；当第二端口D2与第五端口D5连通时，第四端口D4将与第六端口D6连通。

由于本实施例所提供的随钻电阻率测量系统在进行数据下载时采用的是半双工模式，因此在进行数据下载过程中也就仅需要使用两个接收电极来分别作为DATA+线和DATA-线。正如上述内容所描述的那样，本实施例中，第一接收电极201a和第五接收电极301a充当了半双工串口传输中所使用的两条数据线。

然而，在本发明的其他实施例中，根据实际需要，该系统还可以复用其他接收电极，本发明不限于此。

再次如图4所示，本实施例中，为了实现切换开关电路107的自动切换，该系统还包括压力检测电路108。其中，压力检测电路108与控制电路101连接，其能够检测钻铤所处短节受到的压力，从而得到压力数据。控制电路101根据压力检测电路108检测到的压力数据也就可以判断出钻铤当前的位置信息。

具体地，当压力数据大于预设压力阈值时，那么则表示钻铤所在短节受到的压力已经超过地面压力，即钻铤此时处于地面以下；而当压力数据小于或等于预设压力阈值时，那么则表示钻铤所在短节受到的压力并未超过地面压力，即钻铤此时并未处于地面以下。

本实施例中，压力检测电路108优选地包括压力传感器和压力数据处理电路。其中，压力传感器优选地设置于钻铤表面，以便更加准确地对自身所受到的压力进行测量，压力数据处理电路优选地设置于钻铤内部。当然，在本发明的其他实施例中，根据实际需要，压力传感器以及压力数据处理电路还可以设置在其他合理位置，本发明不限于此。

图6示出了本实施例中数据下载电路的结构示意图。

如图6所示，本实施例中，该随钻成像测量与数据下载装置还包括：磁性连接器(包括第一磁性连接器501a和第二磁性连接器501b)和接口箱502。其中，接口箱502用于与地面外部设备(例如地面计算机503)连接，磁性连接器通过连接线缆与接口箱502连接。本实施例中，磁性连接器能够利用磁性吸附在对应接收电极表面，从而实现接收箱502与接收电极之间的电连接。

本实施例中，各个接收电极(例如第一接收电极201a和第五接收电极301a)通过各自的电极绝缘层(例如第一电极绝缘层401a和第五电极绝缘层401b)安装在钻铤200表面扶正器(图6中未示出扶正器)的圆形槽内。

需要指出的是，为了保证磁性连接器与接收电极之间电连接的可靠性，本实施例中，磁性连接器的吸附面积优选地小于接收电极的表面积，即在图6中表现为第一磁性连接器501a和第二磁性连接器501b的半径分别小于第一接收电极201a和第五接收电极301a的半径。

在工作过程中，该随钻电阻率测量系统会跟随钻头和钻杆下到井下。在此过程中，控制电路101会利用压力检测电路108来检测到整个短节所受到的压力。当短节处于地面以上时，整个短节所受到的压力也就会小于或等于预设压力阈值；而当短节处于地面以下时，整个短节所受到的压力也就会大于预设压力阈值。

当整个短节所受到的压力大于预设压力阈值时，控制电路101会控制切换开关电路107来将信号接收电路103与上述第一接收电极201a和第五接收电极301a之间的电连接导通，此时该系统也就可以进行电阻率测量。本实施例中，根据实际需要，控制电路101所得到的一小部分数据可以通过相应的泥浆脉冲器上传到地面，而大部分测量数据则存储在数据存储电路105中。

当一次钻井过程完成后，随着随钻成像测量短节跟随钻头和钻杆返回钻井平台，此时整个短节所受到的压力将接近于零，该压力值将小于或等于预设压力阈值，此时控制电路101则通过切换开关电路107来将串口传输电路106与第一接收电极201a和第五接收电极301a之间的连接导通。此时，工程师也就可以将两个磁性连接器分别吸附到第一接收电极201a和第五接收电极301a上。这样地面计算机也就可以通过接口箱、磁性连接器、接收电极、串口传输电路来读取到数据存储电路中所存储的成像测量数据，从而实现成像测量数据的下载。

从上述描述中可以看出，在实施例一所提供的随钻电阻率测量系统的基础上，本实施例所提供的随钻电阻率测量系统不仅将接收电极用于电阻率数据的测量，还用于数据的下载，实现了对接收电极的重复利用。相较于现有的随钻成像测量系统，本系统能够有效避免使用专门的数据下载接口，优化了测量短节的机械结构。同时，由于接口箱可以通过磁性连接器方便地与接收电极连接，因此本系统也就避免了现有系统在数据下载前需要拆卸保护盖的操作，提高了钻井平台的工作效率。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构或处理步骤，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims (9)

1.一种随钻电阻率测量系统，其特征在于，所述系统包括：

控制电路，其设置在钻铤内部；

信号发射电路，其与所述控制电路连接，用于在所述控制电路的控制下向外发送第一电阻率测量信号；

若干接收电极组件，其用于根据所述第一电阻率测量信号生成相应的第二电阻率测量信号，其中，各个接收电极组件包括多个环绕设置在钻铤外壁的接收电极；

信号接收电路，其连接在所述若干接收电极组件与控制电路之间，所述信号接收电路包括：

若干模拟信号多路选择器，各个模拟信号多路选择器包括一个输出端口和多个输入端口，各个模拟信号多路选择器的输入端分别与各个接收电极组件中的接收电极对应连接；

其中，当钻井处于滑动钻进状态时，所述模拟信号多路选择器在所述控制电路的控制下将自身输出端口依次与各个输入端口连接；当钻井处于复合钻进状态时，所述模拟信号多路选择器在所述控制电路的控制下将自身输出端口与其中一个输入端口连接；

串口传输电路，其与所述控制电路连接；

切换开关电路，其与所述若干接收电极组件中的两个指定电极、信号接收电路和串口传输电路连接，用于在所述控制电路的控制下将所述指定电极切换至与所述信号接收电路连接或与所述串口传输电路连接。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括多个接收电极组件，这些接收电极组件沿所述钻铤的轴向间隔分布。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述接收电极组件所包含的多个接收电极对应安装在所述钻铤表面的各个扶正器的端面上。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统包括第一接收电极组件和第二接收电极组件，所述第一接收电极组件中相邻接收电极的周向夹角相等，所述第二接收电极组件中相邻接收电极的周向夹角也相等，所述第一接收电极组件与第二接收电极组件中的对应接收电极之间存在预设周向夹角。

5.如权利要求1～4中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

数据存储电路，其与所述控制电路连接，用于存储所述控制电路传输来的数据。

6.如权利要求1～4中任一项所述的系统，其特征在于，所述信号接收电路包括多个结构相同的信号接收支路，各个信号接收支路分别与各个接收电极组件对应连接。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述信号接收支路除包含模拟信号多路选择器外，还包括：

多个前置放大器，其输入端与所述接收电极组件中的接收电极一一对应连接，输出端与所述模拟信号多路选择器的输入端口对应连接；

混频器，其包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端与所述模拟信号多路选择器的输出端口连接，第二输入端与所述控制电路的对应接口连接；

模数转换器，其与所述混频器连接，用于对所述混频器传输来的模拟信号进行模数转换，并将转换得到的第三电阻率测量信号传输至所述控制电路。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制电路配置为生成发射控制信号并将所述发射控制信号传输至所述信号发射电路，以控制所述信号发射电路生成并发送所述第一电阻率测量信号；

所述控制电路还配置为生成接收混频信号并将所述接收混频信号发送至所述混频器的第二输入端，所述发射控制信号与接收混频信号为同步信号。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

接口箱，其用于与地面外部设备连接；

磁性连接器，其与所述接口箱电连接，所述磁性连接器能够吸附在所述指定电极的表面，从而实现所述接口箱与指定电极之间的电连接。

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