CN212003162U

CN212003162U - 一种电磁波随钻测井参数监测装置

Info

Publication number: CN212003162U
Application number: CN202020378915.7U
Authority: CN
Inventors: 周跃云; 范翔宇; 谢炜; 宋宇新; 汪丹; 强瑜; 陈林
Original assignee: Sichuan Haist Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Sichuan Haist Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2020-03-23
Filing date: 2020-03-23
Publication date: 2020-11-24
Anticipated expiration: 2030-03-23

Abstract

一种电磁波随钻测井参数监测装置，包括：测量及其控制单元，用于检测随钻测井参数信号，并将其转换成数字信号，以电磁波形式发送给地面数据处理单元；数据处理单元，布置在地面上；用于接收、处理来自井下的数字信号，将其还原为测井参数所对应的物理量，并显示测量值；所述测井参数传感器采用MEMS电子陀螺，用于检测测井参数井斜角、井斜方位角和工具面角。

Description

一种电磁波随钻测井参数监测装置

技术领域

本实用新型属于MWD随钻测量技术领域，涉及一种电磁波随钻测井数据监测装置。

背景技术

MWD（随钻测量）是钻井工程所使用的用于随钻测量井眼姿态参数（指井斜角、井斜方位角和工具面角）的一大类专用仪器装备。国外起源于上世纪六、七十年代，九十年代国内已开始生产和应用，现已在钻井工程领域得到广泛的应用。

MWD仪器（装置）的基本组成：

-测量单元：分别由相互垂直的三个磁通门和三个重力加速度计组成，用于测取测点处的地磁分量和重力分量；

-数据处理和控制单元（通称探管）：将测量单元测取的数据进行计算处理和编码，有电池和泥浆发电两种供电方式；

-数据传输单元：是指将探管数据传输到地面的装置，主要有三种方式，一是电缆传输，二是泥浆压力脉冲波传输，三是地层电磁波传输。

-地面控制和处理单元：由地面接收装置，计算机及软件组成。

此大类仪器具有的共同特性是：需要将测量单元和探管安装在一根（或几根）非磁性钻铤中使用，必须具备井下持续稳定的较大功率的供电能力；仪器入井（或开泵）后即处于工作状态，无用工作时间长，耗电多，磨损大，无故障工作时间短；安装调试复杂，对使用环境要求苛刻，对操作技能要求高；仪器结构比较复杂，价格较高，使用成本比较高，限制了在低成本的直井或直井段的随钻监测中的推广应用。

发明内容

针对以上问题，本实用新型提供一种性能相当而又结构简单、经济实惠、适用性强、操作简便的随钻测井数据监测装置，其技术解决方案是：

一种电磁波随钻测井参数监测装置，包括：

-测量及其控制单元，该单元包括测井参数传感器、编码器、发射器、电源；用于检测随钻测井参数信号，并将其转换成数字信号，以电磁波形式发送给地面数据处理单元；

-钻具短节，为无磁材料制作的电磁波EMWD的绝缘短节，用于布置测量及其控制单元，随钻入井，以便测量测井参数；

-数据处理单元，布置在地面上；包括接收器、处理器、解码器、显示器，用于接收、处理来自井下的数字信号，将其还原为测井参数所对应的物理量，并显示测量值；

其特征在于，所述测井参数传感器采用MEMS电子陀螺，用于检测测井参数井斜角、井斜方位角和工具面角。

所述数据处理单元选用常规EMWD地面解码和数据处理装置，包括：数据接收器、数据处理器、解码器、监测值显示器。

所述数据处理单元还通过公共通信网络与操作员手机交互，通过编制专用的手机APP，自动接收监测值数据。

所述测量及其控制单元还设有压力传感器，用于检测井内压力，作为井下测量装置休眠或唤醒的控制信号。

本实用新型的有益效果：

1、使用价格相对低廉的MEMS电子陀螺替代重力加速度计，可简化电路，有利于缩小结构尺寸，降低成本。

2、将探管的数据处理和控制功能简化和高度集成，与小型化的测量单元一起安装在无磁短节的内壁，去掉了安放在泥浆循环通道中易损的探管。

3、设置了休眠工作模式，采用压力传感器，利用钻进接单根停泵，唤醒仪器（装置）自动进行测量并传输数据到地面，可用锂电池替代井下发电系统，并将极大地延长电池的使用寿命。

4、将地面计算机软件集成到地面接收装置中，用手机app替代地面计算机，提高了数据智能化处理的能力，可以实现数据远程实时传输。

通过上述改进，与现有的MWD仪器相比，具有等同的使用性能，而结构简单、安全可靠、操作简便、经济适用，特别适合在低成本的直井或直井段的随钻监测中的推广应用，具有广阔的应用推广前景。

附图说明

图1是本装置钻具短节的结构图

图2是本装置的测量单元电气原理图

图3是本装置的地面处理单元电气原理图

图4是本装置的测量单元、信号处理单元、操作员手机的关系图

图中标号含义：

a-短节本体；b-传感器；c-控制电路；d-天线；e-绝缘体；

1-电子陀螺传感器；2-压力传感器；3-编码器；4-发射器；

5-接收器；6-处理器；7-解码器；8-显示器。

具体实施方式

本装置主要包括井下测量单元、地面数据处理单元和用于携带井下测量单元的钻具短节三大部分，其具体构造分别说明如下。

参见图2，井下测量单元包括电子陀螺传感器1、压力传感器2，编码器3、发射器4。

参见图1，井下测量单元布置在钻具短节内，才能随钻下井，本装置的EMWD的绝缘短节，为无磁材料，外径、内径和两端扣型符合API标准，长度在3m左右。包括短节本体a,在短节本体a上开凹槽，将测量单元的传感器b、控制电路c、天线d、电池都埋设进去，短节本体a分为两段，之间设有绝缘体e。

参见图3，地面数据处理单元包括接收器5、处理器6、解码器7、显示器8。

选用常规EMWD地面解码和数据处理装置，进行智能解码处理（不需要操作和人工干预），然后将井斜角、井斜方位角和工具面角数据用无线信号发出，传输到手机专用的APP中（参见图4）。编制专用的手机APP，自动接收井斜角、井斜方位角和工具面数据，通过输入测量深度后传输到公司服务器（或云端），形成共享的测量数据库和井眼轨迹计算数据库，并可由手机APP生成报表交与需求方。用手机APP显示工具面，替代司钻显示器，在不允许使用手机的井场，另设计一款可运行手机APP的专用简易司钻显示器。

本装置有两种工作模式,一是可按直井段钻进正常接单根的停泵，由压力传感器自动唤醒井下测量单元，对该测点的井斜角和井斜方位角进行测量，并通过电磁波的方式自动将该测点的数据传送到地面，从而达到随钻自动监测直井段轨迹参数的目的。二是通过地面改变测量模式,随钻测量井斜角、井斜方位角和工具面角，进入定向工作状态，可以进行直井纠斜和定向井作业。

本装置的主要功能：

（1）直井随钻监测功能

在直井段的钻进过程中，每钻完一个单根，停泵接另一单根时，由井下流量开关感应停泵，唤醒测量单元开始测量，自动测取该测点的井斜角、井斜方位角数据，并自动传输到地面，然后井下工具进入休眠状态。

（2）定向作业功能

通过地面控制改变测量模式，将井下测量工具转换到定向模式，在钻进过程中输出动态的井斜角、井斜方位角和工具面角，满足直井随钻纠斜和简单定向井的定向作业。

Claims

1.一种电磁波随钻测井参数监测装置，包括：

2.如权利要求1所述的电磁波随钻测井参数监测装置，其特征在于，所述数据处理单元选用常规EMWD地面解码和数据处理装置，包括：数据接收器、数据处理器、解码器、监测值显示器。

3.如权利要求2所述的电磁波随钻测井参数监测装置，其特征在于，所述数据处理单元还通过公共通信网络与操作员手机交互，通过编制专用的手机APP，自动接收监测值数据。

4.如权利要求1所述的电磁波随钻测井参数监测装置，其特征在于，所述测量及其控制单元还设有压力传感器，用于检测井内压力，作为井下测量装置休眠或唤醒的控制信号。