一种减小泥浆脉冲信号对钻具运动干扰的方法技术

本发明专利技术公开一种减小泥浆脉冲信号钻具运动干扰的方法，该方法包括：利用立管压力传感器、绞车传感器、采样和运算处理器组成一种泥浆脉冲信号采集装置；利用该装置对传感器采样获得立管压力值和绞车计数值；利用该装置的运算处理器对立管压力值和绞车计数值进行处理，输出去除钻具运动干扰后的立管压力值。该方法用于解决在泥浆脉冲信号幅度低的情况下活动钻具导致解码率和可信度下降的问题，提升随钻数据传输质量，提高钻井效率。提高钻井效率。提高钻井效率。

【技术实现步骤摘要】
一种减小泥浆脉冲信号对钻具运动干扰的方法


[0001]本专利技术涉及油气钻探工程
，尤其涉及一种减少泥浆脉冲信号对钻具运动干扰的方法。

技术介绍

[0002]在钻井工程中，钻井工作者和地质工程师需要随时了解井下工具的工作状况、井眼轨道的形态以及地层和井底环境参数。目前定向井导向及井眼轨迹控制普遍使用的成熟工具是LWD(随钻测井)、MWD(随钻测量)等随钻测量设备，井下数据传输方法主要包括有线电缆法、钻井液脉冲法、声波法、电磁波法及光纤法。其中，钻井液脉冲法应用最为广泛，目前在深井中的应用很难被取代。
[0003]钻井液脉冲法是通过阻断周期性钻柱中的流体流动，改变钻柱里的钻井液压力，从而形成一定频率、波幅的压力波，将该系列压力波以脉冲的形式传递到地面，并使用压力传感器采集为电信号进行处理。泥浆脉冲信号的噪声干扰因素主要来源于地面泥浆泵、井下动力钻具、泥浆气泡、活动钻具等。
[0004]在实际施工中，特别是深井施工中，由于脉冲信号的传输距离远，地面检测到的脉冲信号幅度非常小，有的时候低至5Psi以下。为了减小噪声干扰，有很多去噪处理方法，主要使用各种滤波算法，减小泥浆泵干扰和不同频率的干扰。但在使用中，活动钻具的时间是没有规律的，活动钻具引起的压力波动往往会对脉冲信号产生干扰，甚至是使信号传输失去同步。
[0005]究其原因，活动钻具时，钻具的运动导致井眼内的钻井液非匀速流动，从而产生压力波动。以下放钻具为例，如图1中所示的立管压力采样，在钻具下放加速的约两秒内，立管压力上升了约120个单位ADC，约合11Psi。在深井施工时，该值在频率上和幅度上均接近有效脉冲信号。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术所存在的问题，本专利技术的目的提供一种减小泥浆脉冲信号钻具运动干扰的方法，利用该方法对立管压力传感器和绞车传感器采样获得立管压力值和绞车计数值；利用该装置的采样和运算处理器对立管压力值和绞车计数值进行处理，输出去除钻具运动干扰后的立管压力值。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术的一种减小泥浆脉冲信号钻具运动干扰的方法，其硬件系统包括：
[0008]立管压力传感器，该立管压力传感器安装于钻井立管中，用以采集钻井立管的压力波动所产生的压力信号并输出；
[0009]绞车传感器，该绞车传感器安装于钻井绞车的滚筒上，用以采集绞车滚筒的转动信号并输出；
[0010]采样和运算处理器，该采用和运算处理器与所述立管压力传感器和绞车传感器连
接，用以接收所述立管压力传感器输出的所述压力信号和绞车传感器输出的所述转动信号并进行处理，然后通过调用响应模型进行计算，在原始的立管压力值上进行校正后，输出去除钻具运动干扰后的立管压力值；
[0011]所述一种减小泥浆脉冲信号钻具运动干扰的方法，包括通过标定建立绞车计数变化对立管压力变化影响的响应模型的方法和在实际开泵钻进过程中，利用采样和运算处理器对绞车计数值进行处理，调用所述响应模型进行计算，在原始的立管压力值上进行校正后，输出去除钻具运动干扰后的立管压力值的方法。
[0012]在本专利技术的一个优选实施例中，所述采样和运算处理器包括用于与所述立管压力传感器和绞车传感器连接的信号采集电路和用于运算的运算处理器，所述用于运算的运算处理器的信号输入端与所述信号采集电路的信号输出端连接。
[0013]在本专利技术的一个优选实施例中，所述信号采集电路安装在一SAI地面控制箱内，所述用于运算的运算处理器是微处理器与固件程序的组合或电脑与软件的组合。
[0014]在本专利技术的一个优选实施例中，所述压力信号为钻井立管的立管压力值，所述转动信号为绞车计数值。
[0015]在本专利技术的一个优选实施例中，所述压力信号和转动信号均为电压信号、电流信号或数字信号。
[0016]在本专利技术的一个优选实施例中，所述通过标定建立绞车计数变化对立管压力变化影响的响应模型的方法具体包括如下步骤：
[0017]1)以不同速率上提和下放钻具，同时采集并记录绞车计数值和原始的立管压力值并记录到数组；2)使用采集的系列绞车计数值，计算出钻头的运动速度和加速度；3)使用采集的系列原始立管压力值，通过立管压力处理算法，计算去除钻井立管的静态压力，得到钻井立管的动态压力并记录到数组；
[0018]4)使用钻头的运动速度、加速度和立管的动态压力，分析和计算出后者对前者的响应，至少包括：响应延迟时间，从钻头运动状态变化到立管动态压力变化的延迟时间。响应幅值函数，不同的钻头运动速度和加速度对应的立管动态压力的幅度大小的计算函数。
[0019]在本专利技术的一个优选实施例中，所述在实际开泵钻进过程中，利用该装置的运算处理器对绞车计数值进行处理，调用响应模型进行计算，在原始的立管压力值上进行校正后，输出去除钻具运动干扰后的立管压力值的方法具体包括如下步骤：1)在实际开泵钻进过程中，同时采集并缓存绞车计数值和立管压力值到队列，缓存数据的组数不小于上述响应延迟时间对应的采样点数并缓存到队列末尾；
[0020]2)使用队列最早缓存的系列绞车计数值，计算出钻头的运动速度和加速度，并调用响应函数进行计算，得到动态压力的校正值；
[0021]3)从队列数组中查找到响应延迟时间对应的原始立管压力值，将动态压力校正值与其相加，得到校正后的立管压力值；
[0022]4)输出校正后的立管压力值。
[0023]在本专利技术的一个优选实施例中，所述立管压力处理算法为采用高通滤波器窗函数，高通滤波器的频率设置为脉冲传输有效信号频率的50％以下，以去除基础平均值。
[0024]实际工况下，响应函数与动态压力响应并不是固定不变的，它和井深、钻头深度、钻具组合、泥浆比重和粘度等多个参数都有联系。所以本专利技术的方法中，并没有固定的响应
函数公式和明确的响应延迟时间，只给出了对其进行标定的方法，通过一种类似于实验和重现的统计方法对数据进行拟合，从而得到响应函数。
[0025]本专利技术公开一种减小泥浆脉冲信号钻具运动干扰的装置和方法，其创新点在于巧妙的运用油田现场随钻施工经常使用的传感器，并不增加人力和材料成本；通过简单的标定操作，实现减小活动钻具对立管压力动态变化，从而减小活动钻具对脉冲解码质量的影响，提高有效操作时间和效率。
附图说明
[0026]图1是立管压力采样过程中的压力波动示意图。
[0027]图2为本专利技术的减小泥浆脉冲信号钻具运动干扰的装置原理示意图。
[0028]图3为本专利技术的信号采集电路的电原理示意图。
[0029]图4是本专利技术的通过标定建立绞车计数变化对立管压力变化影响的响应模型流程示意图。；
[0030]图5是在实际开泵钻进过程中，利用该装置的运算处理器对绞车计数值进行处理，调用响应模型进行计算，在原始的立管压力值上进行校正后，输出去除钻具运动干扰后的立管压力值的方法的流程示意图。
具体实施方式
[0031]以下结合附图和具体实施方式来进一步描述本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减小泥浆脉冲信号钻具运动干扰的方法，其特征在于，硬件系统包括：立管压力传感器，该立管压力传感器安装于钻井立管中，用以采集钻井立管的压力波动所产生的压力信号并输出；绞车传感器，该绞车传感器安装于钻井绞车的滚筒上，用以采集绞车滚筒的转动信号并输出；采样和运算处理器，该采用和运算处理器与所述立管压力传感器和绞车传感器连接，用以接收所述立管压力传感器输出的所述压力信号和绞车传感器输出的所述转动信号并进行处理，然后通过调用响应模型进行计算，在原始的立管压力值上进行校正后，输出去除钻具运动干扰后的立管压力值；所述一种减小泥浆脉冲信号钻具运动干扰的方法，包括通过标定建立绞车计数变化对立管压力变化影响的响应模型的方法和在实际开泵钻进过程中，利用采样和运算处理器对绞车计数值进行处理，调用所述响应模型进行计算，在原始的立管压力值上进行校正后，输出去除钻具运动干扰后的立管压力值的方法。2.如权利要求1所述的一种减小泥浆脉冲信号钻具运动干扰的方法，其特征在于，所述采样和运算处理器包括用于与所述立管压力传感器和绞车传感器连接的信号采集电路和用于运算的运算处理器，所述用于运算的运算处理器的信号输入端与所述信号采集电路的信号输出端连接。3.如权利要求2所述的一种减小泥浆脉冲信号钻具运动干扰的方法，其特征在于，所述信号采集电路安装在一SAI地面控制箱内，所述用于运算的运算处理器是微处理器与固件程序的组合或电脑与软件的组合。4.如权利要求1所述的一种减小泥浆脉冲信号钻具运动干扰的方法，其特征在于，所述压力信号为钻井立管的立管压力值，所述转动信号为绞车计数值。5.如权利要求1所述的一种减小泥浆脉冲信号钻具运动干扰的方法，其特征在于，所述压力信号和转动信号均为电压信号、电流信号或数字信号。6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆永钢，王翔，
申请(专利权)人：上海神开石油科技有限公司上海神开石油设备有限公司上海神开石油化工装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：