[发明专利]一种井下信息采集系统及其信息采集方法

摘要

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。

主权项

1.一种井下信息采集方法，其采用井下信息采集系统进行采集，其中，所述井下信息采集系统包括泥浆泵(13)、井口设备(15)、工控机(8)，其中，泥浆泵(13)通过管道线(12)与井口设备(15)连接，在管道线(12)上设有压力传感器(9)，井口设备(15)与钻杆(5)相连接，钻杆(5)的下端连接钻铤(1)，在钻铤(1)内的上部设有脉冲发生器(2)，其特征在于：脉冲发生器(2)固定在钻铤(1)内的壁面上且其下部连接有探管(3)，探管(3)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(2)将这些编码后信息发送给井口设备(15)，井口设备(15)配置地用于接收井下泥浆压力信息，并对该信息进行解码；其中，钻杆(5)和钻铤(1)均为中空管状，钻杆(5)和钻铤(1)中设置为泥浆通路；脉冲发生器(2)中设有旋转板阀片，通过控制旋转板阀片的旋转阻挡和放流泥浆，给平稳的泥浆压力带来一个正冲击；其中，探管(3)的下部连接有泥浆发动机(4)，泥浆发动机(4)为脉冲发生器(2)和探管(3)提供电力，泥浆发动机(4)在泥浆的冲击下发出三相交流电，并将电力传输给探管(3)，探管(3)将三相交流电经过整流和滤波后向脉冲发生器传输直流电供其正常工作；其中，压力传感器(9)通过第一网线(11)与第一无线设备(10)相连接，工控机(8)通过第二网线(7)与第二无线设备(6)相连接，第一无线设备(10)和第二无线设备(6)之间无线传递数据信息；所述井下信息采集方法包括以下步骤：(1)控制脉冲发生器(2)中的旋转板阀片旋转，按照一定的时序关闭和开启泥浆通路，从而产生一组脉冲信号；(2)当探管(3)需要向井口设备(15)发送数据时，首先根据通信协议和需要发送的数据生成一个数据类型码；(3)如果有一组数据需要发送，而探管(3)中正处于空闲状态没有发送其他数据时，开始发送数据；(4)井口设备(15)对探管(3)传送过来的信息进行解码，通过地面压力采集设备，对立管压力进行采集，然后从采集的压力中，区分出四个数据区，地面解码中，首先通过波形检测检测到同步头，然后根据预先设定的时间采集特征区波形，最后根据特征区采集到的波形数据准确计算数据类型区和数据信息区的信号出现实测脉冲时间参数，计算解析出井下设备上传的数据，数据区的分辨率是0.1秒；其中，在上述第(1)步骤中，所述的一组脉冲信号包括同步区、特征区、数据类型区和数据信息区；其中，同步区数据和特征区数据为每次需要发送数据时自动生成，用于表示现在需要发送一组新的数据，每发送一组符合通信协议的数据需要发送一次同步区数据和特征区数据；特征区数据位于同步区和数据类型区之间，特征区数据的存在使得地面采集到的单个泥浆压力波形更近清晰准确，用做对比波形进行检测；数据类型区和数据信息区编码方式一致，分为前缓冲期和脉冲期，前缓冲期用于衰减前一个脉冲期的干扰信号，脉冲期用于确定信号的信息特征；脉冲期内的信号特征解码采用传统的时间解码方式，参照脉冲出现在脉冲期的时间进行解码；其中，在上述第(3)步骤中，发送过程分以下四步顺序进行：a.发送同步区，同步区包括三个脉冲信号，即每隔相同的时间控制脉冲发生器阻断、开启泥浆通路一次，共控制3次，此时形成了同步区；b.发送特征区，在同步区发送完成后，再等待一定时间后，控制脉冲发生器阻断、开启泥浆通路一次，然后再等待一定时间此时形成了特征区；c.发送数据类型区，在特征区发送完成后，等待一定时间，然后根据通信协议编码值，在对应时间内控制脉冲发生器阻断、开启泥浆通路一次，此时形成了数据类型区；d.发送数据区，在数据类型发送完成后，等待一定时间，然后根据数据编码值，在对应时间内控制脉冲发生器阻断、开启泥浆通路一次，此时形成了数据类型区。