[發(fā)明專利]一種近鉆頭的數(shù)據(jù)傳輸測量裝置及其數(shù)據(jù)傳輸測量方法

在審

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• 申請日: 2016-02-25
• 公開（公告）號: CN107130956A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發(fā)明（設計）人: 倪衛(wèi)寧;張衛(wèi);鄭奕挺;尹承稷;陸黃生;魏歷靈
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B47/12
• 分類號: E21B47/12;E21B49/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司11372
• 代理人: 張文娟,朱繪

技術領域

本發(fā)明涉及油氣勘探鉆井工程的隨鉆測量技術領域，尤其涉及一種近鉆頭的數(shù)據(jù)傳輸測量裝置及其數(shù)據(jù)傳輸測量方法。

背景技術

隨著石油和天然氣勘探開發(fā)的不斷進行，剩余的常規(guī)油氣藏已經(jīng)越來越少，非常規(guī)油氣藏、復雜油氣藏的開發(fā)日益增多。在這些非常規(guī)油氣藏和復雜油氣藏中定向井的施工應用也越來越普遍。在這些定向井施工中，獲取近鉆頭的井眼軌跡參數(shù)和地質參數(shù)對施工成功與否至關重要。

為了獲得近鉆頭的井眼軌跡參數(shù)和地質參數(shù)，一方面需要借助近鉆頭的測量短節(jié)，對近鉆頭的相關參數(shù)進行測量；另一方面需要一套短傳系統(tǒng)，用來完成近鉆頭測量短節(jié)與泥漿脈沖傳輸系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。這是因為近鉆頭測量短節(jié)與泥漿脈沖傳輸系統(tǒng)之間通常被動力鉆具隔開，而常規(guī)的動力鉆具中很難設置傳輸線，因此需要一套短傳系統(tǒng)，跨越動力鉆具實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

目前現(xiàn)有的近鉆頭傳輸系統(tǒng)包括以下兩類：

一類是有線方式，例如專利文獻CN101881155所公開的，這一類方法比較容易理解，就是對常規(guī)的動力鉆具進行開槽埋設電纜，將數(shù)據(jù)傳輸線從動力鉆具的中間穿過。這類方式由于動力鉆具的加工成本、機械強度等因素，應用范圍一直受到限制。

另一類是無線方式，無線方式又包括：聲波傳輸、電磁波傳輸以及磁場變換等方式。但是由于近鉆頭劇烈震動的原因，聲波傳輸方式，例如專利文獻CN202900265所公開的，會受到嚴重的干擾，系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差。電磁波傳輸方式，例如專利文獻CN201110319158.1所公開的，會受到附近地層以及鉆井液的影響，傳輸信道不穩(wěn)定，因此需要進一步改進和優(yōu)化，才有可能有效應用。而磁場變換方式，例如專利文獻CN201210458259.1所公開的，涉及復雜的電機和磁鐵控制，而且因為近鉆頭后方有限的空間其安裝可行性也受到很大限制。

此外，傳統(tǒng)的隨鉆測量儀器通常設置在動力鉆具的上方，距離鉆頭10米甚至更遠的距離，隨鉆測量儀器的測量數(shù)據(jù)同樣距離鉆頭10米甚至更遠的距離。因此這些數(shù)據(jù)有一定的滯后性，不能實時或及時反應正在鉆進地層的情況。

發(fā)明內容

針對上述技術問題，本發(fā)明提供了一種近鉆頭的數(shù)據(jù)傳輸測量裝置，以及利用該裝置向地面?zhèn)鬏斀@頭測量數(shù)據(jù)和測量地層電阻率的方法。

本發(fā)明提供的近鉆頭的數(shù)據(jù)傳輸測量裝置，其特征在于，包括：

近鉆頭測量模塊，其用于測量鉆進過程中的相關參數(shù)，并將測量數(shù)據(jù)傳給發(fā)射控制電路模塊；

所述發(fā)射控制電路模塊，其用于對所述近鉆頭測量模塊傳來的測量數(shù)據(jù)進行編碼，并將編碼信號傳給發(fā)射耦合模塊；

所述發(fā)射耦合模塊，其與近鉆頭鉆鋌短節(jié)、動力鉆具、動力鉆具上鉆鋌短節(jié)、接收耦合模塊一起形成一個兩級變壓器耦合電路，所述兩級變壓器耦合電路將所述發(fā)射耦合模塊接收到的編碼信號以變壓耦合的方式傳給所述接收耦合模塊；

接收處理電路模塊，其用于對所述接收耦合模塊接收到的編碼信號進行解碼，并將解碼后的測量數(shù)據(jù)傳給隨鉆測量系統(tǒng)；

所述隨鉆測量系統(tǒng)，其用于將所述接收處理電路模塊傳來的測量數(shù)據(jù)傳給地面。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述接收處理電路模塊還用于根據(jù)所述兩級變壓器耦合電路中的電壓、電流信號的幅值計算地層電阻率。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述發(fā)射控制電路模塊可以包括依次連接的數(shù)據(jù)接收單元、編碼微處理器單元、電流放大單元、匹配發(fā)送單元，分別用于對測量數(shù)據(jù)進行接收、編碼、放大、匹配。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述發(fā)射耦合模塊套設在所述近鉆頭鉆鋌短節(jié)外側，包括第一環(huán)形鐵氧體和繞制在所述第一環(huán)形鐵氧體的第一線圈，其中所述第一線圈的兩端連接所述發(fā)射控制電路模塊的輸出端；上述接收耦合模塊套設在所述動力鉆具上鉆鋌短節(jié)外側，包括第二環(huán)形鐵氧體和繞制在所述第二環(huán)形鐵氧體的第二線圈，其中所述第二線圈的兩端連接所述接收處理電路模塊的輸入端。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述接收處理電路模塊可以包括依次連接的接收匹配 單元、增益放大控制單元、帶通濾波單元、模數(shù)轉換單元、微控制器單元、輸出單元，分別用于對編碼信號進行接收、放大、濾波、轉換、解碼，然后輸出解碼后的測量數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述發(fā)射控制電路模塊和接收處理電路模塊可以采用調頻、調幅或調相的方式進行編碼和解碼。

此外，本發(fā)明還提供一種利用上述近鉆頭的數(shù)據(jù)傳輸測量裝置進行數(shù)據(jù)傳輸測量的方法，包括以下步驟：

S100，通過近鉆頭測量模塊測量鉆進過程中的相關參數(shù)，并將測量數(shù)據(jù)傳給發(fā)射控制電路模塊；