CN107420093A - 随钻测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种随钻测量方法及系统，其中系统包括：位于井下的释放执行模块，用于将信息球释放至钻杆与井壁之间的环形空间中，使得所述信息球随着泥浆循环返回地面；位于所述释放执行模块内的信息球，用于进行数据采集；位于地面的地面回收回放模块，用于对信息球进行回收，并获取信息球采集的数据。通过井下的释放执行模块将进行数据采集的信息球释放，使得存储有数据的信息球随着泥浆循环返回地面，然后位于地面的地面回收回放模块对信息球进行回收，从而获取信息球采集的数据。这种随钻测量方法及系统对正常钻井作业影响很小，而且成本低廉，可以轻松实现全井筒的参数测量。

Description

随钻测量方法及系统

技术领域

本发明涉及油气开发与勘探领域，尤其涉及一种随钻测量方法及系统。

背景技术

随钻测井与常规电缆测井的主要区别在于其数据采集的实时性，地层数据是在钻井液有轻微入侵或没有入侵的情况下获得的，因而更接近原状地层。在钻井的同时完成地层数据的测试、传输到地面、现场分析、解释，不但节约了钻井周期，而且可以指导钻井，调节钻井轨迹，完善钻井进程因此。目前随钻测井根据数据传输与否分为有线方式和无线式。实时传输方式是通过各种有线或无线的数据传输方式把随钻测量的数据及时传输到地面。这种方式对指导钻井，特别是钻井时的地质导向有着非常重要的意义。

但是当前随钻测量/随钻测井存在着几个问题：数据采集与传输的瓶颈问题。大量的数据采集会产生大量的数据，需要高速的信息传送，但是目前传送方法无论是泥浆脉冲、电磁波都不能解决数据传送瓶颈；另外随钻测井系统成本较高，在全套服务中，需要信号发送器、大功率电池，这些都大大地提高了服务成本。

因此亟需一种随钻测量方法，可以随着钻井过程实时采集必要的环空温度、环空压力等关键数据，又减少了随钻系统的复杂性，节约成本。

发明内容

本发明提供一种随钻测量方法及系统，用以解决现有技术中的随钻测量方法和系统成本高的技术问题。

本发明一方面提供一种随钻测量系统，包括：

位于井下的释放执行模块，用于将信息球释放至钻杆与井壁之间的环形空间中，使得所述信息球随着泥浆循环返回地面；

位于所述释放执行模块内的信息球，用于进行数据采集，其中，采集的数据包括自然伽玛、井径、电磁波电阻率、环空压力、环空温度、钻具振动、钻具方位井斜；

位于地面的地面回收回放模块，用于对信息球进行回收，并获取信息球采集的数据。

进一步的，上述系统还包括：

位于井下的传感器和无线通讯模块，其中，传感器用于将采集到的数据发送给无线通讯模块；

无线通讯模块用于将接收到的数据发送给信息球。

进一步的，上述系统还包括：

位于地面的控制模块，用于对释放执行模块发送控制命令，使释放执行模块将信息球释放至钻杆与井壁之间的环形空间中。

进一步的，上述系统还包括：位于地面的与地面回收回放模块相连的地面数据处理模块，用于对所述数据进行处理和评价。

进一步的，信息球包括：存储器、通讯模块和微处理器，其中，微处理器分别与存储器和通讯模块相连。

进一步的，信息球还包括：分别与微处理器相连的环空压力采集模块和环空温度采集模块。

本发明另一方面提供一种随钻测量方法，包括：

数据采集步骤，置入井下的信息球进行数据采集，其中，采集的数据包括自然伽玛、井径、电磁波电阻率、环空压力、环空温度、钻具振动、钻具方位井斜；

数据传输步骤，信息球被释放至钻杆与井壁之间的环形空间中，使得所述信息球随着泥浆循环返回地面；

数据获取步骤，地面回收回放模块对信息球进行回收，并获取信息球采集的数据。

进一步的，数据采集步骤具体包括：

传感器将采集到的数据发送给无线通讯模块；

无线通讯模块将接收到的数据发送给信息球的通讯模块。

进一步的，数据传输步骤具体包括：

释放执行模块接收到地面控制模块的控制命令后，将信息球释放至钻杆与井壁之间的环形空间中。

进一步的，在所述数据获取步骤之后，还包括：

数据处理步骤，地面数据处理模块对所述数据进行处理和评价。

本发明提供的随钻测量方法及系统，通过井下的释放执行模块将进行数据采集的信息球释放至钻杆与井壁之间的环形空间中，使得存储有数据的信息球随着泥浆循环返回地面，然后位于地面的地面回收回放模块对信息球进行回收，从而获取信息球采集的数据。这种随钻测量方法对正常钻井作业影响很小，而且成本低廉，可以轻松实现全井筒的参数测量，使获取的数据更丰富。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为根据本发明实施例一的随钻测量系统的结构示意图；

图2为根据本发明实施例一的释放执行模块释放信息球的结构示意图；

图3为根据本发明实施例二的随钻测量系统的结构示意图；

图4为根据本发明实施例二的信息球的结构示意图；

图5为根据本发明实施例三的随钻测量方法的流程示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

实施例一

图1为根据本发明实施例一的随钻测量系统的结构示意图，图1中的箭头表示数据流向，线段表示线段两端的模块之间有连接关系；如图1所示，本实施例提供一种随钻测量系统，包括：位于井下的释放执行模块101、位于所述释放执行模块101内的信息球102和位于地面的地面回收回放模块103。

其中，位于井下的释放执行模块101，用于将信息球102释放至钻杆与井壁之间的环形空间中，使得所述信息球102随着泥浆循环返回地面。

具体的，如图2所示的释放执行模块101释放信息球102的结构示意图，置于地面上的钻井井架20与钻机30带动钻杆40高速旋转，钻杆40带动钻头50快速向地下钻进，在地层内钻凿一个井眼70，切入地下不同的地质构造层，以探明地下地质等情况，钻杆40包括纵向流体通道60，流体通道60的出口经过钻头50的水眼51，钻杆和井壁之间形成一个环形空间80。

释放执行模块101即用于定时或不定时的将信息球102释放至钻杆与井壁之间的环形空间中，使得信息球102随着泥浆循环返回地面。

位于释放执行模块101内的信息球102，用于进行数据采集，其中，采集的数据包括自然伽玛、井径、电磁波电阻率、环空压力、环空温度、钻具振动、钻具方位井斜。

具体的，信息球102位于释放执行模块101内，以便于释放执行模块101可控地释放信息球102，信息球102为一个或多个，可采集随钻测量数据并将数据存储在信息球102内，当信息球102被释放且随着泥浆循环返回地面后，信息球102中所存储的数据也随着信息球102一起被带出地面。由于信息球102中存储的数据量取决于信息球102的存储容量，因此，当信息球102中的存储容量够大时，一次性带至地面的数据量也会很大，可大幅度提高数据传输速率。

位于地面的地面回收回放模块103，用于对信息球102进行回收，并获取信息球102采集的数据。

具体的，信息球102被带回地面后，利用地面回收回放模块103对信息球102进行回收，并将信息球102中存储的数据采集出来，以便进行后续处理。

本发明提供的随钻测量方法及系统，通过井下的释放执行模块101将进行数据采集的信息球102释放至钻杆与井壁之间的环形空间中，使得存储有数据的信息球102随着泥浆循环返回地面，然后位于地面的地面回收回放模块103对信息球102进行回收，从而获取信息球102采集的数据。这种随钻测量系统对正常钻井作业影响很小，而且成本低廉，可轻松实现全井筒的参数测量，使获取的数据更丰富。

实施例二

本实施例是在上述实施例的基础上进行的补充说明。

图3为根据本发明实施例二的随钻测量系统的结构示意图，图3中的箭头表示数据流向，线段表示线段两端的模块之间有连接关系；如图3所示，本实施例提供一种随钻测量系统，包括位于井下的释放执行模块101、位于所述释放执行模块101内的信息球102和位于地面的地面回收回放模块103。

进一步的，上述系统还包括位于井下的传感器104和无线通讯模块105，其中，传感器104用于将采集到的数据发送给无线通讯模块105；无线通讯模块105用于将接收到的数据发送给信息球102。

具体的，传感器104位于井下，具体可位于钻头50上，可实时采集包括自然伽玛、井径、电磁波电阻率、环空压力、环空温度、钻具振动、钻具方位井斜等在内的数据，传感器104包括多个，分别用于对随钻测量数据进行测量。传感器104对各类数据进行采集、存储、处理后，将处理后的信息发送到无线通讯模块105中，然后无线通讯模块105将接收到的数据发送给信息球102，具体可以使用WiFi、蓝牙、Zigbee、RFID等无线数据传输方式将数据发送给信息球102。

进一步的，上述系统还包括：

位于地面的控制模块106，用于对释放执行模块101发送控制命令，使释放执行模块101将信息球102释放至钻杆与井壁之间的环形空间中。

具体的，控制模块106位于地面，可通过振动或压力变化发送控制命令给释放执行模块101，从而控制释放执行模块101将信息球102释放至钻杆与井壁之间的环形空间中。

进一步的，上述系统还包括：位于地面的与地面回收回放模块103相连的地面数据处理模块107，用于对数据进行处理和评价。

具体的，地面数据处理模块107从地面回收回放模块103中获取数据，从而对数据进行处理和评价，以供工作人员进行分析研究。

进一步的，图4为根据本发明实施例二的信息球102的结构示意图，如图4所示，信息球102包括：存储器1022、通讯模块1023和微处理器1021，其中，微处理器1021分别与存储器1022和通讯模块1023相连。

具体的，微处理器1021分别对存储器1022和通讯模块1023进行控制，以将通讯模块1023从无线通训模块105接收到的数据存储至存储器1022中。

进一步的，信息球102还包括：分别与微处理器1021相连的环空压力采集模块1024和环空温度采集模块1025。

具体的，微处理器1021也可以包括环空压力采集模块1024和环空温度采集模块1025，以采集环空压力和环空温度。环空压力采集模块1024包括用于环空压力采集的传感器，环空温度采集模块1025包括用于环空温度采集的传感器。

具体的，通讯模块1023、微处理器1021和存储器1022采用一体化集成芯片，，该芯片将微处理器1021、通讯模块1023、存储器1022集成到一起，此外该芯片还可设置模拟到数字信号转换器，以便将采集的模拟信号转换成数字信号进行存储。该芯片大小为5mm(长)*5mm(宽)*0.85mm(高)。环空压力采集模块1024采用的压力传感器的型号为K2H-0003-5T传感器，该传感器的尺寸为1.42mm(长)*1.42mm(宽)*0.9mm(高)。环空温度采集模块1025采用TMP112传感器，该传感器的尺寸为1.6mm(长)*1.66mm(宽)*0.55mm(高)。此外该芯片还设置有供电电池，供电电池的型号为MS414GE。

上述芯片、传感器、供电电池被安装在一块直径为7mm的圆形双面电路板上，芯片在电路板的正面，压力传感器K2H-0003-5T、温度传感器TMP112在电路板反面，供电电池MS414GE加在压力传感器K2H-0003-5T和温度传感器TMP112上面。

上述芯片、传感器、供电电池所在的电路板被环氧树脂封装成一个直径7.5mm的球内，即信息球102，完全可以通过钻头，被释放执行模块101释放至钻杆与井壁之间的环形空间中，然后随着泥浆循环返回地面。

进一步的，所述系统还包括电源管理模块，用于为系统提供电源，所述电源管理模块可采用高温电池组。

实施例三

本实施例为上述装置实施例对应的方法实施例。

图5为根据本发明实施例三的随钻测量方法的流程示意图，如图5所示，本实施例提供一种随钻测量方法，包括：

数据采集步骤201，置入井下的信息球进行数据采集，其中，采集的数据包括自然伽玛、井径、电磁波电阻率、环空压力、环空温度、钻具振动、钻具方位井斜；

数据传输步骤202，信息球被释放至钻杆与井壁之间的环形空间中，使得所述信息球随着泥浆循环返回地面；

数据获取步骤203，地面回收回放模块对信息球进行回收，并获取信息球采集的数据。

由于本实施例为装置实施例一对应的方法实施例，具体可参见实施例一中的记载，在此不再赘述。

本发明提供的随钻测量方法，通过置入井下的信息球进行数据采集，然后将进行数据采集的信息球释放至钻杆与井壁之间的环形空间中，使得存储有数据的信息球随着泥浆循环返回地面，最后地面回收回放模块对信息球进行回收，并获取信息球采集的数据。这种随钻测量方法对正常钻井作业影响很小，而且成本低廉，可以轻松实现全井筒的参数测量，使获取的数据更丰富。

进一步的，数据采集步骤201具体包括：

传感器将采集到的数据发送给无线通讯模块；

无线通讯模块将接收到的数据发送给信息球的通讯模块。

具体的，传感器采集到数据之后，通过无线通讯模块将数据发送给信息球。

进一步的，数据传输步骤202具体包括：

释放执行模块接收到地面控制模块的控制命令后，将信息球释放至钻杆与井壁之间的环形空间中。

具体的，释放执行模块是在地面控制模块的控制下，实现对信息球的释放的。

进一步的，在所述数据获取步骤203之后，还包括：

数据处理步骤204，地面数据处理模块对所述数据进行处理和评价。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种随钻测量系统，其特征在于，包括：

位于井下的释放执行模块，用于将信息球释放至钻杆与井壁之间的环形空间中，使得所述信息球随着泥浆循环返回地面；

位于所述释放执行模块内的信息球，用于进行数据采集，其中，采集的数据包括自然伽玛、井径、电磁波电阻率、环空压力、环空温度、钻具振动、钻具方位井斜；

位于地面的地面回收回放模块，用于对信息球进行回收，并获取信息球采集的数据。

2.根据权利要求1所述的随钻测量系统，其特征在于，还包括：

位于井下的传感器和无线通讯模块，其中，传感器用于将采集到的数据发送给无线通讯模块；

无线通讯模块用于将接收到的数据发送给信息球。

3.根据权利要求1所述的随钻测量系统，其特征在于，还包括：

位于地面的控制模块，用于对释放执行模块发送控制命令，使释放执行模块将信息球释放至钻杆与井壁之间的环形空间中。

4.根据权利要求1所述的随钻测量系统，其特征在于，还包括：位于地面的与地面回收回放模块相连的地面数据处理模块，用于对所述数据进行处理和评价。

5.根据权利要求1-4任一所述的随钻测量系统，其特征在于，信息球包括：存储器、通讯模块和微处理器，其中，微处理器分别与存储器和通讯模块相连。

6.根据权利要求5所述的随钻测量系统，其特征在于，信息球还包括：分别与微处理器相连的环空压力采集模块和环空温度采集模块。

7.一种随钻测量方法，其特征在于，包括：

数据采集步骤，置入井下的信息球进行数据采集，其中，采集的数据包括自然伽玛、井径、电磁波电阻率、环空压力、环空温度、钻具振动、钻具方位井斜；

数据传输步骤，信息球被释放至钻杆与井壁之间的环形空间中，使得所述信息球随着泥浆循环返回地面；

数据获取步骤，地面回收回放模块对信息球进行回收，并获取信息球采集的数据。

8.根据权利要求7所述的随钻测量方法，其特征在于，数据采集步骤具体包括：

传感器将采集到的数据发送给无线通讯模块；

无线通讯模块将接收到的数据发送给信息球的通讯模块。

9.根据权利要求7所述的随钻测量方法，其特征在于，数据传输步骤具体包括：

释放执行模块接收到地面控制模块的控制命令后，将信息球释放至钻杆与井壁之间的环形空间中。

10.根据权利要求7所述的随钻测量方法，其特征在于，在所述数据获取步骤之后，还包括：

数据处理步骤，地面数据处理模块对所述数据进行处理和评价。