CN116291401A - 一种基于1553b的随钻录井系统及其通信方法 - Google Patents

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刘焕雨
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宋殿光
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Abstract

本发明提供了一种基于1553B的随钻录井系统及其通信方法，所述系统包括1553B总线、地面主机、井下控制器、脉冲器、第一传感单元和第二传感单元；地面主机用于发送自检命令、接收自检结果，还用于在自检结果均正常的情况下，向井下控制器发送井下作业命令；井下控制器用于接收自检命令、接收自检结果、发送工作命令，还用于接收地质特征参数信息；第一传感单元用于进行自检，还用于获取钻井的工程参数信息；第二传感单元用于进行自检，还用于获取地质特征参数信息；脉冲器用于将钻井的工程参数信息和地质特征参数信息转换为泥浆脉冲信号，并通过泥浆发送至地面主机。本发明能够解决现有技术中的串口通信方式无法满足随钻录井系统需求的技术问题。

Description

一种基于1553B的随钻录井系统及其通信方法
技术领域
本发明涉及随钻录井技术领域，尤其涉及一种基于1553B的随钻录井系统及其通信方法。
背景技术
随钻录井(Logging while Drilling，LWD)技术是当今先进的测井技术，与传统的无线随钻(Measurement while Drilling，MWD)系统相比，除测量钻井工程参数(井斜、方位、工具面等)外，还增加了许多地质参数测量功能,它对提高钻井质量、正确评价油气藏起到重要的作用。
由于增加了许多测量地质参数的仪器串，通信线路上的数据量大幅增加，仅靠传统的串口通信方式已无法满足要求，在一定程度上限制了LWD系统的开发应用。
发明内容
本发明提供了一种基于1553B的随钻录井系统及其通信方法，能够解决现有技术中的串口通信方式无法满足随钻录井系统需求的技术问题。
根据本发明的一方面，提供了一种基于1553B的随钻录井系统，所述系统包括1553B总线、地面主机、井下控制器、脉冲器、第一传感单元和第二传感单元；
所述1553B总线包括上总线、中总线和下总线，所述井下控制器通过所述上总线与所述第一传感单元相连，通过所述中总线与所述地面主机相连，通过所述下总线与所述第二传感单元相连；
所述地面主机用于通过所述井下控制器向所述第一传感单元和所述第二传感单元发送自检命令，用于通过所述井下控制器接收所述第一传感单元和所述第二传感单元的自检结果，还用于在自检结果均正常的情况下，向所述井下控制器发送井下作业命令；
所述井下控制器用于将接收的自检命令发送至所述第一传感单元和所述第二传感单元，用于将接收的自检结果发送至所述地面主机，用于在接收井下作业命令后，与所述地面主机断开连接，并向所述第一传感单元和所述第二传感单元发送工作命令，还用于将接收的地质特征参数信息发送至所述第一传感单元；
所述第一传感单元用于在接收自检命令后进行自检，并将自检结果发送至所述井下控制器，用于在接收工作命令后获取钻井的工程参数信息，还用于将钻井的工程参数信息和接收的地质特征参数信息发送至所述脉冲器；
所述第二传感单元用于在接收自检命令后进行自检，并将自检结果发送至所述井下控制器，还用于在接收工作命令后获取地质特征参数信息，并将获取的地质特征参数信息发送至所述井下控制器；
所述脉冲器用于将接收的钻井的工程参数信息和地质特征参数信息转换为泥浆脉冲信号，并通过泥浆将泥浆脉冲信号发送至所述地面主机。
优选的，所述第一传感单元包括探管。
优选的，所述第二传感单元包括电阻率传感器、自然伽玛传感器和工具串震动传感器。
优选的，所述系统还包括连接器，所述连接器设置在所述井下控制器与所述地面主机之间。
优选的，所述1553B总线为单总线或双总线。
根据本发明的另一方面，提供了一种基于1553B的随钻录井系统的通信方法，所述通信方法采用上述任一所述系统进行通信。
优选的，所述通信方法包括：
地面主机通过井下控制器向第一传感单元和第二传感单元发送自检命令；
第一传感单元和第二传感单元接收自检命令后进行自检，并将自检结果发送至井下控制器；
井下控制器将接收的自检结果发送至地面主机；
地面主机在自检结果均正常的情况下，向井下控制器发送井下作业命令；
井下控制器在接收井下作业命令后，与地面主机断开连接，并向第一传感单元和第二传感单元发送工作命令；
第二传感单元在接收工作命令后获取地质特征参数信息，并将获取的地质特征参数信息发送至井下控制器；
井下控制器将接收的地质特征参数信息发送至第一传感单元；
第一传感单元在接收工作命令后获取钻井的工程参数信息，并将钻井的工程参数信息和接收的地质特征参数信息发送至脉冲器；
脉冲器将接收的钻井的工程参数信息和地质特征参数信息转换为泥浆脉冲信号，并通过泥浆将泥浆脉冲信号发送至地面主机。
优选的，所述第一传感单元包括探管。
优选的，所述第二传感单元包括电阻率传感器、自然伽玛传感器和工具串震动传感器。
应用本发明的技术方案，通过将1553B总线用于LWD井下设备间的数据传输，实现了采用一根连接线缆，同时具有供电和数据传输功能,大大降低了结构上实现的难度。本发明相比于传统串口传输方式，具有设计简单和传输稳定、可靠的优点。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明的具体实施例提供的基于1553B的随钻录井系统的结构示意图；
图2示出了根据本发明的具体实施例提供的1553B双总线结构示意图；
图3示出了根据本发明的具体实施例提供的基于1553B的随钻录井系统的通信方法的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
如图1所示，本发明提供了一种基于1553B的随钻录井系统，所述系统包括1553B总线、地面主机、井下控制器、脉冲器、第一传感单元和第二传感单元；
所述1553B总线包括上总线、中总线和下总线，所述井下控制器通过所述上总线与所述第一传感单元相连，通过所述中总线与所述地面主机相连，通过所述下总线与所述第二传感单元相连；
所述地面主机用于通过所述井下控制器向所述第一传感单元和所述第二传感单元发送自检命令，用于通过所述井下控制器接收所述第一传感单元和所述第二传感单元的自检结果，还用于在自检结果均正常的情况下，向所述井下控制器发送井下作业命令；
所述井下控制器用于将接收的自检命令发送至所述第一传感单元和所述第二传感单元，用于将接收的自检结果发送至所述地面主机，用于在接收井下作业命令后，与所述地面主机断开连接，并向所述第一传感单元和所述第二传感单元发送工作命令，还用于将接收的地质特征参数信息发送至所述第一传感单元；
所述第一传感单元用于在接收自检命令后进行自检，并将自检结果发送至所述井下控制器，用于在接收工作命令后获取钻井的工程参数信息，还用于将钻井的工程参数信息和接收的地质特征参数信息发送至所述脉冲器；
所述第二传感单元用于在接收自检命令后进行自检，并将自检结果发送至所述井下控制器，还用于在接收工作命令后获取地质特征参数信息，并将获取的地质特征参数信息发送至所述井下控制器；
所述脉冲器用于将接收的钻井的工程参数信息和地质特征参数信息转换为泥浆脉冲信号，并通过泥浆将泥浆脉冲信号发送至所述地面主机。
本发明通过将1553B总线用于LWD井下设备间的数据传输，实现了采用一根连接线缆，同时具有供电和数据传输功能,大大降低了结构上实现的难度。本发明相比于传统串口传输方式，具有设计简单和传输稳定、可靠的优点。
在本发明中，地面主机位于地面，其中安装有LWD系统专用测井配套软件。井下控制器、脉冲器、第一传感单元和第二传感单元均位于井下。其中，井下控制器同时具有BC和BM的功能，作为BM功能能够将本身无存储器的传感器数据存储在自己的内存中。
根据本发明的一种实施例，所述第一传感单元包括探管。
具体地，探管用于测量井斜、方位和工具面等。
根据本发明的一种实施例，所述第二传感单元包括电阻率传感器、自然伽玛传感器和工具串震动传感器。
具体地，电阻率传感器用于测量2MT12Pha、2MT12Amp、2MT34Pha、2MT34Amp、400KT12Pha、400KT12Amp、400KT34Pha、400KT34Amp。自然伽玛传感器用于测量API、CPS。工具串震动传感器用于测量震动加速度。
根据本发明的一种实施例，所述系统还包括连接器，所述连接器设置在所述井下控制器与所述地面主机之间。
根据本发明的一种实施例，所述1553B总线为单总线或双总线。
具体的，1553B双总线结构如图2所示。在图2中，有A、B两根总线互为冗余，在A、B总线上均挂有1个BC(总线控制器)、1个BM(总线监视器)和若干个RT(远程终端)。
如图3所示，本发明还提供了一种基于1553B的随钻录井系统的通信方法，所述通信方法采用上述任一所述系统进行通信。
根据本发明的一种实施例，所述通信方法包括：
S10、地面主机通过井下控制器向第一传感单元和第二传感单元发送自检命令；
S20、第一传感单元和第二传感单元接收自检命令后进行自检，并将自检结果发送至井下控制器；
S30、井下控制器将接收的自检结果发送至地面主机；
S40、地面主机在自检结果均正常的情况下，向井下控制器发送井下作业命令；
S50、井下控制器在接收井下作业命令后，与地面主机断开连接，并向第一传感单元和第二传感单元发送工作命令；
S60、第二传感单元在接收工作命令后获取地质特征参数信息，并将获取的地质特征参数信息发送至井下控制器；
S70、井下控制器将接收的地质特征参数信息发送至第一传感单元；
S80、第一传感单元在接收工作命令后获取钻井的工程参数信息，并将钻井的工程参数信息和接收的地质特征参数信息发送至脉冲器；
S90、脉冲器将接收的钻井的工程参数信息和地质特征参数信息转换为泥浆脉冲信号，并通过泥浆将泥浆脉冲信号发送至地面主机。
本发明通过将1553B总线用于LWD井下设备间的数据传输，实现了采用一根连接线缆，同时具有供电和数据传输功能,大大降低了结构上实现的难度。本发明相比于传统串口传输方式，具有设计简单和传输稳定、可靠的优点。
根据本发明的一种实施例，所述第一传感单元包括探管。
根据本发明的一种实施例，所述第二传感单元包括电阻率传感器、自然伽玛传感器和工具串震动传感器。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于1553B的随钻录井系统，其特征在于，所述系统包括1553B总线、地面主机、井下控制器、脉冲器、第一传感单元和第二传感单元；
所述1553B总线包括上总线、中总线和下总线，所述井下控制器通过所述上总线与所述第一传感单元相连，通过所述中总线与所述地面主机相连，通过所述下总线与所述第二传感单元相连；
所述地面主机用于通过所述井下控制器向所述第一传感单元和所述第二传感单元发送自检命令，用于通过所述井下控制器接收所述第一传感单元和所述第二传感单元的自检结果，还用于在自检结果均正常的情况下，向所述井下控制器发送井下作业命令；
所述井下控制器用于将接收的自检命令发送至所述第一传感单元和所述第二传感单元，用于将接收的自检结果发送至所述地面主机，用于在接收井下作业命令后，与所述地面主机断开连接，并向所述第一传感单元和所述第二传感单元发送工作命令，还用于将接收的地质特征参数信息发送至所述第一传感单元；
所述第一传感单元用于在接收自检命令后进行自检，并将自检结果发送至所述井下控制器，用于在接收工作命令后获取钻井的工程参数信息，还用于将钻井的工程参数信息和接收的地质特征参数信息发送至所述脉冲器；
所述第二传感单元用于在接收自检命令后进行自检，并将自检结果发送至所述井下控制器，还用于在接收工作命令后获取地质特征参数信息，并将获取的地质特征参数信息发送至所述井下控制器；
所述脉冲器用于将接收的钻井的工程参数信息和地质特征参数信息转换为泥浆脉冲信号，并通过泥浆将泥浆脉冲信号发送至所述地面主机。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一传感单元包括探管。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述第二传感单元包括电阻率传感器、自然伽玛传感器和工具串震动传感器。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括连接器，所述连接器设置在所述井下控制器与所述地面主机之间。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述1553B总线为单总线或双总线。
6.一种基于1553B的随钻录井系统的通信方法，其特征在于，所述通信方法采用权利要求1至5中任一所述系统进行通信。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述通信方法包括：
地面主机通过井下控制器向第一传感单元和第二传感单元发送自检命令；
第一传感单元和第二传感单元接收自检命令后进行自检，并将自检结果发送至井下控制器；
井下控制器将接收的自检结果发送至地面主机；
地面主机在自检结果均正常的情况下，向井下控制器发送井下作业命令；
井下控制器在接收井下作业命令后，与地面主机断开连接，并向第一传感单元和第二传感单元发送工作命令；
第二传感单元在接收工作命令后获取地质特征参数信息，并将获取的地质特征参数信息发送至井下控制器；
井下控制器将接收的地质特征参数信息发送至第一传感单元；
第一传感单元在接收工作命令后获取钻井的工程参数信息，并将钻井的工程参数信息和接收的地质特征参数信息发送至脉冲器；
脉冲器将接收的钻井的工程参数信息和地质特征参数信息转换为泥浆脉冲信号，并通过泥浆将泥浆脉冲信号发送至地面主机。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一传感单元包括探管。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第二传感单元包括电阻率传感器、自然伽玛传感器和工具串震动传感器。
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