存储式测井仪器位置的获取方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种存储式测井仪器位置的获取方法和装置。其中，该方法包括：读取预先获取的钻柱修正数据，其中，钻柱修正数据为按照钻柱操作顺序记录的数据，钻柱修正数据包括：实长数据、测长数据以及修正数据，其中，实长数据为当前操作钻柱的实际长度，测长数据为按照卡瓦状态变化确定的当前操作钻柱的测量长度；获取与起始时间对应的原始时深数据，其中，原始时深数据为实时记录的时间-深度的数据；使用实长数据、测长数据以及修正数据按照平差公式对原始时深数据进行修正，得到测井仪器的位置数据。采用本发明，解决了修正仪器位置不准确导致测井资料失真的问题，实现了快速准确修正原始数据，得到准确的仪器位置的效果。
【专利说明】存储式测井仪器位置的获取方法和装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测井控制领域，具体而言，涉及一种存储式测井仪器位置的获取方法 和装置。
【背景技术】
[0002] 存储式测井是一种钻具输送无电缆存储测井技术，适应于井况条件恶劣的大斜度 井和长位移水平井测井作业，是一种区别于传统电缆测井和钻具输送电缆测井的新的测井 工艺，随着钻井工艺水平的不断提高，这种测井方式也越来越受到油田用户的欢迎。
[0003] 目前市面上的存储式测井井下仪器的地面深度跟踪技术大多是基于综合录井仪 器的钻头位置跟踪方法改进而来，即使用绞车传感器直接连接在绞车滚筒的主轴上，通过 主轴带动绞车传感器转动来获得绞车上下行脉冲计数。
[0004] 为了能够将绞车传感器产生的上下行绞车脉冲转换为大钩的位移量，计算机需要 获取到绞车的基本参数，代入到绞车模型（如图1所示）中进行计算，最后得到每个脉冲对 应的大钩位移量，其中的，R'为滚筒的12'半径，R1'为滚筒和钢丝绳10'的半径，r'为钢 丝绳的半径，通过上述的三个参数计算大钩的位移量。
[0005] 由于下测与上测（即下钻与起钻）过程不是连续的，而是要通过不断的接、卸钻具 实现的，也即大钩位置变化的时候，井下仪器不一定随着大钩位置移动而运动，必须结合大 钩的轻、重载状态判断。一般情况下，当卡瓦处于坐卡状态（即大钩轻载）时，此时下部钻 具加上仪器的重量全部都加在卡瓦，钢丝绳上承载的只有大钩的重量，而重载时（即当卡 瓦处于卸卡状态时）下部钻具与大钩相连，钢丝绳上承载的就是大钩、钻具组合和测井仪 器的总重量了。
[0006] 通过设置的坐卡瓦重量限值（一般而言此门限值设置的略大于大钩重量）并结合 大钩负荷传感器传来的信号（经过数模转换）进行比较，得知坐卡瓦的当前状态，即下部钻 具组合是连接在大钩上还是已经脱离了，如果连接在大钩上，那么下井仪器的移动与大钩 就是同步的，如果下部钻具组合脱离了大钩，那么无论大钩如何移动下井仪器都是处于静 止状态，综合以上方法就能够得到井下测井仪器测量深度（位置）。
[0007] 由于录井专业的特点，其主要关注的重点是钻进（钻头破裂开地层）过程，而起、 下钻（为了换钻头、螺杆或其他原因卸接钻具）过程（在测井专业里面叫做上、下测）不是 录井关注的重点，因此对钻位精度的要求较低，往往一个起下钻过程结束后钻位误差能够 达到1-2 %甚至以上（譬如某井井深3000米，下钻到底后深度跟踪结果是2950米），在录 井行业这个误差是可以忍受的，但是对于测井行业而言是绝对不允许的。
[0008] 在硬件设备工作正常的情况下，这个井深误差的主要来源是绞车模型参数（包括 滚筒直径、滚筒长度、大绳直径、大绳股数）的输入误差。譬如滚筒直径实际为80cm，但是由 于测量误差，输入为82cm，那么测量位移就会大于大钩的实际位移。
[0009] 具体地，存储式测井的下井仪器是悬挂在钻具组合下端，为了能够将下井仪器送 入井底，那么必须依赖于钻井队通过控制大钩运动（用于将钻柱或井下钻具组合吊起或下 放）、液压大钳（用于将钻柱与井下钻具组合连接或卸开）和卡瓦（用于卡住井下钻柱，防 止大钩与钻柱脱离时发生掉落事故）的配合不停的将钻杆（柱）与井下钻具组合连接，方 能够将下井仪器推送下去。
[0010] 下面以下测（如图2虚线左半区所示）为例对计算机自动判别钻具测量长度过程 做一个简单说明，这里将其分为了三个阶段。虚线左侧为下测的过程，虚线右侧为上测的过 程。
[0011] 阶段一：上个下放钻具过程结束后，司钻控制绞车，将大钩从低位向上提，当提到 高位（假设一柱三个单根，大概就是30米左右，图中虚线左侧①的位置），静止后等待二层 平台钻工将坚立在钻台面22的钻柱与大钩连接起来。
[0012] 阶段二：当蓝色与井下橙色钻柱连接后，钻井平台上的钻工再利用液压大钳将该 钻柱与井下钻具组合连接在一起（图中虚线左侧①的位置），连接完毕后，钻工会将位于井 口 21的卡瓦23拿走（司钻此时需要上提大钩配合），此时井下钻具组合的所有重量都会被 大钩所承载，在录井专业里面，该过程叫做'卸卡瓦'，在这个过程中大钩负荷经历了由轻载 到重载的变化，此时计算机就会将这个卡瓦状态变化时大钩所在高度记录下来，这里假设 为H1。
[0013] 通过与上个下放钻具过程阶段三的H2取差值，可以得到大概的钻柱测量长度（轻 载时误差较大），此长度用于判别钻柱中包含了几根钻具（或短节）。
[0014] 阶段三：司钻开始下放大钩，钻柱（包含下井仪器）此时随大钩向下移动，在移动 过程中下井仪器在井下记录采集数据，地面设备记录原始的时深数据。当大钩移动到低位 (大概0. 6-1. 2米，图中虚线左侧②的位置时），位于钻井平台的钻工将卡瓦放在井口与井 下钻具之间，此时井下钻具的所有重量都被卡瓦所承载，在录井专业里面，该过程叫做'坐 卡瓦'，在这个过程中大钩负荷经历了由重载到轻载的变化，此时计算机就会将这个卡瓦状 态变化时大钩所在高度记录下来，这里假设为H2。
[0015] 三个阶段不断交替操作，井下仪器就会随着井下钻具组合长度的增加不断向井下 移动，但是由于仪器在井下，无法得知其具体位移，只能够通过新接入井下钻具组合的钻柱 长度判断井下仪器的移动距离，可以通过Hl与H2两者之差得到接入钻柱（蓝色）的测量 长度，从而间接得到下井仪器的计算位移（有误差），而下井仪器的实际位移是已知量，即 钻柱的长度L(同类型钻具情况下），三个阶段结束后，将以上钻柱相关信息记录到"下测钻 柱修正列表"文件中。
[0016] 为了解决此问题，现有存储式测井仪器地面跟踪常用方法是分为两步走：
[0017] 第一步，在井下仪器的地面深度实时跟踪阶段，采用人工修正的方法结合钻具表 对下井仪器位置进行单根（柱）修正。以下测为例：譬如当前井深为3000米，仪器位置为 2000米，当前钻柱长度30米，而实际测量位移只有29. 8米，那么需要操作员手动将钻位从 2029. 8米修正为2030米，否则误差累计下去，就会造成下钻到底后产生较大的深度误差。
[0018] 第二步，由于手动修正仪器位置，意味着同一个时间点深度出现了跳变，也就是说 人为导致出现了漏测，表现在测井曲线上就是测量参数拉直线，这在测井中属于资料漏失。 为此必须针对原始时深数据文件进行后期处理，处理过程一般是针对每一个深度段进行修 正，分段方法是：如果整个上（下）测井过程中间没有人工修正仪器位置（理想状态，实际 上由于施工工况非常复杂，因此基本上不存在这种情况），那么就是一段，如果中间有人工 参与仪器位置修正，则把其分为多段进行处理。
[0019] 举例来说，对于第一步中的下测过程，就是将其分为0-2030米和2030-2950米 两段，然后通过平差公式对每个段内的点进行计算修正，具体平差公式为：修正后仪器 位置=(钻具累计长度/测量段长度）X(仪器位置-测量段起点深度）。假设要处 理深度为1888米的记录点，那么经过平差公式计算，可以得到修正后的测量点深度为 ： (2030/2029. 8M1888-0) = 1888. 186米。从而达到了修正的目的，解决了绞车模型参数输 入误差造成的下井仪器深度错位问题。
[0020] 由上面描述可以看出，实现存储式测井井下仪器地面深度精确跟踪的关键是仪器 地面深度跟踪方法和测后对实时记录的'时间-深度'原始数据文件（以下简称'原始时深 数据文件'）进行处理的算法，其中最为重要的是仪器地面深度跟踪方法，它将直接影响到 测后修正原始时深文件的有效性及测井资料的质量和可信度、测后处理效率（存储式测井 往往要求测井结束后在现场出资料）及资料能否通过验收起着关键性作用。
[0021] 目前，存储式测井使用较为普遍的是上述的井下仪器深度跟踪及后期原始数据处 理方法，但是其存在以下技术缺陷：
[0022] 1.采用人工方式修正仪器位置。首先何时修正没有具体要求，大多是操作员的个 人习惯决定了何时修正，其次依赖于人工作业会造成增加操作失误的几率。
[0023] 2.由于人工修改没有固定规律，造成后期资料处理困难，在测井出现问题情况下 往往需要将数据发回厂家处理，仪器的使用门槛偏高，对售后服务及市场推广工作造成较 大阻力。
[0024] 3.在不同深度段，系统的测量误差是不同的，即是动态变化的，而现有方法分段方 式过于随机，往往是不同的测量误差用一个系数去调整，调整结果不正确。
[0025] 4.此方法默认不同钻具类型手动卡瓦时的'钻具余长'是相同的，可是实际上不同 的钻具类型其'钻具余长'是不相同的（见表1)，也就是说不同类型钻具切换点的井下仪 器实际位移与钻具长度不符，而人工强行按照钻具累计下深修正下井仪器位置，会导致后 期测井资料严重失真（如自然伽马曲线的拉伸或压缩，变密度灰度图出现类似马赛克的现 象）。
[0026] 表1不同钻具类型坐卡后的'余长'
[0027]
【权利要求】
1. 一种存储式测井仪器位置的获取方法，其特征在于，包括： 读取预先获取的钻柱修正数据，其中，所述钻柱修正数据为按照钻柱操作顺序记录的 数据，所述钻柱修正数据包括：实长数据、测长数据以及修正数据，其中，所述实长数据为当 前操作钻柱的实际长度，所述测长数据为按照卡瓦状态变化确定的当前操作钻柱的测量长 度； 获取与所述起始时间对应的原始时深数据，其中，所述原始时深数据为实时记录的时 间-深度的数据； 使用所述实长数据、所述测长数据以及所述修正数据按照平差公式对所述原始时深数 据进行修正，得到测井仪器的位置数据。
2. 根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，在读取预先获取的钻柱修正数据之 前，所述获取方法包括： 确定所述当前操作钻柱中的钻具数量，并按照所述钻具数量确定所述实际长度；以及 按照所述卡瓦状态变化确定所述测量长度。
3. 根据权利要求2所述的获取方法，其特征在于，确定所述当前操作钻柱中的钻具数 量包括： 获取当前操作中第一次卡瓦状态变化时的第一大钩高度和第二次卡瓦状态变化时的 第二大钩高度； 将所述第一大钩高度与所述第二大钩高度之间的差值作为测量钻柱长度； 读取预先获取的测量钻柱长度和钻具累计长度的第一差值，以及当前的测量钻柱长度 和钻具累计长度的第二差值； 在所述第二差值小于所述第一差值的情况下，将预先得到的所述钻具数量的值加一， 得到更新后的钻具数量。
4. 根据权利要求2所述的获取方法，其特征在于，按照所述卡瓦状态变化确定所述测 量长度包括： 判断大钩负荷状态在预设时间段内是否发生变化； 如果所述大钩负荷状态在预设时间段内发生变化，则确认没有发生所述卡瓦状态变 化； 如果所述大钩负荷状态在预设时间段内没有发生变化，则确认发生所述卡瓦状态变 化。
5. 根据权利要求4所述的获取方法，其特征在于，在判断所述大钩负荷状态在预设时 间段内是否发生变化之后，所述获取方法包括： 获取大钩高度； 在所述大钩高度符合预设高度范围时，确认没有发生所述卡瓦状态变化； 在所述大钩高度不符合预设高度范围时，确认发生所述卡瓦状态变化。
6. 根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，在读取预先获取的钻柱修正数据之 前，所述获取方法包括： 生成所述钻柱修正数据，其中，所述钻柱修正数据还包括：与所述实长数据和所述修正 数据对应的钻具编号； 读取预先得到的钻具余长数据，其中，所述钻具余长数据包括所述钻具编号及其对应 的余长数据； 按照所述钻具编号获取对应的所述余长数据、所述实长数据和所述修正数据； 使用所述余长数据对所述实长数据和所述修正数据进行修正得到修正后的实长数据 和修正后的修正数据。
7. -种存储式测井仪器位置的获取装置，其特征在于，包括： 第一读取模块，用于读取预先获取的钻柱修正数据，其中，所述钻柱修正数据为按照钻 柱操作顺序记录的数据，所述钻柱修正数据包括：实长数据、测长数据以及修正数据，其中， 所述实长数据为当前操作钻柱的实际长度，所述测长数据为按照卡瓦状态变化确定的当前 操作钻柱的测量长度； 第一获取模块，用于获取与所述起始时间对应的原始时深数据，其中，所述原始时深数 据为实时记录的时间-深度的数据； 第一修正模块，用于使用所述实长数据、所述测长数据以及所述修正数据按照平差公 式对所述原始时深数据进行修正，得到测井仪器的位置数据。
8. 根据权利要求7所述的获取装置，其特征在于，所述获取装置包括： 第一确定模块，用于确定所述当前操作钻柱中的钻具数量，并按照所述钻具数量确定 所述实际长度；以及 第二确定模块，用于按照所述卡瓦状态变化确定所述测量长度。
9. 根据权利要求8所述的获取装置，其特征在于，所述第一确定模块包括： 第二获取模块，用于获取当前操作中第一次卡瓦状态变化时的第一大钩高度和第二次 卡瓦状态变化时的第二大钩高度； 第一计算模块，用于将所述第一大钩高度与所述第二大钩高度之间的差值作为测量钻 柱长度； 第二读取模块，用于读取预先获取的测量钻柱长度和钻具累计长度的第一差值，以及 当前的测量钻柱长度和钻具累计长度的第二差值； 第二计算模块，用于在所述第二差值小于所述第一差值的情况下，将预先得到的所述 钻具数量的值加一，得到更新后的钻具数量。
10. 根据权利要求8所述的获取装置，其特征在于，所述第二确定模块包括： 判断模块，用于判断大钩负荷状态在预设时间段内是否发生变化； 第一确认模块，用于如果所述大钩负荷状态在预设时间段内发生变化，则确认没有发 生所述卡瓦状态变化； 第二确认模块，用于如果所述大钩负荷状态在预设时间段内没有发生变化，则确认发 生所述卡瓦状态变化。
11. 根据权利要求10所述的获取装置，其特征在于，所述获取装置包括： 第三获取模块，用于获取大钩高度； 第三确认模块，用于在所述大钩高度符合预设高度范围时，确认没有发生所述卡瓦状 态变化； 第四确认模块，用于在所述大钩高度不符合预设高度范围时，确认发生所述卡瓦状态 变化。
12. 根据权利要求7所述的获取装置，其特征在于，所述获取装置包括： 生产模块，用于生成所述钻柱修正数据，其中，所述钻柱修正数据还包括：与所述实长 数据和所述修正数据对应的钻具编号； 第三读取模块，用于读取预先得到的钻具余长数据，其中，所述钻具余长数据包括所述 钻具编号及其对应的余长数据； 第四获取模块，用于按照所述钻具编号获取对应的所述余长数据、所述实长数据和所 述修正数据； 第二修正模块，用于使用所述余长数据对所述实长数据和所述修正数据进行修正得到 修正后的实长数据和修正后的修正数据。
【文档编号】E21B47/04GK104234702SQ201410432133
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】陈东海, 李怀周 申请人:中国电子科技集团公司第二十二研究所