[發(fā)明專利]一種隨鉆測量探管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310276372.2
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN103334736A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何保生;石俊峰;李漢興;馮澤東;陳紅新;卜綱;李峰飛;潘光瑋;武廣璦
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋石油總公司;中海油研究總院;中天啟明石油技術(shù)有限公司
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B49/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關(guān)暢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種隨鉆測量裝置，具體涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)井下工具面的高精度測量和高速率傳輸?shù)碾S鉆測量探管，屬于石油勘探領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，石油鉆井中普遍使用的MWD(Measure?While?Drilling，隨鉆測量)系統(tǒng)主要用于實現(xiàn)井斜、方位以及鉆具工具面的測量。使用常規(guī)MWD系統(tǒng)的井下作業(yè)，工具面測量精度不高、傳輸速率較慢(常用的MWD系統(tǒng)工具面測量精度為±2.8°，傳輸速率為14秒更新一次)，在效率要求不高的情況下，也能夠滿足一般的控制要求，但難以符合動態(tài)實時控制要求。

井下定向動力鉆具工具面動態(tài)控制系統(tǒng)是一套鉆井作業(yè)自動控制系統(tǒng)。為了達到閉環(huán)自動控制的目的，該系統(tǒng)需要地面實現(xiàn)快速地獲取高精度的鉆具工具面，井下定向動力鉆具工具面動態(tài)控制系統(tǒng)所需要的工具面精度為±0.1°，工具面?zhèn)鬏斔俾室黠@優(yōu)于常規(guī)MWD系統(tǒng)。

由此可見，常用的MWD系統(tǒng)工具面測量精度無法達到井下定向動力鉆具工具面動態(tài)控制系統(tǒng)的要求。而為了提高井下工具面的測量精度，則工具面數(shù)據(jù)的傳輸長度必須增加，但是會導致傳輸速率變慢，從而影響井下定向動力鉆具工具面動態(tài)控制系統(tǒng)的控制實時性。因此，井下定向動力鉆具工具面動態(tài)控制系統(tǒng)對井下工具面測量的精度和傳輸速率要求是常用的MWD系統(tǒng)無法滿足的。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供能夠?qū)崿F(xiàn)井下工具面的高精度測量和高速率傳輸?shù)碾S鉆測量探管，可以滿足井下定向動力鉆具工具面動態(tài)控制系統(tǒng)對井下工具面的測量精度和傳輸速率要求。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種隨鉆測量探管，其特征在于，該隨鉆測量探管包括探管接頭、探管保護筒、電源模塊、控制模塊和測量短節(jié)；所述探管接頭設(shè)置于所述探管保護筒的一端，所述探管接頭接收外部電源供給；所述電源模塊、控制模塊和測量短節(jié)均固定在所述探管保護筒內(nèi)部，所述電源模塊用來對外部電源實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換并向所述控制模塊和測量短節(jié)供電；所述測量短節(jié)內(nèi)配置有用來測量地球重力場的三軸加表和測量地磁場的三軸磁通門；所述控制模塊與所述測量短節(jié)連接，用來采集所述測量短節(jié)測量得到的數(shù)據(jù)并計算出所述測量短節(jié)的工具面數(shù)據(jù)，然后對所述工具面數(shù)據(jù)進行編碼并通過所述探管接頭向外部發(fā)送出帶編碼數(shù)據(jù)的控制電平信號。

在一個優(yōu)選的實施例中，所述電源模塊能夠接收直流供電和三相交流供電。

在一個優(yōu)選的實施例中，所述三軸加表為三個敏感方向互相垂直的加速度傳感器，且其測量精度為1‰G，其中G為9.8m/s²。

在一個優(yōu)選的實施例中，所述三軸磁通門采用測量精度為0.1μT的高精度磁通門。

所述控制模塊在對所述工具面數(shù)據(jù)進行編碼時采用以下編碼方式：

1)將所述工具面數(shù)據(jù)上傳整合到一個數(shù)據(jù)序列中；

2)在所述數(shù)據(jù)序列前加入一個工具面狀態(tài)數(shù)據(jù)；

3)在工具面狀態(tài)數(shù)據(jù)之后，編碼若干個工具面編碼數(shù)據(jù)。

所述工具面狀態(tài)數(shù)據(jù)包括工具面的類型標志位和工具面所處區(qū)間標志位；其中，所述工具面類型標志位占用1個bit，用來說明工具面類型：重力工具面或磁性工具面；所述工具面所處區(qū)間標志位占用i個bit，用來說明工具面所在編碼區(qū)間，其中i＝1，2，3，…；所述編碼區(qū)間通過將360°工具面按角度等分為2ⁱ個固定的區(qū)間得到。

所述數(shù)據(jù)序列的各個所述工具面編碼數(shù)據(jù)均按照以下公式來編碼：

N＝(α-β)*2ⁿ/θ，

式中，α為工具面數(shù)據(jù)；β為編碼區(qū)間基準值；n為工具面數(shù)據(jù)位數(shù)；θ為編碼區(qū)間所包含的角度。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：1、本發(fā)明的測量短節(jié)集成了測量精度為1‰G的高精度加表和測量精度為0.1μT的高精度磁通門，通過該高精度加表和高精度磁通門計算重力工具面及磁工具面時，可以保證±0.1°的工具面測量精度。2、本發(fā)明的控制模塊在對工具面數(shù)據(jù)進行編碼時采用新型編碼方式，從而可以在保證工具面測量精度的同時，保證工具面的傳輸速率。3、電源模塊可以接收直流供電和三相交流供電，使隨鉆測量探管可以適用于各種不同的井下工作條件。由此可見，本發(fā)明可以實現(xiàn)工具面的高精度測量與高速率傳輸，可以滿足井下定向動力鉆具工具面動態(tài)控制系統(tǒng)以及其他類似系統(tǒng)的測量要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明隨鉆測量探管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明隨鉆測量探管的一種編碼區(qū)間劃分；

圖3為本發(fā)明隨鉆測量探管的一種數(shù)據(jù)序列格式。

具體實施方式