CN116044381B - 一种测井电缆的无线磁记号采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种测井电缆的无线磁记号采集系统，其特征在于，包括：磁记号发射模块，用于以无线通信方式向目标测井电缆发送第一无线磁记号，目标测井电缆，用于将接收到的第一无线磁记号发送给井口组合模块。井下采集模块，用于以无线通信方式向井口组合模块发送第二无线磁记号，井口组合模块，用于将接收到的第一无线磁记号和第二无线磁记号直接进行相应步骤，以将异常的磁记号恢复至正确的数值。本发明可以较准确地采集到无线磁记号，从而保证无线磁记号的准确性，从而保证后续通过无线磁记号测量出测井深度的准确性。最终将存在误差较大的磁记号恢复至相对正确的数字上，保证采集的准确性，也保证了最终计算测井深度的准确性。

Description

一种测井电缆的无线磁记号采集系统

技术领域

本发明涉及测井信号采集技术领域，具体是一种测井电缆的无线磁记号采集系统。

背景技术

在油气井开发测井过程中，磁记号是油气井测井中非常重要的信号之一，它是标定在测井电缆钢丝铠装层上的、用于标注测井深度的磁性记号，其是测井解释中用于将深度转化为实际深度的重要的依据之一。目前，测井深度的测量设备通常使用马丁代克或者井口马达，但这些测井设备所测量的测井深度与实际的测井深度都会存在测量误差，无法达到规定允许的深度误差指标，而磁记号作为深度标准可以很好地满足测井要求，因此，可以采用磁记号来采集测井深度。

以往的井口信号测量采用老式汽车上的点火线圈采集信号，用线缆传输方式进行，然而由于井口到绞车面板或者测井仪器的距离远而导致干扰大、测量精度低且联线繁琐，这往往导致测量的数据还不够精准，存在测量误差，并且测量的数据一旦存在以下较大误差的数据无法进行修正以恢复至相对正确的数据，难以保证采集数据的准确性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种测井电缆的无线磁记号采集系统，其能够解决背景技术所描述的问题。

实现本发明的目的的技术方案为：一种测井电缆的无线磁记号采集系统，包括：

磁记号发射模块，用于以无线通信方式向目标测井电缆发送第一无线磁记号，

目标测井电缆，用于将接收到的第一无线磁记号发送给井口组合模块。

井下采集模块，用于以无线通信方式向井口组合模块发送第二无线磁记号，

井口组合模块，用于将接收到的第一无线磁记号和第二无线磁记号直接进行如下步骤处理：

步骤1：按公式①分别对第一无线磁记号和第二无线磁记号筛选各自的磁记号阈值x_max，并删除超过阈值x_max的第一无线磁记号和第二无线磁记号，得到剩余的第一无线磁记号和第二无线磁记号，并分别记为第一合格无线磁记号和第二合格无线磁记号：

x_max＝x₀+3f(T)------①

式中，x₀表示磁记号的基本限值，T为磁记号的采样间隔，f(T)为磁记号均方根误差与采样间隔T的拟合函数，

步骤2：按公式②分别计算第一合格无线磁记号和第二合格无线磁记号进行磁记号的质量指标I:

式中，mq_n表示n个采样间隔电网的额定电压的均值，mv_n表示n个采样间隔电网的二次侧额定电压的均值，mo_n表示n个采样间隔电网的磁记号误差的均值，q_i表示第i个电网的额定电压，v_i表示第i个二次侧额定电压，o_i表示第i个磁记号误差，sq_n表示n个采样间隔电网的额定电压的标准差，sv_n表示n个采样间隔电网的二次侧额定电压的标准差，so_n表示n个采样间隔电网的磁记号误差的标准差，

将按公式②计算得到的质量指标I大于1的磁记号认定为异常的磁记号，

步骤3：基于时间序列的数据恢复方法或基于时空相关性的数据恢复方法恢复步骤2中不符合质量控制指标I而认定为异常的磁记号，其中，基于时间序列的数据恢复方法为按公式③进行，基于时空相关性的数据恢复方法为按公式④进行：

式中，表示第i个异常磁记号的恢复值，β_i-k表示第i-k个权重系数，并且/>k为平滑恢复采用的采样间隔宽度，

表示第i个与j位置深度处相关的m位置深度处磁记号和n位置深度处磁记号对j位置深度处的磁记号恢复值，γ₀、γ₁、γ₂为回归方程系数，x_i(m)表示m位置深度处的实际磁记号检测值，x_i(n)表示m位置深度处的实际磁记号检测值，median表示取平均值运算。

进一步地，还包括绞车采集模块，绞车采集模块内置在绞车上，绞车安装在目标测井的外部，井口组合模块将接收到的第一无线磁记号和第二无线磁记号发送给绞车采集模块，并由绞车采集模块替代井口组合模块来执行步骤1-步骤3。

进一步地，磁记号发射模块安装在所述目标测井电缆所在测井的井口外部，目标测井电缆从测井的井口处开始沿着测井深度方向延伸设置，目标测井电缆靠近测井底部的一端安装有接收所述第一无线磁记号的接收模块。

进一步地，井下采集模块安装在井下套管上，井下套管沿着所述测井深度方向延伸设置，井下采集模块安装在井下套管靠近测井底部的末端。

本发明的有益效果为：本发明可以较准确地采集到无线磁记号，从而保证无线磁记号的准确性，从而保证后续通过无线磁记号测量出测井深度的准确性。本发明通过第一无线磁记号和第二无线磁记号的两种无线磁记号来进行后续的测井深度计算，并且将第一无线磁记号和第二无线磁记号均最终发射到绞车上的井口组合模块上实现，最终将存在误差较大的磁记号恢复至相对正确的数字上，保证采集的准确性，也保证了最终基于这些采集的磁记号进行计算测井深度的准确性。

附图说明

图1为本发明的框架示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方案，对本发明做进一步描述：

如图1所示，一种测井电缆的无线磁记号采集系统，包括：

磁记号发射模块，用于以无线通信方式向目标测井电缆发送第一无线磁记号。

磁记号发射模块可以安装在所述目标测井电缆所在测井的井口外部，目标测井电缆上安装一个磁记号接收器来接收磁记号发射模块发射的磁记号。

其中，目标测井电缆从测井的井口处开始沿着测井深度方向延伸设置，目标测井电缆靠近测井底部的一端安装有接收所述第一无线磁记号的接收模块。

目标测井电缆，用于将接收到的第一无线磁记号发送给井口组合模块。

井下采集模块，用于以无线通信方式向井口组合模块发送第二无线磁记号。

井下采集模块安装在井下套管上，也即井下套管上内置有可发送第二无线磁记号的发射模块。井下套管沿着所述测井深度方向延伸设置，井下采集模块安装在井下套管靠近测井底部的末端。

井口组合模块，用于将接收到的第一无线磁记号和第二无线磁记号直接进行如下步骤处理：

步骤1：按公式①分别对第一无线磁记号和第二无线磁记号筛选各自的磁记号阈值x_max，并删除超过阈值x_max的第一无线磁记号和第二无线磁记号，得到剩余的第一无线磁记号和第二无线磁记号，并分别记为第一合格无线磁记号和第二合格无线磁记号：

x_max＝x₀+3f(T)------①

式中，x₀表示磁记号的基本限值，T为磁记号的采样间隔，f(T)为磁记号均方根误差与采样间隔T的拟合函数。

在本步骤中，分别将获得的第一无线磁记号和第二无线磁记号代入上述公式，从而得到各自对应的磁记号阈值x_max，其中，第一无线磁记号的基本限值x₀和第二无线磁记号的基本限值x₀相同或相异，同样的两个磁记号的采样间隔也可能不同，从而最终得到的磁记号阈值x_max也不相同。

本步骤的目的在于对磁记号设置好临界值，以保证磁记号在合理的范围之内，阈值筛选的关键在于确定合适的临界阈值，其与采样间隔密切相关，并且与磁记号所在地点、周围环境相关，其中基本限值x₀正是考虑到所在地点、周围环境而设置的一个基本限值，相当于是一个基础数值。

步骤2：按公式②分别计算第一合格无线磁记号和第二合格无线磁记号进行磁记号的质量指标I:

式中，mq_n表示n个采样间隔电网的额定电压的均值，mv_n表示n个采样间隔电网的二次侧额定电压的均值，mo_n表示n个采样间隔电网的磁记号误差的均值，q_i表示第i个电网的额定电压，v_i表示表示第i个二次侧额定电压，o_i表示表示第i个磁记号误差，sq_n表示n个采样间隔电网的额定电压的标准差，sv_n表示n个采样间隔电网的二次侧额定电压的标准差，so_n表示n个采样间隔电网的磁记号误差的标准差。

其中，q_i、v_i、o_i这三者都是磁记号参数。

在本步骤中，质量指标I是根据3σ原则建立的一个多元质量控制的椭球体，若一组磁记号(q，v，o)使得质量指标I大于1，则表明该磁记号在三维空间中的点落在了上述椭球体外部，则视为该组磁记号是异常的，需要剔除，剩余的磁记号为正常的。因此，将按公式②计算得到的质量指标I大于1的磁记号进行筛选，将按公式②计算得到的质量指标I大于1的磁记号认定为异常的磁记号，剩余磁记号可以记为第一正常无线磁记号和第二正常无线磁记号。

之所以进行本步骤，原因在于通过磁记号检测器(相当于前面的接收模块)获取的磁记号由于受到外界因素的影响，会存在缺失、突变、错误等异常情况，因而不能直接作为数据选取单元的数据输入。并且磁记号数据在时间上具有一定的连贯性，即一定时间段内的磁记号不会出现突变。如果某一采样间隔的磁记号数据出现突变，则可以认为该组磁记号出现异常情况，结合磁记号之间的相关性，采用多元质量控制方法进行异常值筛选。

步骤3：基于时间序列的数据恢复方法或基于时空相关性的数据恢复方法恢复步骤2中不符合质量控制指标I而认定为异常的磁记号，其中，基于时间序列的数据恢复方法为按公式③进行，基于时空相关性的数据恢复方法为按公式④进行：

式中，表示第i个异常磁记号的恢复值，β_i-k表示第i-k个权重系数，并且/>k为平滑恢复采用的采样间隔宽度。

表示第i个与j位置深度处相关的m位置深度处磁记号和n位置深度处磁记号对j位置深度处的磁记号恢复值，γ₀、γ₁、γ₂为回归方程系数，x_i(m)表示m位置深度处的实际磁记号检测值，x_i(n)表示m位置深度处的实际磁记号检测值，median表示取平均值运算。

本步骤能够将异常的磁记号进行恢复至相对正确的数据值，并且恢复后的数据值与实际检测到的磁记号相接近，表面采用次方法可以在一定程度上恢复异常磁记号，避免直接丢弃误差较大的磁记号，而浪费了采集数据样本，而通过恢复处理使得数据样本更丰富，从而可以保证采集无线磁记号的准确性。

在一个可选的实施方式中，还包括绞车采集模块，绞车采集模块内置在绞车上，绞车安装在目标测井的外部，井口组合模块将接收到的第一无线磁记号和第二无线磁记号发送给绞车采集模块，并由绞车采集模块执行上述步骤，也即由绞车采集模块执行步骤1-步骤3。

通过以上步骤的处理，本发明可以较准确地采集到无线磁记号，从而保证无线磁记号的准确性，从而保证后续通过无线磁记号测量出测井深度的准确性。本发明通过第一无线磁记号和第二无线磁记号的两种无线磁记号来进行后续的测井深度计算，并且将第一无线磁记号和第二无线磁记号均最终发射到绞车上的井口组合模块上实现，最终将存在误差较大的磁记号恢复至相对正确的数字上，保证采集的准确性，也保证了最终基于这些采集的磁记号进行计算测井深度的准确性。

本说明书所公开的实施例只是对本发明单方面特征的一个例证，本发明的保护范围不限于此实施例，其他任何功能等效的实施例均落入本发明的保护范围内。对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种测井电缆的无线磁记号采集系统，其特征在于，包括：

磁记号发射模块，用于以无线通信方式向目标测井电缆发送第一无线磁记号，

目标测井电缆，用于将接收到的第一无线磁记号发送给井口组合模块，

井下采集模块，用于以无线通信方式向井口组合模块发送第二无线磁记号，

井口组合模块，用于将接收到的第一无线磁记号和第二无线磁记号直接进行如下步骤处理：

步骤1：按公式①分别对第一无线磁记号和第二无线磁记号筛选各自的磁记号阈值，并删除超过阈值/>的第一无线磁记号和第二无线磁记号，得到剩余的第一无线磁记号和第二无线磁记号，并分别记为第一合格无线磁记号和第二合格无线磁记号：

------①

式中，表示磁记号的基本限值，T为磁记号的采样间隔，f(T)为磁记号均方根误差与采样间隔T的拟合函数，

步骤2：按公式②分别计算第一合格无线磁记号和第二合格无线磁记号进行磁记号的质量指标:

------②

式中，表示n个采样间隔电网的额定电压的均值，/>表示n个采样间隔电网的二次侧额定电压的均值，/>表示n个采样间隔电网的磁记号误差的均值，/>表示第i个电网的额定电压，/>表示第i个二次侧额定电压，/>表示第i个磁记号误差，/>表示n个采样间隔电网的额定电压的标准差，/>表示n个采样间隔电网的二次侧额定电压的标准差，/>表示n个采样间隔电网的磁记号误差的标准差，

将按公式②计算得到的质量指标I大于1的磁记号认定为异常的磁记号，

步骤3：基于时间序列的数据恢复方法或基于时空相关性的数据恢复方法恢复步骤2中不符合质量控制指标I而认定为异常的磁记号，其中，基于时间序列的数据恢复方法为按公式③进行，基于时空相关性的数据恢复方法为按公式④进行：

------③

------④

式中，表示第i个异常磁记号的恢复值，/>表示第i-k个权重系数，并且/>，k为平滑恢复采用的采样间隔宽度，

表示第i个与j位置深度处相关的m位置深度处磁记号和n位置深度处磁记号对j位置深度处的磁记号恢复值，/>为回归方程系数，/>表示m位置深度处的实际磁记号检测值，/>表示n位置深度处的实际磁记号检测值，median表示取平均值运算。

2.根据权利要求1所述的测井电缆的无线磁记号采集系统，其特征在于，还包括绞车采集模块，绞车采集模块内置在绞车上，绞车安装在目标测井的外部，井口组合模块将接收到的第一无线磁记号和第二无线磁记号发送给绞车采集模块，并由绞车采集模块替代井口组合模块来执行步骤1-步骤3。

3.根据权利要求1所述的测井电缆的无线磁记号采集系统，其特征在于，磁记号发射模块安装在所述目标测井电缆所在测井的井口外部，目标测井电缆从测井的井口处开始沿着测井深度方向延伸设置，目标测井电缆靠近测井底部的一端安装有接收所述第一无线磁记号的接收模块。

4.根据权利要求1所述的测井电缆的无线磁记号采集系统，其特征在于，井下采集模块安装在井下套管上，井下套管沿着测井深度方向延伸设置，井下采集模块安装在井下套管靠近测井底部的末端。