[發明專利]一種減小泥漿脈沖信號對鉆具運動干擾的方法

在審

• 申請號: 202111530770.3
• 申請日: 2021-12-14
• 公開（公告）號: CN114183127A
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 陸永鋼;王翔
• 申請（專利權）人: 上海神開石油測控技術有限公司;上海神開石油科技有限公司;上海神開石油設備有限公司;上海神開石油化工裝備股份有限公司
• 主分類號: E21B47/06
• 分類號: E21B47/06
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

本發明公開一種減小泥漿脈沖信號鉆具運動干擾的方法，該方法包括：利用立管壓力傳感器、絞車傳感器、采樣和運算處理器組成一種泥漿脈沖信號采集裝置；利用該裝置對傳感器采樣獲得立管壓力值和絞車計數值；利用該裝置的運算處理器對立管壓力值和絞車計數值進行處理，輸出去除鉆具運動干擾后的立管壓力值。該方法用于解決在泥漿脈沖信號幅度低的情況下活動鉆具導致解碼率和可信度下降的問題，提升隨鉆數據傳輸質量，提高鉆井效率。

技術領域

本發明涉及油氣鉆探工程技術領域，尤其涉及一種減少泥漿脈沖信號對鉆具運動干擾的方法。

背景技術

在鉆井工程中，鉆井工作者和地質工程師需要隨時了解井下工具的工作狀況、井眼軌道的形態以及地層和井底環境參數。目前定向井導向及井眼軌跡控制普遍使用的成熟工具是LWD(隨鉆測井)、MWD(隨鉆測量)等隨鉆測量設備，井下數據傳輸方法主要包括有線電纜法、鉆井液脈沖法、聲波法、電磁波法及光纖法。其中，鉆井液脈沖法應用最為廣泛，目前在深井中的應用很難被取代。

鉆井液脈沖法是通過阻斷周期性鉆柱中的流體流動，改變鉆柱里的鉆井液壓力，從而形成一定頻率、波幅的壓力波，將該系列壓力波以脈沖的形式傳遞到地面，并使用壓力傳感器采集為電信號進行處理。泥漿脈沖信號的噪聲干擾因素主要來源于地面泥漿泵、井下動力鉆具、泥漿氣泡、活動鉆具等。

在實際施工中，特別是深井施工中，由于脈沖信號的傳輸距離遠，地面檢測到的脈沖信號幅度非常小，有的時候低至5Psi以下。為了減小噪聲干擾，有很多去噪處理方法，主要使用各種濾波算法，減小泥漿泵干擾和不同頻率的干擾。但在使用中，活動鉆具的時間是沒有規律的，活動鉆具引起的壓力波動往往會對脈沖信號產生干擾，甚至是使信號傳輸失去同步。

究其原因，活動鉆具時，鉆具的運動導致井眼內的鉆井液非勻速流動，從而產生壓力波動。以下放鉆具為例，如圖1中所示的立管壓力采樣，在鉆具下放加速的約兩秒內，立管壓力上升了約120個單位ADC，約合11Psi。在深井施工時，該值在頻率上和幅度上均接近有效脈沖信號。

發明內容

針對上述現有技術所存在的問題，本發明的目的提供一種減小泥漿脈沖信號鉆具運動干擾的方法，利用該方法對立管壓力傳感器和絞車傳感器采樣獲得立管壓力值和絞車計數值；利用該裝置的采樣和運算處理器對立管壓力值和絞車計數值進行處理，輸出去除鉆具運動干擾后的立管壓力值。

為了實現上述發明目的，本發明的一種減小泥漿脈沖信號鉆具運動干擾的方法，其硬件系統包括：

立管壓力傳感器，該立管壓力傳感器安裝于鉆井立管中，用以采集鉆井立管的壓力波動所產生的壓力信號并輸出；

絞車傳感器，該絞車傳感器安裝于鉆井絞車的滾筒上，用以采集絞車滾筒的轉動信號并輸出；

采樣和運算處理器，該采用和運算處理器與所述立管壓力傳感器和絞車傳感器連接，用以接收所述立管壓力傳感器輸出的所述壓力信號和絞車傳感器輸出的所述轉動信號并進行處理，然后通過調用響應模型進行計算，在原始的立管壓力值上進行校正后，輸出去除鉆具運動干擾后的立管壓力值；

所述一種減小泥漿脈沖信號鉆具運動干擾的方法，包括通過標定建立絞車計數變化對立管壓力變化影響的響應模型的方法和在實際開泵鉆進過程中，利用采樣和運算處理器對絞車計數值進行處理，調用所述響應模型進行計算，在原始的立管壓力值上進行校正后，輸出去除鉆具運動干擾后的立管壓力值的方法。

在本發明的一個優選實施例中，所述采樣和運算處理器包括用于與所述立管壓力傳感器和絞車傳感器連接的信號采集電路和用于運算的運算處理器，所述用于運算的運算處理器的信號輸入端與所述信號采集電路的信號輸出端連接。

在本發明的一個優選實施例中，所述信號采集電路安裝在一SAI地面控制箱內，所述用于運算的運算處理器是微處理器與固件程序的組合或電腦與軟件的組合。