專利名稱：接力傳輸隨鉆測量系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
一種接力傳輸隨鉆測量系統(tǒng)，用于在石油天然氣鉆井中采 用氣體介質鉆定向井或水平井過程的井眼軌跡監(jiān)測，涉及井下隨鉆測量儀器 的制造技術領域。
背景技術：
在現(xiàn)有技術中，為了在鉆井過程中最大限度保護被鉆地層不 受鉆井過程的污染，使產油或者產氣層保持原始的儲存狀態(tài)，特別是在鉆水 平井的施工中，鉆井工程師們想出了許多的解決辦法，在這些辦法中，氣體 鉆水平井可最大程度解放產層和保護儲層不受鉆井液的污染，但是，采用氣 體作為鉆井介質存在井眼軌跡監(jiān)測困難的問題；目前，在國內外氣體鉆水平 井時主要采用電磁波隨鉆測量系統(tǒng)監(jiān)測井眼軌跡，其主要的問題是電磁波 的信號十分容易受到低電阻率地層的吸收，時信號嚴重衰減，還會受到地面 環(huán)境的干擾，經過多次試驗，電磁波向井下的的遙測深度不會超過2000m; 因此，在國外的技術上，主要采用中繼站、延長天線技術、增大井下信號接 發(fā)功率和降低信號接發(fā)頻率來提高遙測深度，但這四種方法都無法大幅度提 高遙測深度；目前在國內尚無成熟的電磁波隨鉆測量應用技術。
發(fā)明內容
本發(fā)明主要針對現(xiàn)有技術的缺點，采用有線和無線接力傳輸 口U 乂J Y石，儀l/| J 不T r》J i5^:r安乂J 1 tr相U'舊^ 口、J 1安乂J 'I k :fflU KU1卞口 WJ里爾t兀。
本發(fā)明時這樣實現(xiàn)的 一種接力傳輸隨鉆測量系統(tǒng)，包括鉆具組合、 井下數(shù)據(jù)測量儀器總成、信號接發(fā)總成和地面信號采集總成四部分，其特征 在于
在所述鉆具組合的前端連接有無磁鉆具4，后端連接儀器艙鉆桿15，無
磁鉆具4與儀器艙鉆桿15之間由鉆桿連接，儀器艙鉆桿15向下的一端連接有電纜懸掛短節(jié)12，無磁鉆具4向上的一端連接有懸掛短節(jié)9和懸掛頭6。 所述井下數(shù)據(jù)測量儀器總成包括測量儀器2和測量儀器電池5，井下數(shù)
據(jù)測量儀器總成設置在無磁鉆具4中；
所述信號接發(fā)總成包括電磁波發(fā)射裝置14和電磁波發(fā)射裝置電池16，
信號接發(fā)總成設置在儀器艙鉆桿15內；
所述地面信號采集總成包括信號接收裝置20、計算機22、插地電極21， 地面信號采集總成之間由電纜連接；
所述井下數(shù)據(jù)測量儀器總成與地面信號采集總成之間由電磁波無線聯(lián)
接，井下數(shù)據(jù)測量儀器總成與信號接發(fā)總成之間采用傳輸電纜11連接；
在所述電纜懸掛短節(jié)12內設置有電纜懸掛頭13;
在所述測量儀器2、測量儀器電池5的外圓上設置有橡膠扶正器3;在所
述電磁波發(fā)射裝置14、電磁波發(fā)射裝置電池16的外圓上設置有橡膠扶正器;
所述懸掛頭6固定在懸掛短節(jié)9內的臺階上，在懸掛頭6上設置有對接 公頭7;
在所述儀器艙鉆桿15的上端連接有絕緣短節(jié)18; 所述傳輸電纜11的一端設置對接母頭8，另一端設置對接公頭7; 所述電纜懸掛短接12內設置有電纜懸掛頭13，電纜懸掛頭13固定在電 纜懸掛短接12內的臺肩上；
所述電磁波發(fā)射裝置14下端的母凹槽與電纜懸掛頭13上的對接公頭連
接；
所述信號接發(fā)總成的上端與發(fā)射裝置懸掛頭17連接，發(fā)射裝置懸掛頭 17固定在絕緣短節(jié)18內的臺肩上；所述地面信號接收裝置20的接收端與井架之間由電纜19連接，地面信
號接收裝置20的輸出端由電纜與計算機22連接，地面信號接收裝置20還與 插地電極21連接；
在使用本接力傳輸隨鉆測量系統(tǒng)時，根據(jù)井下水平段的深度，將無磁 鉆具4組合在鉆具組合前端靠近前部鉆具1的位置，當無磁鉆具4組合到鉆 具串后下入井口內，將組裝好的測量儀器總成下入無磁鉆具4，并懸掛在無 磁鉆具4后端的測量儀器懸掛頭6上，在測量儀器懸掛頭6上帶有對接公頭 7，然后繼續(xù)連接鉆桿10下鉆，當鉆具下入到預定的深度后，用絞車下放電 纜11，使電纜11前端的對接母頭套在測量儀器懸掛頭6上的對接公頭7;然 后，在井口剪斷電纜并在剪斷處接上電纜對接公頭，將接好連接公頭的電纜 懸掛在電纜懸掛頭13上，將電纜懸掛頭13固定在電纜懸掛接頭12內的臺肩 上，然后將電纜懸掛接頭12連接在鉆具組合中，然后，在電纜懸掛接頭12 的上端連接儀器艙鉆桿15和絕緣短節(jié)18，連接好儀器艙鉆桿15和絕緣短節(jié) 18后，將由電磁波發(fā)射裝置14和電磁波發(fā)射裝置電池16組合而成的信號接 發(fā)總成放入儀器艙鉆桿15內，并將發(fā)射裝置懸掛頭17連接在電磁波發(fā)射裝 置電池16的上端，由于信號接發(fā)總成中的電磁波發(fā)射裝置14的下端設置有 連接母凹槽，所以，當信號接發(fā)總成下入儀器艙鉆桿15后，設置的連接母凹 槽就會套在電纜連接公頭上，實現(xiàn)電纜與電磁波發(fā)射裝置14的連接，當電纜 與電磁波發(fā)射裝置14實現(xiàn)連接時，信號接發(fā)總成的上端的發(fā)射裝置懸掛頭 17也就懸掛并固定在絕緣短節(jié)18內的臺肩上；然后就可以繼續(xù)下鉆至井底 開始正常鉆進；井下測量儀器總成與電磁波發(fā)射總成之間數(shù)據(jù)傳輸電纜的長 度可在下鉆過程中根據(jù)設計井深進行調整，調整的目的是要保證電磁波發(fā)射裝置14位于井斜角《40。的小井斜段，正常鉆進時，井下測量儀器總成應位 于井斜較大的井段或者水平井段，井下測量儀器2測得數(shù)據(jù)后編碼通過數(shù)據(jù) 傳輸電纜11將收集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴喜康碾姶挪òl(fā)射裝置14，并以超低頻 電磁波信號的形式向地面發(fā)射，并由地面的井架和插地電極21接收，并傳輸 給地面信號接收裝置20，然后傳給計算機22進行處理。 '
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用了兩級接力的信號傳輸方式，其中地 下井下數(shù)據(jù)測量儀器總成在接近鉆頭的位置，或者接近水平段的位置，信號 采集后通過有線的方式傳輸給上一級的信號接發(fā)總成，可以較為真實的將地 下收集到的信息傳遞給信號接發(fā)總成，而信號接發(fā)總成設置在例地面較近的 井下，所以能夠通過無線發(fā)射電磁波的方式將信號傳輸給地面進行處理，而 且，連接井下數(shù)據(jù)測量儀器總成和信號接發(fā)總成之間的電纜可以根據(jù)井深的 設計設定電纜的長度，因此，就可以實現(xiàn)信號接發(fā)總成盡可能的接近地面， 使無線傳輸段更具有可靠性。
圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖1對本發(fā)明進一步說明本發(fā)明包括鉆具組合、井下數(shù)據(jù) 測量儀器總成、信號接發(fā)總成和地面信號采集總成四部分，在鉆具組合的前
端連接無磁鉆具4，后端連接儀器艙鉆桿15，在無磁鉆具4中設置井下數(shù)據(jù) 測量儀器總成的測量儀器2和測量儀器電池5，在儀器艙鉆桿15內設置信號 接發(fā)總成的電磁波發(fā)射裝置14和電磁波發(fā)射裝置電池16;井下數(shù)據(jù)測量儀 器總成與信號接發(fā)總成之間采用傳輸電纜11連接；地面信號采集總成包括信號接收裝置20、計算機22、插地電極21，井下數(shù)據(jù)測量儀器總成與地面信
號采集總成之間由電磁波無線聯(lián)接；
所述無磁鉆具4向上的一端連接有懸掛短節(jié)9，在懸掛短節(jié)9內設置有 懸掛頭6;
'在所述儀器艙鉆桿15向下的一端連接有電纜懸掛短節(jié)12，電纜懸掛短 節(jié)12內設置有電纜懸掛頭13;
在所述測量儀器2、測量儀器電池5的外圓上設置有橡膠扶正器3;
所述電磁波發(fā)射裝置14、電磁波發(fā)射裝置電池16的外圓上設置有橡膠 扶正器；
所述懸掛頭6固定在懸掛短節(jié)9內的臺階上，在懸掛頭6上設置有對接 公頭7;
在所述儀器艙鉆桿15的上端連接有絕緣短節(jié)18;
所述數(shù)據(jù)傳輸電纜11的一端設置對接母頭8，另一端設置對接公頭7; 所述的電纜懸掛頭13固定在電纜懸掛短接12內的臺肩上；
所述電磁波發(fā)射裝置14下端的母凹槽與電纜懸掛頭13上的對接公頭連
所述信號接發(fā)總成的上端與發(fā)射裝置懸掛頭17連接，發(fā)射裝置懸掛頭
17固定在絕緣短節(jié)18內的臺肩上；
所述地面信號接收裝置20的接收端與井架之間由電纜19連接，地面信 號接收裝置20的輸出端由電纜與計算機22連接，地面信號接收裝置20還與 插地電極21連接；
在使用本接力傳輸隨鉆測量系統(tǒng)時，根據(jù)井下水平段的深度，將無磁鉆具4組合在鉆具組合前端靠近前部鉆具1的位置，當無磁鉆具4組合到鉆 具串后下入井口內，將組裝好的測量儀器總成下入無磁鉆具4,并懸掛在無
磁鉆具4后端的測量儀器懸掛頭6上，在測量儀器懸掛頭6上帶有對接公頭 7，然后繼續(xù)連接鉆桿10下鉆，當鉆具下入到預定的深度后，用絞車下放電 纜11，使電纜11前端的對接母頭套在測量儀器懸掛頭6上的對接公頭7;然 后，在井口剪斷電纜并在剪斷處接上電纜對接公頭，將接好連接公頭的電纜 懸掛在電纜懸掛頭13上，將電纜懸掛頭13固定在電纜懸掛接頭12內的臺肩 上，然后將電纜懸掛接頭12連接在鉆具組合中，然后，在電纜懸掛接頭12 的上端連接儀器艙鉆桿15和絕緣短節(jié)18，連接好儀器艙鉆桿15和絕緣短節(jié) 18后，將由電磁波發(fā)射裝置14和電磁波發(fā)射裝置電池16組合而成的信號接 發(fā)總成放入儀器艙鉆桿15內，并將發(fā)射裝置懸掛頭17連接在電磁波發(fā)射裝 置電池16的上端，由于信號接發(fā)總成中的電磁波發(fā)射裝置14的下端設置有 連接母凹槽，所以，當信號接發(fā)總成下入儀器艙鉆桿15后，設置的連接母凹 槽就會套在電纜連接公頭上，實現(xiàn)電纜與電磁波發(fā)射裝置14的連接，當電纜 與電磁波發(fā)射裝置14實現(xiàn)連接時，信號接發(fā)總成的上端的發(fā)射裝置懸掛頭 17也就懸掛并固定在絕緣短節(jié)18內的臺肩上；然后就可以繼續(xù)下鉆至井底 開始正常鉆進；井下測量儀器總成與電磁波發(fā)射總成之間數(shù)據(jù)傳輸電纜的長 度可在下鉆過程中根據(jù)設計井深進行調整，調整的目的是要保證電磁波發(fā)射 裝置14位于井斜角《40。小井斜段，正常鉆進時，井下測量儀器總成應位于 井斜較大的井段或者水平井段，井下測量儀器2測得數(shù)據(jù)后編碼通過數(shù)據(jù)傳 輸電纜11將收集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴喜康碾姶挪òl(fā)射裝置14，并以超低頻電 磁波信號的形式向地面發(fā)射，并由地面的井架和插地電極21接收，并傳輸給地面信號接收裝置20，然后傳給計算機22進行處理。
系統(tǒng)正常工作時，無磁鉆具4內的測量儀器2測量井斜、方位等數(shù)據(jù)， 經編碼后通過數(shù)據(jù)傳輸電纜11傳輸至電磁波發(fā)射裝置14，以電磁波的形式 向地面發(fā)射。地面信號接收裝置20接收井架相連電纜19與插地電極21之間 的電磁波信號，地面信號接收裝置20與計算機22連接，計算機軟件解碼獲 得定向井工程師所要的井斜、方位等數(shù)據(jù)。
測量儀器總成懸掛在無磁鉆具上的懸掛短節(jié)上；繼續(xù)下鉆至直井段或小 井斜段1000~1500m時用絞車下放電纜，當電纜前端的對接母頭與井內無磁 鉆具內的測量儀器總成上端的對接公頭對接后剪斷電纜固定在電纜懸掛短節(jié) 內；然后在井口將電磁波發(fā)射總成放入儀器艙鉆桿內，電磁波發(fā)射裝置與電 纜配合。井下測量儀器總成與電磁波發(fā)射總成之間數(shù)據(jù)傳輸電纜長度可在下 鉆過程中根據(jù)井深調整，保證電磁波發(fā)射裝置位于小井斜段。正常鉆進時， 井下測量儀器總成位于井斜較大的井段甚至水平井段，井下儀器測量數(shù)據(jù)后 編碼通過數(shù)據(jù)傳輸電纜傳輸?shù)缴喜康碾姶挪òl(fā)射裝置，并以超低頻電磁波信 號的形式向地面發(fā)射。整套系統(tǒng)位于井下，不影響鉆進過程中接單根。
權利要求
1、一種接力傳輸隨鉆測量系統(tǒng)，其特征在于包括鉆具組合、井下井下數(shù)據(jù)測量儀器總成、信號接發(fā)總成和地面信號采集總成四部分，其特征在于a. 鉆具組合的前端連接有無磁鉆具，后端連接儀器艙鉆桿，無磁鉆具與儀器艙鉆桿之間由鉆桿連接，儀器艙鉆桿向下的一端連接有電纜懸掛短節(jié)，無磁鉆具向上的一端連接有懸掛短節(jié)和懸掛頭；b. 井下數(shù)據(jù)測量儀器總成包括測量儀器和測量儀器電池，井下數(shù)據(jù)測量儀器總成設置在無磁鉆具中；c. 信號接發(fā)總成包括電磁波發(fā)射裝置和電磁波發(fā)射裝置電池，信號接發(fā)總成設置在儀器艙鉆桿內；d. 地面信號采集總成包括信號接收裝置、計算機、插地電極，地面信號采集總成之間由電纜連接。
2、 根據(jù)權利要求1所述的接力傳輸隨鉆測量系統(tǒng)，其特征在于所述 井下數(shù)據(jù)測量儀器總成與地面信號采集總成之間由電磁波無線聯(lián)接，所述井 下數(shù)據(jù)測量儀器總成與信號接發(fā)總成之間采用傳輸電纜連接。
3、 根據(jù)權利要求1所述的接力傳輸隨鉆測量系統(tǒng)，其特征在于在所 述電纜懸掛短節(jié)內設置有電纜懸掛頭。
4、 根據(jù)權利要求1所述的接力傳輸隨鉆測量系統(tǒng)，其特征在于在所 述測量儀器、測量儀器電池的外圓上設置有橡膠扶正器；在所述電磁波發(fā)射 裝置、電磁波發(fā)射裝置電池的外圓上設置有橡膠扶正器。
5、 根據(jù)權利要求1所述的接力傳輸隨鉆測量系統(tǒng)，其特征在于所述 懸掛頭固定在懸掛短節(jié)內的臺階上，在懸掛頭上設置有對接公頭。
6、 根據(jù)權利要求1所述的接力傳輸隨鉆測量系統(tǒng)，其特征在于在所 述儀器艙鉆桿的上端連接有絕緣短節(jié)。
7、 根據(jù)權利要求2所述的接力傳輸隨鉆測量系統(tǒng)，其特征在于所述 傳輸電纜的一端設置對接母頭，另一端設置對接公頭。
8、 根據(jù)權利要求1所述的接力傳輸隨鉆測量系統(tǒng)，其特征在于所述 電纜懸掛短接內設置有電纜懸掛頭，電纜懸掛頭固定在電纜懸掛短接內的臺 肩上。
9、 根據(jù)權利要求1所述的接力傳輸隨鉆測量系統(tǒng)，其特征在于所述 電磁波發(fā)射裝置下端的母凹槽與電纜懸掛頭上的對接公頭連接。
10、 根據(jù)權利要求1所述的接力傳輸隨鉆測量系統(tǒng)，其特征在于所述 信號接發(fā)總成的上端與發(fā)射裝置懸掛頭連接，發(fā)射裝置懸掛頭固定在絕緣短 節(jié)內的臺肩上。
全文摘要
一種接力傳輸隨鉆測量系統(tǒng)，涉及井下隨鉆測量儀器的制造技術領域，包括鉆具組合、井下數(shù)據(jù)測量儀器、信號接發(fā)和地面信號采集總成，鉆具組合前端連接無磁鉆具，后端連接儀器艙鉆桿，井下數(shù)據(jù)測量儀器總成包括測量儀器和測量儀器電池，信號接發(fā)總成包括電磁波發(fā)射裝置和電磁波發(fā)射裝置電池，地面信號采集總成包括信號接收裝置，本發(fā)明采用有線和無線接力傳輸?shù)姆椒?，設計了一種兩級接力傳輸信號的接力傳輸隨鉆測量系統(tǒng)，能有效解決電磁波信號容易受低電阻率地層的吸收和地面環(huán)境干擾的問題。
文檔編號E21B47/12GK101545374SQ20091005915
公開日2009年9月30日 申請日期2009年4月30日 優(yōu)先權日2009年4月30日
發(fā)明者孫海芳, 峰 季, 王忠生, 璟 白, 超 胡, 譙抗逆, 陳偉卿 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司