CN111206917A - 钻探游走采集器、钻探探测系统及其钻探探测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一钻探游走采集器，适于被置于一钻井液，所述钻探游走采集器包括：一主板和一外衣，其中所述外衣包裹所述主板，其中所述钻探游走采集器的所述外衣适于接触于所述钻井液，由所述主板采集所述钻井液周围的环境数据，其中所述外衣具有一头部和对应的一尾部，其中所述头部和所述尾部相互地对应位于所述外衣的两个外延端。本发明进一步提供一钻探探测系统和一钻探探测方法。
Description
技术领域
本发明涉及钻井探测领域，特别是提供一种在钻探作业中的一钻探游走采集器，由所述钻探游走采集器构成的探测系统及其钻探探测方法。
背景技术
对于自然资源的钻探或勘探是多种工程技术的结合，需要多种专业、多种工程之间的联合作业。钻井系统(drilling system)是机械工程的集合系统，主要针对开采地底或者海底自然资源，或者采取地层的剖面实况等等。
因为需要各项程序相互紧密地配合并衔接，施工上的环节也环环相扣，复杂性和精密性都相当高。这其中对于井下环境的数据探测也是尤为重要。在钻井系统中的仪表系统担当了数据采集的任务，除了采集也将每个控制环节中的输入更加精准，仪表或者数据采集系统相当于整个钻井系统的全身神经。数据采集包括：钻井数据采集，安全系统数据采集，和舶洋系统数据的采集等等方面。
现有一钻井系统主要由一钻杆、一钻铤以及一钻柱所组成的下钻装置完成下钻作业。所述钻柱的顶端的钻头处具有一水眼，以供一钻井液从所述钻杆、所述钻铤以及所述钻柱的内部向外喷出并向地表流回。所述钻井液在所述钻井系统中的循环流动起到重要的作用。一方面将钻井的岩屑从井底带出，另一方面稳定井下的压力和温度，稳定深井结构的可靠性，防止井塌。目前的数据采集系统主要由各种传感器来完成。在钻井仪表系统中，主要的传感器包括：泥浆泵泵冲传感器、立管压力传感器、转盘转速、扭矩传感器、绞车编码器、泥浆罐液位传感器、死绳传压器、吊钳压力传感器、泥浆回流等等。
现有的钻井系统常见地将传感器置于所述钻杆、所述钻铤以及所述钻柱的外部。一般地，例如泥浆泵泵冲传感器，主要采集泥浆泵的泵冲数据，数据被利用于了解泥浆泵的排出压力。例如，立管压力传感器，采集所述钻杆和/或所述钻铤的压力，进而结合泵冲数据交叉而综合调控。例如，绞车编码器，又称EDMS系统，一般地被置于所述钻柱，采集标定数据获得作业深度。另外，还有泥浆罐液位传感器(利用超声波对泥浆罐液面进行采集，并通过反射时间来计算泥浆罐内当前的液面高度)等等。而且，需要向一终端反馈数据，经过计算和处理，对整体的所述钻井系统进行控制。例如，DAQ处理器等等，经过所终端(DAQ)所收集的数据，一方面要显示给司钻，另外要整体地协调至系统各个机器执行。
显而易见的是，常见的数据采集方式并没有完全对整个钻探作业进行采集。一个是很难实时得获得作业情况，另一个是整个井下的情况并不能直接的获得。相对而言，有一种随钻测井LWD(logging while drilling)的探测方式是比较受欢迎的。但是如果对于作业情况，或者说环境数据，前端的采集侦测出现了问题或者精度不够，对于整个的控制系统是有害的。不仅使得算法中需要更多地筛选和滤波，对于系统的鲁棒性也是极大的考验。反馈数据的可靠、精度以及一定的数据量是整个环节的基础。但是，因为钻进作业的环境十分复杂，一方面是深海或者地下的条件恶劣，高温高压对于一般的器械并不能正常采集；另一方面长距离的传输对于数据的稳定性也是不利的，一般作业井深在千米级别。另外，很多钻井并不是竖直的，横向甚至是弯曲斜向的钻井都存在。对于目前的采集方式和采集装置而言，并不能很好地实时掌握作业的整体环境。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种钻探游走采集器、钻探探测系统及其钻探探测方法，在钻井作业的同时进行数据采集与测量，从而获得钻井作业整体的情况，进而对钻井流程有实时的认识，可为现场作业提高钻井效率，保障生产安全。
本发明的另一个目的在于提供一种钻探游走采集器、钻探探测系统及其钻探探测方法，所述钻探游走采集器被钻井液承载，并随着钻井液在井下进行数据采集，连续地记录所走过的井下多个区域的情况。
本发明的另一个目的在于提供一种钻探游走采集器、钻探探测系统及其钻探探测方法，所述钻探游走采集器采用流线型设计，以在前进方向上受力均匀，保证移动前进方向的一致性，避免在钻井液中停滞或者反复打转。
本发明的另一个目的在于提供一种钻探游走采集器、钻探探测系统及其钻探探测方法，所述钻探游走采集器的移动路线接近于钻井液的自身循环路线，沿着一钻井系统的一钻杆的内外循环轨迹运动。
本发明的另一个目的在于提供一种钻探游走采集器、钻探探测系统及其钻探探测方法，所述钻探游走采集器进一步地通过井底钻头处为流通钻井液而留出的一水眼，在不影响钻井液循环的情况下，所述钻探游走采集器进一步地跟随钻井液循环。
本发明的另一个目的在于提供一种钻探游走采集器、钻探探测系统及其钻探探测方法，所述钻探游走采集器随钻井液在井下移动，而且所述钻探游走采集器的移动路线贴近井下轮廓。
本发明的另一个目的在于提供一种钻探游走采集器、钻探探测系统及其钻探探测方法，基于所述钻探游走采集器所采集的数据时间长度及钻井液流速等信息，对应于井下距离，进而得到数据与井下位置之间的关系。
本发明的另一个目的在于提供一种钻探游走采集器、钻探探测系统及其钻探探测方法，所述钻探游走采集器包括至少一种传感器，经过在井下的移动而得到相应的数据，最后将数据对应于移动距离而得到井下环境情况。
本发明的另一个目的在于提供一种钻探游走采集器、钻探探测系统及其钻探探测方法，所述钻探游走采集器相对于钻井液保持在一定位置，保持跟随钻井液行走移动，避免被阻塞而无法返回。
本发明的另一个目的在于提供一种钻探游走采集器、钻探探测系统及其钻探探测方法，针对不同井的钻井液的密度有所不同，采用不同密度配置的所述钻探游走采集器，使得所述钻探游走采集器维持在一定位置，进而适于在不同曲度的井下环境中随着钻井液的轨迹中移动。
本发明的另一个目的在于提供一种钻探游走采集器、钻探探测系统及其钻探探测方法，针对所述钻探游走采集器提供至少一外部处理设备，在井上对所述探测游走采集器控制并下载所采集的数据。
本发明的另一个目的在于提供一种钻探游走采集器、钻探探测系统及其钻探探测方法，所述外部处理设备更多地为所述钻探游走采集器进行启动、收集、下载和/或充电的服务，以供所述钻探游走采集器的数据被有效地提取。
本发明的另一个目的在于提供一种钻探游走采集器、钻探探测系统及其钻探探测方法，根据井下情况和钻井液的性质，提供相适配的所述钻探游走采集器对井下情况进行采集和分析。
本发明的另一个目的在于提供一种钻探游走采集器、钻探探测系统及其钻探探测方法，基于所述钻探游走采集器在井下移动的时间和所采集的数据，得到井下位置对应数据的关系，从而整体地掌握井下环境情况。
本发明的另一个目的在于提供一种钻探游走采集器、钻探探测系统及其钻探探测方法，所述钻探游走采集器在井下移动并采集相关的数据，进而得到压力、温度、射线、声波和/或土质中的一种或几种数据，通过相关的数据对当前井下环境及钻井作业状态有实时的认识。
依本发明的一个方面，本发明进一步提供一钻探游走采集器，适于被置于一钻井液，包括：
一主板；和
一外衣，其中所述外衣包裹所述主板，其中所述钻探游走采集器的所述外衣适于接触于所述钻井液，由所述主板采集所述钻井液周围的环境数据，其中所述外衣具有一头部和对应的一尾部，其中所述头部和所述尾部相互地对应位于所述外衣的两个外延端。
根据本发明的一个实施例，所述钻探游走采集器在井下的移动路线贴近所述钻井液的循环路线轨迹。
根据本发明的一个实施例，所述外衣的所述头部或者所述尾部中的一端被塑造为类半球型。
根据本发明的一个实施例，所述钻探游走采集器搭载驱动装置，其中所述钻探游走采集器主动地在所述钻井液中移动。
根据本发明的一个实施例，所述主板包括一处理单元、一开关、一感测单元、一供电单元、一通信单元以及一存储单元，其中所述感测单元、所述通信单元以及所述储存单元分别地被所述处理单元控制，其中所述处理单元、所述感测单元以及所述储存单元分别地被所述供电单元供应电能。
根据本发明的一个实施例，当所述开关执行开启所述主板的工作状态的情况下，所述感测单元对所述钻探游走采集器所在的环境进行数据感测采集，并交至所述存储单元存储，其中所述存储单元将保存所采集的数据直至返回地表。
根据本发明的一个实施例，从所述存储单元获得所采集的数据由所述通信单元转移出所述钻研游走采集器。
根据本发明的一个实施例，从所述存储单元获得所采集的数据由所述通信单元拷贝出所述钻研游走采集器。
根据本发明的一个实施例，所述开关被实施为一光感开关，其中透过完整的所述外衣，所述开关被触发。
根据本发明的一个实施例，所述开关被实施为一电磁感应开关，其中透过完整的所述外衣，所述开关被触发。
根据本发明的一个实施例，所述通信单元被实施为无线通信器。
根据本发明的一个实施例，所述通信单元被实施为有线通信器，其中所述通信单元的数据端口暴露在所述外衣外。
根据本发明的一个实施例，在所述通信单元为延伸至所述外衣的表面而呈通信连接的金属部件。
根据本发明的一个实施例，所述存储单元被实施为一闪存。
根据本发明的一个实施例，所述供电单元包括一电池、一充电模块以及一输出模块，其中所述充电模块为所述电池输入电能，其中所述输出模块从所述电池中输出电能，其中所述输出模块连接并将所述电池中的电能输出于所述处理单元、所述感测单元以及所述储存单元。
根据本发明的一个实施例，所述感测单元包括一压力模块，其中所述主板的所述处理单元连接所述压力模块，其中所述压力模块对所述钻探游走采集器外部的压力数据进行采集。
根据本发明的一个实施例，所述感测单元包括一温度模块，其中所述主板的所述处理单元连接所述温度模块，其中所述温度模块对所述钻探游走采集器外部的温度数据进行采集。
根据本发明的一个实施例，所述感测单元包括一加速度陀螺仪模块，其中所述主板的所述处理单元连接所述加速度陀螺仪模块，其中所述加速度陀螺仪模块对所述钻探游走采集器外部的加速度及移动方向和角度数据进行采集。
根据本发明的一个实施例，所述感测单元包括一射线模块，其中所述主板的所述处理单元连接所述射线模块，其中所述射线模块对所述钻探游走采集器外部的射线数据进行采集。
根据本发明的一个实施例，所述感测单元包括一声波传感模块，其中所述主板的所述处理单元连接所述声波传感模块，其中所述声波传感模块对所述钻探游走采集器外部的声波信号数据进行采集。
根据本发明的一个实施例，所述外衣的外形选自圆柱、胶囊、子弹组合中的一种或者几种的结合。
根据本发明的一个实施例，所述外衣内部具有空气。
根据本发明的一个实施例，所述外衣内部具有发泡性颗粒。
根据本发明的一个实施例，所述外衣内部具有空心玻璃微珠。
依本发明的另一个方面，本发明进一步提供一钻探探测系统，适于对使用钻井液的钻探井下环境进行测量，包括：
至少一钻探游走采集器，其中所述钻探游走采集器被承载于钻井液采集井下环境数据；和
一外部处理设备，其中所述外部处理设备被置于地表环境，其中所述外部处理设备对所述钻探游走采集器进入井下之前和离开井下之后直接地进行操作。
根据本发明的一个实施例，所述外部处理设备包括一启动器，其中所述启动器可控制地连接于所述钻探游走采集器，适于控制所述钻探游走采集器的功能开启。
根据本发明的一个实施例，所述钻探游走采集器在进入井下之前被所述启动器开启。
根据本发明的一个实施例，所述外部处理设备包括一收集器，其中所述钻探游走采集器随着所述钻井液返回地表之后，所述钻探游走采集器被所述收集器从所述钻井液携带上来的岩屑和所述钻探游走采集器的混合物中筛选出。
根据本发明的一个实施例，所述收集器采用过滤的方式将所述钻探游走采集器筛选出而得到。
根据本发明的一个实施例，所述外部处理设备包括一下载器，其中所述下载器从所述钻探游走采集器中转移所采集的数据。
根据本发明的一个实施例，所述外部处理设备包括一充电器，其中所述钻探游走采集器适于被所述充电器补充电能。
依本发明的另一个方面，本发明进一步提供一钻探探测方法，适于对使用钻井液的钻探井下环境进行测量，包括：
A.在钻井液中加入至少一钻探游走采集器；
B.回收从井下返回的所述钻探游走采集器；以及
C.提取所述钻探游走采集器所采集的数据。
根据本发明的一个实施例，在步骤A之前，进一步地包括步骤：
启动所述钻探游走采集器。
根据本发明的一个实施例，在步骤C之后，进一步地包括步骤：
将所采集的数据对应于所述钻探游走采集器在井下的时间；
得到所述钻探游走采集器在井下的路径；以及
对应所采集的数据与井下的路径。
附图说明
图1是根据本发明的一个优选实施例的钻探游走采集器的示意图。
图2A是根据本发明的上述优选实施例的钻探游走采集器的A-A截面剖面示意图。
图2B是根据本发明的上述优选实施例的钻探游走采集器的B-B截面剖面示意图。
图3是根据本发明的上述优选实施例的钻探游走采集器的钻探探测系统整体示意图。
图4是根据本发明的上述优选实施例的钻探游走采集器的钻探探测系统A处局部放大示意图。
图5是根据本发明的上述优选实施例的钻探游走采集器的钻探探测系统B处局部放大示意图。
图6A是根据本发明的上述优选实施例的钻探游走采集器的钻探探测系统斜向井下示意图。
图6B是根据本发明的上述优选实施例的钻探游走采集器的钻探探测系统弯曲向井下示意图。
图7A至7C是根据本发明的上述优选实施例的钻探游走采集器的几种可行变形示意图。
图8是根据本发明的上述优选实施例的钻探游走采集器的框图。
图9是根据本发明的上述优选实施例的钻探游走采集器的一种电路框图。
图10是根据本发明的上述优选实施例的钻探游走采集器的另一种电路框图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
本发明提供一钻探游走采集器10，适于被置于一钻探系统900的钻井液95，如图3所示，以随着所述钻井液95在井下的流动轨迹而在井下移动并采集数据。对于所述钻探系统900而言，所述钻井液95将在钻杆、钻铤以及钻柱的内部向下运动直至钻头处，通过水眼喷出并向地表流回，进而所述钻井液95在所述钻井系统900中的环形流动。所述钻探游走采集器10被所述钻井液95承载，使得所述钻探游走采集器10在井下的移动路线贴近所述钻井液95的环形轨迹。也就是说，所述钻探游走采集器10参与到井下作业中，并在环形路线中收集数据，进而得到井下作业的情况。值得一提的是，所述钻探游走采集器10在移动的过程中进行数据收集，利用时间和位置之间的关系，使得井下各个位置的数据被得到。
特别地，本优选实施例中所述钻探游走采集器10被所述钻井液95推动而移动。藉由被泵出而定向流动的所述钻井液95，所述钻探游走采集器10在井下也进行环形的移动。在本优选实施例中，所述钻探游走采集器10被动地被推进而行走，主要受到所述钻井液95的推动。在另外的实施例中，所述钻探游走采集器10搭载一驱动装置，主动地在所述钻井液95中进行移动。值得一提的是，无论是被动地移动，还是主动的移动，所述钻探游走采集器10在井下的行走动作受到所述钻井液95的承载。
更多地，本发明提供一钻探探测系统900，所述钻探探测系统900包括至少一个所述钻探游走采集器10和一外部处理设备20。所述外部处理设备20对所述钻探游走采集器10从外部进行操作，以对所述钻探游走采集器10的功能启动、数据外传、电能补充以及个体收集方面进行对应的操作。因为所述钻探游走采集器10在井下相对自由地进行采集工作，在进入井下之前和离开井下之后需要另外的操作。也就是说，所述钻探游走采集器10的采集工作在井下，而所述外部处理设备20对于所述钻探游走采集器10的具体操作在地表环境中进行。
所述外部处理设备20包括一启动器21，其中所述启动器21可控制所述钻探游走采集器10的功能开启。优选地，在所述钻探游走采集器10进入井下之前被开启。更优选地，所述钻探游走采集器10在被投入钻杆之前被开启。也就是说，所述钻探游走采集器10的数据采集的起始时间点由所述启动器21决定，在未开启之前的所述钻探游走采集器10处于关闭或待机的状态，即未开始采集工作。当所述启动器21将所述钻探游走采集器10开启，所述钻探游走采集器10便开始对周围的环境进行数据采集。因此，所述钻探游走采集器10的采集工作优选地在进入井下之前被开启或者在进入井下时被开启。值得一提的是，所述钻探游走采集器10所采集的数据以时间为单位进行记录，那么开启所述钻探游走采集器10的时间便对应于所述钻探游走采集器10数据记录的起始时间点，进而对应于所述钻探游走采集器10被开启时所在的位置。
当然，在另外的实施例中，所述启动器21在给予所述钻探游走采集器10开始工作的信号后，所述钻探游走采集器10将按指定时间延迟进行采集工作。例如，在所述启动器21给予所述钻探游走采集器10启动的指令操作后，所述钻探游走采集器10在10min后开始采集数据的工作。那么，对应于所述钻探游走采集器10在10min后的位置为起始数据对应的位置。
所述外部处理设备20包括一收集器22，其中所述钻探游走采集器10随着所述钻井液95返回地表之后，所述收集器22从所述钻井液95携带上来的岩屑和所述钻探游走采集器10的混合物中筛选出所述钻探游走采集器10。也就是说，在经历了井下的数据采集之后，所述钻探游走采集器10将被提取出来而进行后续的操作。优选地，所述收集器22采用过滤的方式将所述钻探游走采集器10提取而得到。例如，所述收集器22可以是但不限于滤网。
值得一提的是，多个所述钻探游走采集器10参与到环境探测中可能不会百分百地被所述收集器22回收。因为每个所述钻探游走采集器10为分散地移动并采集数据，某个所述钻探游走采集器10被滞留。对于被回收的多个所述钻探游走采集器10，每个所述钻探游走采集器10的数据都是有效的，通过进一步地分析和拟合处理，多个所述钻探游走采集器10的数据按照各自的时间顺序对整体的井下环境进行总结。
所述外部处理设备20包括一下载器23，其中所述下载器23从所述钻探游走采集器10中下载所采集的数据。也就是说，完成井下移动的所述钻探游走采集器10并不需要持续储存所采集的数据，而是由所述下载器23将数据转移。所述钻探游走采集器10所采集的数据被转移后，进一步地被清除储存，以便被投入下一次的采集工作中。换句话说，所述下载器23所得到的数据为所述钻探游走采集器10在刚刚完成的移动中所采集的数据。
所述外部处理设备20包括一充电器24，其中所述钻探游走采集器10适于被所述充电器24补充电能，使得所述钻探游走采集器10在井下的移动中持续地进行采集工作。例如，一种钻探的井下深度为3000m，那么所述钻探游走采集器10在井下的采集工作的移动距离至少为6000m。所述充电器24为所述钻探游走采集器10补充工作所需的能源。优选地，在被所述启动器21开启之前，所述充电器24对所述钻探游走采集器10进行能源补充。更优选地，在被所述收集器22回收之后，所述充电器24对所述钻探游走采集器10进行能源补充。
值得一提的是，附图3中示出的所述充电器24和所述收集器22的位置关系仅为示例，其并不应当被视为对本发明的所述钻探游走采集器10的内容和范围的限制。
如图1至图2B所示，所述钻探游走采集器10包括一主板11和一外衣12，其中所述外衣12包裹所述主板11，以对所述主板11提供防护。所述外衣12优选地采用流线型设计。所述钻探游走采集器10的所述外衣12接触于所述钻井液95，而所述主板11被保护而不直接地接触所述钻井液95。所述主板11具备了采集井下数据的电子器件，而所述外衣12除了避免所述主板11直接接触，还保护所述主板11的结构完整和稳定。因此，在钻研作业的井下极端环境中，所述主板11依然可以持续地工作而采集数据。
值得一提的是，所述钻探游走采集器10的所述外衣12中和所述主板11的重量，进而整体的所述钻探游走采集器10的密度可以通过调整所述外衣12的成分或者化学种类而被设定。
特别地，所述外衣12具有一头部121和对应的一尾部122，其中所述头部121和所述尾部122相互地对应位于所述外衣12的两个外延端。所述外衣12的外形被塑造为具有一定长度，优选地为圆柱、胶囊、子弹中一种或者几种的结合或变形。这里的外延端指的是所述外衣的向两个方向延伸而得到的端部，即所述头部121和所述尾部122之间具有一定围度的类圆柱形过度。所述外衣12的所述头部121或者所述尾部122中的一端优选地被塑造为半球型或者类半球型。
当所述钻探游走采集器10被所述钻井液95承载，所述外衣12的所述头部121和所述尾部122因受力面较小，那么所述外衣12的所述头部121和所述尾部122沿着所述钻井液95流动的轨迹而移动。也就是说，因为所述外衣12的外形，所述头部121或者所述尾部122为所述钻探游走采集器10前进的前端。所述钻井液95将承载所述钻探游走采集器10以所述头部121或者所述尾部122为前端移动。如果所述钻探游走采集器10受到干扰，所述钻井液95会推动所述外衣12，而纠正所述钻探游走采集器10继续以所述头部121或者所述尾部122为前端而行进。
更多地，所述外衣12的最大围度小于一钻头水眼94的尺寸，如图4所示。优选地，所述外衣12的径向最大直径小于所述水眼94的直径，进而所述钻探游走采集器10可以通过所述水眼94。因为所述外衣12的外形设计，所述头部121或者所述尾部122会优先地通过所述水眼94。也就是说，所述头部121或者所述尾部122会引导整体的所述钻探游走采集器10通过水眼94，降低所述钻探游走采集器10无法对准所述水眼94而被滞留的几率。一旦所述头部121或者所述尾部122朝向所述水眼94，那么借助所述钻井液95的流动，所述头部121或者所述尾部122会直接穿过所述水眼94，进而使整个所述钻探游走采集器10可移动而通过所述水眼94。
在所述钻探游走采集器10移动的前半程，所述钻探游走采集器10在钻杆、钻铤以及钻柱的内部，并且所述钻杆、钻铤以及钻柱的内部被所述钻井液95所推动而深入井下。那么，所述外衣12的所述头部121或者所述尾部122将利于所述钻探游走采集器10直接通过所述水眼94，而不是在所述水眼94附近打转。
优选地，所述头部121的围度小于所述尾部122。也就是说，所述外衣12的外形呈类似子弹状。
更多地，在从井底上返阶段的后半程如图5至图6B所示，所述钻探游走采集器10被所述钻井液95承载，随着所述钻井液95而返回地表，最终被所述收集器22回收。因为所述头部121或者所述尾部122因受力面积小，受到的干扰较小，使得在前进中所述钻探游走采集器10相对保持一定方向感。也就是说，所述头部121或者所述尾部122为所述钻探游走采集器10移动的前端。所述头部121或者所述尾部122为所述钻探游走采集器10在前进中的突破端。利用所述外衣12的流线型设计，所述钻探游走采集器10在返回的移动中保持一定的方向。而且，所述钻井液95的流动环向因为泵力作用保持一定方向，那么所述钻探游走采集器10跟随所述钻井液95返回。本领域的技术人员可以理解的是，结合所述钻井液95所受到的泵力或者相应的检测设备，所述钻井液95的流动速度可以被知晓，那么所述钻探游走采集器10相应的速度可以被知晓。
更多地，所述外衣12进一步地包括一内含物123，其中所述内含物123的密度低于所述主板11的密度。所述内含物123被含置于所述外衣12内，而且不影响在所述外衣12中所述主板11的位置。优选地，所述内含物123为空气。更优选地，所述内含物123为发泡性颗粒或者泡沫树脂或者空心玻璃微珠。也就是说，整体的所述钻探游走采集器10的密度是由所述外衣12和所述主板11两者相中和所得到的。
所述钻探游走采集器10在所述钻井液95中的相对位置是由两者的密度所决定的。当所述钻探游走采集器10的密度小于所述钻井液95的密度的情况下，所述钻探游走采集器10将位于所述钻井液95中的上部。但是，若所述钻探游走采集器10的密度大于所述钻井液95的密度，所述钻探游走采集器100将位于所述钻井液95的下部。对于位于下部的所述钻探游走采集器10在移动前进中会受到较多的干扰。尤其是钻探井并不是完全的垂直向下的形状，在横向井或者斜向井中，所述钻探游走采集器10在所述钻井液95下部的话，会受到干扰的几率较大，导致不能沿正常的轨迹移动，甚至不能正常的返回。因此，对于所述钻探游走采集器10的密度的调节是很重要的。
所述内含物123的含量将决定所述钻探游走采集器10的整体密度值。例如，对于要求所述钻探游走采集器10密度较小的情况下，所述内含物123相对的增加，而对于所述钻探游走采集器10的密度要求较大的情况下，所述内含物123相对减少。根据不同的所述钻井液95的密度情况，所述钻探游走采集器10的密度得以被针对性地设定。例如，对于所述钻井液95的密度为2.0g/cm3的钻探作业，所述钻探游走采集器10的整体密度值优选为略小于2.0g/cm3，更优选地为1.8g/cm3。例如，对于所述钻井液95的密度为1.5g/cm3的钻探作业，所述钻探游走采集器10的整体密度值优选为略小于1.5g/cm3，更优选地为1.2g/cm3。
如图2A、图2B、图8至图10所示，更多地，所述主板11进一步地包括一处理单元111、一开关112、一感测单元113、一供电单元114、一通信单元115以及一存储单元116。所述感测单元113、所述通信单元115以及所述储存单元116分别地被所述处理单元111控制，所述处理单元111、所述感测单元113以及所述储存单元116分别地被所述供电单元114供应电能。所述开关112对应于所述启动器21的操作，当所述启动器21发出启动指令后，所述开关112相应地执行开启所述主板11的工作状态。所述感测单元113对所述钻探游走采集器10所在的环境进行数据感测采集，并交至所述存储单元116存储。所述存储单元116将保存所采集的数据直至返回地表。所述通信单元115对应于所述下载器23，当所述下载器23连接至所述钻探游走采集器10的所述通信单元115，可以从所述存储单元116获得所采集的数据。所述供电单元114对应于所述充电器24，所述充电器24对所述供电单元114补充电能，使得所述供电单元114在井下工作期间持续地为所述处理单元111、所述感测单元113以及所述储存单元116提供电能。
本发明在下面的描述中以采集所述钻探游走采集器10周围的温度数据为例对所述钻探游走采集器10的数据采集方式进行说明。所述钻探游走采集器10被所述启动器21开启所述主板11的工作后，所述主板11的所述感测单元113开始对周围环境的数据进行采集。所述钻探游走采集器10被投入钻探作业中，被所述钻井液95承载而在井下环形地移动。所述钻探游走采集器10的所述外衣12保护着所述主板11不受外界恶劣环境的高温高压高冲击力等影响。那么，所述感测单元113稳定地收集移动中的周围环境数据，例如温度值。所述感测单元113所采集的数据被存储于所述存储单元116，并且以按照时间顺序依次地保存。当所述钻探游走采集器10被所述钻井液95带回地表之后，所述钻探游走采集器10被所述收集器22从所述钻井液95中分离。本领域的技术人员可以理解的是，所述钻井液95返回地表后会伴有大量岩屑，所述收集器22要将所述钻探游走采集器10从中分离提取。所述钻探游走采集器10被置于所述下载器23，进而所述下载器23连接所述通信单元115，从所述储存单元116获取所采集的数据。所述下载器23将所述钻探游走采集器10所采集的数据转移，使得所述钻探游走采集器10适于下次的使用。所述充电器24对所述钻探游走采集器10的所述供电单元114补充电量，使得所述钻探游走采集器10准备充足的电能而适于下次的使用。
优选地，所述开关112优选地被实施为但不限于一光感开关或一电磁感应开关。所述启动器21对应于所述开关112，发射特定频率的光线而激活所述开关112。在不破坏所述外衣12的完整度的条件下，激活所述钻探游走采集器10。
在一种可行的模式中，所述通信单元115被实施为无线通信器，如图10所示。所述下载器23对应地接收所述通信单元115发出的数据。
在另外一种可行的模式中，所述通信单元115被实施为有线通信器。所述通信单元115暴露在所述外衣12外，所述下载器23接触所述通信单元115而电连接。更具体地，在所述通信单元115延伸至所述外衣12的表面而呈通信连接金属片或金属插针及插孔。换句话说，所述通信单元115为一金属部件。
优选地，所述存储单元116被实施为但不限于一闪存。
更多地，所述供电单元114进一步地包括一电池1141、一充电模块1142以及一输出模块1143。所述充电模块1142为所述电池1141输入电能，所述输出模块1143从所述电池1141中输出电能并提供给其他电子器件。所述输出模块1143连接并将所述电池1141中的电能输出于所述处理单元111、所述感测单元113以及所述储存单元116。优选地，所述输出模块1143为输出的电能提供稳压、整流或者滤波的处理，使得输出的电能直接地被使用。所述充电模块1142适于连接所述充电器24与所述电池1141。也就是说，所述充电模块1142将所述充电器24的电能导入所述电池1141中存储。所述输出模块1143将所述电池1141中的电能分别地提供至所述处理单元111、所述感测单元113以及所述储存单元116。
更多地，所述感测单元113包括一压力模块1131、一温度模块1132以及一加速度陀螺仪模块1133。所述主板11的所述处理单元111分别地连接所述压力模块1131、所述温度模块1132以及所述加速度陀螺仪模块1133。所述压力模块1131对所述钻探游走采集器10外部的压力数据进行采集。所述温度模块1132对所述钻探游走采集器10外部的温度数据进行采集。所述加速度螺仪模块1133对所述钻探游走采集器10移动的方位和加速度及移动方向和角度数据进行采集。换句话说，所述感测单元113对所述钻探游走采集器10移动周围的情况进行不同种类的采集。
更优选地，所述感测单元113进一步地包括一射线模块1134，其中所述射线模块1134连接于所述主板11的所述处理单元111，并对所述钻探游走采集器10外部的射线数据进行采集。
更优选地，所述感测单元113进一步地包括一声波模块1135，其中所述声波模块1135连接于所述主板11的所述处理单元111，并对所述钻探游走采集器10外部的声波数据进行采集。
更优选地，所述感测单元113进一步地包括一酸碱模块1136，其中所述酸碱模块1136连接于所述主板11的所述处理单元111，并对所述钻探游走采集器10外部的酸碱度数据进行采集。
更优选地，所述感测单元113进一步地包括一土质模块1137，其中所述土质模块1137连接于所述主板11的所述处理单元111，并对所述钻探游走采集器10外部的土质或者所述钻井液95的数据进行采集。
特别地，本优选实施例的所述压力模块1131具有特定的结构，以应对井下的极端环境。所述压力模块1131包括一压力芯片11311和一连接件1134，其中所述连接件1134连接所述压力芯片11311与所述主板11的所述处理单元111。所述压力芯片11311感测所述钻探游走采集器10周围的压力数据并转化为电信号，所述连接件1134将所述压力芯片11311采集的数据传入所述处理单元111。
优选地，所述连接件1134一般地使用插入所述主板11的方式固定所述压力模块1131的位置。更优选地，所述连接件1134为针脚。
需要说明的是，所述压力芯片11311被间接地暴露在所述外衣12的表面，使得所述压力芯片11311在不接触外界的情况下，对周围的压力进行感测。所述压力芯片11311将周围压力数据最终传至所述处理单元111，并由所述存储单元116进行存储。
本发明另提供一钻探探测方法，包括步骤：
A.在钻井液中加入至少一钻探游走采集器；
B.回收从井下返回的所述钻探游走采集器；以及
C.提取所述钻探游走采集器所采集的数据。
更多地，在步骤A之前，进一步地包括步骤：
启动所述钻探游走采集器。
更多地，在步骤C之后，进一步地包括步骤：
将所采集的数据对应于所述钻探游走采集器在井下的时间；
得到所述钻探游走采集器在井下的路径；以及
对应所采集的数据与井下路径。
值得一提的是，因为所述钻探游走采集器在井下的移动速度可以被获得，通过所述钻探游走采集器在井下的时间，可以处理得到所述钻探游走采集器大致的移动路径。例如，对于速度接近于零的时间段，可以认为所述钻探游走采集器没有移动。例如，对于速度温度的时间段，可以换算为井下的距离段。
所述钻探探测方法得到的是整个钻探作业的数据，较现有技术的点测量更具有实时检测和反馈价值。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (34)
1.一钻探游走采集器，适于被置于一钻井液，其特征在于，包括：
一主板；和
一外衣，其中所述外衣包裹所述主板，其中所述钻探游走采集器的所述外衣适于接触于所述钻井液，由所述主板采集所述钻井液周围的环境数据，其中所述外衣具有一头部和对应的一尾部，其中所述头部和所述尾部相互地对应位于所述外衣的两个外延端。
2.根据权利要求1所述的钻探游走采集器，其中所述钻探游走采集器在井下的移动路线贴近所述钻井液的循环路线轨迹。
3.根据权利要求1所述的钻探游走采集器，其中所述外衣的所述头部或者所述尾部中的一端被塑造为类半球型。
4.根据权利要求1所述的钻探游走采集器，其中所述钻探游走采集器搭载驱动装置，其中所述钻探游走采集器主动地在所述钻井液中移动。
5.根据权利要求1所述的钻探游走采集器，其中所述主板包括一处理单元、一开关、一感测单元、一供电单元、一通信单元以及一存储单元，其中所述感测单元、所述通信单元以及所述储存单元分别地被所述处理单元控制，其中所述处理单元、所述感测单元以及所述储存单元分别地被所述供电单元供应电能。
6.根据权利要求5所述的钻探游走采集器，其中当所述开关执行开启所述主板的工作状态的情况下，所述感测单元对所述钻探游走采集器所在的环境进行数据感测采集，并交至所述存储单元存储，其中所述存储单元将保存所采集的数据直至返回地表。
7.根据权利要求5所述的钻探游走采集器，其中从所述存储单元获得所采集的数据由所述通信单元转移出所述钻研游走采集器。
8.根据权利要求5所述的钻探游走采集器，其中从所述存储单元获得所采集的数据由所述通信单元拷贝出所述钻研游走采集器。
9.根据权利要求6所述的钻探游走采集器，其中所述开关被实施为一光感开关，其中透过完整的所述外衣，所述开关被触发。
10.根据权利要求6所述的钻探游走采集器，其中所述开关被实施为一电磁感应开关，其中透过完整的所述外衣，所述开关被触发。
11.根据权利要求6所述的钻探游走采集器，其中所述通信单元被实施为无线通信器。
12.根据权利要求6所述的钻探游走采集器，其中所述通信单元被实施为有线通信器，其中所述通信单元的端口暴露在所述外衣外。
13.根据权利要求12所述的钻探游走采集器，其中在所述通信单元为延伸至所述外衣的表面而呈通信连接金属部件。
14.根据权利要求5至13中任一所述的钻探游走采集器，其中所述存储单元被实施为一闪存。
15.根据权利要求5至13中任一所述的钻探游走采集器，其中所述供电单元包括一电池、一充电模块以及一输出模块，其中所述充电模块为所述电池输入电能，其中所述输出模块从所述电池中输出电能，其中所述输出模块连接并将所述电池中的电能输出于所述处理单元、所述感测单元以及所述储存单元。
16.根据权利要求5至13中任一所述的钻探游走采集器，其中所述感测单元包括一压力模块，其中所述主板的所述处理单元连接所述压力模块，其中所述压力模块对所述钻探游走采集器外部的压力数据进行采集。
17.根据权利要求5至13中任一所述的钻探游走采集器，其中所述感测单元包括一温度模块，其中所述主板的所述处理单元连接所述温度模块，其中所述温度模块对所述钻探游走采集器外部的温度数据进行采集。
18.根据权利要求5至13中任一所述的钻探游走采集器，其中所述感测单元包括一加速度陀螺仪模块，其中所述主板的所述处理单元连接所述加速度陀螺仪模块，其中所述加速度陀螺仪模块对所述钻探游走采集器外部的加速度及运动方向和角度数据进行采集。
19.根据权利要求5至13中任一所述的钻探游走采集器，其中所述感测单元包括一射线模块，其中所述主板的所述处理单元连接所述射线模块，其中所述射线模块对所述钻探游走采集器外部的射线数据进行采集。
20.根据权利要求5至13中任一所述的钻探游走采集器，其中所述感测单元包括一声波模块，其中所述主板的所述处理单元连接所述声波模块，其中所述声波模块对所述钻探游走采集器外部的声波信号数据进行采集。
21.根据权利要求1至20中任一的所述钻探游走采集器，其中所述外衣的外形选自圆柱、胶囊、子弹组合中的一种或者几种的结合。
22.根据权利要求1至20中任一的所述钻探游走采集器，其中所述外衣内部具有空气。
23.根据权利要求1至20中任一的所述钻探游走采集器，其中所述外衣内部具有发泡性颗粒。
24.根据权利要求1至20中任一的所述钻探游走采集器，其中所述外衣内部具有空心玻璃微珠。
25.一钻探探测系统，适于对使用钻井液的钻探井下环境进行测量，其特征在于，包括：
至少一钻探游走采集器，其中所述钻探游走采集器被承载于钻井液采集井下环境数据；和
一外部处理设备，其中所述外部处理设备被置于井上环境，其中所述外部处理设备对所述钻探游走采集器进入井下之前和离开井下之后直接地进行操作。
26.根据权利要求25所述的钻探探测系统，其中所述外部处理设备包括一启动器，其中所述启动器可控制地连接于所述钻探游走采集器，适于控制所述钻探游走采集器的功能开启。
27.根据权利要求26所述的钻探探测系统，其中所述钻探游走采集器在进入井下之前被所述启动器开启。
28.根据权利要求26所述的钻探探测系统，其中所述外部处理设备包括一收集器，其中所述钻探游走采集器随着所述钻井液返回地表之后，所述钻探游走采集器被所述收集器从所述钻井液携带上来的岩屑和所述钻探游走采集器的混合物中筛选提取出。
29.根据权利要求29所述的钻探探测系统，其中所述收集器采用过滤的方式将所述钻探游走采集器筛选出而得到。
30.根据权利要求25所述的钻探探测系统，其中所述外部处理设备包括一下载器，其中所述下载器从所述钻探游走采集器中转移所采集的数据。
31.根据权利要求25所述的钻探探测系统，其中所述外部处理设备包括一充电器，其中所述钻探游走采集器适于被所述充电器补充电能。
32.一钻探探测方法，适于对使用钻井液的钻探井下环境进行测量，其特征在于，包括：
A.在钻井液中加入至少一钻探游走采集器；
B.回收从井下返回的所述钻探游走采集器；以及
C.提取所述钻探游走采集器所采集的数据。
33.根据权利要求32所述的钻探探测方法，在步骤A之前，进一步地包括步骤：启动所述钻探游走采集器。
34.根据权利要求32所述的钻探探测方法，在步骤C之后，进一步地包括步骤：将所采集的数据对应于所述钻探游走采集器在井下的时间；
得到所述钻探游走采集器在井下的路径；以及
对应所采集的数据与井下的路径。
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811305320.2A Pending CN111206917A (zh) | 2018-11-05 | 2018-11-05 | 钻探游走采集器、钻探探测系统及其钻探探测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111206917A (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6241028B1 (en) * | 1998-06-12 | 2001-06-05 | Shell Oil Company | Method and system for measuring data in a fluid transportation conduit |
| US20170328197A1 (en) * | 2016-05-13 | 2017-11-16 | Ningbo Wanyou Deepwater Energy Science & Technolog Co.,Ltd. | Data Logger, Manufacturing Method Thereof and Real-time Measurement System Thereof |
| CN210440021U (zh) * | 2018-11-05 | 2020-05-01 | 宁波万由深海能源科技有限公司 | 钻探游走采集器 |
-
2018
- 2018-11-05 CN CN201811305320.2A patent/CN111206917A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6241028B1 (en) * | 1998-06-12 | 2001-06-05 | Shell Oil Company | Method and system for measuring data in a fluid transportation conduit |
| US20170328197A1 (en) * | 2016-05-13 | 2017-11-16 | Ningbo Wanyou Deepwater Energy Science & Technolog Co.,Ltd. | Data Logger, Manufacturing Method Thereof and Real-time Measurement System Thereof |
| CN210440021U (zh) * | 2018-11-05 | 2020-05-01 | 宁波万由深海能源科技有限公司 | 钻探游走采集器 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 上海市医学会: "精准防治消化病", vol. 1, 30 November 2017, 上海科学技术出版社, pages: 147 - 149 * |
| 陈强: "水下无人航行器", vol. 1, 31 January 2014, 国防工业出版社, pages: 47 * |
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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