[发明专利]用于随钻测量系统的信号发射装置和跨螺杆数据传输方法

说明书

本发明公开了一种用于随钻测量系统的信号发射装置和跨螺杆数据传输方法，包括：传感测量模块采集钻头实时获取的随钻测量参数；中央处理模块接收随钻测量参数并进行编码，生成含有该参数信息的第一交变电流信号和频率控制信号；发射控制模块接收中央处理模块发送的信号，产生与频率控制信号匹配的第二交变电流信号，使得在发射控制模块上下短节处形成对应的电压差并输出相应的发射电流信号，以进行传输；中央处理模块接收通过发射控制模块检测到的发射电流对应的反馈信息，基于此调整目标发射频率，以调整发射电流信号的频率。本发明的装置根据周围地层以及钻井液的电导率变化，自适应的调整发射功率，提高电池使用工作效率。

技术领域

本发明涉及石油勘探开发的随钻测量领域，具体地说，是涉及一种用于随钻测量系统的信号发射装置和跨螺杆数据传输方法。

背景技术

随着石油和天然气开发的不断进行，早期的常规油气藏已经开发接近尾声，目前已经向开发非常规油气藏、复杂油气藏等方面，由浅层向深层发展，而这些钻井工艺应用越来越广泛。在这些井的施工过程中，由于通过地质导向提高钻遇率和泻油面积为提高单井产量有非常重要的意义，因此，对地质导向施工中使用的随钻测量仪器的要求越来越高，特别是要求测量点距离钻头越近越好，如果能够在螺杆下方则为最佳。由于螺杆的特殊结构，不利于电缆穿过，因此近钻头短节一般需要有一个跨螺杆的无线短传装置，将测量的信号传输到螺杆上方，再经过有线方式传输到泥浆脉冲起，然后再传输到地面。

由于受到钻井时，钻具组合的要求以及狗腿度的限制，安装在钻头上方，螺杆下方的近钻头短节长度一般都不能超过1米。这个长度的限制比常规随钻仪器动辄10米以上，将极大限制短节内部能够设计安装的模块数量，特别是对电池数量的限制。因此在近钻头短节中，如何更加有效的使用电池的电量将是亟需解决的问题，因为电池能够工作的时间严格限制了近钻头短节的工作时间，这个时间对现场服务意义重大，将直接影响钻井成本。

现有技术的近钻头短节，主要是对电路设计进行低功耗设计，例如根据工作时序，将部分耗电量大的传感器断电，或者采用低功耗的集成电路。这些方法都可以部分降低近钻头短节内电路消耗的电池电量。但是作为近钻头短节内耗电大户，跨螺杆短传的发射模块需要长时间工作，并且消耗的电量比重极高。特别是当周围地层与钻井液的电导率变化范围较大时，为了保证跨螺杆短传的可靠性，需要近钻头短节内发射功率设计较大。因此当周围地层与钻井液的电导率较大时，如果发射模块不能进行适当的调整，整个电路相当于工作在类似短路的条件下，产生大量的电池电能消耗。反之，如果发射功率设计的较小，当遇到周围地层与钻井液的电导率较小时，又会准备螺杆上方短节接收的信号太微弱，无法有效的解码出近钻头短节发射过来的数据。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于随钻测量系统的信号发射装置，包括：传感测量模块，其设置在靠近钻头位置处，用于采集所述钻头在实时到达位置处的随钻测量参数；中央处理模块，其用于接收所述随钻测量参数，并将所述随钻测量参数进行编码，生成含有所述随钻测量参数信息的第一交变电流信号和表征目标发射频率的频率控制信号；发射控制模块，其用于接收所述第一交变电流信号和所述频率控制信号，产生与所述频率控制信号匹配的第二交变电流信号，使得在所述发射控制模块上下短节位置处形成对应的电压差，并通过井筒内的钻井液、周围地层、钻具上用以连接上下短节的螺杆以及短节本体形成的回路将所述电压差转换成发射电流信号以进行传输，其中，所述中央处理模块进一步接收通过所述发射控制模块检测到的所述发射电流信号对应的反馈信息，基于所述反馈信息调整目标发射频率，并输出相应的所述频率控制信号，用以改变所述第二交变电流信号的频率。