一種全井段多參數隨鑽實時測量與傳輸的方法與系統的製作方法

2023-04-26 07:13:26 1

一種全井段多參數隨鑽實時測量與傳輸的方法與系統的製作方法
【專利摘要】一種基於聲波信息傳輸的實現沿鑽柱在井筒內多點開展參數隨鑽測量並實時傳輸到地面的方法和系統，使用井下隨鑽參數測量系統採集井下信息，該信息經調理後傳送到井下信號發射系統，以聲波形式沿鑽柱向上傳輸，使用聲波信號中繼系統接收井下上傳的信號，進行解碼，之後將其測量信息併入，再完成信息的向上發送，然後，信號上傳到地面，經過地面接收系統接收、解碼後，通過無線方式傳輸到地面信息顯示與決策系統，其中，根據鑽井施工需要，沿鑽柱布置多個上述中繼系統，實現沿井身全井段參數的實時獲取。本發明的提供的方法和系統能夠獲取全井段實時井下參數，從而有效降低井下卡鑽、井壁坍塌等事故風險，提高鑽井效率，為最佳鑽井決策提供支持。特別在控壓鑽井作業過程中，可大幅提高精細控壓能力。
【專利說明】一種全井段多參數隨鑽實時測量與傳輸的方法與系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於油氣鑽井過程中沿井筒隨鑽信息多點測量與實時傳輸到地面的方法和系統。
【背景技術】
[0002]在油氣鑽井作業過程中，對沿井身方向全井段井下參數(壓力、溫度、井徑、井斜、方位等)進行實時監測，是非常重要的。實現全井段井下參數測量並實時傳輸到地面，可幫助鑽井工程作業人員及時準確的了解沿鑽柱井筒內各點的鑽屑動態清潔情況、泥漿當量循環密度、井下流體的湧入或漏失以及實際井眼狀況等，進而能夠更有效的控制泥漿泵排量、鑽井液重度、機械鑽速以及堵漏材料的選取等，從而有效降低卡鑽、井壁坍塌的風險。在目前的鑽井作業中，上述全井段信息通常是根據井下測量的某單點的數據計算和預測得到，該預測計算結果與現場實際情況往往差別很大。因此，有效利用這些全井段實時測量的多種井下參數，可更好的進行鑽井決策，大幅提高鑽井效率，降低鑽井成本。
[0003]目前該領域已商業化應用的實現井底測量信息上傳到地面的技術方法主要有:泥眾壓力脈衝信號傳輸，電磁波傳輸，有線傳輸(包括硬連接法及電磁感應法傳輸)及聲波傳輸等四種。泥漿壓力脈衝傳輸方式僅可實現脈衝發生器下部測量信息的上傳，而脈衝發生器至井口測量數據無法加入該信息通道，數據傳輸速率低，而且對泥漿流動有要求。電磁波傳輸方式在有中繼的情況下可實現井下多點參數的測量與上傳，但其數據傳輸速率過低，應用效果依賴地層電阻率，並且在海洋鑽井特別是深水鑽井中無法應用。有線傳輸方式可實現井下多點測量信息的高速上傳，但需要對現有鑽井管柱系統進行改造，成本高昂，操作複雜，可靠性差，不宜推廣應用，並且系統檢修困難。聲波傳輸方式是以鑽柱作為聲信號傳輸通道，以聲波作為井下信號載體，進行井下信息的無線傳輸的方式。由於利用鑽杆作為井下信息高速傳輸用聲波的的信道，該信息傳輸方式不用依賴於鑽井液的存在與否及性質，不受地層內磁性物質的幹擾，這為井下信息高速傳輸提供了得天獨厚的條件。另外該傳輸方式還具有設備結構簡單、成本較低、易於定向發射及傳播速度極快等優點，而成為當前井下信息傳輸【技術領域】研究的熱點之一。並且，在有中繼的情況下可實現井下多點測量信息的高速上傳，並且在起下鑽過程中仍可工作，目前被廣泛看好。在現有技術中，例如中國專利CN102733799A、CN103382837A中即公開了基於鑽柱信道的鑽井信息聲波傳輸中繼裝置的方案，有效增加了聲波在鑽柱中的傳輸距離。
[0004]然而,現有技術中的基於聲波信息傳輸的隨鑽測量與傳輸系統中，實時全井段準確測量並高速傳輸井下信息是一個難點，所達到的效果也不是很理想，並且仍然存在較大的鑽井風險。尤其在控壓鑽井作業過程中，精細控壓能力有待提聞。

【發明內容】

[0005]鑑於此，為了解決現有技術中所存在的技術問題，本發明的目的在於提供一種在油氣鑽井作業全過程中，基於聲波信息傳輸的實現沿鑽柱在井筒內多點進行多種參數測量，並實時傳輸到地面的方法和系統。
[0006]根據本發明的方法和系統，能夠獲取全井段實時井下參數，從而有效降低井下卡鑽、井壁坍塌等事故風險，提高鑽井效率，為最佳鑽井決策提供支持。特別在控壓鑽井作業過程中，可大幅提高精細控壓能力。
[0007]根據本發明的一個方面，提供一種基於聲波信息傳輸的實現沿鑽柱在井筒內多點開展參數隨鑽測量並實時傳輸到地面的方法和系統，其特徵在於，所採用的系統包括井下隨鑽參數測量系統(I)、井下聲波信號發射系統(2)、聲波信號中繼系統(4)、地面信號接收系統(5)及地面信息顯示與決策系統(6)，其中，使用所述井下隨鑽參數測量系統(I)採集井下信息，該信息經調理後傳送到所述井下信號發射系統(2)，以聲波形式沿鑽柱向上傳輸，使用所述聲波信號中繼系統(4)接收井下上傳的信號，進行解碼，之後將其測量信息併入，再完成信息的向上發送，然後，信號上傳到地面，經過所述地面接收系統(5)接收、解碼後，通過無線方式傳輸到所述地面信息顯示與決策系統(6)，其中，根據鑽井施工需要，沿鑽柱布置多個上述中繼系統，實現沿井身全井段參數的實時獲取。
[0008]根據本發明的第二方面，在上述第一方面的所述的方法和系統中，其中所採用的系統還包括中繼隨鑽信息測量系統(3)及井下隔聲系統(7)。
[0009]根據本發明的第三方面，在上述第二方面的所述的方法和系統中，其中所述井下隨鑽信息測量系統(I)與井下聲波信號發射系統(2)集成在一起，和/或，聲波信號中繼系統(4)與中繼隨鑽信息測量系統(3)集成為一根短節，或者自成系統並採用有線連接。
[0010]根據本發明的第四方面，在上述第二方面的所述的方法和系統中，所述井下聲波信號發射系統(2)主要由聲波換能器(21)，聲波換能器驅動裝置(22)，信號處理器(23)，電源(24)組成，所述聲波換能器(21)是壓電換能器，或磁致伸縮換能器，所述聲波換能器驅動裝置(22)保證聲波換能器(21)能夠產生足夠能量的聲波信號，所述信號處理器(23)由一系列電路組成，完成對來自井下測量系統傳感器信號的接收、編碼、調製及功率放大。
[0011]根據本發明的第五方面，在上述第二方面的所述的方法和系統中，所述聲波信號中繼系統(4)接收來自其下部聲波信號發射系統的聲波信號，對信號進行解碼，並把中繼隨鑽信息測量系統(3)所測量的信號併入，之後對信息進行再發送，其中，所述聲波信號中繼系統(4)由井下聲波信號接收系統及聲波信號發射裝置組成，其井下聲波信號發射裝置與井下聲波信號發射系統(2)相同，所述聲波信號中繼系統(4)與中繼隨鑽信息測量系統
(3)安裝在一起，並實現有線連接以傳送信號及輸電。
[0012]根據本發明的第六方面，在上述第二方面的所述的方法和系統中，所述地面信號接收系統(5)接收井下聲波信號中繼系統的聲波信號，對井下上傳信號進行處理後，將信號傳送到無線發射系統，所述地面信號接收系統(5)由聲波信號檢測裝置(51)，信號處理電路(52)，信號無線發射器(53)及電源(54)組成，信號檢測裝置(51)是壓電加速度傳感器或聲波換能器，各部分安裝於機械卡盤式結構的艙體內，通過電纜(55)連接實現電能與信號的傳輸。
[0013]根據本發明的第七方面，在上述第二方面的所述的方法和系統中，所述地面信息顯示與決策系統出)的設計方式為，在線顯示井下各測點處狀態參數的「測量值——井深」曲線，以及井下某給定深度位置的「測量值——時間」曲線，並利用上述測量值及變化量完成預測模型的修正，根據這些實時上傳的信息及時準確的了解沿鑽柱各點鑽屑動態清潔情況、泥漿當量循環密度、井下流體的湧入或漏失以及實際井眼狀況。
[0014]根據本發明的第八方面，在上述第二方面的所述的方法和系統中，所述隔聲裝置
(7)用以消除聲波信號發射系統所產生的沿鑽柱向下傳播的聲波，為一根鑽柱短節的純機械式結構，該隔聲裝置(7)根據合理的機械阻抗匹配設計，以能夠保證聲波信號只能自上而下單向完全透射，經鑽頭的反射信號及來自鑽頭的在載波頻帶範圍內的聲波信號被充分阻隔。
[0015]本發明的有益效果在於:
[0016](I)本發明所述方法與系統可實現對沿鑽柱方向井筒內全井段井下參數進行測量，並將這些井下測量信息實時傳輸到地面顯示系統，鑽井作業者還可根據這些實時上傳的信息及時準確的了解沿鑽柱各點鑽屑動態清潔情況、泥漿當量循環密度、井下流體的湧入或漏失以及實際井眼狀況等，極大降低鑽井風險，提高鑽井效率。
[0017](2)井下到地面的信息傳輸系統不受鑽井循環介質的限制，不受地層電阻率的限制，不受水深限制，可有效的在氣體鑽井、泡沫鑽井、海洋鑽井等泥漿脈衝信息傳輸系統與電磁波隨鑽信息傳輸系統無法作業的領域應用。
[0018](3)系統在應用過程中，不影響現有鑽井作業，也無需對現有設備進行改造，甚至可與目前泥漿脈衝信息傳輸系統或電磁波隨鑽信息傳輸系統共同使用，即使本發明所述系統發生故障，亦不會對當前狀況下施工作業造成損失。
[0019](4)信息傳輸速率高,可達20bps以上,是目前泥眾脈衝信息傳輸系統與電磁波隨鑽信息傳輸系統的數倍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發明全井段多參數隨鑽實時測量與傳輸系統的示意圖
[0021]圖2為本發明井下聲波信號發射系統的示意圖
[0022]圖3為本發明井下聲波信號發射系統的工作原理圖
[0023]圖4為本發明聲波信號中繼系統工作原理圖
[0024]圖5為本發明地面信號接收系統示意圖
【具體實施方式】
[0025]下面參照附圖對本發明進行詳細的說明。
[0026]圖1為本發明提供的基於聲波信息傳輸的、實現沿鑽柱在井筒內多點開展參數隨鑽測量並實時傳輸到地面的、全井段多參數隨鑽實時測量與傳輸系統的示意圖。
[0027]如圖1所示，所述系統由井下隨鑽信息測量系統1、井下聲波信號發射系統2、中繼隨鑽信息測量系統3、聲波信號中繼系統4、地面信號接收系統5、地面信息顯示與決策系統6及井下隔聲系統7組成。井下隨鑽參數測量系統I採集井下信息，該信息經調理後傳送到井下信號發射系統2，以聲波形式沿鑽柱向上傳輸。中繼隨鑽信息測量系統3完成對沿井身某處的信息測量，聲波信號中繼系統4接收井下上傳的信號，進行解碼，之後將其測量信息併入，再完成信息的向上發送。信號上傳到地面，經過地面接收系統5接收、解碼後，通過無線方式傳輸到地面信息顯示與決策系統6。根據鑽井施工需要，沿鑽柱布置多個中繼系統，則可實現沿井身全井段參數的實時獲取。[0028]井下隨鑽信息測量系統I與井下聲波信號發射系統2可集成在一起，聲波信號中繼系統4與中繼隨鑽信息測量系統3也可集成為一根短節，也可自成系統並採用有線連接。
[0029]中繼隨鑽信息測量系統3由一根鑽柱短節構成，其內部安裝有測量系統與電源。中繼隨鑽信息測量系統3的安裝位置與數量由施工者對井下信息監測的需求決定。
[0030]井下隨鑽信息測量系統I檢測井下工程參數(井斜、方位等)、地質參數(電阻率、方位伽馬、巖石孔隙度等)、狀態參數(壓力、溫度、扭矩等)以及地層流體參數等，並將測量參數傳送至井下聲波信號發射系統2。
[0031]井下隨鑽信息測量系統I是一根井下測量短節，可根據需要完成對近鑽頭地質參數、工程參數及狀態參數等測量。
[0032]在本領域，針對某特定信息採集的井下隨鑽測量裝置和系統均有成熟產品，可直接將這些成熟產品使用於本發明所述系統中。
[0033]中繼隨鑽信息測量系統3完成對沿井身某處的信息測量，由一根鑽柱短節構成，其內部安裝有測量系統與電源。中繼隨鑽信息測量系統3的安裝位置與數量由施工者對井下信息監測的需求決定。聲波信號中繼系統4接收來自其下部聲波信號發射系統的聲波信號，對信號進行解碼，並把中繼隨鑽信息測量系統3所測量的信號併入，之後對信息進行再發送。
[0034]聲波信號中繼系統4由井下聲波信號接收系統及聲波信號發射裝置組成，其井下聲波信號發射裝置與井下聲波信號發射系統2相同。聲波信號中繼系統4與中繼隨鑽信息測量系統3安裝在一起，並實現有線連接以傳送信號及輸電。
[0035]另外，聲波信號中繼系統4也可獨立於中繼隨鑽信息測量系統3單獨使用，這樣其安裝位置根據聲波沿鑽柱傳輸時信號能夠被可靠檢測到的極限傳輸距離決定。
[0036]地面信號接收系統5接收井下聲波信號中繼系統的聲波信號，對井下上傳信號進行處理後，將信號傳送到無線發射系統(未示出)。
[0037]地面信號接收系統5安裝於鑽柱頂部，牢牢卡住頂驅下方安全接頭或轉盤鑽井方鑽杆上部接頭。安裝後保證系統機械本體與鑽柱完全剛性貼合，在鑽進過程中隨鑽柱轉動而無任何相對運動。安裝完成後，機械結構的密封系統將艙體內電子元器件可靠密封，並保證無線信號發射系統能夠工作。
[0038]地面信息顯示與決策系統6接收來自上述無線發射系統的信號，解碼、處理後實時顯示，供鑽井作業人員進行施工決策。
[0039]地面信息顯示與決策系統6的一種典型設計方式是在線顯示井下各測點處狀態參數(壓力、溫度等)的「測量值——井深」曲線，以及井下某給定深度位置的「測量值——時間」曲線，並利用上述測量值及變化量完成預測模型的修正，還可根據這些實時上傳的信息及時準確的了解沿鑽柱各點鑽屑動態清潔情況、泥漿當量循環密度、井下流體的湧入或漏失以及實際井眼狀況等，極大降低鑽井風險，提高鑽井效率。
[0040]隔聲裝置7用以消除聲波信號發射系統所產生的沿鑽柱向下傳播的聲波，是一根鑽柱短節，純機械式結構。
[0041]隔聲裝置7的工作原理是，根據合理的機械阻抗匹配設計，使得隔聲裝置7能夠保證聲波信號只能自上而下單向完全透射，經鑽頭的反射信號及來自鑽頭的在載波頻帶範圍內的聲波信號被充分阻隔(反射)。[0042]該方法與系統在應用過程中，地面系統不幹擾目前正常的井口施工作業，井下系統內外徑尺寸與相連接的鑽柱一致，不對泥漿流動及需要在水眼內進行的特殊操作產生任何影響。
[0043]該方法與系統在應用過程中，信息傳輸速率非常高，可達20bps以上，是目前泥漿脈衝信息傳輸系統與電磁波隨鑽信息傳輸系統的數倍。
[0044]圖2為本發明井下聲波信號發射系統的示意圖，井下聲波信號發射系統2主要由聲波換能器21，聲波換能器驅動裝置22，信號處理器23，電源24組成。聲波換能器21可以是壓電換能器，或磁致伸縮換能器，也可以是別的形式。聲波換能器驅動裝置22保證聲波換能器能夠產生足夠能量的聲波信號。信號處理器23由一系列電路(未圖示)組成，完成對來自井下測量系統傳感器信號的接收、編碼、調製及功率放大。電源24對系統供電，可以是鋰電池，也可以是井下發電機。
[0045]其中，井下聲波信號發射系統2的核心是聲波換能器21及其驅動裝置22，其工作原理是，在給定變化特性的交變電壓(或電流等)作用下，換能器的伸縮部件(未示出)產生相應變化特性的伸長與收縮，所產生的彈性波傳遞至與之相連的鑽柱便形成了沿鑽柱傳輸的聲波。驅動裝置22為聲波換能器21提供產生足夠彈性伸縮量所需的能量。
[0046]圖3為本發明井下聲波信號發射系統的工作原理圖。
[0047]如圖3所示，井下聲波信號發射系統2對接收到的井下測量參數信號進行處理後，經信號編碼、調製、功率放大，由聲波換能器21 (參見圖2)產生縱向聲波載波攜帶信號沿鑽柱向上傳輸。
[0048]圖4為本發明聲波信號中繼系統工作原理圖。
[0049]如圖4所示，聲波信號中繼系統4接收來自其下部聲波信號發射系統的聲波信號，對信號進行解碼，並把中繼隨鑽信息測量系統3所測量的信號併入，之後對信息進行再發送。
[0050]圖5為本發明地面信號接收系統示意圖。
[0051]如圖5所示，地面信號接收系統5由聲波信號檢測裝置51，信號處理電路52，信號無線發射器53及電源54組成。信號檢測裝置51可以是壓電加速度傳感器或聲波換能器。各部分安裝於機械卡盤式結構的艙體內，通過電纜55連接實現電能與信號的傳輸。
[0052]本發明所述的基於聲波信息傳輸的、實現沿鑽柱在井筒內多點開展參數隨鑽測量並實時傳輸到地面的、全井段多參數隨鑽實時測量與傳輸的方法和系統可以有多種工作方式，下面僅舉兩例。
[0053]工作方式一:在開鑽前，已確定井下中繼隨鑽信息測量系統3所需數目及安裝位置，以及中繼所在位置所採集參數的採樣頻率，則根據聲波沿鑽柱傳輸速度及相鄰中繼系統間的鑽柱長度可計算出信號在該間隔傳輸所需時間，以該時間作為相鄰兩聲波信號中繼系統的工作時間間隔。這樣，系統可按事先規劃的固定工作方式完成井下信息的測量與傳輸。
[0054]工作方式二:在每個中繼隨鑽信息測量系統3安裝一觸發控制系統(未圖示)，鑽進過程中，只有當該觸發系統檢測到與其相對應的來自地面的觸發指令，才進行一次井下信息測量。這樣，可實現系統對井下沿鑽柱井筒內信息的按需採集，而當中繼系統沒有測量任務時，中繼系統僅僅實現井下近鑽頭測量信息的接力傳輸。[0055]以上
【發明內容】
及【具體實施方式】中舉例說明僅用於說明本發明，而非用於限定本發明，本發明附圖中的機構不局限於所列出的形狀，在不脫離本發明精神和宗旨的前提下，凡是具有類似功能及類似原理的其他形狀的機構及其等同物均視為本發明所涵蓋內容，均落入所附權利要求的範圍之內。
【權利要求】
1.一種基於聲波信息傳輸的實現沿鑽柱在井筒內多點開展參數隨鑽測量並實時傳輸到地面的方法，其特徵在於，該方法中所採用的系統包括井下隨鑽參數測量系統(I)、井下聲波信號發射系統(2)、聲波信號中繼系統(4)、地面信號接收系統(5)及地面信息顯示與決策系統(6)，其中，使用所述井下隨鑽參數測量系統(I)採集井下信息，該信息經調理後傳送到所述井下信號發射系統(2)，以聲波形式沿鑽柱向上傳輸，使用所述聲波信號中繼系統(4)接收井下上傳的信號，進行解碼，之後將其測量信息併入，再完成信息的向上發送，然後，信號上傳到地面，經過所述地面接收系統(5)接收、解碼後，通過無線方式傳輸到所述地面信息顯示與決策系統(6)，其中，根據鑽井施工需要，沿鑽柱布置多個上述中繼系統，實現沿井身全井段參數的實時獲取。
2.如權利要求1所述的方法，其中所採用的系統還包括中繼隨鑽信息測量系統(3)及井下隔聲系統(7)，其中所述井下隨鑽信息測量系統(I)與井下聲波信號發射系統(2)集成在一起，和/或，聲波信號中繼系統(4)與中繼隨鑽信息測量系統(3)集成為一根短節，或者自成系統並採用有線連接。
3.如權利要求2所述的方法，其中，所述井下聲波信號發射系統(2)主要由聲波換能器(21)，聲波換能器驅動裝置(22)，信號處理器(23)，電源(24)組成，所述聲波換能器(21)是壓電換能器，或磁 致伸縮換能器，所述聲波換能器驅動裝置(22)保證聲波換能器(21)能夠產生足夠能量的聲波信號，所述信號處理器(23)由一系列電路組成，完成對來自井下測量系統傳感器信號的接收、編碼、調製及功率放大，所述聲波信號中繼系統(4)接收來自其下部聲波信號發射系統的聲波信號，對信號進行解碼，並把中繼隨鑽信息測量系統(3)所測量的信號併入，之後對信息進行再發送，其中，所述聲波信號中繼系統(4)由井下聲波信號接收系統及聲波信號發射裝置組成，其井下聲波信號發射裝置與井下聲波信號發射系統(2)相同，所述聲波信號中繼系統(4)與中繼隨鑽信息測量系統(3)安裝在一起，並實現有線連接以傳送信號及輸電，所述地面信號接收系統(5)接收井下聲波信號中繼系統的聲波信號，對井下上傳信號進行處理後，將信號傳送到無線發射系統，所述地面信號接收系統(5)由聲波信號檢測裝置(51)，信號處理電路(52)，信號無線發射器(53)及電源(54)組成，信號檢測裝置(51)是壓電加速度傳感器或聲波換能器，各部分安裝於機械卡盤式結構的艙體內，通過電纜(55)連接實現電能與信號的傳輸。
4.如權利要求2所述的方法，所述地面信息顯示與決策系統(6)的設計方式為，在線顯示井下各測點處狀態參數的「測量值——井深」曲線，以及井下某給定深度位置的「測量值——時間」曲線，並利用上述測量值及變化量完成預測模型的修正，根據這些實時上傳的信息及時準確的了解沿鑽柱各點鑽屑動態清潔情況、泥漿當量循環密度、井下流體的湧入或漏失以及實際井眼狀況。
5.權利要求2所述的方法，所述隔聲裝置(7)用以消除聲波信號發射系統所產生的沿鑽柱向下傳播的聲波，為一根鑽柱短節的純機械式結構，該隔聲裝置(7)根據合理的機械阻抗匹配設計，以能夠保證聲波信號只能自上而下單向完全透射，經鑽頭的反射信號及來自鑽頭的在載波頻帶範圍內的聲波信號被充分阻隔。
6.一種基於聲波信息傳輸的實現沿鑽柱在井筒內多點開展參數隨鑽測量並實時傳輸到地面的系統，其特徵在於，包括井下隨鑽參數測量系統(I)、井下聲波信號發射系統(2)、聲波信號中繼系統(4)、地面信號接收系統(5)及地面信息顯示與決策系統(6)，其中，使用井下隨鑽參數測量系統(I)採集井下信息，該信息經調理後傳送到井下信號發射系統(2)，以聲波形式沿鑽柱向上傳輸，使用聲波信號中繼系統(4)接收井下上傳的信號，進行解碼，之後將其測量信息併入，再完成信息的向上發送，然後，信號上傳到地面，經過地面接收系統(5)接收、解碼後，通過無線方式傳輸到地面信息顯示與決策系統(6)，其中，根據鑽井施工需要，沿鑽柱布置多個上述中繼系統(4)，實現沿井身全井段參數的實時獲取。
7.如權利要求6所述的系統，其中所採用的系統還包括中繼隨鑽信息測量系統(3)及井下隔聲系統(7)。
8.如權利要求7所述的系統，其中所述井下隨鑽信息測量系統(I)與井下聲波信號發射系統⑵集成在一起，和/或，聲波信號中繼系統⑷與中繼隨鑽信息測量系統⑶集成為一根短節，或者自成系統並採用有線連接，所述井下聲波信號發射系統(2)主要由聲波換能器(21)，聲波換能器驅動裝置(22)，信號處理器(23)，電源(24)組成，所述聲波換能器(21)是壓電換能器，或磁致伸縮換能器，所述聲波換能器驅動裝置(22)保證聲波換能器(21)能夠產生足夠能量的聲波信號，所述信號處理器(23)由一系列電路組成，完成對來自井下測量系統傳感器信號的接收、編碼、調製及功率放大，所述聲波信號中繼系統(4)接收來自其下部聲波信號發射系統的聲波信號，對信號進行解碼，並把中繼隨鑽信息測量系統(3)所測量的信號併入，之後對信息進行再發送，其中，所述聲波信號中繼系統(4)由井下聲波信號接收系統及聲波信號發射裝置組成，其井下聲波信號發射裝置與井下聲波信號發射系統(2)相同，所述聲波信號中繼系統(4)與中繼隨鑽信息測量系統(3)安裝在一起，並實現有線連接以傳送信號及輸電，所述地面信號接收系統(5)接收井下聲波信號中繼系統的聲波信號，對井下上傳信號進行處理後，將信號傳送到無線發射系統，所述地面信號接收系統(5)由聲波信號檢測裝置(51)，信號處理電路(52)，信號無線發射器(53)及電源(54)組成，信號檢測裝置(51)是壓電加速度傳感器或聲波換能器，各部分安裝於機械卡盤式結構的艙體內，通過電纜(55)連接實現電能與信號的傳輸。
9.如權利要求7所述的系統，所述地面信息顯示與決策系統(6)的設計方式為，在線顯示井下各測點處狀態參數的「測量值——井深」曲線，以及井下某給定深度位置的「測量值——時間」曲線，並利用上述測量值及變化量完成預測模型的修正，根據這些實時上傳的信息及時準確的了解沿鑽柱各點鑽屑動態清潔情況、泥漿當量循環密度、井下流體的湧入或漏失以及實際井眼狀況。
10.權利要求7所述的系統，所述隔聲裝置(7)用以消除聲波信號發射系統所產生的沿鑽柱向下傳播的聲波，為一根鑽柱短節的純機械式結構，該隔聲裝置(7)根據合理的機械阻抗匹配設計，以能夠保證聲波信號只能自上而下單向完全透射，經鑽頭的反射信號及來自鑽頭的在載波頻帶範圍內的聲波信號被充分阻隔。
【文檔編號】E21B47/14GK103967481SQ201410232679
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2014年5月29日
【發明者】高文凱, 竇修榮, 賈衡天, 張磊, 王鵬, 藍蓉, 範錦輝, 彭浩, 管康 申請人:中國石油集團鑽井工程技術研究院