雙信道隨鑽測量系統及其井下模式控制方法與流程
2023-05-16 14:31:01
本發明涉及隨鑽測量技術領域，具體的說，涉及一種雙信道隨鑽測量系統及其井下模式控制方法。
背景技術：
隨鑽測量(measurewhiledrilling，簡稱mwd)系統為定向井和水平井施工提供了實時測量的工程參數和地質參數，極大促進了鑽井技術的發展。
目前普遍採用的泥漿脈衝式隨鑽測量系統可在液相鑽井液中穩定工作，能夠滿足深井、超深井的鑽井要求，但無法應用於欠平衡鑽井。電磁隨鑽測量(em-mwd)系統可有效應用於欠平衡鑽井，傳輸速率高，但電磁波信號的傳輸深度受到地層電阻率的限制，傳輸深度相對較淺，難以滿足深井、超深井的使用要求。某些特殊工藝井的施工需要配套以上兩種隨鑽測量系統，才能完成井下信息的傳輸，因此鑽井成本將大為提高。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種雙信道隨鑽測量系統及其井下模式控制方法，以解決配套兩種隨鑽測量系統導致成本較高的問題。
本發明提供一種雙信道隨鑽測量系統，包括脈衝隨鑽測量模式信道和電磁隨鑽測量模式信道。
本發明還提供一種上述雙信道隨鑽測量系統的井下模式控制方法，包括：
在脈衝隨鑽測量模式與電磁隨鑽測量模式之間切換。
一方面，由脈衝隨鑽測量模式切換至電磁隨鑽測量模式時，具體包括：
在地面控制泵的開關狀態；
井下發射機檢測泵的開關狀態；
當泵的開關狀態符合特定的序列時，將脈衝隨鑽測量模式切換至電磁隨鑽測量模式。
在一種實施方式中，所述檢測泵的開關狀態，具體為：
利用加速度傳感器檢測井下儀器的振動加速度；
當振動加速度達到振動閾值時，判定為開泵狀態；當振動加速度小于振動閾值時，判定為停泵狀態。
在另一種實施方式中，所述檢測泵的開關狀態，具體為：
利用探管檢測管柱壓力和環空壓力；
當管柱壓力與環空壓力之間的差值達到壓力閾值時，判定為開泵狀態；當管柱壓力與環空壓力之間的差值小於壓力閾值時，判定為停泵狀態。
優選的是，所述特定的序列中包括至少兩次開泵狀態，且其中每次開泵狀態都在預設的時長範圍之內。
另一方面，由電磁隨鑽測量模式切換至脈衝隨鑽測量模式時，具體包括：
在地面控制泵的開關狀態；
井下發射機檢測泵的開關狀態；
當泵的開關狀態符合特定的序列時，將電磁隨鑽測量模式切換至脈衝隨鑽測量模式。
優選的是，所述特定的序列中包括至少兩次開泵狀態，且其中每次開泵狀態都在預設的時長範圍之內。
另一方面，由電磁隨鑽測量模式切換至脈衝隨鑽測量模式時，具體包括：
由地面發射裝置發射電磁波信號；
井下發射機接收並解碼電磁波信號；
當電磁波信號為更改模式指令時，將電磁隨鑽測量模式切換至脈衝隨鑽測量模式。
本發明帶來了以下有益效果：本發明提供的雙信道隨鑽測量系統中，包括脈衝隨鑽測量模式信道和電磁隨鑽測量模式信道，因此不需要決配套兩種隨鑽測量系統，從而降低了鑽井成本。並且，本發明還提供了該雙信道隨鑽測量系統的井下模式控制方法，能夠根據不同井況和鑽井需求，進行脈衝隨鑽測量模式與電磁隨鑽測量模式之間的實時切換和控制，不需要起鑽更換設備，從而縮短了鑽井周期，提高了生產效益。
本發明的其它特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過 在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
附圖說明
為了更清楚的說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要的附圖做簡單的介紹：
圖1是本發明實施例一提供的井下模式控制方法的流程圖；
圖2是本發明實施例一中第一種實施方式的詳細流程圖；
圖3是本發明實施例一中第二種實施方式的詳細流程圖；
圖4是本發明實施例二提供的井下模式控制方法的流程圖；
圖5是本發明實施例三提供的井下模式控制方法的流程圖；
圖6是本發明實施例三中的詳細流程圖。
具體實施方式
以下將結合附圖及實施例來詳細說明本發明的實施方式，藉此對本發明如何應用技術手段來解決技術問題，並達成技術效果的實現過程能充分理解並據以實施。需要說明的是，只要不構成衝突，本發明中的各個實施例以及各實施例中的各個特徵可以相互結合，所形成的技術方案均在本發明的保護範圍之內。
本發明實施例提供一種雙信道隨鑽測量系統，包括脈衝隨鑽測量模式信道和電磁隨鑽測量模式信道。
雙信道隨鑽測量系統井下發射機集成了脈衝隨鑽測量和電磁隨鑽測量的井下發射機模塊，將兩種傳輸模塊的電氣接口、機械接口、供電、通信協議進行整合，用於完成探管數據的通信、數據處理、信號的編碼和調製、信號發射、模式控制等功能，並可在地面由電腦通過通信總線對井下發射機進行配置，更改發射機mcu所使用的變量表，也可完成井下初始工作模式的配置。
本發明實施例還提供了上述雙信道隨鑽測量系統的井下模式控制方法，該方法主要包括在脈衝隨鑽測量模式與電磁隨鑽測量模式之間切換。
本發明實施例提供的雙信道隨鑽測量系統中，包括脈衝隨鑽測量模式信道和電磁隨鑽測量模式信道，因此不需要決配套兩種隨鑽測量系統，從而降低了鑽井成本。並且，本發明實施例還提供了該雙信道隨鑽測量系統的井下模式控制方法，能夠根據不同井況和鑽井需求，進行脈衝隨鑽測量模式與電磁隨鑽測量模式之間 的實時切換和控制，不需要起鑽更換設備，從而縮短了鑽井周期，提高了生產效益。
實施例一：
本實施例中詳細描述由脈衝隨鑽測量模式切換至電磁隨鑽測量模式的過程，如圖1所示，該過程具體包括：
s11：在地面控制泵的開關狀態。
由地面控制泵的開關狀態，並且組成特定的開停泵組合序列。
s12：井下發射機檢測泵的開關狀態。
s13：當泵的開關狀態符合特定的序列時，將脈衝隨鑽測量模式切換至電磁隨鑽測量模式。
井下發射機mcu判別出特定的序列後，由脈衝隨鑽測量模式轉換到電磁隨鑽測量模式，實現對儀器的控制功能。
上述步驟s12可以通過兩種方式實現。
如圖2所示，在第一種實施方式中，具體為：
利用加速度傳感器檢測井下儀器的振動加速度。首先採集x軸方向的振動加速度，再採集y軸方向的振動加速度，然後計算振動加速度的值。
當振動加速度達到振動閾值時，判定為暫處於開泵狀態。另外，還可以計算開泵狀態的持續時間，如果開泵狀態的持續時間大於某一時間閾值，則可以判定為穩定的開泵狀態。此時，可以計算開泵時間，用於步驟s13中判斷其是否符合特定的序列。
當振動加速度小于振動閾值時，判定為暫處於停泵狀態。另外，還可以計算停泵狀態的持續時間，如果停泵狀態的持續時間大於某一時間閾值，則可以判定為穩定的停泵狀態。此時，可以計算停泵時間，用於步驟s13中判斷其是否符合特定的序列。
作為一個優選方案，該特定的序列中包括至少兩次開泵狀態，且其中每次開泵狀態都在預設的時長範圍之內。
本實施例中，該特定的序列中包括三次開泵狀態。其中，第一次開泵狀態的預設的時長範圍是10至30秒，第二次開泵狀態的預設的時長範圍是30至50秒，第三次開泵狀態的預設的時長範圍是10至30秒。
井下發射機mcu判別出泵的開停狀態符合該特定的序列後，就將模式置換 標誌位置為1，然後將脈衝隨鑽測量模式切換至電磁隨鑽測量模式。
如圖3所示，在第二種實施方式中，步驟s12中檢測泵的開關狀態具體為：
利用探管檢測管柱壓力和環空壓力。首先獲取管柱壓力值，再獲取環空壓力值，然後計算管柱壓力與環空壓力之間的差值。
當管柱壓力與環空壓力之間的差值達到壓力閾值時，判定為暫處於開泵狀態。另外，還可以計算開泵狀態的持續時間，如果開泵狀態的持續時間大於某一時間閾值，則可以判定為穩定的開泵狀態。此時，可以計算開泵時間，用於步驟s13中判斷其是否符合特定的序列。
當管柱壓力與環空壓力之間的差值小於壓力閾值時，判定為暫處於停泵狀態。另外，還可以計算停泵狀態的持續時間，如果停泵狀態的持續時間大於某一時間閾值，則可以判定為穩定的停泵狀態。此時，可以計算停泵時間，用於步驟s13中判斷其是否符合特定的序列。
之後的步驟s13與上述第一種實施方式相同。井下發射機mcu判別出泵的開停狀態符合該特定的序列後，就將模式置換標誌位置為1，然後將脈衝隨鑽測量模式切換至電磁隨鑽測量模式。
應當說明的是，本實施例中的開停泵組合序列僅作為舉例說明。在其他實施方式中，也可以由多次停泵狀態組成，或者包括若干次開泵狀態和停泵狀態。其中的次數以及每次開泵狀態或停泵狀態的時長範圍，均可以根據實際需要進行設置。
實施例二：
本實施例中詳細描述由電磁隨鑽測量模式切換至脈衝隨鑽測量模式的過程，如圖4所示，該過程具體包括：
s21：在地面控制泵的開關狀態。
由地面控制泵的開關狀態，並且組成特定的開停泵組合序列。
s22：井下發射機檢測泵的開關狀態。
s23：當泵的開關狀態符合特定的序列時，將電磁隨鑽測量模式切換至脈衝隨鑽測量模式。
井下發射機mcu判別出特定的序列後，由電磁隨鑽測量模式轉換到脈衝隨鑽測量模式，實現對儀器的控制功能。
上述步驟s22可以通過兩種方式實現，其具體實施方式與實施例一中的兩種 實施方式基本相同(參照圖2、圖3)，其不同點僅在於最終的模式轉換，是由電磁隨鑽測量模式轉換到脈衝隨鑽測量模式。
實施例三：
本實施例中詳細描述由電磁隨鑽測量模式切換至脈衝隨鑽測量模式的另一種實現方式，如圖5所示，該過程具體包括：
s31：由地面發射裝置發射電磁波信號。
s32：井下發射機接收並解碼電磁波信號。
如圖6所示，信號經地層傳輸至井下發射機模塊之後，井下發射機接收電磁波信號。首先啟動ad轉換，然後進行信號增益控制，經數字濾波、帶通濾波、信號放大、解調、差分解碼，解碼後的指令由mcu判定。
s33：當電磁波信號為更改模式指令時，將電磁隨鑽測量模式切換至脈衝隨鑽測量模式。
如果判定為更改模式指令，則將各參數均設置為最大值，向地面發射特定的電磁波信號，確認獲取指令。然後將模式置換標誌位置為1，將電磁隨鑽測量模式切換至脈衝隨鑽測量模式。
雖然本發明所公開的實施方式如上，但所述的內容只是為了便於理解本發明而採用的實施方式，並非用以限定本發明。任何本發明所屬技術領域內的技術人員，在不脫離本發明所公開的精神和範圍的前提下，可以在實施的形式上及細節上作任何的修改與變化，但本發明的專利保護範圍，仍須以所附的權利要求書所界定的範圍為準。