一種集成有數據傳輸功能的隨鉆電阻率測量裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種集成有數據傳輸功能的隨鉆電阻率測量裝置及方法。其裝置包括第一天線及匹配電路、測量發射模塊、第二天線及匹配電路、測量接收模塊、近鉆頭數據收集模塊、數據中繼模塊。其方法包括電阻率測量以及數據傳輸步驟。根據本發明專利技術，把原來兩套裝置集成到一套裝置，復雜度并沒有明顯提高，節約了硬件成本。同時根據本發明專利技術電阻率測量時，接收天線安裝在動力鉆具下端，且發射天線與接收天線的距離較遠，有利于測量較深地層的測量，減少鉆井液的影響，最終的測量結果更有利于反映原裝地層，對地質導向、調節鉆井軌跡非常有利。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及油氣開發與勘探領域，具體說涉及一種集成有數據傳輸功能的隨鉆電阻率測量裝置及方法。
技術介紹
隨著海上鉆井的快速增長以及水平井技術的不斷發展，隨鉆測井技術的應用也越來越廣泛。隨鉆測井與常規電纜測井的主要區別在于其數據采集的實時性，地層數據是在鉆井液有輕微入侵的情況下獲得的，因而更接近原狀地層。在鉆井的同時完成地層數據的測試、傳輸、現場分析、解釋，不但節約了鉆井周期，而且可以指導鉆井，調節鉆井軌跡，完善鉆井進程。傳統的隨鉆測井儀器大多安裝在動力鉆具的上端，距離鉆頭10米以外的位置。由于儀器測量的數據就是儀器所在位置的地層參數，因而對地質導向來說，按照這些測量的數據進行軌跡控制具有一定的滯后性。因此越來越多的測量工具被設計成能夠安裝在動力鉆具下端，近鉆頭的位置，這樣測量的數據具有更高的事實性。但是現有技術中隨鉆遠傳裝置通常安裝在動力鉆具上端，遠鉆頭的位置，由此就需要一套數據傳輸裝置來完成從動力鉆具下端近鉆頭位置到動力鉆具上端遠鉆頭位置的數據傳輸。電阻率是反映地層特性的主要參數，隨鉆電阻率的測量是隨鉆測井的關鍵組成部分。通過測量鉆頭附近地層的電阻率判斷地層特性變化，經過綜合分析，可以及時地判斷鉆頭是否鉆出儲層，從而及時調整井眼軌跡，確保井眼準確命中儲層并穿行于儲層中有利于油氣開采的最佳位置。現有技術中，通過測量電磁波傳輸過程中形成不同的相位差和幅度比來反映地層電阻率的方法，已經成為隨鉆電r>阻率的主要測量法。然而根據電阻率的測量原理，電阻率的探測深度與發射天線到接收天線的距離有著直接的關系，發射天線到接收天線的距離越長探測深度越深。因此依照現有技術設計實現的電阻率測量儀器長度都超過3米，無法安裝在動力鉆具下端。動力鉆具一般都超過5米，鉆頭與動力鉆具之間還有1米的空間。最終的天線位置距離鉆頭位置都在8米以上。由于大多數油田開發都進入中晚期，油層都較薄，達不到8米以上。因此在面對較薄油層時，調節鉆井軌跡將非常困難。因此，針對電阻率測量儀器無法安裝在近鉆頭處以及動力鉆具上下端間的數據傳輸問題，需要一種新的隨鉆電阻率測量以及近鉆頭數據傳輸的方法及裝置。
技術實現思路
針對電阻率測量儀器無法安裝在近鉆頭處以及動力鉆具上下端間的數據傳輸問題，本專利技術提供了一種集成有數據傳輸功能的隨鉆電阻率測量裝置，所述裝置包括：第一天線及匹配電路；測量發射模塊，與所述第一天線及匹配電路連接，以根據預先設定的測量循環周期發射測量發起指令和預定頻段的電磁波；第二天線及匹配電路；測量接收模塊，與所述第二天線及匹配電路連接，以根據所述測量命令在不同路徑上接收經地層反射的攜帶有反映出地層電阻率信息的預定頻段上的電磁波反射信號，并對所述不同路徑的反射信號進行處理從而確定所述發射模塊到接收模塊之間的地層電阻率；近鉆頭數據收集模塊，與所述測量發射模塊或所述測量接收模塊中一個連接，且連接與其他近鉆頭測量儀器，以收集其他近鉆頭測量儀器的測量數據；數據中繼模塊，與所述測量發射模塊或所述測量接收模塊中另一個連接，且連接與隨鉆遠傳裝置，以將所述其他近鉆頭測量儀器的測量數據以及測得的電阻率發送給隨鉆遠傳裝置。在一個實施例中，所述測量發射模塊與所連接的數據中繼模塊安裝在動力鉆具的第一部分上，所述第一部分形成所述動力鉆具的第一短節，其設在所述動力鉆具的上方；所述測量接收模塊與所連接的近鉆頭數據收集模塊遠離所述測量發射模塊安裝在動力鉆具的第二部分上，所述第二部分形成所述動力鉆具的第二短節，其設在所述動力鉆具的下方，且所述第二短節的位置靠近鉆頭。在一個實施例中，所述第二天線及匹配電路中的天線成對設置，以便對稱地接收不同路徑上的電磁波反射信號。在一個實施例中，所述測量接收模塊和所述測量發射模塊的時鐘源采用溫度補償晶振電路。在一個實施例中，所述測量接收模塊還包括：第一編解碼單元，對所接收的數據進行編解碼，并識別其中是否包括測量發起指令；采集放大單元，其在識別有測量發起指令的情況下對來自第二天線及匹配電路的各路徑上的電磁波反射信號進行采集放大處理；計算單元，其計算不同路徑上的放大后的反射信號之間的相位差和幅度比，從而確定所述發射模塊到所述接收模塊之間的地層電阻率。在一個實施例中，所述測量發射模塊包括：第二數字無線通信單元，以向測量接收模塊發送數字信號或接收來自測量接收模塊的數字信號，所述數字信號的發起與預先設定的測量循環周期或測量頻率有關；第二編解碼單元，對所接收的數字信號進行編解碼，并判斷是否進入電阻率測量狀態；電磁波測量發射單元，以根據預先設定的測量頻率發射電磁波測量信號，其中該測量信號的功率大于所述數字信號的功率。在一個實施例中，在所述第一天線及匹配電路上連接有第一復用器，以在不同的時刻將所述第一天線與所述第一數字無線通信單元或所述電磁波測量發射單元耦合從而實現所述天線在測量發射模塊中的分時復用，在所述第二天線及匹配電路上連接有第二復用器，所述第二復用器用以在不同的時刻將所述第二天線與所述第二數字無線通信單元或所述采集放大單元耦合以實現所述天線在測量接收模塊中的分時復用。一種集成有數據傳輸功能的隨鉆電阻率測量裝置的運作方法，包括以下步驟：預先配置所述隨鉆電阻率測量裝置中的測量參數，其中所述測量參數包括測量頻率或測量循環周期；所述裝置中的測量發射模塊判斷是否進入電阻率測量狀態，當判斷結果為是時所述測量發射模塊先發送測量發起指令電磁波到所述裝置中的測量發射模塊，然后以不同功率發送預定頻段的電阻率測量信號電磁波到所述裝置中的測量發射模塊，其中發送電阻率測量信號電磁波的功率大于發送所述測量發起指令電磁波的功率；在接收到所述測量發起指令的情況下，所述裝置的測量接收模塊進入測量狀態，在不同路徑上接收經地層反射的攜帶有反映出地層電阻率信息的預定頻段上的電磁波反射信號，并對所述不同路徑的反射信號進行處理從而確定所述發射模塊到所述接收模塊之間的地層電阻率；所述測量發射模塊判斷是否進入電阻率測量狀態，當判斷結果為否時，所述測量發射模塊進入待機狀態；在所述測量接收模塊沒有接收到所述測量發起指令的情況下，所述測量接收模塊進入待機狀態。在一個實施例中，所述方法還包括數據傳輸步驟，所述數據傳輸步驟包括：所述裝置中的數據中繼模塊接收來自所述隨鉆遠傳裝置的地面命令數據；所述測量發射模塊將所述數據中繼模塊本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種集成有數據傳輸功能的隨鉆電阻率測量裝置，其特征在于，所述裝置包括：第一天線及匹配電路；測量發射模塊，與所述第一天線及匹配電路連接，以根據預先設定的測量循環周期發射測量發起指令和預定頻段的電磁波；第二天線及匹配電路；測量接收模塊，與所述第二天線及匹配電路連接，以根據所述測量命令在不同路徑上接收經地層反射的攜帶有反映出地層電阻率信息的預定頻段上的電磁波反射信號，并對所述不同路徑的反射信號進行處理從而確定所述發射模塊到接收模塊之間的地層電阻率；近鉆頭數據收集模塊，與所述測量發射模塊或所述測量接收模塊中一個連接，且連接與其他近鉆頭測量儀器，以收集其他近鉆頭測量儀器的測量數據；數據中繼模塊，與所述測量發射模塊或所述測量接收模塊中另一個連接，且連接與隨鉆遠傳裝置，以將所述其他近鉆頭測量儀器的測量數據以及測得的電阻率發送給隨鉆遠傳裝置。

【技術特征摘要】
1.一種集成有數據傳輸功能的隨鉆電阻率測量裝置，其特征在于，所述裝
置包括：
第一天線及匹配電路；
測量發射模塊，與所述第一天線及匹配電路連接，以根據預先設定的測量循
環周期發射測量發起指令和預定頻段的電磁波；
第二天線及匹配電路；
測量接收模塊，與所述第二天線及匹配電路連接，以根據所述測量命令在不
同路徑上接收經地層反射的攜帶有反映出地層電阻率信息的預定頻段上的電磁
波反射信號，并對所述不同路徑的反射信號進行處理從而確定所述發射模塊到接
收模塊之間的地層電阻率；
近鉆頭數據收集模塊，與所述測量發射模塊或所述測量接收模塊中一個連
接，且連接與其他近鉆頭測量儀器，以收集其他近鉆頭測量儀器的測量數據；
數據中繼模塊，與所述測量發射模塊或所述測量接收模塊中另一個連接，且
連接與隨鉆遠傳裝置，以將所述其他近鉆頭測量儀器的測量數據以及測得的電阻
率發送給隨鉆遠傳裝置。
2.如權利要求1所述的隨鉆電阻率測量裝置，其特征在于，所述測量發射
模塊與所連接的數據中繼模塊安裝在動力鉆具的第一部分上，所述第一部分形成
所述動力鉆具的第一短節，其設在所述動力鉆具的上方；
所述測量接收模塊與所連接的近鉆頭數據收集模塊遠離所述測量發射模塊
安裝在動力鉆具的第二部分上，所述第二部分形成所述動力鉆具的第二短節，其
設在所述動力鉆具的下方，且所述第二短節的位置靠近鉆頭。
3.如權利要求1所述的隨鉆電阻率測量裝置，其中，所述第二天線及匹配
電路中的天線成對設置，以便對稱地接收不同路徑上的電磁波反射信號。
4.如權利要求1所述的隨鉆電阻率測量裝置，其中，所述測量接收模塊和
所述測量發射模塊的時鐘源采用溫度補償晶振電路。
5.如權利要求1-4中任一項所述的隨鉆電阻率測量裝置，其中，所述測量接
收模塊還包括：
第一編解碼單元，對所接收的數據進行編解碼，并識別其中是否包括測量發
起指令；
采集放大單元，其在識別有測量發起指令的情況下對來自第二天線及匹配電
路的各路徑上的電磁波反射信號進行采集放大處理；
計算單元，其計算不同路徑上的放大后的反射信號之間的相位差和幅度比，
從而確定所述發射模塊到所述接收模塊之間的地層電阻率。
6.如權利要求5所述的隨鉆電阻率測量裝置，其中，所述測量發射模塊包
括：
第二數字無線通信單元，以向測量接收模塊發送數字信號或接收來自測量接
收模塊的數字信號，所述數字信號的發起與預先設定的測量循環周期或測量頻率
有關；
第二編解碼單元，對所接收的數字信號進行編解碼，并判斷是否進入電阻率
測量狀態；
電磁波測量發射單元，以根據預先設定的測量頻率發射電磁波測量信號，其
中該測量信號的功率大于所述數字信號的功率。
7.如權利要求...

【專利技術屬性】
技術研發人員：倪衛寧，李新，陸黃生，張衛，李三國，鄭奕挺，
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，
類型：發明
國別省市：北京;11