[发明专利]一种随钻测量泥浆压力波信号周期的动态优化设计方法

说明书

本发明涉及石油与天然气工程随钻测量技术领域，公开了一种随钻测量泥浆压力波信号周期的动态优化设计方法，其包括以下步骤：根据钻井工程施工参数，计算泥浆压力波信号的衰减随其周期的变化；通过压力传感器测量噪声并分析噪声频谱；基于信号衰减预测结果，计算衰减后信号与测量噪声的信噪比；根据解码正确率、所需数据传输速率，基于信噪比、噪声频谱，选择泥浆压力波信号周期。本发明可以根据单井具体施工情况而调节随钻测量泥浆压力波信号周期；而且该方法简便可靠，可有效避免盲目依赖经验，具有很大的应用价值。

技术领域

本发明涉及石油与天然气工程随钻测量技术领域，尤其是一种随钻测量泥浆压力波信号周期的动态优化设计方法。

背景技术

随钻测量技术可以将井下工具测量的温度、井斜、方位、地层电阻率、地层伽马等测量数据通过无线方式传输至地面，使工程技术人员掌握重要井下工程数据的动态变化，是实现定向钻井、地质导向钻井的关键技术。

目前，业界中随钻测量数据主要采用基于钻柱内泥浆压力波的无线数据传输技术。现有各类随钻测量仪器的工作信号周期往往被固定为几个选择值，现场作业时，工程人员往往依据经验或者直接选择最低的信号周期进行施工。但是，改变作业区域后，情况差异较大的工程条件下，以往的经验不一定可靠。另外，随着钻井技术的发展，所需要动态监测的数据要求实时性越来越强，数据种类也越来越多。固定的信号周期选择值，并不一定能够在解码正确率与传输速率要求之间取得较好平衡，不是所需施工井的最佳工作周期。

因此，如何根据不同井或者同一井不同施工井段的传输速率要求，选择随钻测量数据传输最佳信号周期是随钻测量技术中的一项重要问题。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的不足之处，提供一种随钻测量泥浆压力波信号周期的动态优化设计方法，可以根据施工现场情况，针对性地选择信号周期，以达到现场可能实现的最佳数据传输速率。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种随钻测量泥浆压力波信号周期的动态优化设计方法，包括以下步骤：

S1、根据钻井工程施工参数，计算泥浆压力波信号的衰减随其周期的变化；

S2、通过压力传感器测量噪声并分析噪声频谱；

S3、基于信号衰减预测结果，计算衰减后信号与测量噪声的信噪比；

S4、根据解码正确率、所需数据传输速率，基于信噪比、噪声频谱，选择泥浆压力波信号周期。

进一步地，所述钻井工程施工参数包括泥浆泵排量、泥浆密度、泥浆粘度、泥浆固相含量、泥浆固相材料粒径、井深、井身结构、钻具几何参数；

所述计算泥浆压力波信号的衰减随其周期变化的步骤如下：

(1)根据系统稳定评估方法，利用液固两相流纳维斯托克斯方程，采用小扰动线性化法，得到压力波在井筒内的传输系统稳定性计算的解析解，

η＝g(Q,ρ,μ,α_L,r,H,A,T,θ)

式中，

Q——泥浆泵排量，单位为m³/s；

ρ——泥浆密度，单位为kg/m³；

μ——泥浆粘度，单位为mPa·s；

α_L——泥浆固相含量，无量纲；

r——泥浆固相材料粒径，单位为m；

H——井深，单位为m；

A——钻柱水眼截流面积，单位为m²；