[發明專利]一種井下信息采集系統及其信息采集方法

有效

• 申請號: 201410468182.5
• 申請日: 2014-09-15
• 公開（公告）號: CN104680766B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 吳文晉;王恒;白玉新;解慶;秦二衛
• 申請（專利權）人: 北京精密機電控制設備研究所
• 主分類號: G08C19/16
• 分類號: G08C19/16
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

一種井下信息采集系統，其包括泥漿泵、井口設備、工控機，其中，泥漿泵通過管道線與井口設備連接，在管道線上設有壓力傳感器，井口設備與鉆桿相連接，鉆桿的下端連接鉆鋌，在鉆鋌內的上部設有脈沖發生器，脈沖發生器下部連接有探管，探管可配置地用于測量鉆井狀態信息，并對鉆井狀態信息進行編碼，然后根據編碼接口控制脈沖發生器將這些編碼后信息發送給井口設備，井口設備配置地用于接收井下泥漿壓力信息，并對該信息進行解碼。本發明能夠顯著提高現有泥漿脈沖數據傳輸方式的數據傳輸能力。

技術領域

本發明涉及一種通信設備及通信方法，特別地涉及一種適用于鉆井領域的基于旋轉脈沖器的信息采集系統及采集方法。

背景技術

現代石油鉆井中，為了更加準確的控制鉆井軌跡、掌握井下信息，鉆井過程中普遍采用了無線隨鉆傳輸技術，實時傳輸井斜、方位、工具面角、伽馬、電阻率、聲速、中子孔隙度、密度等鉆井、測井數據。目前無線隨鉆傳輸技術包括泥漿數據上傳、電磁波數據上傳技術和聲波數據上傳技術。泥漿脈沖數據上傳技術是目前鉆井現場使用較為普遍的一種無線隨鉆傳輸技術。

現在泥漿脈沖數據上傳技術，由于井下環境的影響和各種噪聲的存在，泥漿脈沖在經過長距離的傳輸后，其強度大幅衰減。因此在強噪聲環境下，檢測出微弱的數據信號變得十分不易，現有編碼技術不得不降低數據傳輸效率，來保證信號的傳輸距離和傳輸準確性。隨著鉆井技術的發展，原有的數據傳輸速率越來越不能滿足日益增長的數據傳輸需求。

編碼技術是泥漿脈沖上傳中一項重要技術；編碼技術通過選擇脈沖發生方式、按照一定的方式將井下需要傳輸的數據編輯成一系列脈沖方式、制定數據傳輸方式和通信協議，來保證井下數據可靠的傳輸；因為編碼技術在數據傳輸中的重要位置，合理的數據編碼方式不僅可以提高數據傳輸效率，而且能夠降低解碼的困難程度，提高解碼準確性。

發明內容

為了提高泥漿脈沖數據傳輸的速度，本發明提供了一種工作可靠以及可用于泥漿脈沖數據上傳的信息采集系統和信息采集方法。

本發明所需要的采集系統包括地面設備和井下設備兩部分組成，地面設備包括壓力傳感器、一組無線通信設備及網線以及現場工控機；井下設備包括鉆鋌、脈沖發生器、探管和泥漿發電機。地面設備中，壓力傳感器負責采集現場管線中的泥漿壓力；一組無線通信設備及網線負責將壓力傳感器采集的壓力信息傳輸給現場工控機；工控機負責采集壓力信息的信號處理和解碼工作。井下設備中，鉆鋌是整個井下設備的外套，為整個井下設備提供機械支架；脈沖發生器是泥漿脈沖的發生單元，能夠在探管的控制下發出泥漿脈沖；探管是井下裝置的電子單元，負責將泥漿發電機發出電力調整到井下設備使用的電壓、井下信息的采集、編碼實現和脈沖器控制等一系列功能；泥漿發電機負責在泥漿的沖刷下發出電力。

本發明所需的采集方法主要是脈沖壓力信息的編碼方法，具體而言，將數據的發送分為四個區，分別為同步區、特征區、數據類型區和數據區；其中同步區主要用于表明開始發送數據；特征區為在規定時間內發送一個脈沖，用于地面解碼時能夠提取該信號特征作為后續信號提取時的依據；數據類型區主要用于和通信協議對應，根據通信協議就能查明發送的數據的個數和分別代表的意義；數據區即為發送的數據，根據數據類型區對應的通信協議即可以解碼。

具體而言，本發明提供一種井下信息采集系統，其包括泥漿泵、井口設備、工控機，其中，泥漿泵通過管道線與井口設備連接，在管道線上設有壓力傳感器，井口設備與鉆桿相連接，鉆桿的下端連接鉆鋌，在鉆鋌內的上部設有脈沖發生器，脈沖發生器固定在鉆鋌內的壁面上且其下部連接有探管，探管可配置地用于測量鉆井狀態信息，并對鉆井狀態信息進行編碼，然后根據編碼接口控制脈沖發生器將這些編碼后信息發送給井口設備，井口設備配置地用于接收井下泥漿壓力信息，并對該信息進行解碼。

優選的是，所述鉆井狀態信息包括井斜角、高邊工具角信息。

優選的是，壓力傳感器通過第一網線與第一無線設備相連接，工控機通過第二網線與第二無線設備相連接，第一無線設備和第二無線設備之間可無線傳遞數據信息。