無線數據互傳地層測試系統及其測試方法

專利名稱：無線數據互傳地層測試系統及其測試方法
技術領域：
本發明涉及一種無線數據互傳地層測試系統及其測試方法，屬于石油天然氣鉆井或完井技術領域。
背景技術：
目前使用的地層測試方法有兩種，一種是鉆井中途測試，另一種是完井試油的鋼絲作業測試。鉆井中途測是用鉆桿把測試儀器送到測試層位，封隔環空，打開儀器，測量地層流體的溫度壓力等參數，并記錄在井下儀器中，完成測試后起鉆，取出儀器，讀取數據，進行分析，得到地層特征參數。完井測試是用鋼絲作業的方式，將儀器下到井內測試層位，打開儀器，測量地層流體的溫度、壓力等數據，記錄在儀器中，起鉆后讀去；也可以通過電纜將數據傳輸到地面，進行實時處理和分析，得到地層特征參數。目前也有靠無線數據傳輸將井下測量結果傳送到地面，在地面接收解碼的。例如，中國專利號“CN201010153468.6”公開了一種連續油管作業井底無線數據傳輸系統，
公開日2010年09月29日，涉及石油天然氣工業連續油管作業井底無線數據傳輸設備技術領域。包括采集井下數據的井下施工監測儀，對井下數據進行編碼并轉換為聲波信號處理的聲波信息編碼裝置，發射聲波信號的聲波發射裝置，接收聲波信號的聲波接收裝置，對聲波信號進行放大處理的自動程控放大器和對聲波信息進行加碼處理的聲波信息解碼裝置。但其數據傳輸是單向的，只能從井下向地面傳送數據，不能從地面向井下傳送數據和指令，也不能在儀器下井后遙控改變其工作模式。但不論是中途測試還是鋼絲作業測試，都不能進行無線雙向數據交換，現有的設備也無法實現無線雙向數據交換，導致作業風險大、費用高。

發明內容
本發明的目的在于克服現有地層測試方法存在的上述問題，提供一種無線數據互傳地層測試系統及其測試方法，本發明可實現測試數據的實時無線傳輸和地面與井下儀器之間的數據交換，從而克服現有的測試方法不能實時無線雙向傳輸存在的問題。為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下
一種無線數據互傳地層測試系統，其特征在于包括井下儀器和地面儀器，所述井下儀器包括引鞋、用于檢測井下數據的測量單元、接收并處理井下數據的井下計算機、用于井下數據傳輸和接收的井下數據傳輸接收裝置，所述引鞋、測量單元、井下計算機和井下數據傳輸接收裝置依次連接；所述地面儀器包括用于地面數據接收和發送的地面信號接收發送裝置、用于數據處理并向井下發送控制指令的地面計算機，地面信號接收發送裝置與地面計算機連接；井下數據傳輸接收裝置通過鉆桿或油管連接到地面信號接收發送裝置。所述井下儀器的井下數據傳輸接收裝置通過井下配合接頭與鉆桿或油管連接，鉆桿或油管與地面信號接收發送裝置連接。所述井下儀器還包括電池組，所述井下數據傳輸接收裝置包括井下脈沖信號發生器和信號接收器，電池組一端與井下計算機連接，另一端與井下脈沖信號發生器連接，井下脈沖信號發生器通過井下配合接頭與鉆桿或油管連接，
所述地面信號接收發送裝置包括地面脈沖信號發生器、傳感器、檢波器和濾波器，地面脈沖信號發生器與鉆桿或油管連接，地面脈沖信號發生器分別與地面計算機和傳感器接頭連接，傳感器連接在傳感器接頭上，檢波器一端與傳感器連接，另一端與濾波器連接，濾波器與地面計算機連接。 所述井下儀器設置在鉆桿或油管內，井下數據傳輸接收裝置通過井下配合接頭與打撈接頭連接，打撈接頭與鉆桿或油管預設位置處的測試儀器坐密封連接。所述井下儀器還包括電池組，所述井下數據傳輸接收裝置包括井下脈沖信號發生器和信號接收器，電池組一端與井下計算機連接，另一端與井下脈沖信號發生器連接，井下脈沖信號發生器通過井下配合接頭與打撈接頭連接。所述地面信號接收發送裝置包括地面脈沖信號發生器、傳感器、檢波器和濾波器，地面脈沖信號發生器與鉆桿或油管連接，地面脈沖信號發生器分別與地面計算機和傳感器接頭連接，傳感器連接在傳感器接頭上，檢波器一端與傳感器連接，另一端與濾波器連接，濾波器與地面計算機連接。一種無線數據互傳地層測試方法，其特征在于包括井下測量數據傳輸到地面計算機的步驟和地面計算機向井下儀器發送控制指令的步驟；
所述井下測量數據傳輸到地面計算機的步驟中，測量單元將檢測到的井下數據發送到井下計算機，井下計算機將測量數據編碼成聲波脈沖信號，通過井下數據傳輸接收裝置發出規定頻率的聲波信號，并傳播到地面信號接收發送裝置，地面信號接收發送裝置將聲波信號發送到地面計算機，地面計算機檢波并解碼成測量數據；
所述地面計算機向井下儀器發送控制指令的步驟中，地面計算機將控制指令編碼成聲波脈沖信號發送到地面信號接收發送裝置，地面信號接收發送裝置轉化為聲波脈沖信號，通過鉆桿或油管管壁傳播到井下數據傳輸接收裝置，井下數據傳輸接收裝置將聲波脈沖信號傳輸到井下計算機，井下計算機將聲波脈沖信號還原為控制指令，控制井下儀器調整工作模式。所述聲波脈沖信號的傳輸是通過鉆桿或油管管壁實現，且井下儀器上傳數據與地面儀器下傳數據的聲波脈沖頻率不同。所述將井下儀器依次連接，再通過井下配合接頭與鉆桿或油管連接，井下儀器連接在鉆桿或油管的下端，且在封隔器之下；將井下儀器隨鉆桿或油管下入欲測試井的預定深度；將地面信號接收發送裝置和地面配合接頭連接到鉆桿或油管的上端，將與地面信號接收發送裝置連接的地面電纜接到地面計算機上；啟動地面計算機并向井下儀器發送控制指令，啟動井下儀器；當地面儀器檢測到井下儀器傳來的信號，表明儀器工作正常后，坐封封隔器，開始測試，地面計算機讀取和記錄井下傳來的測試數據。所述井下儀器需要調整測試模式時，從地面計算機輸入指令，啟動地面信號接收發送裝置，將指令轉化成聲波脈沖信號傳到井下，井下數據傳輸接收裝置收到信號，傳給井下計算機，解碼后控制測量單元改變測試模式。
當測試達到要求，地面計算機發出關閉指令，將井下儀器關閉，壓井，拆卸地面儀器，解封封隔器，起鉆，拆卸井下儀器，結束測試。所述井下儀器連接到中途測試或完井測試鉆具組合中，下入井內，當下鉆到測試層位后，坐封封隔器，然后在井口的鉆桿或油管上連接地面配合接頭、地面信號接收發送裝置、電纜和地面計算機。采用本發明的優點在于
一、本發明包括井下儀器和地面儀器，所述井下儀器包括引鞋、用于檢測井下數據的測量單元、接收并處理井下數據的井下計算機、用于井下數據傳輸和接收的井下數據傳輸接收裝置，所述引鞋、測量單元、井下計算機和井下數據傳輸接收裝置依次連接；所述地面儀器包括用于地面數據接收和發送的地面信號接收發送裝置、用于數據處理并向井下發送控制指令的地面計算機，地面信號接收發送裝置與地面計算機連接；井下數據傳輸接收裝置通過鉆桿或油管連接到地面信號接收發送裝置，可以實現數據的無線傳輸，實現地面和井下的數據互傳，可以在地面對井下儀器的遙控，采用的是聲波脈沖作為無線數據傳輸方法，不同于目前隨鉆測量(MWD)的泥漿壓力脈沖數據傳輸，因此實現了測試數據的實時無線傳輸和地面與井下儀器之間的數據交換，從而克服現有的測試方法不能實時無線雙向傳輸存在的問題。二、本發明中，所述井下儀器的井下數據傳輸接收裝置通過井下配合接頭與鉆桿或油管連接，鉆桿或油管連接有地面配合接頭，地面信號接收發送裝置連接在地面配合接頭上，此結構尤其適用于鉆井測試中，在鉆井測試中實現測量數據的無線雙向傳輸和對井下儀器的遙控。三、本發明中，所述井下儀器設置在鉆桿或油管內，井下數據傳輸接收裝置通過井下配合接頭與打撈接頭連接，打撈接頭與鉆桿或油管預設位置處的測試儀器坐密封連接，此結構尤其適用于中途測試或完井測試，在中途測試或完井測試中實現測量數據的無線雙向傳輸和對井下儀器的遙控。四、本發明的地層測試方法，通過建立信息交流回路，實現數據的雙向無線傳輸和對井下儀器的遙控，從而克服目前的完井測試和中途測試不能實時讀取數據、需要用電纜傳輸數據或者只能單向無線傳輸數據、安全風險大、費用高的弊病。五、本發明中，所述聲波脈沖信號的傳輸是通過鉆桿或油管管壁實現，且井下儀器上傳數據與地面儀器下傳數據的聲波脈沖頻率不同，在雙向傳輸時相互間干擾小，提高傳輸精確度。六、本發明中，所述將井下儀器依次連接，再通過井下配合接頭與鉆桿或油管連接，井下儀器連接在鉆桿或油管的下端，且在封隔器之下；將井下儀器隨鉆桿或油管下入欲測試井的預定深度；將地面信號接收發送裝置和地面配合接頭連接到鉆桿或油管的上端，將與地面信號接收發送裝置連接的地面電纜接到地面計算機上；啟動地面計算機并向井下儀器發送控制指令，啟動井下儀器；當地面儀器檢測到井下儀器傳來的信號，表明儀器工作正常后，坐封封隔器，開始測試，地面計算機讀取和記錄井下傳來的測試數據，所述井下儀器需要調整測試模式時，從地面計算機輸入指令，啟動地面信號接收發送裝置，將指令轉化成聲波脈沖信號傳到井下，井下數據傳輸接收裝置收到信號，傳給井下計算機，解碼后控制測量單元改變測試模式；此方式在鉆井中途測試中可以實時得到井下數據，檢測測試進程，改變工作模式，決定何時結束測試工作；在完井測試中可以在無線條件下實現與有電纜相同的功能，減少了因使用電纜帶來的井控問題和費用高的問題。


圖1為本發明實施例1結構示意圖 圖2為本發明實施例2結構示意圖
圖3為本發明實施例3結構示意圖 圖4為本發明實施例4結構示意圖
圖中標記為1、引鞋；2、測量單元；3、井下計算機；4、井下數據傳輸接收裝置；5、井下配合接頭；6、鉆桿或油管；7、地面配合接頭；8、地面信號接收發送裝置；9、電纜；10、地面計算機；11、測試儀器坐；12、打撈接頭，13、電池組，14、井下脈沖信號發生器；15、信號接收器；16、地面脈沖信號發生器；17、傳感器；18、檢波器；19、濾波器；20、傳感器接頭；21、顯示器；22、記錄儀。
具體實施例方式實施例1
一種無線數據互傳地層測試系統，包括井下儀器和地面儀器，所述井下儀器包括引鞋1、用于檢測井下數據的測量單元2、接收并處理井下數據的井下計算機3、用于井下數據傳輸和接收的井下數據傳輸接收裝置4，所述引鞋1、測量單元2、井下計算機3和井下數據傳輸接收裝置4依次連接；所述地面儀器包括用于地面數據接收和發送的地面信號接收發送裝置8、用于數據處理并向井下發送控制指令的地面計算機10，地面信號接收發送裝置8與地面計算機10連接；井下數據傳輸接收裝置4通過鉆桿或油管6連接到地面信號接收發送裝置8。其中，所述井下儀器的井下數據傳輸接收裝置4通過井下配合接頭5與鉆桿或油管6連接，鉆桿或油管6連接有地面配合接頭7，地面信號接收發送裝置8連接在地面配合接頭7上。地面配合接頭7可以為三通，三通的主通道是中空的，上下都是鉆桿或油管螺紋，旁通管是封閉的，端部有與地面信號接收發送裝置配合的螺紋。一種無線數據互傳地層測試方法，包括井下測量數據傳輸到地面計算機的步驟和地面計算機向井下儀器發送控制指令的步驟；
所述井下測量數據傳輸到地面計算機的步驟中，測量單元將檢測到的井下數據發送到井下計算機，井下計算機將測量數據編碼成聲波脈沖信號，通過井下數據傳輸接收裝置發出規定頻率的聲波信號，并傳播到地面信號接收發送裝置，地面信號接收發送裝置將聲波信號發送到地面計算機，地面計算機檢波并解碼成測量數據；
所述地面計算機向井下儀器發送控制指令的步驟中，地面計算機將控制指令編碼成聲波脈沖信號發送到地面信號接收發送裝置，地面信號接收發送裝置轉化為聲波脈沖信號，通過鉆桿或油管管壁傳播到井下數據傳輸接收裝置，井下數據傳輸接收裝置將聲波脈沖信號傳輸到井下計算機，井下計算機將聲波脈沖信號還原為控制指令，控制井下儀器調整工作模式。所述聲波脈沖信號的傳輸是通過鉆桿或油管管壁實現，且井下儀器上傳數據與地面儀器下傳數據的聲波脈沖頻率不同。只要保證聲波脈沖頻率不同即可，聲波脈沖頻率的具體大小可參照現有技術。所述將井下儀器依次連接，再通過井下配合接頭與鉆桿或油管連接，井下儀器連接在鉆桿或油管的下端，且在封隔器之下；將井下儀器隨鉆桿或油管下入欲測試井的預定深度；將地面信號接收發送裝置和地面配合接頭連接到鉆桿或油管的上端，將與地面信號接收發送裝置連接的地面電纜接到地面計算機上；啟動地面計算機并向井下儀器發送控制指令，啟動井下儀器；當地面儀器檢測到井下儀器傳來的信號，表明儀器工作正常后，坐封封隔器，開始測試，地面計算機讀取和記錄井下傳來的測試數據。所述井下儀器需要調整測試模式時，從地面計算機輸入指令，啟動地面信號接收發送裝置，將指令轉化成聲波脈沖信號傳到井下，井下數據傳輸接收裝置收到信號，傳給井下計算機，解碼后控制測量單元改變測試模式。當測試達到要求，地面計算機發出關閉指令，將井下儀器關閉，壓井，拆卸地面儀器，解封封隔器，起鉆，拆卸井下儀器，結束測試。以下對本實施例做進一步詳細說明
井下計算機讀取測量數據，處理成預定格式、錄入井下存貯單元的數據庫，并從中按約定的頻率和起始時間點抽取數據、編碼、輸出聲波脈沖信號、控制井下數據傳輸接收裝置動作，向地面發送聲波信號。同時還可將井下數據傳輸接收裝置檢出的地面發出的聲波信號還原成指令數據，控制井下儀器調整工作模式。地面計算機將地面信號接收發送裝置8檢出的井下儀器傳輸到地面的聲波信號解碼，還原成測試數據，進行記錄、顯示和輸出。同時還將地面指令編碼成脈沖信號，控制地面信號接收發送裝置8動作，向井下儀器發出不同于井下信號頻率的聲波脈沖信號。詳細工作過程如下1、將井下儀器依次連接，最后將連接好的儀器串通過井下配合接頭5與鉆桿或油管6連接；儀器串在整個管柱的下部，必須在封隔器之下。2、將儀器串隨鉆桿或油管6下入欲測試井的預定深度。3、將地面信號接收傳送裝置8和地面配合接頭7連接到鉆桿或油管6的上端，將地面電纜9接到地面計算機10上。4、啟動地面計算機10，輸入控制指令，啟動井下儀器。5、當地面儀器檢測到井下儀器傳來的信號，表明儀器工作正常后，按正常測試程序坐封封隔器、開始測試。6、將地面儀器調節到顯示和記錄狀態，隨時讀取和記錄井下傳來的測試數據。7、需要調整測試模式時，從地面計算機10輸入控制指令，啟動地面信號接收發送裝置8，將指令轉化成聲波脈沖信號傳到井下，井下數據傳輸接收裝置4收到信號，傳給井下計算機3，解碼后控制測量單元2改變測試模式。8、測試達到要求，結束工作時地面計算機10發出關閉指令，將井下儀器關閉。壓井，拆卸掉地面儀器，解封封隔器，起鉆，拆卸井下儀器，結束工作。本發明中涉及到的測試設備均可采用現有技術中的設備，因而對于設備則沒有進行詳細說明。本實施例的工作原理是利用聲波在鋼鐵中傳播速度快、衰減少，在不同相態界面傳播阻力大、不易跨越的特點，使井下和地面數據轉換為不同頻率的聲波脈沖，通過鉆桿或油管壁互相傳輸，建立信息交流回路，從而實現測量數據的無線雙向傳輸和對井下儀器的遙控。實施例2
本實施例與上述實施例基本相同，主要區別在于
所述井下儀器設置在鉆桿或油管內，井下數據傳輸接收裝置通過井下配合接頭與打撈接頭連接，打撈接頭與鉆桿或油管預設位置處的測試儀器坐密封連接。所述井下儀器連接到中途測試或完井測試鉆具組合中，下入井內，當下鉆到測試層位后，坐封封隔器，然后在井口的鉆桿或油管上連接地面配合接頭、地面信號接收發送裝置、電纜和地面計算機。以下對本實施例做進一步詳細說明
將井下測試儀器連接到中途測試或完井測試鉆具組合中，下入井內。當下鉆到測試層位后，按常規測試作業程序坐封封隔器，然后在井口的鉆桿或油管上連接地面配合接頭7、地面信號接收發送裝置8及電纜9和地面計算機10，完成裝置的安裝。在開始測試作業時先啟動地面儀器，由地面計算機10發出啟動井下儀器的控制指令，通過電纜9傳給地面信號接收發送裝置8，并使它發出一組聲波脈沖信號，通過鉆桿或油管管壁下傳到井下儀器處。井下儀器的井下數據傳輸接收裝置4收到聲波脈沖信號后激活井下計算機3。井下計算機3將信號解碼成具體的指令，啟動測量單元2開始測量工作。當測量單元2測到數據后傳輸到井下計算機3中，處理存儲數據，并有選擇地編碼，通過井下數據傳輸接收裝置4產生聲波脈沖信號，通過鉆桿或油管6的管壁，傳向地面，向地面傳輸數據。聲波信號傳到地面后由地面配合接頭7傳遞到地面信號接收傳送裝置8中。測量單元2帶有電池，為井下的所有裝置提供能量。地面信號接收傳送裝置8將接收到的聲波信號轉變為電信號，通過地面電纜9傳輸給地面計算機10進行解碼，將井下儀器發送的數據還原、存儲和顯示。井下儀器的井下數據傳輸接收裝置4也可以接收地面發出的聲波脈沖信號。實現地面與井下數據的交換，接受地面指令，遙控井下儀器的工作模式和狀態。通過應用這種方法，可以實現測試數據的實時無線傳輸以及地面計算機與井下儀器的數據交換，可以實現井下儀器的遙控操作。在鉆井中途測試中可以實時得到井下數據，檢測測試進程，改變工作模式，決定何時結束測試工作；在完井測試中可以在無線條件下實現與有電纜相同的功能，減少了因使用電纜帶來的井控問題和費用高的問題。本實施例是基于實施例1的另一種應用。其特點是在已經下入鉆桿或油管的井中，將井下儀器串用鋼絲送入或投入到鉆桿或油管內孔，其上端的打撈接頭12坐落在鉆桿或油管預設位置的測試儀器坐11上，實現密封并建立起井下儀器與鉆桿或油管壁的聲波通道，實現與實施例1相同的工作目標。不同的是，實施過程中，井下儀器串連接好后，不需要隨鉆桿或油管下入；當測試達到要求后，不需要起出鉆桿或油管，只需要用鋼絲作業設備下打撈工具將井下儀器串撈出即可，可以更大程度地方便操作、節約費用、提高安全性。實施例3
本實施例與實施例1基本相同，主要區別在于
所述井下儀器還包括電池組13，所述井下數據傳輸接收裝置包括井下脈沖信號發生器14和信號接收器15，電池組13 —端與井下計算機3連接，另一端與井下脈沖信號發生器14連接，井下脈沖信號發生器14通過井下配合接頭5與鉆桿或油管6連接，
所述地面信號接收發送裝置包括地面脈沖信號發生器16、傳感器17、檢波器18和濾波器19，地面脈沖信號發生器16與鉆桿或油管6連接，地面脈沖信號發生器16分別與地面計算機10和傳感器17接頭連接，傳感器17連接在傳感器接頭20上，檢波器18 —端與傳感器17連接，另一端與濾波器19連接，濾波器19與地面計算機10連接。以下對本發明做進一步詳細說明
本發明由井下儀器和地面儀器兩部分組成。井下儀器由引鞋1、測量單元2 (常規測試工具的測量單元)、井下計算機3、井下脈沖信號發生器、脈沖信號接收器、電池組、外殼組成；地面儀器由傳感器接頭、傳感器、檢波器、濾波放大器、地面脈沖發生器和地面計算機、顯示器21、記錄儀22組成。井下儀器測量單元2、井下計算機3、電池組、脈沖信號發生器、脈沖信號接收器都制造成圓柱形，固定在圓筒形的外殼中，外殼用高強度合金鋼制成，加工有鉆桿螺紋或油管螺紋，可以與鉆桿或油管連接。井下儀器的各部件之間采用電纜和自鎖式航空插頭連接，實現電源、數據的傳輸。井下儀器連接完畢后，用電纜與測量單元2的數據讀出/輸入口相連接，外殼與測量單元2的外殼用螺紋連接，組成完整的測試儀器串。將測試儀器串連接到中途測試或完井測試鉆具組合中，下入井內。當下鉆到測試層位后，按常規測試作業程序坐封封隔器，然后在井口的鉆桿或油管上接上地面脈沖發生器及傳感器接頭和傳感器，連接電纜和地面儀器。在開始測試作業時先啟動地面儀器，由地面計算機發出啟動井下儀器的指令，通過電纜傳給地面脈沖發生器，并使它發出一組聲波脈沖信號，通過鉆桿或油管壁下傳到井下儀器處。井下儀器的脈沖信號接收器收到脈沖信號后啟動井下計算機3并將數據傳輸給井下計算機3，井下計算機3處理信號并解釋成具體的指令，按事先設定的程序啟動電池組向測量單元2、井下脈沖信號發生器供電并開始測量工作。當測量單元2測到數據后通過電纜傳輸到井下計算機3中，井下計算機處理數據并按設定程序存儲，有選擇地向地面傳輸數據。需要向地面傳輸的數據井下計算機3要先編譯成數字脈沖，然后給井下脈沖信號發生器發出指令，脈沖信號發生器將電指令信號轉換成機械動作，產生聲波脈沖信號，沿儀器外殼、鉆桿或油管壁傳遞到地面傳感器接頭上的傳感器中。傳感器將接收到的脈沖信號轉變為電信號，傳輸給檢波器，將脈沖信號檢出送給濾波器，進行初次濾波，然后送給地面計算機進行數字濾波和解碼，將井下儀器發送的數據還原，送到顯示器和記錄儀，同時顯示和記錄。這些數據連同原始脈沖資料同時也在地面計算機內部數據庫中做了自動記錄。主要測量單元仍采用目前成熟的測試儀器，儀器采用井下計算機控制，將數據存儲起來的同時，進行分析、篩選、編碼，發送到一個井下脈沖信號發生器上，將數據以聲波脈沖形式通過鉆桿或油管壁傳遞到地面；井下儀器還安裝一個脈沖信號接收器，用于接收地面指令，調整井下儀器的工作模式和狀態；數據互傳是通過聲波脈沖實現的；井下儀器是用電池組供電的。地面儀器通過連接在鉆桿或油管上的檢波器，接收包括井下儀器傳來的有用信號在內的一切信號，經濾波，去除雜波，將井下傳輸的脈沖數據解碼成測量數據，輸入到地面計算機中進行分析，得出以往要等測試完成取出儀器或在有電纜的條件下才能得出的結論。地面儀器中還有一個地面脈沖信號發生器，用于將編碼成脈沖信號的地面指令傳輸到井下儀器上的脈沖信號接受器，實現地面與井下儀器數據互傳和遙控井下儀器的目的。通過應用這種裝置，可以實現井下儀器與地面計算機的數據交換，可以實現井下儀器的遙控操作。在鉆井中途測試中可以實時得到井下數據，檢測測試進程，改變工作模式，決定何時結束測試工作；在完井測試中可以在無線條件下實現與有電纜相同的數據互傳和對井下儀器控制功能，又減少了因使用電纜帶來的井控和費用問題。可以在上述基礎上，在油管或鉆桿上端增加一個地面配合接頭，地面配合接頭可以為三通接頭，將地面脈沖發生器和傳感器接頭安裝在其側翼上，在實現發明目的的同時不影響測試作業中通過油管或鉆桿內孔進行其它操作。實施例4
本實施例與實施例2基本相同，主要區別在于
所述井下儀器還包括電池組13，所述井下數據傳輸接收裝置包括井下脈沖信號發生器14和信號接收器15，電池組13 —端與井下計算機3連接，另一端與井下脈沖信號發生器14連接，井下脈沖信號發生器14通過井下配合接頭5與打撈接頭12連接。所述地面信號接收發送裝置包括地面脈沖信號發生器、傳感器、檢波器和濾波器，地面脈沖信號發生器與鉆桿或油管連接，地面脈沖信號發生器分別與地面計算機和傳感器接頭連接，傳感器連接在傳感器接頭上，檢波器一端與傳感器連接，另一端與濾波器連接，濾波器與地面計算機連接。引鞋、兩端帶螺紋和電纜插頭的裝配在圓筒形外殼中的測量單元、井下計算機、電池組、信號接收器、井下脈沖信號發生器的外徑均小于鉆桿或油管的內徑，井下儀器上端有打撈接頭，鉆桿或油管內的預定位置有測試儀器坐，測試儀器坐可以為懸掛坐。在測試作業時，先將鉆桿或油管下入井內，將井下儀器串連接，并與打撈接頭連接，投入或用鋼絲送入鉆桿或油管內孔到測試儀器坐位置，打撈接頭與測試儀器坐配合，起到懸掛儀器、密封和建立與油管或鉆桿壁的聲波傳輸通道的作用，使操作更方便、安全。
權利要求
1.一種無線數據互傳地層測試系統，其特征在于包括井下儀器和地面儀器，所述井下儀器包括引鞋(I)、用于檢測井下數據的測量單元(2)、接收并處理井下數據的井下計算機(3)、用于井下數據傳輸和接收的井下數據傳輸接收裝置(4)，所述引鞋(I)、測量單元(2)、井下計算機(3)和井下數據傳輸接收裝置(4)依次連接；所述地面儀器包括用于地面數據接收和發送的地面信號接收發送裝置(8)、用于數據處理并向井下發送控制指令的地面計算機(10)，地面信號接收發送裝置(8)與地面計算機(10)連接；井下數據傳輸接收裝置(4 )通過鉆桿或油管(6 )連接到地面信號接收發送裝置(8 )。
2.根據權利要求1所述的無線數據互傳地層測試系統，其特征在于所述井下儀器的井下數據傳輸接收裝置(4)通過井下配合接頭(5)與鉆桿或油管(6)連接，鉆桿或油管(6)與地面信號接收發送裝置(8 )連接。
3.根據權利要求1所述的無線數據互傳地層測試系統，其特征在于所述井下儀器設置在鉆桿或油管(6)內，井下數據傳輸接收裝置(4)通過井下配合接頭(5)與打撈接頭(12)連接，打撈接頭(12)與鉆桿或油管(6)預設位置處的測試儀器坐(11)密封連接。
4.根據權利要求1所述的一種無線數據互傳地層測試方法，其特征在于包括井下測量數據傳輸到地面計算機的步驟和地面計算機向井下儀器發送控制指令的步驟； 所述井下測量數據傳輸到地面計算機的步驟中，測量單元將檢測到的井下數據發送到井下計算機，井下計算機將測量數據編碼成聲波脈沖信號，通過井下數據傳輸接收裝置發出規定頻率的聲波信號，并傳播到地面信號接收發送裝置，地面信號接收發送裝置將聲波信號發送到地面計算機，地面計算機檢波并解碼成測量數據； 所述地面計算機向井下儀器發送控制指令的步驟中，地面計算機將控制指令編碼成聲波脈沖信號發送到地面信號接收發送裝置，地面信號接收發送裝置轉化為聲波脈沖信號，通過鉆桿或油管管壁傳播到井下數據傳輸接收裝置，井下數據傳輸接收裝置將聲波脈沖信號傳輸到井下計算機，井下計算機將聲波脈沖信號還原為控制指令，控制井下儀器調整工作模式。
5.根據權利要求4所述的無線數據互傳地層測試方法，其特征在于所述聲波脈沖信號的傳輸是通過鉆桿或油管管壁實現，且井下儀器上傳數據與地面儀器下傳數據的聲波脈沖頻率不同。
6.根據權利要求4或5所述的無線數據互傳地層測試方法，其特征在于所述將井下儀器依次連接，再通過井下配合接頭與鉆桿或油管連接，井下儀器連接在鉆桿或油管的下端，且在封隔器之下；將井下儀器隨鉆桿或油管下入欲測試井的預定深度；將地面信號接收發送裝置和地面配合接頭連接到鉆桿或油管的上端，將與地面信號接收發送裝置連接的地面電纜接到地面計算機上；啟動地面計算機并向井下儀器發送控制指令，啟動井下儀器；當地面儀器檢測到井下儀器傳來的信號，表明儀器工作正常后，坐封封隔器，開始測試，地面計算機讀取和記錄井下傳來的測試數據。
7.根據權利要求6所述的無線數據互傳地層測試方法，其特征在于所述井下儀器需要調整測試模式時，從地面計算機輸入指令，啟動地面信號接收發送裝置，將指令轉化成聲波脈沖信號傳到井下，井下數據傳輸接收裝置收到信號，傳給井下計算機，解碼后控制測量單元改變測試模式。
8.根據權利要求7所述的無線數據互傳地層測試方法，其特征在于當測試達到要求，地面計算機發出關閉指令，將井下儀器關閉，壓井，拆卸地面儀器，解封封隔器，起鉆，拆卸井下儀器，結束測試。
9.根據權利要求4或5所述的無線數據互傳地層測試方法，其特征在于所述井下儀器連接到中途測試或完井測試鉆具組合中，下入井內，當下鉆到測試層位后，坐封封隔器，然后在井口的鉆桿或油管上連接地面配合接頭、地面信號接收發送裝置、電纜和地面計算機。
全文摘要
本發明公開了一種無線數據互傳地層測試系統及其測試方法，測試系統包括井下儀器和地面儀器，所述井下儀器包括引靯、用于檢測井下數據的測量單元、接收并處理井下數據的井下計算機、用于井下數據傳輸和接收的井下數據傳輸接收裝置，所述引靯、測量單元、井下計算機和井下數據傳輸接收裝置依次連接；所述地面儀器包括用于地面數據接收和發送的地面信號接收發送裝置、用于數據處理并向井下發送控制指令的地面計算機，地面信號接收發送裝置與地面計算機連接；井下數據傳輸接收裝置通過鉆桿或油管連接到地面信號接收發送裝置。本發明實現測試數據的實時無線傳輸和地面與井下儀器之間的數據交換，克服現有的測試方法不能實時無線雙向傳輸存在的問題。
文檔編號E21B47/14GK103015988SQ20121058033
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月27日 優先權日2012年12月27日
發明者拓伯民 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司