一种井下监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种井下监测系统，属于石油钻井技术领域，以解决现有的监测系统无法实现全井筒监测，井下监测范围和数据量较小，监测数据的传输效率低的技术问题。该井下监测系统包括：多个井下监测装置，所述井下监测装置用于采集并存储井下环境数据，所述多个井下监测装置分布在井筒中；数据处理装置，其用于根据所述多个井下监测装置采集并存储的井下环境数据进行钻井过程的监视以及地层评估。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油钻井
，具体的说，涉及一种井下监测系统。
技术介绍
在石油钻井作业过程中，将钻井工程参数进行实时的测量和上传已成为常规的技术手段。其目的在于通过对井下测量参数的分析，一方面可以提高对钻井过程的控制能力和对地层的评价能力，从而增加油层的钻遇率；另一方面可以及时的发现钻井异常现象(如高温异常、高压异常等)，为高效和安全钻井提供有效保障。目前，较为常用的钻井测量工具是随钻测量仪，随钻测量仪是一种先进的钻井工程参数测量工具，其数据传输主要靠两种方式。第一种是有线传输方式，包括电缆传输方式、特种钻杆传输方式及光纤传感等方式，有线传输速度快、数据量大，但是钻井工具相对复杂，对井下设备要求高，经常影响到正常钻进过程，成本也较高。第二种是无线传输方式，根据传输介质不同又分为泥浆脉冲、电磁波传输和声波传输，其中泥浆脉冲是目前应用最普遍的一种，它是将被测参数转变成钻井液压力脉冲，随着钻井液循环传送到地面，但是传输速度较低，一般为4～16bit/s。电磁波随钻测量是目前应用中最新的技术，主要通过地层或钻柱将数据传输到地面。虽然电磁波传输适用面广，但是信号极易受到干扰，信号衰减快。声波传输的原理与电磁波传输类似，是利用声波或者地震波通过钻杆进行信号传输，数据传输易受到地层性质影响和钻井深度限制。而且，随钻测量仪是一种非常昂贵的工具，极大地增加了钻井成本，同时，由于随钻测量仪的检测点离钻头较远(通常大于0.5m)，导致检测滞后以及信息不充分，而且无法测量全井筒的信息，即无法对已钻地层的地质、岩石物理信息进行重复测量。因此，亟需一种能够实现全井筒监测，扩大井下监测范围和数据量，提高井下监测数据传输效率的井下监测系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种井下监测系统，以解决现有的监测系统无法实现全井筒监测，井下监测范围和数据量较小，监测数据的传输效率低的技术问题。本专利技术提供一种井下监测系统，该系统包括：多个井下监测装置，所述井下监测装置用于采集并存储井下环境数据，所述多个井下监测装置分布在井筒中；数据处理装置，其用于根据所述多个井下监测装置采集并存储的井下环境数据进行钻井过程的监视以及地层评估。所述井下监测装置在井口随钻井液进入钻杆中空区域，在向下流动的钻井液的携带下到达钻杆底部后进入钻杆外的井筒区域并在向上流动的钻井液的携带下到达井口。本专利技术提供的井下监测系统还包括：投放装置，其用于在井口向钻杆中空区域中的钻井液中投放所述井下监测装置；回收装置，其用于在井口回收在钻杆外的钻井液携带下到达井口的所述井下监测装置。所述井下监测装置包括：采集单元，其用于采集井下环境数据；存储单元，其用于存储采集到的所述井下环境数据。所述井下监测装置还包括：通信单元，其用于接收、发送和转发所述井下环境数据，所述多个井下监测装置之间通过所述通信单元相互通信形成井下通信网络；所述井下监测系统还包括：地面通信装置，其用于与所述井下通信网络进行井下环境数据的通信，并将所述井下环境数据发送给所述数据处理装置。在所述通信网络中，通信单元根据井筒中其他井下监测装置的位置和信号强度计算其向所述地面通信装置发送和转发井下环境数据的最优路径，并根据该最优路径发送和转发所述井下环境数据。所述井下监测装置还包括：外壳，所述采集单元和存储单元设置在所述外壳内，所述外壳内表面设置有防水层，所述防水层用于防止钻井液透过所述外壳缝隙进入所述外壳内部，在所述采集单元和存储单元与所述外壳之间设置有缓冲部件，所述缓冲部件用于在外壳发生碰撞时减少所述采集单元和存储单元受到的震动。所述投放装置根据设定的间隔时间在井口向钻杆中空区域中的钻井液中间隔投放所述井下监测装置。所述井下监测装置的外壳为圆形。本专利技术实施例提供的井下监测系统通过在井筒中分布井下监测装置，使得井下监测装置在井筒中跟随钻井液进行循环实现全井筒范围的监测，并且通过井筒中分布的多个井下监测装置构建成为一套完整的井下无线网络，提高井下信息传输速率和稳定性。并且在井下网络条件不好时，直接对井下监测装置进行回收读取，然后再次投放进入循环。整套系统成本较低，适合大部分井筒环境，尤其是适用于复杂井、深井超深井、深海钻井等。本专利技术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，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术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专利技术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是本专利技术实施例提供的井下监测系统的示意图；图2是本专利技术实施例提供的井下监测装置的示意图；图3是本专利技术实施例提供的井下监测系统的使用示意图。附图标记说明：1、井下监测装置2、采集单元3、存储单元4、通信单元5、地面系统6、井下系统7、数据处理装置8、投放装置9、回收装置10、地面通信装置11、钻杆12、井筒具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术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，本专利技术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专利技术的保护范围之内。本专利技术实施例提供一种井下监测系统，如图1所示，该系统分为地面系统5和井下系统6两部分。其中，地面系统5部分包括数据处理装置7、投放装置8和回收装置9。井下系统6部分由多个井下监测装置1组成，多个用于采集并存储井下环境数据的井下监测装置分布在井筒中各处。如图2所示，井下监测装置1包括：采集单元2和存储单元3。其中，采集单元2用于采集井下环境数据。存储单元3用于存储采集到的井下环境数据。采集的井下环境数据用于进行地层评估和对钻井过程实时状态的监视，因此，井下环境数据包括有井筒内的压力、温度、电阻率、声速、密度以及中子孔隙度等用于进行地层评估和实时监视的相关数据。在获取到这些实时数据后，由井下监测装置1内的存储单元3将这些数据存储起来，以便于之后根据这些数据进行相应的分析。可选的，采集单元2包括有：温度传感模块、压力传感模块、位移传感模块，温度传感模块用于测量井下监测装置1外的温度，压力传感模块用于测量井下监测装置1外的压力，位移传感模块用于测量井下监测装置1的位移，从而之后进行数据分析时，获取相应温度和压力以及其他参数对应的井下监测装置1的位置，表示了井筒中不同位置对应的温度、压力以及其他参数。在本专利技术实施例中，采集单元2中传感模块种类和数量的选择根据实际的监视需求来选择和确定。进一步的，井下监测装置1还包括有外壳，采集单元2和存储单元3设置在外壳内，外壳内表面设置有防水层，防水层用于防止钻井液透过外壳缝隙进入外壳内部，在采集单元2和存储单元3与外壳之间设置有缓冲部件，缓冲部件用于在外壳发生碰撞时减少采集单元和存储单元受到的震动。采集单元2和存储单元3通过固定件固定在外壳内。井下监测装置1用于获取井筒中的各项环境数据并存储起来，其工作在井下流动的钻井液中，因此在井下监测装置1外壳内设置防水层防止钻井液进入装置内部，导致内部的电子器件短路损坏。设置缓冲部件和用于固定电子设备的固定件的目的是为了防本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井下监测系统，其特征在于，包括：多个井下监测装置，所述井下监测装置用于采集并存储井下环境数据，所述多个井下监测装置分布在井筒中；数据处理装置，其用于根据所述多个井下监测装置采集并存储的井下环境数据进行钻井过程的监视以及地层评估。

【技术特征摘要】
1.一种井下监测系统，其特征在于，包括：多个井下监测装置，所述井下监测装置用于采集并存储井下环境数据，所述多个井下监测装置分布在井筒中；数据处理装置，其用于根据所述多个井下监测装置采集并存储的井下环境数据进行钻井过程的监视以及地层评估。2.根据权利要求1所述的井下监测系统，其特征在于，所述井下监测装置在井口随钻井液进入钻杆中空区域，在向下流动的钻井液的携带下到达钻杆底部后进入钻杆外的井筒区域并在向上流动的钻井液的携带下到达井口。3.根据权利要求2所述的井下监测系统，其特征在于，还包括：投放装置，其用于在井口向钻杆中空区域中的钻井液中投放所述井下监测装置；回收装置，其用于在井口回收在钻杆外的钻井液携带下到达井口的所述井下监测装置。4.根据权利要求3所述的井下监测系统，其特征在于，所述井下监测装置包括：采集单元，其用于采集井下环境数据；存储单元，其用于存储采集到的所述井下环境数据。5.根据权利要求4所述的井下监测系统，其特征在于，所述井下监测装置还包括：通信单元，其用于接收、发送和转发所述井下环境数据，所述多个井下监测装置之间通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵阳，赵汩凡，孙键，李婧，姚云飞，王敏生，光新军，思娜，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11