一种闭环随钻测量系统及方法与流程

本发明属于随钻测控，尤其是涉及一种闭环随钻测量系统及方法。

背景技术：

1、现今，“井工厂”对同一平台的水平井丛进行各开次有序钻井，减少了钻机的拆、搬、安次数，以及钻具的接、甩次数，并且同一体系钻井液能重复使用。“井工厂”能够实现装备和服务标准化，在保证开发效益的同时节约投资，并有效解决了油井建产周期长、用地紧张等难题，同时减少了钻井搬迁非作业时间，提高了机械钻速，有效促进了油气高效、低成本开发。

2、随钻测量(mwd)可在钻井过程中实时提供定向参数等信息，便于进行井眼轨迹调整，促使钻井由盲钻向智能钻井发展。随钻测量主要有泥浆脉冲、电磁波和声波三种传输方式。电磁随钻测量具有以下其他两种随钻测量技术难以比拟的优势：传输速率高；不受泥浆介质影响，可有效应用于欠平衡钻井；测量时可节约钻机作业时间；安全性高且使用成本低，但是，电磁波在井下的传输易受地层电阻率的限制，信号传输深度较浅，这一弊端成为了电磁随钻测量技术发展和应用的主要技术瓶颈。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种闭环随钻测量系统，包括：井下发射装置，其用于接收井下测量信息，并生成携带测量信息的第一电磁信号；地面收发装置，其用于接收所述第一电磁信号或第二电磁信号，并通过实时对所述第一电磁信号的信号特征和所携带的测量信息进行识别，来获取所述第一电磁信号的传输状态，从而在达到电磁信号的传输距离极限继而出现传输状态异常时，生成携带启动指令的第三电磁信号，其中，所述启动指令用于指示中继器启动；所述中继器，其设置在所述井下发射装置与所述地面收发装置之间，用于响应所述启动指令并从通过所述井下发射装置获得的所述第一电磁信号中还原出测量信息，而后生成携带当前测量信息的所述第二电磁信号。

2、优选地，所述中继器，其与所述井下发射装置共同设置于井工厂中的同一口井，或者在保证所述中继器与所述井下发射装置之间能够正常通讯的前提下，将所述中继器与所述井下发射装置分别设置于不同井中。

3、优选地，所述井下发射装置具备编码模块，所述编码模块用于将所述测量信息进行打包和编码处理，以生成所述第一电磁信号；所述中继器具备编解码模块，所述编解码模块用于将所述第一电磁信号通过解码处理还原出测量信息，并重新将当前测量信息进行打包和编码处理，以生成所述第二电磁信号，以及接收所述第三电磁信号，其中，所述第一电磁信号与所述第三电磁信号具有不同的载波频率。

4、优选地，所述地面收发装置，包括：电磁信号解析模块，其用于将获得的所述第一电磁信号或所述第二电磁信号进行滤波、放大和数据转换处理，以将处理后的电磁信号进行解码，从而得到原始井下测量信息。

5、优选地，所述地面收发装置，包括：电磁信号发射模块，其用于生成携带所述启动指令的低频电磁信号，并将所述低频电磁信号传输至所述中继器，以启动所述中继器的井下电磁信号解码、编码及接力传输进程。

6、优选地，所述地面收发装置还包括：中继器运行参数配置模块，其用于在所述中继器启动之前，将中继器内的滤波器的带通频率上限调整至低于所述第一电磁信号的载波频率，从而保持所述中继器的待机状态。

7、优选地，所述中继器包括：运行参数调节模块，其用于接收所述启动指令，并调整中继器内的滤波器的带通频率范围，使得所述第一电磁信号的载波频率在所述带通频率范围内，从而启动所述中继器。

8、优选地，所述地面收发装置，其还用于在无需所述中继器继续工作时，在所述井下发射装置停止生成所述第一电磁信号的时间间隙，生成用于指示所述中继器待机的指令，以指示所述运行参数调节模块，将中继器内的滤波器的带通频率上限调整至低于所述第一电磁信号的载波频率，从而恢复所述中继器的待机状态。

9、另外，本发明还提出了一种闭环随钻测量方法，所述闭环随钻测量方法包括：井下发射装置接收井下测量信息，并生成携带测量信息的第一电磁信号；地面收发装置接收所述第一电磁信号，并通过实时对所述第一电磁信号的信号特征和所携带的测量信息进行识别，来获取所述第一电磁信号的传输状态，从而在达到电磁信号的传输距离极限继而出现传输状态异常时，生成携带启动指令的第三电磁信号，其中，所述启动指令用于指示中继器启动；位于所述井下发射装置与所述地面收发装置之间的中继器响应所述启动指令，并从通过所述井下发射装置获得的所述第一电磁信号中还原出测量信息，而后生成携带当前测量信息的所述第二电磁信号，从而将所述第二电磁信号传输至所述地面收发装置；所述地面收发装置接收所述第二电磁信号。

10、优选地，所述第一电磁信号与所述第三电磁信号具有不同的载波频率。

11、与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

12、本发明提出了一种闭环随钻测量系统，该系统位于井下的井下发射装置将井下测量信息，转化为携带测量信息的第一电磁信号向地面进行发送。之后，位于地面的地面收发装置在能够接收到第一电磁信号时，接收第一电磁信号来得到井下测井信息，在无法接收到第一电磁信号时，则生成用于指示中继器启动的指令。位于井下发射装置和地面收发装置之间的中继器响应启动指令，从第一电磁信号中还原出井下测井信息，并重新将还原出的井下测井信息转化为携带当前测量信息的第二电磁信号向地面进行发送。本发明井下发射装置、中继器和地面收发装置形成闭环系统，不仅提高了电磁信号的传输深度，拓展了电磁随钻测量仪器的应用范围，而且避免了中继器在多口井的起下钻过程，显著缩短了非生产作业时间，降低了生产成本，提高了生产效益。

13、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种闭环随钻测量系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的闭环随钻测量系统，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的闭环随钻测量系统，其特征在于，

4.根据权利要求1～3中任一项所述的闭环随钻测量系统，其特征在于，所述地面收发装置，包括：

5.根据权利要求1～4中任一项所述的闭环随钻测量系统，其特征在于，所述地面收发装置，包括：

6.根据权利要求5所述的闭环随钻测量系统，其特征在于，所述地面收发装置还包括：

7.根据权利要求6所述的闭环随钻测量系统，其特征在于，所述中继器包括：

8.根据权利要求7所述的闭环随钻测量系统，其特征在于，

9.一种闭环随钻测量方法，其特征在于，所述闭环随钻测量方法利用如权利要求1～8中任一项所述的闭环随钻测量系统来实现，所述闭环随钻测量方法包括：

10.根据权利要求9所述的闭环随钻测量方法，其特征在于，所述第一电磁信号与所述第三电磁信号具有不同的载波频率。

技术总结本发明公开了一种闭环随钻测量系统及方法，包括：井下发射装置，用于接收井下测量信息，并生成携带测量信息的第一电磁信号；地面收发装置，用于接收第一电磁信号或第二电磁信号，并通过实时对第一电磁信号的信号特征和所携带的测量信息进行识别，获取第一电磁信号的传输状态，从而在达到电磁信号的传输距离极限继而出现传输状态异常时，生成携带启动指令的第三电磁信号，其中，启动指令用于指示中继器启动；中继器设置在井下发射装置与地面收发装置之间，用于响应启动指令并从通过井下发射装置获得的第一电磁信号中还原出测量信息，而后生成携带当前测量信息的第二电磁信号。本发明提高了电磁信号的传输深度，拓展了电磁随钻测量仪器的应用范围。技术研发人员：光新军,胡越发,叶海超,闫娜,思娜,耿黎东受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9