[发明专利]一种减小泥浆脉冲信号对钻具运动干扰的方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及油气钻探工程技术领域，尤其涉及一种减少泥浆脉冲信号对钻具运动干扰的方法。

背景技术

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。

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。

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。

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。

发明内容

针对上述现有技术所存在的问题，本发明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。

为了实现上述发明目的，本发明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：

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。

在本发明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。

在本发明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。