双信道随钻测量系统及其井下模式控制方法与流程

本发明涉及随钻测量技术领域，具体的说，涉及一种双信道随钻测量系统及其井下模式控制方法。

背景技术：

随钻测量(measurewhiledrilling，简称mwd)系统为定向井和水平井施工提供了实时测量的工程参数和地质参数，极大促进了钻井技术的发展。

目前普遍采用的泥浆脉冲式随钻测量系统可在液相钻井液中稳定工作，能够满足深井、超深井的钻井要求，但无法应用于欠平衡钻井。电磁随钻测量(em-mwd)系统可有效应用于欠平衡钻井，传输速率高，但电磁波信号的传输深度受到地层电阻率的限制，传输深度相对较浅，难以满足深井、超深井的使用要求。某些特殊工艺井的施工需要配套以上两种随钻测量系统，才能完成井下信息的传输，因此钻井成本将大为提高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种双信道随钻测量系统及其井下模式控制方法，以解决配套两种随钻测量系统导致成本较高的问题。

本发明提供一种双信道随钻测量系统，包括脉冲随钻测量模式信道和电磁随钻测量模式信道。

本发明还提供一种上述双信道随钻测量系统的井下模式控制方法，包括：

在脉冲随钻测量模式与电磁随钻测量模式之间切换。

一方面，由脉冲随钻测量模式切换至电磁随钻测量模式时，具体包括：

在地面控制泵的开关状态；

井下发射机检测泵的开关状态；

当泵的开关状态符合特定的序列时，将脉冲随钻测量模式切换至电磁随钻测量模式。

在一种实施方式中，所述检测泵的开关状态，具体为：

利用加速度传感器检测井下仪器的振动加速度；

当振动加速度达到振动阈值时，判定为开泵状态；当振动加速度小于振动阈值时，判定为停泵状态。

在另一种实施方式中，所述检测泵的开关状态，具体为：

利用探管检测管柱压力和环空压力；

当管柱压力与环空压力之间的差值达到压力阈值时，判定为开泵状态；当管柱压力与环空压力之间的差值小于压力阈值时，判定为停泵状态。

优选的是，所述特定的序列中包括至少两次开泵状态，且其中每次开泵状态都在预设的时长范围之内。

另一方面，由电磁随钻测量模式切换至脉冲随钻测量模式时，具体包括：

在地面控制泵的开关状态；

井下发射机检测泵的开关状态；

当泵的开关状态符合特定的序列时，将电磁随钻测量模式切换至脉冲随钻测量模式。

优选的是，所述特定的序列中包括至少两次开泵状态，且其中每次开泵状态都在预设的时长范围之内。

另一方面，由电磁随钻测量模式切换至脉冲随钻测量模式时，具体包括：

由地面发射装置发射电磁波信号；

井下发射机接收并解码电磁波信号；

当电磁波信号为更改模式指令时，将电磁随钻测量模式切换至脉冲随钻测量模式。

本发明带来了以下有益效果：本发明提供的双信道随钻测量系统中，包括脉冲随钻测量模式信道和电磁随钻测量模式信道，因此不需要决配套两种随钻测量系统，从而降低了钻井成本。并且，本发明还提供了该双信道随钻测量系统的井下模式控制方法，能够根据不同井况和钻井需求，进行脉冲随钻测量模式与电磁随钻测量模式之间的实时切换和控制，不需要起钻更换设备，从而缩短了钻井周期，提高了生产效益。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过 在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是本发明实施例一提供的井下模式控制方法的流程图；

图2是本发明实施例一中第一种实施方式的详细流程图；

图3是本发明实施例一中第二种实施方式的详细流程图；

图4是本发明实施例二提供的井下模式控制方法的流程图；

图5是本发明实施例三提供的井下模式控制方法的流程图；

图6是本发明实施例三中的详细流程图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

本发明实施例提供一种双信道随钻测量系统，包括脉冲随钻测量模式信道和电磁随钻测量模式信道。

双信道随钻测量系统井下发射机集成了脉冲随钻测量和电磁随钻测量的井下发射机模块，将两种传输模块的电气接口、机械接口、供电、通信协议进行整合，用于完成探管数据的通信、数据处理、信号的编码和调制、信号发射、模式控制等功能，并可在地面由电脑通过通信总线对井下发射机进行配置，更改发射机mcu所使用的变量表，也可完成井下初始工作模式的配置。

本发明实施例还提供了上述双信道随钻测量系统的井下模式控制方法，该方法主要包括在脉冲随钻测量模式与电磁随钻测量模式之间切换。

本发明实施例提供的双信道随钻测量系统中，包括脉冲随钻测量模式信道和电磁随钻测量模式信道，因此不需要决配套两种随钻测量系统，从而降低了钻井成本。并且，本发明实施例还提供了该双信道随钻测量系统的井下模式控制方法，能够根据不同井况和钻井需求，进行脉冲随钻测量模式与电磁随钻测量模式之间 的实时切换和控制，不需要起钻更换设备，从而缩短了钻井周期，提高了生产效益。

实施例一：

本实施例中详细描述由脉冲随钻测量模式切换至电磁随钻测量模式的过程，如图1所示，该过程具体包括：

s11：在地面控制泵的开关状态。

由地面控制泵的开关状态，并且组成特定的开停泵组合序列。

s12：井下发射机检测泵的开关状态。

s13：当泵的开关状态符合特定的序列时，将脉冲随钻测量模式切换至电磁随钻测量模式。

井下发射机mcu判别出特定的序列后，由脉冲随钻测量模式转换到电磁随钻测量模式，实现对仪器的控制功能。

上述步骤s12可以通过两种方式实现。

如图2所示，在第一种实施方式中，具体为：

利用加速度传感器检测井下仪器的振动加速度。首先采集x轴方向的振动加速度，再采集y轴方向的振动加速度，然后计算振动加速度的值。

当振动加速度达到振动阈值时，判定为暂处于开泵状态。另外，还可以计算开泵状态的持续时间，如果开泵状态的持续时间大于某一时间阈值，则可以判定为稳定的开泵状态。此时，可以计算开泵时间，用于步骤s13中判断其是否符合特定的序列。

当振动加速度小于振动阈值时，判定为暂处于停泵状态。另外，还可以计算停泵状态的持续时间，如果停泵状态的持续时间大于某一时间阈值，则可以判定为稳定的停泵状态。此时，可以计算停泵时间，用于步骤s13中判断其是否符合特定的序列。

作为一个优选方案，该特定的序列中包括至少两次开泵状态，且其中每次开泵状态都在预设的时长范围之内。

本实施例中，该特定的序列中包括三次开泵状态。其中，第一次开泵状态的预设的时长范围是10至30秒，第二次开泵状态的预设的时长范围是30至50秒，第三次开泵状态的预设的时长范围是10至30秒。

井下发射机mcu判别出泵的开停状态符合该特定的序列后，就将模式置换 标志位置为1，然后将脉冲随钻测量模式切换至电磁随钻测量模式。

如图3所示，在第二种实施方式中，步骤s12中检测泵的开关状态具体为：

利用探管检测管柱压力和环空压力。首先获取管柱压力值，再获取环空压力值，然后计算管柱压力与环空压力之间的差值。

当管柱压力与环空压力之间的差值达到压力阈值时，判定为暂处于开泵状态。另外，还可以计算开泵状态的持续时间，如果开泵状态的持续时间大于某一时间阈值，则可以判定为稳定的开泵状态。此时，可以计算开泵时间，用于步骤s13中判断其是否符合特定的序列。

当管柱压力与环空压力之间的差值小于压力阈值时，判定为暂处于停泵状态。另外，还可以计算停泵状态的持续时间，如果停泵状态的持续时间大于某一时间阈值，则可以判定为稳定的停泵状态。此时，可以计算停泵时间，用于步骤s13中判断其是否符合特定的序列。

之后的步骤s13与上述第一种实施方式相同。井下发射机mcu判别出泵的开停状态符合该特定的序列后，就将模式置换标志位置为1，然后将脉冲随钻测量模式切换至电磁随钻测量模式。

应当说明的是，本实施例中的开停泵组合序列仅作为举例说明。在其他实施方式中，也可以由多次停泵状态组成，或者包括若干次开泵状态和停泵状态。其中的次数以及每次开泵状态或停泵状态的时长范围，均可以根据实际需要进行设置。

实施例二：

本实施例中详细描述由电磁随钻测量模式切换至脉冲随钻测量模式的过程，如图4所示，该过程具体包括：

s21：在地面控制泵的开关状态。

由地面控制泵的开关状态，并且组成特定的开停泵组合序列。

s22：井下发射机检测泵的开关状态。

s23：当泵的开关状态符合特定的序列时，将电磁随钻测量模式切换至脉冲随钻测量模式。

井下发射机mcu判别出特定的序列后，由电磁随钻测量模式转换到脉冲随钻测量模式，实现对仪器的控制功能。

上述步骤s22可以通过两种方式实现，其具体实施方式与实施例一中的两种 实施方式基本相同(参照图2、图3)，其不同点仅在于最终的模式转换，是由电磁随钻测量模式转换到脉冲随钻测量模式。

实施例三：

本实施例中详细描述由电磁随钻测量模式切换至脉冲随钻测量模式的另一种实现方式，如图5所示，该过程具体包括：

s31：由地面发射装置发射电磁波信号。

s32：井下发射机接收并解码电磁波信号。

如图6所示，信号经地层传输至井下发射机模块之后，井下发射机接收电磁波信号。首先启动ad转换，然后进行信号增益控制，经数字滤波、带通滤波、信号放大、解调、差分解码，解码后的指令由mcu判定。

s33：当电磁波信号为更改模式指令时，将电磁随钻测量模式切换至脉冲随钻测量模式。

如果判定为更改模式指令，则将各参数均设置为最大值，向地面发射特定的电磁波信号，确认获取指令。然后将模式置换标志位置为1，将电磁随钻测量模式切换至脉冲随钻测量模式。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。