CN109469475B - 井下随钻数据存储及释放装置和随钻数据传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种井下随钻数据存储及释放装置和随钻数据传输方法，属于油气开发与勘探领域，所述井下随钻数据存储及释放装置包括装置本体；设置在所述装置本体上的释放机构；设置在所述存储舱内的微存储器，所述微存储器能够接收和存储随钻数据，释放机构将所述微存储器释放到井下环空中。另一方面随钻数据传输方法包括以下步骤，首测量井下的随钻数据，并传输并存储到微存储器中；指令所述释放机构将所述微存储器释放到井下环空中，使得所述微存储器随着钻井液循环流动到地面；在地面接收所述微存储器并读取所存储的随钻数据。本发明能够将井下的随钻数据传输的地面，其传输数据量大，实时性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种井下随钻数据存储及释放装置，属于油气开发与勘探领域，用于获取并传输随钻数据传递到地面。本发明还涉及一种随钻数据传输方法。
背景技术
随着钻井技术的方展，目前的钻井工作中，无论是定向井、丛式井或水平井均采用了大量的随钻工具。为了精确地控制各个随钻工具正常工作，地面上的工作人员需要实时了解大量的随钻数据，如方位、成像、声波等。如何将井下实时采集的随钻数据快速传输到地面，成为了影响钻井技术发展问题。
目前，随钻数据传输方法分为实时传输和存储式传输。其中，实时传输是通过有线或无线通信设备，将随钻数据实时传递到地面上。这种实时传输方式虽然具有传输速度快、延迟低等优点。然而，在井深度较高、井下结构复杂的情况下，通信设备很难应用，并且传输的数据量较低。而存储式传输是在测量随钻数据的工具中设置存储数据的装置。当起钻把测量随钻数据的工具提到地面时，再通过数据线把数据读取出来。这种方式的优点是可以传输的数据量较大，但实时性不够。
因此，现有的实时传输和存储式传输方式都难以达传输较大数据量和高实时性的要求。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种井下随钻数据存储及释放装置及随钻数据传输方法，能够将井下的随钻数据传输的地面，其传输数据量大，实时性高。
根据本发明的一个方面，提出了一种井下随钻数据存储及释放装置，包括：
装置本体；
设置在所述装置本体上的释放机构，包括具有存储舱的释放机构主体；
设置在所述存储舱内的微存储器，所述微存储器能够接收和存储随钻数据，
其中，所述释放机构构造成响应于外部指令而将所述微存储器释放到井下环空中。
本发明的进一步改进在于，所述释放机构包括安装在所述释放机构主体上的执行机构和控制机构，其中所述控制机构构造成能控制所述执行机构，以释放所述微存储器。
本发明的进一步改进在于，所述装置本体包括供钻井液流通的中心通道；
所述释放机构主体包括与所述中心通道连通的钻井液流道；以及连通所述存储舱的信号传输通道。
本发明的进一步改进在于，所述执行机构包括转盘，所述转盘上设置用于暂存微存储器的开口；
所述转盘响应于所述控制机构的控制而间歇性旋转，从而使所述开口选择性对准所述存储舱和所述钻井液流道。
本发明的进一步改进在于，所述微存储器为球体，所述存储舱形成为能容纳一串球体的狭长通道，所述通道的一端能够与所述转盘的开口连通，所述通道的另一端设有能够对球体施加力的弹簧装置。
本发明的进一步改进在于，所述钻井液流道和所述狭长通道平行且均垂直于所述转盘的平面，并且相对于所述转盘的中心线径向对称。
本发明的进一步改进在于，所述钻井液流道包括设置钻井液入口的第一流道和设置钻井液出口的第二流道，所述第一流道和所述第二流道相对设置在所述转盘的两面。
本发明的进一步改进在于，所述控制机构包括：
电机，所述电机的转轴连接所述转盘；
控制电路板，所述控制电路板控制电机间歇性转动；以及
编码器，所述编码器监视所述电机的角位移，并将监测的信息传递给所述控制电路板。
根据本发明的另一个方面，提出了一种随钻数据传输方法，包括：
测量井下的随钻数据，并将所述随钻数据传输并存储到上述的井下随钻数据存储及释放装置的微存储器中；
指令所述释放机构将所述微存储器释放到井下环空中，使得所述微存储器随着钻井液循环流动到地面；
在地面接收所述微存储器并读取所存储的随钻数据。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明所述的井下随钻数据存储及释放装置及随钻数据传输方法，能够将井下的随钻数据传输到地面。相比于现有技术中的实时传输方式，本装置不需要布置有线或无线设备，也不受井下结构的影响，并且传输的数据量大。相比于现有技术的存储式传输，本装置采用了微存储器存储数据并通过钻井液循环传输，这样保证了随钻数据更加连续地、实时地传输到地面。另外，本发明的结构简单，成本较低。同时，由于利用钻井液的循环来输送微存储器，因此节约了能量，并且也非常方便和快速。
附图说明
在下文中参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1是根据本发明的一个实施方案的井下随钻数据存储及释放装置的结构示意图；
图2是根据本发明的一个实施方案的释放机构结构示意图；
图3是根据本发明的初始状态示意图，显示了执行机构拾取微存储器的状态；
图4是图3中区域A的局部放大图；
图5是图3中转盘旋转180度时的示意图，显示了执行机构释放的微存储器的状态；
图6是图5中区域B的局部放大图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
在附图中各附图标记的含义如下：1、井下随钻数据存储及释放装置，100、装置本体，200、微存储器，300、释放机构，310、释放机构主体，311、存储舱，312、钻井液流道，313、第一流道，314、第二流道，315、钻井液入口，316、钻井液出口，317、信号传输通道，318、传动轴固定装置，319、电机固定装置，320、执行机构，321、转盘，322、开口，323、弹簧装置，330、控制机构，331、电机，332、传动轴，400、中心通道。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的井下随钻数据存储及释放装置。根据本发明的井下随钻数据存储及释放装置尤其能够用于传输井下的随钻数据。
如图1所示，本实施例的井下随钻数据存储及释放装置1包括装置本体100。在本实施例中，装置本体100构造成短节的形式，从而能够方便地安装在钻杆上。装置本体100为圆筒形，其中部设置中心通道400，用于流通钻井液。井下随钻数据存储及释放装置1还包括释放机构300，所述释放机构300设置在所述装置本体100上。在图1所示的实施例中，释放机构300安装在装置本体100的侧部。所述释放机构包括释放机构主体310，该释放机构主体310上设置存储舱311。井下随钻数据存储及释放装置1还包括微存储器200，所述微存储器200能够存储随钻数据。在微存储器存储随钻数据前存放在所述释放机构300中，而存储随钻数据后由所述释放机构300释放到环空中。之后，微存储器200在环空中随钻井液传送到地面，并在地面被读取所存储的数据。
在一个优选实施例中，如图2所示，所述释放机构300的释放机构主体310上设置执行机构320和控制机构330。其中，执行机构320能够将所述微处理器从所述存储舱311内取出，并释放到环空中。所述控制机构330能够控制所述执行机构320完成取出和释放微存储器200的动作。
在一个实施例中，所述装置本体100中部设置供钻进液流通的中心通道400。所述释放机构主体310包括与所述中心通道400连通的钻井液流道312。所述执行装置能够利用钻井液流道312中的钻井液将微存储器释放到环空中。所述释放机构主体还包括连通所述存储舱311的信号传输通道317。信号传输通道317的作用是使得随钻信息能够顺利地传输到(例如通过无线的方式)存储舱内的微存储器。
优选地，所述执行机构320包括转盘321，所述转盘321上设置至少一个开口322。所述开口322用于暂存微存储器200。所述转盘321可响应于所述控制机构330的控制而间歇性旋转，从而使所述开口322选择性对准所述存储舱311和所述钻井液流道312。具体的过程如下，首先转盘321转动，直到开口322对准存储舱后停止转动。然后所述微存储器200受到弹簧装置323(将在下文中详细)的作用离开所述存储舱311，暂时存储在所述开口322内。之后，转盘321再次转动，直到所述开口322对准钻井液流道312。这时，钻井液流道312内的钻井液将暂存在开口322处的微存储器冲离转盘321，并释放到环空中。
在一个实施例中，如图3和图4所示，所述微存储器200为球体。所述存储舱311形成为狭长通道，该通道的宽度比球体的宽度稍大，从而能容纳一串的微存储器200。所述通道的一端能够与所述转盘321的开口322连通，即在转盘321转动的过程中所述开口322能够选择性地与通道连通。此外，所述通道的另一端设有能够对球体施加力的弹簧装置323。在初始的状态下，弹簧装置323处于压缩状态。这时，存储舱311的出口受到转盘321的阻挡，因而微存储器200无法弹出。当转盘321转动，使开口322对准存储舱311。这时弹簧从压缩状态开始伸展，带动微存储器200移动，从而处于顶端的微存储器就进入了开口322内。如此以来，转盘就完成了取出微存储器200的过程。当然，上述实施例只是一种优选的实施方式。其他的方式，如微存储器通过重力或离心力等方式进入开口内，也同样适用于本发明。
在一个优选实施例中，所述钻井液流道312和所述存储舱311平行且均垂直于所述转盘的平面。钻井液通道313和存储舱311相对于所述转盘的中心线对称。如图4和图6所示，转盘在转动时每隔半圈停止一次，则开口322就能够在所述钻井液流道312和所述存储舱311之间移动。
如图4所示，所述钻井液流道312分为两部分，即包括第一流道313和第二流道314。第一流道313设置钻井液入口315，第二流道314设置钻井液出口316。钻井液入口315与中心通道400连通，使得钻井液能够经钻井液入口315进入钻井液流道312的第一流道313。所述第一流道313和所述第二流道314相对设置在所述转盘321的两面。在如图4所示的实施例中，所述第一流道313设置在所述转盘321的下面，第二流道314设置在所述转盘321的上面。
在一个优选实施例中，所述控制机构330包括电机331，所述电机331的转轴连接所述转盘321。控制机构330还包括控制电路板，其中控制电路板控制电机331转动和停止，使电机331做间歇性转动。导致电机331带动转盘321做间歇性转动，从而使开口322间歇性地对准存储舱311和钻井液流道312。本实施例的控制机构330还包括编码器，所述编码器用于监视所述电机331的角位移，并传递给所述控制电路板。这样以来，控制电路板就能够通过编码器的信号判断电机331是否转动到合适的位置，从而精确的控制电机331转动状态。
进一步地，所述电机331和所述转盘321之间通过传动轴332相连。所述释放机构主体310内设置固定电机331的电机固定装置319，以及固定传动轴332的传动轴固定装置318。从而防止在电机331运行过程中产生振动影响本装置正常工作。
优选地，所述释放机构主体310的内壁还可以设置密封组件。所述密封组件使电机331处于密闭的环境中，这样避免了钻井液或其他杂质进入电机331而损坏设备，从而保证了设备安全。
根据本发明的另一方面，提出了一种随钻数据传输方法。其包括以下步骤。
首先，测量井下的随钻数据，并将所述随钻数据传输并存储到上述井下随钻数据存储及释放装置1的微存储器200中。
然后，指令所述释放机构300将所述微存储器200释放到井下环空中。使得所述微存储器200随着钻井液循环流动到地面。
最后，在地面接收所述微存储器200并读取所存储的随钻数据。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (4)
1.一种井下随钻数据存储及释放装置，其特征在于，包括：
装置本体（100）；所述装置本体（100）包括供钻井液流通的中心通道（400）；
设置在所述装置本体（100）上的释放机构（300），包括具有存储舱（311）的释放机构主体（310）；所述释放机构（300）包括安装在所述释放机构主体（310）上的执行机构（320）和控制机构（330），；所述释放机构主体（310）包括与所述中心通道（400）连通的钻井液流道（312）；以及连通所述存储舱（311）的信号传输通道（317）；
设置在所述存储舱（311）内的微存储器（200），所述微存储器（200）能够接收和存储随钻数据，
其中，所述释放机构（300）构造成响应于外部指令而将所述微存储器（200）释放到井下环空中；所述控制机构（330）构造成能控制所述执行机构（320），以释放所述微存储器（200）；
所述执行机构（320）包括转盘（321），所述转盘（321）上设置用于暂存微存储器（200）的开口（322）；所述转盘（321）响应于所述控制机构（330）的控制而间歇性旋转，从而使所述开口（322）旋转到第一位置时选择性对准所述存储舱（311），所述开口（322）旋转到第二位置时选择性对准所述钻井液流道（312）；
所述微存储器（200）为球体，所述存储舱（311）形成为能容纳一串球体的狭长通道，所述通道的一端能够与所述转盘的开口连通，所述通道的另一端设有能够对球体施加力的弹簧装置（323）；所述钻井液流道（312）和所述狭长通道平行且均垂直于所述转盘的平面，并且相对于所述转盘的中心线径向对称。
2.根据权利要求1所述的井下随钻数据存储及释放装置，其特征在于，所述钻井液流道（312）包括设置钻井液入口（315）的第一流道（313）和设置钻井液出口（316）的第二流道（314），所述第一流道（313）和所述第二流道（314）相对设置在所述转盘（321）的两面。
3.根据权利要求1或2所述的井下随钻数据存储及释放装置，其特征在于，所述控制机构（330）包括：
电机（331），所述电机（331）的转轴连接所述转盘（321）；
控制电路板，所述控制电路板控制电机（331）间歇性转动；以及
编码器，所述编码器监视所述电机（331）的角位移，并将监测的信息传递给所述控制电路板。
4.一种随钻数据传输方法，其特征在于，包括：
测量井下的随钻数据，并将所述随钻数据传输并存储到根据权利要求1到3中任一项所述的井下随钻数据存储及释放装置的微存储器（200）中；
指令所述释放机构（300）将所述微存储器（200）释放到井下环空中，使得所述微存储器（200）随着钻井液循环流动到地面；
在地面接收所述微存储器（200）并读取所存储的随钻数据。
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2017
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