隨鉆測量的雙向通信方法及其系統技術方案

本發明專利技術涉及一種隨鉆測量的雙向通信方法及其系統，方法包括以下步驟：1）獲取井下鉆柱的實時旋轉速度；2）判斷井下鉆柱的實時旋轉速度是否發生調整；若是，則進行步驟3）；若否，則退出通信過程；3）判斷調整后的井下鉆柱的旋轉速度是否在一定時間內再調整至調整前的旋轉速度；若是，則由井下測井儀器向井上傳輸通信數據；若否，則退出通信過程。本發明專利技術提供了一種實現隨鉆測量系統雙向通信，提高系統傳送數據效率的隨鉆測量的雙向通信方法及其系統。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于石油隨鉆測井領域，涉及一種通信方法及其系統，尤其涉及一種隨鉆測量的雙向通信方法及其系統。
技術介紹
隨鉆測量系統中常見的信號無線傳輸方式有電磁波方式、聲波方式和泥衆脈沖方式。電磁波和聲波方式容易受到外界環境干擾，且其傳輸距離有限，因此泥漿脈沖方式是鉆井現場使用最廣泛的一種無線傳輸方式。在水平井及定向井鉆進過程中，通過泥漿脈沖發生器將測得的鉆井參數及地層地質參數傳送到地面，以供鉆井工作人員參考。但是該種傳輸方式最大的缺點就是傳輸速率低下，每秒只能傳輸幾個bit，且為單向通信。為了使儀器能夠適應多種地質條件下地鉆井等實際需求，通常要為井下儀器設計多種工作模式，根據實際使用環境要求選擇合適的工作模式。目前主要是通過開關泵時間長度來向井下發送控制命令，切換井下儀器的工作模式。關泵時間通常需要幾十秒，系統在這段時間內無法向地面發送數據。
技術實現思路
為了解決
技術介紹
中存在的上述技術問題，本專利技術提供了一種數據傳輸效率高的隨鉆測量的雙向通信方法及其系統。本專利技術的技術解決方案是:本專利技術提供了一種隨鉆測量的雙向通信方法，其特殊之處在于:所述方法包括以下步驟:I)獲取井下鉆柱的實時旋轉速度；2)判斷井下鉆柱的實時旋轉速度是否發生調整；若是，則進行步驟3);否則，則退出通信過程；3)判斷調整后的井下鉆柱的旋轉速度是否在一定時間內再調整至調整前的旋轉速度；若是，則由井下測井儀器切換工作模式；否則，按照先前工作模式繼續工作。上述步驟3)中井下測井儀器向井上傳輸通信數據的具體實現方式是:3.1)獲取井下測量數據；3.2)將步驟3.1)所得到的井下測量數據編碼并轉換成泥漿脈沖發生器可用的驅動脈沖；所述驅動脈沖是電壓信號；3.3)將步驟3.2)所得到的電壓信號轉換成壓力信號并將該壓力信號傳送至井上。上述步驟3.3 )之后還包括:3.4)將步驟3.3)所得到的壓力信號轉換成電壓信號；3.5)將步驟3.4)所得到的電壓信號進行濾波及解碼，獲取井下測量數據。上述步驟I)是通過測量鉆具的工具面角來獲取井下鉆柱的實時旋轉速度。上述步驟I)的具體實現方式是:1.1)測量鉆具的當前的工具面角；1.2)根據步驟1.1)所得到的鉆具的當前的工具面角獲取鉆具的角速度；1.3)根據步驟1.2)所得到的鉆具的角速度計算出當前鉆柱的實時旋轉速度。一種用于實現如上所述的隨鉆測量的雙向通信方法的系統，其特殊之處在于:所述系統包括井下部分以及井上部分；所述井下部分包括電池總成，井下鉆井參數測量短節以及與井下鉆井參數測量短節相連的數據編碼發送短節；所述井上部分包括數據接收單元以及與數據接收單元相連接的并用于數據接收單元所接收得到的壓力信號進行濾波及解碼處理的地面控制系統；所述數據編碼發送短節與數據解碼及接收單元相連。上述數據編碼發送短節包括脈沖發生器驅動短節以及泥漿脈沖發生器；上述電池總成給井下參數測量短節、脈沖發生器驅動短節及泥漿脈沖發生器提供工作電源。所述電池總成上端與脈沖發生器驅動短節下端相連。上述井下鉆井參數測量短節包括隨鉆測斜儀；所述隨鉆測斜儀與電池總成下端相連。上述數據接收單元是立管壓力傳感器。本專利技術的優點是:本專利技術提供了一種隨鉆測量的雙向通信方法及其系統，整個系統由井下測量儀器、電池總成、脈沖發生器驅動短節、泥漿脈沖發生器、鉆柱、立管壓力傳感器以及地面控制系統等部件組成；井下儀器之間通過內部儀器總線通信，將測量數據傳到脈沖發生器驅動短節處，脈沖發生器驅動短節按照設定的工作模式將數據轉換成驅動脈沖，控制泥漿脈沖發生器工作，將電壓信號轉換成壓力信號通過鉆井液傳送到地面；立管壓力傳感器將鉆井液的壓力變化信號轉換成電壓信號傳輸給地面控制系統進行濾波、解碼等處理，并將處理后的數據送到司鉆顯示器上顯示。本專利技術是在不增加任何設備，在充分利用隨鉆測量系統現有功能的基礎上，提供了一種能夠同時向上傳輸測量數據向下發送控制命令的雙向通信方法及系統。向井下發送命令的通信方式，實現了隨鉆測量系統雙向通信。本專利技術為了提高系統傳送數據效率，提供了一種通過測量鉆具旋轉速度來切換儀器工作方式的控制方式，進而在控制儀器切換工作方式同時不影響數據上傳。使系統具有雙向通信功能，通過鉆井液向地面傳送測量數據，通過鉆柱向下發送控制命令。附圖說明圖1是本專利技術所提供的隨鉆測量雙向通信系統的結構示意圖；其中:1-鉆柱；2_隨鉆伽馬；3_無磁鉆鋌；4_隨鉆測斜儀；5_電池總成；6_脈沖發生器驅動短節；7_泥漿脈沖發生器；8_立管壓力傳感器；9_地面控制系統。具體實施例方式本專利技術提供了一種隨鉆測量的雙向通信方法，該方法包括以下步驟:I)獲取井下鉆柱的實時旋轉速度；尤其是通過測量鉆具的工具面角來獲取井下鉆柱的實時旋轉速度；1.1)測量鉆具的當前的工具面角；1.2)根據步驟1.1)所得到的鉆具的當前的工具面角獲取鉆具的角速度；1.3)根據步驟1.2)所得到的鉆具的角速度計算出當前鉆柱的實時旋轉速度。2)判斷井下鉆柱的實時旋轉速度是否發生調整；若是，則進行步驟3);若否，則保持工作模式不變；3)判斷調整后的井下鉆柱的旋轉速度是否在一定時間內再調整至調整前的旋轉速度；若是，則切換井下儀器工作模式；若否，則保持原有工作模式不變；其中:井下測井儀器向井上傳輸通信數據的具體實現方式是:3.1)獲取井下測量數據；3.2)將步驟3.1)所得到的井下測量數據編碼并轉換成泥漿脈沖發生器可用的驅動脈沖；所述驅動脈沖是電壓信號；3.3)將步驟3.2)所得到的電壓信號轉換成壓力信號并將該壓力信號傳送至井上。將如上數據傳輸至井上后，為了便于查看或存儲，還需要對其進行如下步驟:3.4)將步驟3.3)所得到的壓力信號轉換成電壓信號；3.5)將步驟3.4)所得到的電壓信號進行濾波及解碼，獲取井下測量數據。參見圖1，本專利技術在提供上述通信方法的同時，還提供了一種用于實現如上的隨鉆測量的雙向通信方法的通信系統，該系統包括井下部分以及井上部分；井下部分包括電池總成，井下鉆井參數測量短節以及與井下鉆井參數測量短節相連的數據編碼發送短節；井上部分包括數據接收單元以及與數據接收單元相連接的并用于數據接收單元所接收得到的壓力信號進行濾波及解碼處理的地面控制系統；數據編碼發送短節與數據解碼及接收單元相連。數據編碼發送短節包括脈沖發生器驅動短節以及泥漿脈沖發生器；電池總成給井下參數測量短節、脈沖發生器驅動短節及泥漿脈沖發生器提供工作電源。所述電池總成上端與脈沖發生器驅動短節下端相連。井下鉆井參數測量短節包括隨鉆測斜儀、隨鉆伽瑪短節；所述隨鉆測斜儀與電池總成下端相連，隨鉆伽瑪接在隨鉆測斜儀下端。數據接收單元是立管壓力傳感器。具體而言，本專利技術所采用的井下測量儀器是由隨鉆測斜儀4、隨鉆伽馬2等幾種隨鉆測量儀器組合而成的測量工具，可以檢測地層地質參數、井斜、方位及工具面等鉆井參數。其中隨鉆測斜儀4是必需配備的測量工具，用測量工具面角的變化速率計算鉆具的旋轉速度，與鉆柱I共同構成系統控制命令的下行通道。隨鉆測斜儀4固定在無磁鉆鋌3內部，防止外部環境對地球磁場的干擾。電池總成5用來給井下測量工具、脈沖發生器驅動短節6、泥漿脈沖發生器7等井下儀器供電。脈沖發生器驅動短節6將測量得到的井下數據進行編碼，并輸出驅動信號驅動泥漿脈沖發生器7工作。泥漿脈沖發本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種隨鉆測量的雙向通信方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：1）獲取井下鉆柱的實時旋轉速度；2）判斷井下鉆柱的實時旋轉速度是否發生調整；若是，則進行步驟3）；若否，則退出通信過程；3）判斷調整后的井下鉆柱的旋轉速度是否在一定時間內再調整至調整前的旋轉速度；若是，則由井下測井儀器向井上傳輸通信數據；若否，則退出通信過程。

【技術特征摘要】
1.一種隨鉆測量的雙向通信方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: 1)獲取井下鉆柱的實時旋轉速度； 2)判斷井下鉆柱的實時旋轉速度是否發生調整；若是，則進行步驟3);若否，則退出通信過程； 3)判斷調整后的井下鉆柱的旋轉速度是否在一定時間內再調整至調整前的旋轉速度；若是，則由井下測井儀器向井上傳輸通信數據；若否，則退出通信過程。2.根據權利要求1所述的隨鉆測量的雙向通信方法，其特征在于:所述步驟3)中井下測井儀器向井上傳輸通信數據的具體實現方式是: 3.1)獲取井下測量數據； 3.2)將步驟3.1)所得到的井下測量數據編碼并轉換成泥漿脈沖發生器可用的驅動脈沖；所述驅動脈沖是電壓信號； 3.3)將步驟3.2)所得到的電壓信號轉換成壓力信號并將該壓力信號傳送至井上。3.根據權利要求2所述的隨鉆測量的雙向通信方法，其特征在于:所述步驟3.3)之后還包括: 3.4)將步驟3.3)所得到的壓力信號轉換成電壓信號； 3.5)將步驟3.4)所得到的電壓信號進行濾波及解碼，獲取井下測量數據。4.根據權利要求1或2或3所述的隨鉆測量的雙向通信方法，其特征在于:所述步驟I)是通過測量鉆具的工具面角來獲取井下鉆柱的實時旋轉速度。5.根據權利要求4所述的隨...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹海軍，李曉東，
申請(專利權)人：西安思坦儀器股份有限公司，
類型：發明
國別省市：