[发明专利]一种井下信息采集系统及其信息采集方法

说明书

一种井下信息采集系统，其包括泥浆泵、井口设备、工控机，其中，泥浆泵通过管道线与井口设备连接，在管道线上设有压力传感器，井口设备与钻杆相连接，钻杆的下端连接钻铤，在钻铤内的上部设有脉冲发生器，脉冲发生器下部连接有探管，探管可配置地用于测量钻井状态信息，并对钻井状态信息进行编码，然后根据编码接口控制脉冲发生器将这些编码后信息发送给井口设备，井口设备配置地用于接收井下泥浆压力信息，并对该信息进行解码。本发明能够显著提高现有泥浆脉冲数据传输方式的数据传输能力。

技术领域

本发明涉及一种通信设备及通信方法，特别地涉及一种适用于钻井领域的基于旋转脉冲器的信息采集系统及采集方法。

背景技术

现代石油钻井中，为了更加准确的控制钻井轨迹、掌握井下信息，钻井过程中普遍采用了无线随钻传输技术，实时传输井斜、方位、工具面角、伽马、电阻率、声速、中子孔隙度、密度等钻井、测井数据。目前无线随钻传输技术包括泥浆数据上传、电磁波数据上传技术和声波数据上传技术。泥浆脉冲数据上传技术是目前钻井现场使用较为普遍的一种无线随钻传输技术。

现在泥浆脉冲数据上传技术，由于井下环境的影响和各种噪声的存在，泥浆脉冲在经过长距离的传输后，其强度大幅衰减。因此在强噪声环境下，检测出微弱的数据信号变得十分不易，现有编码技术不得不降低数据传输效率，来保证信号的传输距离和传输准确性。随着钻井技术的发展，原有的数据传输速率越来越不能满足日益增长的数据传输需求。

编码技术是泥浆脉冲上传中一项重要技术；编码技术通过选择脉冲发生方式、按照一定的方式将井下需要传输的数据编辑成一系列脉冲方式、制定数据传输方式和通信协议，来保证井下数据可靠的传输；因为编码技术在数据传输中的重要位置，合理的数据编码方式不仅可以提高数据传输效率，而且能够降低解码的困难程度，提高解码准确性。

发明内容

为了提高泥浆脉冲数据传输的速度，本发明提供了一种工作可靠以及可用于泥浆脉冲数据上传的信息采集系统和信息采集方法。

本发明所需要的采集系统包括地面设备和井下设备两部分组成，地面设备包括压力传感器、一组无线通信设备及网线以及现场工控机；井下设备包括钻铤、脉冲发生器、探管和泥浆发电机。地面设备中，压力传感器负责采集现场管线中的泥浆压力；一组无线通信设备及网线负责将压力传感器采集的压力信息传输给现场工控机；工控机负责采集压力信息的信号处理和解码工作。井下设备中，钻铤是整个井下设备的外套，为整个井下设备提供机械支架；脉冲发生器是泥浆脉冲的发生单元，能够在探管的控制下发出泥浆脉冲；探管是井下装置的电子单元，负责将泥浆发电机发出电力调整到井下设备使用的电压、井下信息的采集、编码实现和脉冲器控制等一系列功能；泥浆发电机负责在泥浆的冲刷下发出电力。

本发明所需的采集方法主要是脉冲压力信息的编码方法，具体而言，将数据的发送分为四个区，分别为同步区、特征区、数据类型区和数据区；其中同步区主要用于表明开始发送数据；特征区为在规定时间内发送一个脉冲，用于地面解码时能够提取该信号特征作为后续信号提取时的依据；数据类型区主要用于和通信协议对应，根据通信协议就能查明发送的数据的个数和分别代表的意义；数据区即为发送的数据，根据数据类型区对应的通信协议即可以解码。

具体而言，本发明提供一种井下信息采集系统，其包括泥浆泵、井口设备、工控机，其中，泥浆泵通过管道线与井口设备连接，在管道线上设有压力传感器，井口设备与钻杆相连接，钻杆的下端连接钻铤，在钻铤内的上部设有脉冲发生器，脉冲发生器固定在钻铤内的壁面上且其下部连接有探管，探管可配置地用于测量钻井状态信息，并对钻井状态信息进行编码，然后根据编码接口控制脉冲发生器将这些编码后信息发送给井口设备，井口设备配置地用于接收井下泥浆压力信息，并对该信息进行解码。

优选的是，所述钻井状态信息包括井斜角、高边工具角信息。

优选的是，压力传感器通过第一网线与第一无线设备相连接，工控机通过第二网线与第二无线设备相连接，第一无线设备和第二无线设备之间可无线传递数据信息。