[發明專利]一種海洋雙向電磁隨鉆測量信號下傳裝置及方法

在審

• 申請號: 202110260923.0
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113006777A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 龍小平;邵春
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: E21B47/13
• 分類號: E21B47/13
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種海洋雙向電磁隨鉆測量信號下傳裝置及方法，絕緣接頭上端與固定接頭連接，下端與發射電極連接，發射電極位于海底泥層以下，絕緣短節將鉆桿分為上部鉆桿和下部鉆桿，井底信號接收裝置和井底儀器控制裝置安裝于絕緣短節內部，地面數據處理裝置與地面信號發射裝置連接，地面信號發射裝置的輸出端通過鎧裝電纜分別與發射電極和上部鉆桿相連。本發明的有益效果是：海洋雙向電磁隨鉆測量信號下傳時，采用絕緣接頭將發射電極與海水和泥層絕緣，并通過在固定接頭上施壓，將發射電極壓入地層中，有效地避免海水層和泥層對信號的衰減，并能夠有效提升海洋雙向電磁隨鉆測量信號下傳的質量與深度。

技術領域

本發明涉及石油及地礦定向鉆探領域，尤其涉及一種海洋雙向電磁隨鉆測量信號下傳裝置及方法。

背景技術

隨著智能化鉆井技術的發展，將測井數據從井底實時傳輸至地面的隨鉆測量技術應運而生。目前，隨鉆測量技術主要有鉆井液脈沖隨鉆測量技術和電磁隨鉆測量技術。鉆井液脈沖隨鉆測量技術采用泥漿壓力波傳輸井底測量的數據，而電磁隨鉆測量技術采用極低頻電磁信號，通過鉆桿和地層傳輸井底測量的數據。在空氣或者泡沫中，由于氣體可壓縮，無法產生壓力脈沖信號，導致鉆井液脈沖隨鉆測量無法正常工作。而電磁隨鉆測量技術不受循環介質的影響，無需運動部件，通道面積大，結構可靠性高，具有廣闊的應用前景。

雙向電磁隨鉆測量技術在將數據由井底實時傳輸至地面同時，能在地面發射指令，并通過地層和鉆桿組成的信號通道將控制指令傳輸至井底，從而調節井底儀器發射頻率和功率，控制井底發射模塊和鉆具的工作狀態，顯著提高生產效率。

海洋雙向電磁隨鉆測量信號傳輸與陸地不同。一方面，海洋鉆井存在海水層和泥層，而海水和泥層的電阻率非常低，電磁信號在低電阻率介質中傳輸會嚴重衰減，導致海洋鉆井信號強度比陸地鉆井小，信號傳輸深度淺；另一方面，海水隨海洋氣候的變化起伏不定，在海平面難以穩定地安裝地面發射電極，嚴重影響了信號傳輸的質量。

發明內容

本發明旨在解決傳統雙向電磁隨鉆測量技術在海洋中信號下傳深度有限、信號傳輸質量不佳的技術問題，本發明提供了一種海洋雙向電磁隨鉆測量信號下傳裝置及方法，一方面有利于提高信號下傳深度，另一方面能夠保證信號傳輸質量。

為了實現上述目的，本發明提供一種海洋雙向電磁隨鉆測量信號下傳裝置，包括：

絕緣接頭、固定接頭、發射電極、絕緣短節、鉆桿、井底信號接收裝置、井底儀器控制裝置、鉆頭、地面信號發射裝置、地面信號處理裝置和鎧裝電纜；

所述絕緣接頭上端通過螺紋與所述固定接頭連接，下端通過螺紋與所述發射電極連接，所述發射電極位于海底泥層以下，所述絕緣短節將所述鉆桿分為上部鉆桿和下部鉆桿，所述井底信號接收裝置和所述井底儀器控制裝置安裝于所述絕緣短節內部，所述地面數據處理裝置與所述地面信號發射裝置連接，所述地面信號發射裝置的輸出端通過鎧裝電纜分別與所述發射電極和所述上部鉆桿相連；

所述地面信號發射裝置將控制指令轉化為低頻電信號，并通過所述發射電極、地層和所述鉆桿將所述低頻電信號向井底傳輸，所述井底信號接收裝置采集所述上部鉆桿和所述下部鉆桿之間的電勢差，經處理獲得控制指令，從而實現海洋雙向電磁隨鉆測量信號的下傳。

優選地，所述絕緣接頭由小段圓形中空鋼管制成，絕緣接頭本體和上下端螺紋內外表面由耐磨絕緣材料覆蓋，所述絕緣接頭上下端扣型均為母扣。

優選地，所述固定接頭由小段圓形中空鋼管制成，下端扣型為公扣，所述固定接頭上下端均安裝有密封膠圈，中空部分在鎧裝電纜裝入后用絕緣密封膠填充。

優選地，所述發射電極上端扣型為公扣，上端中心有一固定螺釘，鎧裝電纜穿過固定接頭和絕緣接頭中軸線的密封中空小孔后與螺釘固定。