[发明专利]电缆收放装置、井下信息传输装置和方法

说明书

技术领域

本发明有关一种用于井下信息遥测的传输装置和方法，特别是指用于石油、天然气、煤层气等矿产钻井作业过程中进行随钻测量或随钻测井的井下信息传输装置、传输方法及电缆收放装置。

背景技术

在油、气等矿产钻井作业过程中，常常需要把井底的测量信息传输到地面，把地面的操作指令传输到井底。目前现有的传输方式有泥浆压力脉冲方式传输、电磁波传输、电缆传输、声波传输和智能钻杆传输等。其中：

电缆传输方式采用电缆来完成井下仪器与地面仪器的数据通信。现有的电缆传输设备，其数千米长的测井电缆一端连接地面仪器，另一端连接井下仪器，中段经位于地面上的井口滑轮导向后缠绕在电缆绞盘上，通过电缆绞盘可以收放电缆来实现井下仪器的下降和提升。但在钻井过程中，随着井深不断增加，需要不断的续接钻柱，而此时待续接的钻柱将无法越过电缆而连接在当前钻柱上，必须通过转动电缆绞盘将已经下入至井内的全部长度的电缆从井中提升起来，再将续接的钻柱接续在钻柱最底端，之后再将更长长度的电缆下入井内，而在上提或下入电缆的过程当中就需要中断正常的施工作业，占用了较多的钻机时间，效率差，在随钻作业中有被逐渐淘汰的趋势。

目前应用较多的是泥浆压力脉冲方式传输和电磁波传输，不会存在占用钻机时间的问题。但由于井深通常有数千米，高频信号由井底经过数公里的长途跋涉到达井口时很容易被衰减掉，因此这两种传输通道不适合高频信号长距离传输，目前这两种传输方式均以低频信号进行传输，从而导致数据传输速率很低，一般只有1～3bps(位/秒)，通常难以超过30bps，这种低速传输通道严重制约了信息化钻井技术的发展。

声波传输方式尚不具备商用能力，智能钻杆传输虽然有工业化应用，但由于其高昂的成本和操作复杂性、可靠性的问题，也制约了其应用范围，并没有被广泛采用。

可见，寻找简单易行、稳定可靠的高速传输装置和方法是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电缆收放装置，能解决有缆传输装置在接续钻柱时必须反复上提或下入电缆而需中断正常施工作业、占用较多钻机时间的技术问题。

本发明的目的还在于提供一种井下信息传输装置和方法，能解决有缆传输装置在接续钻柱时必须反复上提或下入也缆而需中断正常施工作业、占用较多钻机时间的技术问题。

本发明的目的还在于提供一种井下信息传输装置和方法，能突破长期以来在井下信息传输中所存在的无线通讯速率较低、有线通讯低效这一问题的困扰，可以将井下信息传输速率提高数个数量级，实现高达数万bps甚至百万bps的高速通讯。

本发明采用的技术方案是提供一种电缆收放装置，设于井筒内的钻柱内，其包括：电缆筒，用于收放电缆，所述电缆筒包括一空心柱体，电缆的两端分别从空心柱体伸出，在空心柱体内设有电缆收卷机构；浮筒，与所述电缆筒相连，用于给电缆筒提供浮力，在浮筒上浮时，电缆被不断卷出，而在浮筒下浮时，由所述电缆收卷机构将电缆收卷入电缆筒内。根据上述方案，使电缆可以在钻柱串内自由伸缩而不会发生缠扭，该电缆收放装置可用于改造已知有缆传输设备，使用时只需将由电缆收放装置引出的电缆上下端分别连接地面信息处理机的地面电缆和井下信息处理机即可，由于本发明中用于传输数据的被下入井内的电缆基本被全部卷绕在电缆筒内，因此电缆上端与地面电缆的连接处不必卷入电缆筒内，这样在接续钻柱时，可随时解开电缆连接处，在钻柱接续完毕后再将电缆连接起来，这样在续接钻柱时，不必将全部电缆上提或下入井内，不需中断正常施工作业，占用钻机时间非常短。相对于已知有缆传输设备，因全部的电缆是由地面绞盘所盘绕，如果根据本发明的前述构思，通过将地面电缆断开再连接的方式来达到方便接续钻柱的操作的目的，会出现因现有设备缺少本发明的电缆收放装置，使得地面上的电缆连接头会随着井深增加而必须被下入井内，这样经过多次接钻柱的操作以后，处于井内的电缆将产生多处接头，一方面严重影响了电缆强度和传输信息的稳定性，是不可行的；另一方面，电缆也不能旋转钻进，仍然必须上提电缆，还是存在需中断正常施工作业、占用钻机时间长的缺陷。

相应的，本发明提供了一种井下信息传输方法，通过电缆来使井下信息处理机和地面信息处理机之间进行数据传输，以进行随钻测量，在接续钻柱时包括如下步骤：先将井口附近以上的电缆断开；再接续钻柱；在接续钻柱完毕后，再将被断开的电缆连接起来。