[发明专利]一种随钻地震参考信号采集方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种随钻地震参考信号采集方法及装置，也就是利用钻井过程中钻头振动产生的噪声作为震源，对沿钻柱方向传播的钻头振动信号进行自动采集、无线传输的随钻地震设备。

背景技术

随钻地震方法以钻井作业中钻头破岩时产生的震动作为地下震源，通过安装在井架和钻杆顶端的传感器采集由钻杆传送上来的钻头震动信号，并通过地面测线上的检波器排列采集经地层传播上来的钻头信号的直达波和反射波。由钻杆上采集到的信号通常称为参考信号或导航信号，将参考信号经过预处理后与地面检波器的信号进行互相关和时移以及各种去噪处理，实时地确定钻头在地面地震时间剖面上的位置，并能实时地预测钻头前方的地层压力情况，从而协助钻井安全决策和优化套管设计，促进了随钻地震技术的发展。

无论是布线的或无线的系统，现有技术的地震记录系统大部分与所述单元的无线电控制组件和/或记录组件相分开。在这些现有技术系统中，需要外部布线将一个单元的地震检波器组件与该单元的记录和/或无线电遥测组件相连接，给现场施工带来许多不便。对于传感器和采集单元的的操作是通过预先编程的情况下来控制的，使得实时监视、控制传感器及采集单元十分不便。

无线地震数据采集装置也有采用无线方式的，一般包括电台、地震勘探检波器及数据采集站，所述电台选用扩频数传电台，地震勘探检波器选用三分量数字地震勘探检波器，所述数据采集站装在扩频数传电台与三分量数字地震勘探检波器之间，其信号连接关系是：数据采集站通过总线与检波器连接，数据采集站的数据输出线与扩频数传电台的数据输入线连接，由数据采集站将检波器的数据缓存后，依时序先后经扩频数传电台传输到记录中心。这种无线地震数据采集装置是基于常规地震勘探的采集装置，它是通过记录中心的点名把缓存里记录的短时间地震数据通过电台发送出去的，并不适合大量高精度参考信号的实时采集处理的要求，也不适合安装在旋转的钻柱上。

目前随钻地震参考信号采集，最流行的体系结构是三分量加速度计安装在方钻杆上方水龙带的位置，通过电缆连接至参考信号的采集、处理设备，经过信号放大、滤波、A/D转换等，转变成数字信号存储起来，以备数据取出和地面检波器组取得数据一起经过专门软件处理，获取地震剖面。在钻井过程中，由于水龙带的摆动，容易把信号电缆扯断，由于安装位置的关系，采集到的信号质量较差。

发明内容

本发明的目的，就是克服上述技术的缺陷，提供一种能够满足随钻地震要求的参考信号的采集方法和装置。

本发明的方法是：在方钻杆的下方安装一个装有随钻地震参考信号采集装置的短节，短节内有信号采集处理单元、无线传输单元，沿钻柱传播的钻头附近地层的信号经采集、处理后，由无线传输单元发送至参考信号监控主机，和接收到的沿地层传播的地面振动信号一起为随钻地震实时分析提供数据源。同时装置接收参考信号主机发来的各种设置参数。

本发明的装置是：提供了一种三个输入通道(32)的随钻地震参考信号的数据采集、传输的方法和装置。它包传感器及其信号调理模块、AD转换及数字滤波模块、无线通讯模块、数据暂存单元、参考信号时标系统及电源管理模块。各模块放在一个随钻短节中，构成一个能完成参考信号高速采集及无线传输的装置。

参考信号采集系统的研究内容包括参考信号采集装置、无线通讯系统和参考信号监控主机组成。参考信号采集装置以随钻短节的方式安装在方钻杆的下方。该装置实时采集沿钻柱方向传播的钻头振动信号，并通过无线传输系统实时传至参考信号监控主机，经该主机处理后送至处理中心主机。同时参考信号监控主机通过控制命令可以对参考信号采集装置的各种采集参数进行设置。

如图3所示，随钻地震参考信号采集装置包括加速度计单元(32)、滤波调理单元(33)、信号放大单元(34)、A/D调制单元(35)、数字滤波单元(36)、微处理器单元(37)、实时时钟单元(38)、D/A测试单元(39)、GPS单元(40)、无线通讯单元(41)、存储器单元(42)，各单元置于一短节中。