CN116033042A - 井下仪器数据传输装置、方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种井下仪器数据传输装置、方法及系统；所述井下仪器数据传输装置包括桥接短节和加速短节；桥接短节与加速短节连接，桥接短节内置协议转换，桥接短节用于连接目标传感器，及用于基于协议转换实现获取目标传感器采集到的传感器数据；加速短节内置编解码算法和数据传输算法，用于基于编解码算法对传感器数据进行编解码，获取待传输数据，及用于基于数据传输算法传输待传输数据；本发明通过桥接短节的设计，可以实现与现有市面上的随钻测量仪器兼容，实现对于现有仪器的低成本升级改造；搭配加速短节与专有数据传输算法协同达到高速数据传输，速率可达6bps，是市面上常规仪器的3倍，实现了传输速率的有效提升。

Description

井下仪器数据传输装置、方法及系统

技术领域

本发明属于石油钻探领域，涉及数据传输技术，特别是涉及一种井下仪器数据传输装置、方法及系统。

背景技术

石油钻探过程中，特别是定向井作业的时候，需要用到随钻测量及随钻测井仪器，以将钻头附近位置的方位、井斜、工具面、温度、地层伽马值、电阻率值、仪器电量等多种参数实时传输到地面。随着现代钻井对于井底参数的需求越来越多，需要在不耽误钻进速率情况下，更加密集地采集数据并快速传输到地面。

目前行业内主流的设备制造商各自使用自己的井下仪器及地面系统，无法互相兼容，既造成了不同公司研发上的重复浪费，也增加了作业服务公司对作业井数据采集、整理的难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种井下仪器数据传输装置、方法及系统，用于解决现有井下随钻测量、随钻测井过程中，设备制造商各自使用自己的井下仪器及地面系统，无法互相兼容，造成不同公司研发上的重复浪费，增加作业服务公司对作业井数据采集、整理难度的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种井下仪器数据传输装置，包括：桥接短节和加速短节；所述桥接短节与所述加速短节连接，所述桥接短节内置协议转换，所述桥接短节用于连接目标传感器，及用于基于所述协议转换实现获取所述目标传感器采集到的传感器数据；所述加速短节内置编解码算法和数据传输算法，用于基于所述编解码算法对所述传感器数据进行编解码，获取待传输数据，及用于基于所述数据传输算法传输所述待传输数据。

于本发明的一实施例中，所述数据传输算法使用纠错码实现数据传输。

本发明提供一种基于上述的井下仪器数据传输装置实现的井下仪器数据传输方法，包括以下步骤：桥接短节基于内置的协议转换获取目标传感器采集到的传感器数据，并将所述传感器数据传输至加速短节；所述加速短节基于内置的编解码算法对所述传感器数据进行编解码，获取待传输数据；所述加速短节基于内置的数据传输算法传输所述待传输数据。

于本发明的一实施例中，所述数据传输算法包括至少一种第一数据传输协议，且所述至少一种第一数据传输协议中包括对应所述目标传感器的目标数据传输协议；每一种所述第一数据传输协议对应一种制造商的传感器；所述加速短节基于内置的数据传输算法传输所述待传输数据包括以下步骤：所述加速短节从所述至少一种第一数据传输协议中选择所述目标数据传输协议；所述加速短节基于所述目标数据传输协议传输所述待传输数据。

于本发明的一实施例中，在所述加速短节基于所述目标数据传输协议传输所述待传输数据的步骤之前，所述加速短节基于内置的数据传输算法传输所述待传输数据还包括以下步骤：所述加速短节对所述待传输数据添加纠错码，生成添加了纠错码的待传输数据；所述加速短节基于所述目标数据传输协议传输所述待传输数据包括以下步骤：所述加速短节基于所述目标数据传输协议传输所述添加了纠错码的待传输数据，以实现所述待传输数据的传输。

本发明提供一种井下仪器数据传输系统，包括：地面接收装置及上述的井下仪器数据传输装置；所述地面接收装置与所述井下仪器数据传输装置连接，所述地面接收装置内置至少一种第二数据传输协议；所述至少一种第二数据传输协议中包括对应目标传感器的目标数据传输协议；所述地面接收装置用于基于所述目标数据传输协议接收所述井下仪器数据传输装置发送的待传输数据。

于本发明的一实施例中，所述待传输数据为添加了纠错码的待传输数据；所述地面接收装置还用于去除所述添加了纠错码的待传输数据中的纠错码。

如上所述，本发明所述的井下仪器数据传输装置、方法及系统，具有以下有益效果：

(1)与现有技术相比，本发明通过桥接短节的设计，可以实现与现有市面上的随钻测量仪器兼容，实现对于现有仪器的低成本升级改造，让不同制造商的随钻定向仪器可以实现统一的地面数据输出和显示有一个统一的输出端。

(2)本发明搭配加速短节与专有数据传输算法协同达到高速数据传输，速率可达6bps，是市面上常规仪器的3倍，实现了传输速率的有效提升。

附图说明

图1显示为本发明的井下仪器数据传输装置于一实施例中的结构示意图。

图2显示为本发明的井下仪器数据传输装置于另一实施例中的结构示意图。

图3显示为本发明的井下仪器数据传输方法于一实施例中的流程图。

图4显示为本发明的加速短节基于内置的数据传输算法传输待传输数据于一实施例中的流程图。

图5显示为本发明的加速短节基于内置的数据传输算法传输待传输数据于另一实施例中的流程图。

图6显示为本发明的井下仪器数据传输系统于一实施例中的结构示意图。

标号说明

101                 桥接短节

102                 加速短节

103                 地面系统

201                 桥接短节

202                 加速短节

301                 目标传感器

302                 地面系统

601                 地面接收装置

602                 井下仪器数据传输装置

S31～S33            步骤

S331和S333          步骤

S331、S332及S334     步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

目前行业内采用泥浆脉冲的方式进行数据传输，通过在钻柱内产生泥浆压差，地面压力传感器感知泥浆压力脉冲，转换成电信号传输到解码器进行解码后显示在工控机上。目前市面上传统的井下随钻测量、随钻测井仪器的传输速率普遍＜1bps，很多公司试图通过加快脉冲发射器开关阀频率的方式加大脉冲波的密度，但这种方式受到仪器自身性能、信号强度及井的深度制约，无法在确保信号清晰度的情况下，实现2bps以上的泥浆脉冲数据传输。

本发明的井下仪器数据传输装置、方法及系统，与现有技术相比，本发明通过桥接短节的设计，可以实现与现有市面上的随钻测量仪器兼容，实现对于现有仪器的低成本升级改造，让不同制造商的随钻定向仪器可以实现统一的地面数据输出和显示有一个统一的输出端；本发明搭配加速短节与专有数据传输算法协同达到高速数据传输，速率可达6bps，是市面上常规仪器的3倍，实现了传输速率的有效提升。

下面通过具体实施例来解释说明本发明的井下仪器数据传输装置、方法及系统。

如图1所示，于一实施例中，本发明提供一种井下仪器数据传输装置，包括桥接短节101和加速短节102。

该桥接短节101为内置协议转换的数字平台，可以将来自不同制造商的MWD/LWD传感器配接到一个单独的遥测系统中；其中，

MWD(Measurement While Drilling，随钻测量)传感器，是MWD无线测斜仪中的关键设备,工作方式是将压力信号转换成电信号，其工作性能和稳定性直接决定MWD无线测斜仪能否完成在定向井的施工任务，其是一种能够定向测量并把磁强计和加速度计数据上传地面的钻井定位传感器。

LWD(Logging WhiIe Drilling)，随钻测井)传感器，是将测井仪器安装在靠近钻头的部位，在地层刚钻开后就测量地层各种信息的一种测井方法；它通过测量地层倾角和方位、钻头方向、钻压、扭矩等，进行钻井定向控制，测量地层的电阻率、自然电位、自然伽马、密度/中子、核磁、声波时差等；LWD在钻井的过程中测量地层岩石物理参数，并用数据遥测系统将测量结果实时送到地面进行处理，形成地层评价。

该加速短节102用于收集传感器数据，使用专有算法及编码，并通过不同的高速协议发送到脉冲器；使用组合算法提高了数据传输，以更高的数据速率和更低的功耗和更好的数据质量控制使得MWD性能提高；使用纠错码(Error Correcting Code，ECC)实现无损数据传输；能够创建自定义序列和参数，并为每个传输参数设置属性，如分辨率、位数、比例等。数据速率可达6bps以上。

如图1所示，加速短节102将收集到的传感器数据传输至地面系统103。

该地面系统103，根据不同的协议接收传感器数据并解码数据。

该地面系统103采用通用的地面系统，可以实时处理来自不同制造商的井下随钻测量系统的数据，帮助油服公司简化和统一地面设备和软件，无需考虑井下设备制造商。

该地面系统103内置处理软件，该处理软件允许编程、测试、解码和处理来自井下系统的数据，能够解码目前市面上大多数仪器数据传输协议并拥有在未来添加更多传输协议以及测量处理算法的能力。

如图2所示，于一实施例中，本发明的井下仪器数据传输装置包括桥接短节201和加速短节202。

具体地，所述桥接短节201与所述加速短节202连接，所述桥接短节201内置协议转换，所述桥接短节201用于连接目标传感器301，及用于基于所述协议转换实现获取所述目标传感器301采集到的传感器数据；所述加速短节202内置编解码算法和数据传输算法，用于基于所述编解码算法对所述传感器数据进行编解码，获取待传输数据，及用于基于所述数据传输算法传输所述待传输数据。

需要说明的是，该目标传感器301可以是业内不同供应商提供的传感器；于本实施例中，通过桥接短节201的设计，使得该井下仪器数据传输装置能够兼容不同供应商的传感器，从而有效解决了现有井下随钻测量、随钻测井过程中，设备制造商各自使用自己的井下仪器及地面系统，无法互相兼容，造成不同公司研发上的重复浪费，增加作业服务公司对作业井数据采集、整理难度的问题。

于一实施例中，所述数据传输算法使用纠错码实现数据传输。

需要说明的是，通过纠错码实现了无损数据传输。

通过加速短节202中独特的数据传输算法和编解码方式达到高速数据传输，传输速率能够达到目前市面上常规仪器的3倍；使用专有算法及编码，并通过不同的高速协议发送到脉冲器；使用组合算法提高了数据传输，以更高的数据速率和更低的功耗和更好的数据质量控制使得MWD性能提高。

于一实施例中，加速短节202将待传输数据传输至地面系统302，以使该地面系统302获取目标传感器301采集的传感器数据。

于一实施例中，地面系统302内置至少一种第二数据传输协议；所述至少一种第二数据传输协议中包括对应目标传感器的目标数据传输协议。

于一实施例中，地面系统302根据对应目标传感器的目标数据传输协议接收待传输数据。

需要说明的是，本发明提供的井下仪器数据传输装置通过桥接的方式实现与不同供应商井下仪器的兼容，应用于业内现有仪器的低成本升级改造具备很强的现实操作价值；搭配高速脉冲及加速短节与专有数据传输算法协同达到高速数据速率；可以实现不同供应商设备的输出端统一，可以节省大量的社会资源，避免研发浪费并方便油田客户端的数据整理。

如图3所示，本发明提供一种基于上述的井下仪器数据传输装置实现的井下仪器数据传输方法，包括以下步骤：

步骤S31、桥接短节基于内置的协议转换获取目标传感器采集到的传感器数据，并将所述传感器数据传输至加速短节。

需要说明的是，该目标传感器可能是来自不同供应商提供的传感器，为使该井下仪器数据传输装置能够兼容不同供应商，这里通过桥接短节内置协议转换的设计，使该井下仪器数据传输装置能够连接不同供应商的传感器。

步骤S32、所述加速短节基于内置的编解码算法对所述传感器数据进行编解码，获取待传输数据。

需要说明的是，该编解码算法采用的是领域内常规的编解码方法，其具体的工作原理不作为限制本发明的条件，故在此也不再详细赘述。

步骤S33、所述加速短节基于内置的数据传输算法传输所述待传输数据。

于一实施例中，所述数据传输算法包括至少一种第一数据传输协议，且所述至少一种第一数据传输协议中包括对应所述目标传感器的目标数据传输协议；每一种所述第一数据传输协议对应一种制造商的传感器。

具体地，不同的数据传输协议对应不同制造商的传感器；于本实施例中，通过在加速短节中内置至少一种第一数据传输协议，使得井下仪器数据传输装置能够根据不同的供应商选取不同的数据传输协议来传输对应的传感器数据，从而使该井下仪器数据传输装置能够兼容不同的供应商。

于一实施例中，对数据传输算法中包括的第一数据传输协议进行增减，和/或修改，使至少一种第一数据传输协议中包括目标数据传输协议。

在实际应用中，还可根据具体应用场景下的实际需求(诸如，加速短节的数据传输算法中不包括对应目标传感器的目标数据传输协议)，向加速短节中增加新的数据传输协议(诸如，在加速短节的数据传输算法中不包括对应目标传感器的目标数据传输协议，向该加速短节中增加目标数据传输协议，以使该加速短节的数据传输算法中包括该目标数据传输协议)，以在实现不断扩充加速短节中的第一数据传输协议的同时，使井下仪器数据传输装置能够适应更多的供应商，从而提升该井下仪器数据传输装置的兼容性。

需要说明的是，除可以向加速短节中增加目标数据传输协议外，还可同时增加其它的数据传输协议，或者是删除其数据传输算法中的其它第一数据传输协议，也可以对其数据传输协议中已有的第一数据传输协议进行修改。

如图4所示，于一实施例中，所述加速短节基于内置的数据传输算法传输所述待传输数据包括以下步骤：

步骤S331、所述加速短节从所述至少一种第一数据传输协议中选择所述目标数据传输协议。

具体地，在将该井下仪器数据传输装置应用于一具体的应用场景时，该应用场景下的目标传感器的供应商也即确定了；而在将桥接短节与该应用场景的目标传感器连接后，加速短节即可从数据传输算法中选择对应该目标传感器的目标数据传输协议。

需要说明的是，在上述步骤S331的步骤之前，加速短节的数据传输算法中可以不包括目标数据传输协议，而只要在执行步骤S331时，该数据传输算法中包括该目标数据传输协议即可；具体地，在该步骤S331的步骤之前，若该数据传输算法中不包括该目标数据传输协议，可通过向该加速短节中增加该目标数据传输协议的方式，实现加速短节的数据传输算法中包括该目标数据传输协议。

上述的第一数据传输协议、第二数据传输协议均采用的是领域内常规的数据传输协议，不同供应商提供的传感器所支持的数据传输协议，在出厂时即是已经确定好了的，其具体的传输工作原理不作为限制本发明的条件，故在此也不再详细赘述。

步骤S333、所述加速短节基于所述目标数据传输协议传输所述待传输数据。

如图5所示，于一实施例中，在所述加速短节基于所述目标数据传输协议传输所述待传输数据的步骤之前，所述加速短节基于内置的数据传输算法传输所述待传输数据还包括以下步骤：

步骤S332、所述加速短节对所述待传输数据添加纠错码，生成添加了纠错码的待传输数据。

如图5所示，于本实施例中，所述加速短节基于所述目标数据传输协议传输所述待传输数据(步骤S333)包括以下步骤：

步骤S334、所述加速短节基于所述目标数据传输协议传输所述添加了纠错码的待传输数据，以实现所述待传输数据的传输。

需要说明的是，于本实施例中，步骤S331和步骤S332的执行顺序没有先后的限制，可以先执行步骤S331，再执行步骤S332，也可以先执行步骤S332，再执行步骤S331，当然，也可以同时执行步骤S331和步骤S332(如图5所示)。

于一实施例中，加速短节将待传输数据传输至地面系统(与上述的“地面系统302”相同)。

于一实施例中，加速短节通过有线和/或无线方式传输待传输数据至地面系统。

于一实施例中，地面系统在获取添加了纠错码的待传输数据后，将添加了纠错码的待传输数据中的纠错码去除。

具体地，地面系统通过将添加了纠错码的待传输数据中的纠错码去除后，即能够得到步骤S32获取的待传输数据，这样也使该地面系统最终获取的是目标传感器实际采集的传感器数据；通过纠错码的方式实现了无损数据传输。

需要说明的是，本发明所述的井下仪器数据传输方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。

如图6所示，于一实施例中，本发明提供一种井下仪器数据传输系统包括地面接收装置601(相当于上述的“地面系统302”)及上述的井下仪器数据传输装置602。

具体地，所述地面接收装置601与所述井下仪器数据传输装置602连接，所述地面接收装置601内置至少一种第二数据传输协议；所述至少一种第二数据传输协议中包括对应目标传感器的目标数据传输协议；所述地面接收装置601用于基于所述目标数据传输协议接收所述井下仪器数据传输装置602发送的待传输数据。

于一实施例中，所述待传输数据为添加了纠错码的待传输数据；所述地面接收装置还用于去除所述添加了纠错码的待传输数据中的纠错码。

需要说明的是，该井下仪器数据传输系统的工作原理与上述井下仪器数据传输方法的工作原理相同，故在此不再赘述。

需要说明的是，本发明的井下仪器数据传输系统可以实现本发明的井下仪器数据传输方法，但本发明的井下仪器数据传输方法的实现装置包括但不限于本实施例列举的井下仪器数据传输系统的结构，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的结构变形和替换，都包括在本发明的保护范围内。

综上所述，本发明的井下仪器数据传输装置、方法及系统，与现有技术相比，本发明通过桥接短节的设计，可以实现与现有市面上的随钻测量仪器兼容，实现对于现有仪器的低成本升级改造，让不同制造商的随钻定向仪器可以实现统一的地面数据输出和显示有一个统一的输出端；本发明搭配加速短节与专有数据传输算法协同达到高速数据传输，速率可达6bps，是市面上常规仪器的3倍，实现了传输速率的有效提升；所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种井下仪器数据传输装置，其特征在于，包括：桥接短节和加速短节；

所述桥接短节与所述加速短节连接，所述桥接短节内置协议转换，所述桥接短节用于连接目标传感器，及用于基于所述协议转换实现获取所述目标传感器采集到的传感器数据；

所述加速短节内置编解码算法和数据传输算法，用于基于所述编解码算法对所述传感器数据进行编解码，获取待传输数据，及用于基于所述数据传输算法传输所述待传输数据。

2.根据权利要求1所述的井下仪器数据传输装置，其特征在于，所述数据传输算法使用纠错码实现数据传输。

3.一种基于权利要求1或2中所述的井下仪器数据传输装置实现的井下仪器数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

桥接短节基于内置的协议转换获取目标传感器采集到的传感器数据，并将所述传感器数据传输至加速短节；

所述加速短节基于内置的编解码算法对所述传感器数据进行编解码，获取待传输数据；

所述加速短节基于内置的数据传输算法传输所述待传输数据。

4.根据权利要求3所述的井下仪器数据传输方法，其特征在于，所述数据传输算法包括至少一种第一数据传输协议，且所述至少一种第一数据传输协议中包括对应所述目标传感器的目标数据传输协议；每一种所述第一数据传输协议对应一种制造商的传感器；所述加速短节基于内置的数据传输算法传输所述待传输数据包括以下步骤：

所述加速短节从所述至少一种第一数据传输协议中选择所述目标数据传输协议；

所述加速短节基于所述目标数据传输协议传输所述待传输数据。

5.根据权利要求4所述的井下仪器数据传输方法，其特征在于，在所述加速短节基于所述目标数据传输协议传输所述待传输数据的步骤之前，所述加速短节基于内置的数据传输算法传输所述待传输数据还包括以下步骤：

所述加速短节对所述待传输数据添加纠错码，生成添加了纠错码的待传输数据；

所述加速短节基于所述目标数据传输协议传输所述待传输数据包括以下步骤：所述加速短节基于所述目标数据传输协议传输所述添加了纠错码的待传输数据，以实现所述待传输数据的传输。

6.一种井下仪器数据传输系统，其特征在于，包括：地面接收装置及权利要求1或2中所述的井下仪器数据传输装置；

所述地面接收装置与所述井下仪器数据传输装置连接，所述地面接收装置内置至少一种第二数据传输协议；所述至少一种第二数据传输协议中包括对应目标传感器的目标数据传输协议；所述地面接收装置用于基于所述目标数据传输协议接收所述井下仪器数据传输装置发送的待传输数据。

7.根据权利要求6所述的井下仪器数据传输系统，其特征在于，所述待传输数据为添加了纠错码的待传输数据；所述地面接收装置还用于去除所述添加了纠错码的待传输数据中的纠错码。

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