一种旋转导向钻井系统的下传指令解码方法
【专利摘要】本发明公开了一种旋转导向钻井系统的下传指令解码方法。本方法为：1）旋转导向系统将下传指令转换为泥浆流量信息，发送给井下控制系统；2）井下控制系统实时采集泥浆流量信息，并对一定时间内采集到的流量数据进行滤波处理，如果数据峰值达到设定值H，则判定有指令信息开始下传，进行步骤3）；否则没有指令信息下传；3）实时采集泥浆流量信息，得到下传的脉冲信息；4）计算每一脉冲信息的梯度值，如果信号梯度变化超过设定值h1且为正，则判定出现脉冲上升沿；如果信号梯度变化超过设定值h2且为负，则判定出现脉冲下降沿；5）根据确定出的脉冲信号信息得到所下传的指令信息。本发明能确定识别出是否有出现下传指令以及泥浆脉冲位置。
【专利说明】一种旋转导向钻井系统的下传指令解码方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于石油勘探开发领域，尤其涉及一种用于地面指令下传时，井下系 统对地面指令的接收及解码方法。
【背景技术】
[0002]在石油钻井作业中，能实现对钻进过程闭环控制的旋转导向钻井系统已经逐渐应 用于石油勘探开发作业中。目前，在旋转导向钻井领域，大部分关键技术均掌握在国外几家 油气开发服务公司手中，国内公司在该领域正处于发展初期。随着我国国民经济的快速发 展，对石油资源的勘探开发需求日趋紧迫，对高效的石油钻井系统的要求越来越高。因此， 开发出自己成熟的旋转导向钻井系统，已经成为国内石油钻井行业的重要任务。
[0003]相对于以往的石油钻井系统，旋转导向钻井系统的一个重要特征就是实现了钻井 过程的闭环控制，既在钻井过程中，井下系统在无需停钻的情况下，可以接收通过泥浆传输 的地面指令并调整钻具的运行状态，其中关键的一步就是井下系统对下传指令的准确接收 及解算。
[0004]现有的编解码方法，比如参考专利号:ZL201210113132，一般通过控制脉冲阀按照 指定的时序开启或关闭，在井底产生四个泥浆压力负脉冲来完成一个旋转导向下传指令的 发送，四个泥浆压力负脉冲中设置两命令区和一校验区，将两命令区中的脉冲时间间隔排 列组合起来表征所发送的下传指令，将校验区的脉冲时间间隔用作校验下传指令；与编码 方法对应，解码方法通过井底泥浆压力测量装置对井底四个泥浆压力负脉冲的下降沿进行 检测，获取实测脉冲中与命令区和校验区对应的时间参数，然后通过计算解析出井底接收 到的下传指令，并校验其正确性。该方法指令编解码方法比较复杂，而且由于井下环境非常 复杂，存在各种高强度的振动、冲击、电磁干扰等干扰因素，井下系统对下传的泥浆脉冲信 号的接收及正确识别会受到不同程度的影响，甚至会造成信息下传失败。
[0005]因此，如何接收并正确识别下传信息是旋转导向钻井系统研制过程中必需解决的 一个问题。
【发明内容】
[0006]本项发明的目的是提供一种能够对地面下传信息准确接收并识别的处理方法，解 决了下传信息因衰减、干扰而造成的接收及识别错误率高的难题。
[0007]本发明的技术方案为:
[0008]一种旋转导向钻井系统的下传指令解码方法，其步骤为:
[0009]I)旋转导向系统通过指令转换单元将下传指令转换为设定脉宽的泥浆流量信息， 发送给旋转导向系统的井下控制系统；
[0010]2)井下控制系统实时采集泥浆流量信息，并对一定时间范围内采集到的流量数据 进行滤波处理，如果处理后的数据峰值达到设定值H，则判定有指令信息开始下传，进行步 骤3);否则没有指令信息下传；[0011]3)井下控制系统实时采集泥浆流量信息并进行匹配滤波处理，得到下传的脉冲位
置信息；
[0012]4)井下控制系统根据确定出的脉冲位置信息计算每一脉冲的梯度值，如果信号梯度变化超过设定值hi且为正，则判定出现脉冲上升沿；如果信号梯度变化超过设定值h2且为负，则判定出现脉冲下降沿；
[0013]5)井下控制系统根据确定出的脉冲信号信息得到所下传的指令信息。
[0014]进一步的，所述脉冲信号信息包括脉冲信号的位置和脉冲宽度。
[0015]进一步的，当判定有指令信息开始下传时，所述井下控制系统立即发送指令给井下控制系统的上传工具，停止该上传工具的工作。
[0016]进一步的,所述设定值H大于设定值h1、设定值h2。
[0017]进一步的，所述设定值hl>h2。
[0018]与现有技术相比，本发明的积极效果为:
[0019]由于井下的复杂环境，经常会产生高强度的振动、冲击，产生或大或小的脉冲，这些干扰信号产生的时间和大小难以掌控，进而对泥浆脉冲信息的传输严重干扰，本发明利用匹配滤波算法，通过对下传脉冲宽度的适当调整，提高对下传信息识别的准确率。通过对泥浆脉冲上升(下降)沿附近信号梯度的变化率，确定泥浆脉冲位置，从而根据解码出的脉冲信息得到下传的指令信息，大大提高了解码的准确率。
[0020]为了便于井下系统准确识别出将要有信息下传，本发明在信息下传开始时，首先产生一个较强的脉冲信息，即峰值H大于信息脉冲的峰值，以便井下系统准确判断出将有信息下传并准备采集、识别和解码。
[0021]考虑到脉冲在实际传播过程中，下降沿一般会低于上升沿的高度，因此本发明将脉冲检测过程中的检测值设定为hl〈h2。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]附图为本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0023]本发明的算法结构分为两个部分，利用匹配滤波算法对脉冲信号进行处理，以判断是否有信息下传；确定有信息下传后，利用泥浆脉冲的梯度变化信息，确定泥浆脉冲的上升沿和下降沿，确定泥浆脉冲的位置，从而实现对下传信息的准确接收。算法流程图如附图所示。
[0024]一.信息下传判断算法
[0025]旋转导向系统在钻井过程中，井上控制系统通过指令转换单元将下传指令转换为泥浆流量信息发送给井下控制系统；井下控制系统不断采集泥浆流量信息，并对一定时间范围内采集到的流量数据利用匹配滤波算法进行处理。对匹配滤波后的数据进行判断，如果处理后的数据峰值达到某一个设定值H，则认为有信息开始下传，否则认为没有信息下传。
[0026]二.信息下传脉冲识别算法
[0027]由于已经判断有信息下传，井下控制系统会立即发送指令，停止井下上传工具的工作(以减少对下传信息的干扰)，并采集下传脉冲信息。对采集的脉冲信息，计算其梯度 值，如果信号梯度变化超过某一设定值hi且为正，则认为出现脉冲上升沿；如果信号梯度 变化超过某一设定值h2且为负，则认为出现脉冲下降沿；最后井下控制系统根据解码后的 脉冲信号得到地面下传的指令信息。
【权利要求】
1.一种旋转导向钻井系统的下传指令解码方法，其步骤为: 1)旋转导向系统通过指令转换单元将下传指令转换为设定脉宽的泥浆流量信息，发送给旋转导向系统的井下控制系统； 2)井下控制系统实时采集泥浆流量信息，并对一定时间范围内采集到的流量数据进行滤波处理，如果处理后的数据峰值达到设定值H，则判定有指令信息开始下传，进行步骤3);否则没有指令信息下传； 3)井下控制系统实时采集泥浆流量信息并进行匹配滤波处理，得到下传的脉冲位置信息； 4)井下控制系统根据确定出的脉冲位置信息计算每一脉冲的梯度值，如果信号梯度变化超过设定值hi且为正，则判定出现脉冲上升沿；如果信号梯度变化超过设定值h2且为负，则判定出现脉冲下降沿； 5)井下控制系统根据确定出的脉冲信号信息得到所下传的指令信息。
2.如权利要求1所述的解码方法，其特征在于所述脉冲信号信息包括脉冲信号的位置和脉冲宽度。
3.如权利要求1或2所述的解码方法，其特征在于当判定有指令信息开始下传时，所述井下控制系统立即发送指令给井下控制系统的上传工具，停止该上传工具的工作。
4.如权利要求3所述的解码方法，其特征在于所述设定值H大于设定值h1、设定值h2。
5.如权利要求3所述的解码方法，其特征在于所述设定值hl>h2。
【文档编号】E21B47/12GK103573258SQ201310471238
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年10月10日 优先权日:2013年10月10日
【发明者】孙炳章, 白璟, 刘庆成, 胡超, 刘焕雨, 谢意, 唐雅琴, 刘小玮, 李旭东, 刘伟, 朱强 申请人:航天科工惯性技术有限公司, 中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院