[發明專利]一種全井段多參數隨鉆實時測量與傳輸的方法與系統

有效

• 申請號: 201410232679.7
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN103967481B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 高文凱;竇修榮;賈衡天;張磊;王鵬;藍蓉;范錦輝;彭浩;管康
• 申請（專利權）人: 中國石油集團鉆井工程技術研究院
• 主分類號: E21B47/14
• 分類號: E21B47/14
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司11340
• 代理人: 劉黎明

1.一種基于聲波信息傳輸的實現沿鉆柱在井筒內多點開展參數隨鉆測量并實時傳輸到地面的方法，其特征在于，該方法中所采用的系統包括井下隨鉆參數測量系統(1)、井下聲波信號發射系統(2)、聲波信號中繼系統(4)、地面信號接收系統(5)及地面信息顯示與決策系統(6)，其中，使用所述井下隨鉆參數測量系統(1)采集井下信息，該信息經調理后傳送到所述井下信號發射系統(2)，以聲波形式沿鉆柱向上傳輸，使用所述聲波信號中繼系統(4)接收井下上傳的信號，進行解碼，之后將其測量信息并入，再完成信息的向上發送，然后，信號上傳到地面，經過所述地面接收系統(5)接收、解碼后，通過無線方式傳輸到所述地面信息顯示與決策系統(6)，其中，根據鉆井施工需要，沿鉆柱布置多個上述中繼系統，實現沿井身全井段參數的實時獲取。

2.如權利要求1所述的方法，其中所采用的系統還包括中繼隨鉆信息測量系統(3)及井下隔聲系統(7)，其中所述井下隨鉆信息測量系統(1)與井下聲波信號發射系統(2)集成在一起，和/或，聲波信號中繼系統(4)與中繼隨鉆信息測量系統(3)集成為一根短節，或者自成系統并采用有線連接。

3.如權利要求2所述的方法，其中，所述井下聲波信號發射系統(2)主要由聲波換能器(21)，聲波換能器驅動裝置(22)，信號處理器(23)，電源(24)組成，所述聲波換能器(21)是壓電換能器，或磁致伸縮換能器，所述聲波換能器驅動裝置(22)保證聲波換能器(21)能夠產生足夠能量的聲波信號，所述信號處理器(23)由一系列電路組成，完成對來自井下測量系統傳感器信號的接收、編碼、調制及功率放大，所述聲波信號中繼系統(4)接收來自其下部聲波信號發射系統的聲波信號，對信號進行解碼，并把中繼隨鉆信息測量系統(3)所測量的信號并入，之后對信息進行再發送，其中，所述聲波信號中繼系統(4)由井下聲波信號接收系統及聲波信號發射裝置組成，其井下聲波信號發射裝置與井下聲波信號發射系統(2)相同，所述聲波信號中繼系統(4)與中繼隨鉆信息測量系統(3)安裝在一起，并實現有線連接以傳送信號及輸電，所述地面信號接收系統(5)接收井下聲波信號中繼系統的聲波信號，對井下上傳信號進行處理后，將信號傳送到無線發射系統，所述地面信號接收系統(5)由聲波信號檢測裝置(51)，信號處理電路(52)，信號無線發射器(53)及電源(54)組成，信號檢測裝置(51)是壓電加速度傳感器或聲波換能器，各部分安裝于機械卡盤式結構的艙體內，通過電纜(55)連接實現電能與信號的傳輸。

4.如權利要求2所述的方法，所述地面信息顯示與決策系統(6)的設計方式為，在線顯示井下各測點處狀態參數的“測量值——井深”曲線，以及井下某給定深度位置的“測量值——時間”曲線，并利用上述測量值及變化量完成預測模型的修正，根據這些實時上傳的信息及時準確的了解沿鉆柱各點鉆屑動態清潔情況、泥漿當量循環密度、井下流體的涌入或漏失以及實際井眼狀況。

5.權利要求2所述的方法，所述隔聲裝置(7)用以消除聲波信號發射系統所產生的沿鉆柱向下傳播的聲波，為一根鉆柱短節的純機械式結構，該隔聲裝置(7)根據合理的機械阻抗匹配設計，以能夠保證聲波信號只能自上而下單向完全透射，經鉆頭的反射信號及來自鉆頭的在載波頻帶范圍內的聲波信號被充分阻隔。

6.一種基于聲波信息傳輸的實現沿鉆柱在井筒內多點開展參數隨鉆測量并實時傳輸到地面的系統，其特征在于，包括井下隨鉆參數測量系統(1)、井下聲波信號發射系統(2)、聲波信號中繼系統(4)、地面信號接收系統(5)及地面信息顯示與決策系統(6)，其中，使用井下隨鉆參數測量系統(1)采集井下信息，該信息經調理后傳送到井下信號發射系統(2)，以聲波形式沿鉆柱向上傳輸，使用聲波信號中繼系統(4)接收井下上傳的信號，進行解碼，之后將其測量信息并入，再完成信息的向上發送，然后，信號上傳到地面，經過地面接收系統(5)接收、解碼后，通過無線方式傳輸到地面信息顯示與決策系統(6)，其中，根據鉆井施工需要，沿鉆柱布置多個上述中繼系統(4)，實現沿井身全井段參數的實時獲取。

7.如權利要求6所述的系統，其中所采用的系統還包括中繼隨鉆信息測量系統(3)及井下隔聲系統(7)。