способ формирования пакетов данных измерений бескабельной телеметрической системы в процессе бурения скважины

Формула изобретения

1. Способ формирования пакетов данных измерений бескабельной телеметрической системы в процессе бурения скважины, включающий кодирование каждых четырех бит информации шумоподобным сигналом (ШПС) длиной 16 бит, передачу информации с помощью фазоманипулированного сигнала, причем каждый передаваемый пакет содержит в начале синхропосылку, состоящую из четырех ШПС, которые не встречаются среди ШПС, которыми кодируются данные измерений, отличающийся тем, что биты зенита, азимута и отклонителя разнесены по разным группам, кодируемым ШПС независимо, при этом передача информации происходит в следующей последовательности: синхропосылка, отклонитель, зенит, отклонитель, азимут, отклонитель, дополнительный параметр, отклонитель.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первое значение отклонителя передают двумя последовательностями из четырех бит, каждая из которых закодирована ШПС.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что значение зенитного угла передают тремя последовательностями из четырех бит, каждая из которых закодирована ШПС.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что второе значение отклонителя передают двумя последовательностями из четырех бит, каждая из которых закодирована ШПС.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что значение азимута передают тремя последовательностями из четырех бит, каждая из которых закодирована ШПС.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что третье значение отклонителя передают двумя последовательностями из четырех бит, каждая из которых закодирована ШПС.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что значение дополнительного параметра передают двумя последовательностями из четырех бит, каждая из которых закодирована ШПС.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что четвертое значение отклонителя передают двумя последовательностями из четырех бит, каждая из которых закодирована ШПС.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что в дополнительном канале могут быть переданы обороты генератора, температура, номер кадра статического замера, признак разряда батарей прибора или один из каротажных параметров (уровень вибрации, кажущееся сопротивление пласта, уровень гамма-фона и др.).

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что пакет данных, содержащий параметр оборотов, и пакет данных, содержащий параметр температуры, максимально разнесены по времени.

11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что для передачи информации могут быть использованы частоты 10,17; 5,09; 2,54; 1,27 и 0,64 Гц.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к забойным телеметрическим системам с бескабельным каналом связи, и может быть использовано при формировании пакетов данных измерений телеметрической системы для передачи информации с забоя буровой скважины на поверхность.

Известен способ формирования пакетов данных, реализованный в телеметрической системе ЗИС-4 («Система забойная инклинометрическая ЗИС-4». Техническое описание и инструкция по эксплуатации. АХА 2.788.003 ТО, ВНИИГИС, 1988 г.).

Способ включает кодирование каждых четырех бит информации шумоподобным сигналом (ШПС) длиной 16 бит и передачу закодированной таким образом информации с помощью фазоманипулированного сигнала. Для передачи информации используется несущая частота 10,2 Гц, модулированная по фазе. Фаза несущей изменяется на 180° при каждой смене значений между соседними передаваемыми битами (фазовая манипуляция). Старшие биты зенита, азимута и отклонителя объединены в одну группу из четырех бит, кодируемую ШПС. Каждый пакет данных содержит синхронизирующую последовательность (синхропосылку) из четырех ШПС с постоянными кодами, младшие биты зенита, кодируемые двумя ШПС, младшие биты азимута, кодируемые двумя ШПС, младшие биты отклонителя, кодируемые двумя ШПС, и обороты, кодируемые двумя ШПС. Каждый из четырех ШПС синхропосылки не встречается среди ШПС, которыми кодируются данные измерений.

Известный способ имеет недостаточное количество информационных каналов (передает только четыре параметра) и низкую пропускную способность по каналу отклонителя. Использование только одной частоты 10,2 Гц уменьшает вероятность достоверной передачи информации в неблагоприятных условиях (при наличии пластов с высокой проводимостью, неблагоприятной помеховой обстановки и т.п.).

Задачей, которую решает предлагаемый способ формирования пакетов данных, является увеличение пропускной способности по каналу отклонителя, повышение информативности и помехозащищенности канала передачи данных телеметрической системы с забоя на поверхность.

Решение поставленной задачи достигнуто тем, что биты зенита, азимута и отклонителя разнесены по разным группам, кодируемым в ШПС независимо, при этом передача информации происходит в следующей последовательности: синхропосылка, отклонитель, зенит, отклонитель, азимут, отклонитель, дополнительный параметр, отклонитель. Первое значение отклонителя передают двумя последовательностями из четырех бит, каждая из которых закодирована ШПС. Значение зенитного угла передают тремя последовательностями из четырех бит, каждая из которых закодирована ШПС. Второе значение отклонителя передают двумя последовательностями из четырех бит, каждая из которых закодирована ШПС. Значение азимута передают тремя последовательностями из четырех бит, каждая из которых закодирована ШПС. Третье значение отклонителя передают двумя последовательностями из четырех бит, каждая из которых закодирована ШПС. Значение дополнительного параметра передают двумя последовательностями из четырех бит, каждая из которых закодирована ШПС. Четвертое значение отклонителя передают двумя последовательностями из четырех бит, каждая из которых закодирована ШПС. В дополнительном канале могут быть переданы обороты генератора, температура, номер кадра статического замера, признак разряда батарей прибора или один из каротажных параметров (уровень вибрации, кажущееся сопротивление пласта, уровень гамма-фона и др.). Пакет данных, содержащий параметр оборотов, и пакет данных, содержащий параметр температуры, максимально разнесены по времени. Для передачи информации могут быть использованы частоты 10,17; 5,09; 2,54; 1,27 и 0,64 Гц.

Способ осуществляется следующим образом.

Для передачи информации используют одну из несущих частот (10,17; 5,09; 2,54; 1,27 или 0,64 Гц), модулированную по фазе ШПС. После синхропосылки (S) передается:

- первое значение отклонителя (O ₁) с шагом в 2° двумя последовательностями из четырех бит, каждая из которых закодирована ШПС;

- значение зенитного угла (Z) с шагом в 0,1° тремя последовательностями из четырех бит, каждая из которых закодирована ШПС;

- второе значение отклонителя (О₂) с шагом в 2° двумя последовательностями из четырех бит, каждая из которых закодирована ШПС;

- значение азимута (А) с шагом в 1° тремя последовательностями из четырех бит, каждая из которых закодирована ШПС;

- третье значение отклонителя (О₃) с шагом в 2° двумя последовательностями из четырех бит, каждая из которых закодирована ШПС;

- значение дополнительного параметра (Д) двумя последовательностями из четырех бит, каждая из которых закодирована ШПС;

- четвертое значение отклонителя (О₄) с шагом в 2° двумя последовательностями из четырех бит, каждая из которых закодирована ШПС.

После этого передается следующий пакет данных, начиная с синхронизирующей последовательности.

Таким образом, передача информации происходит в следующей последовательности: S-O₁-Z-O₂-А-О₃ -Д-O₄. Чередование данных по каналу отклонителя с данными других каналов обеспечивает равномерность его передачи.

В дополнительном канале могут быть переданы:

- один из каротажных параметров (К);

- обороты генератора (Об);

- температура (Т);

- признак данных, замеренных в статике.

Обороты передаются в дополнительном канале каждого четвертого пакета данных. При этом передача данных происходит в последовательности П_K-П_K-П_K-П_Об, где П_K - пакет данных, содержащий в дополнительном канале каротажный параметр К, П_Об - пакет данных, содержащий в дополнительном канале параметр оборотов генератора.

В случае превышения допустимой температуры (80°С) в каждом четвертом пакете данных по дополнительному каналу передается параметр температуры. При этом пакет данных, содержащий в дополнительном канале параметр оборотов, и пакет данных, содержащий в дополнительном канале параметр превышения температуры, максимально разнесены по времени. Передача данных в случае превышения температуры происходит в последовательности П_K-П_Об-П_К -П_Т, где П_Т - пакет данных, содержащий в дополнительном канале параметр превышения температуры.

Параметры признаков «статики» передаются на месте дополнительного канала в первых трех пакетах после возобновления циркуляции бурового раствора и включения прибора. При этом, кроме признака данных «статика», передается признак разряда батарей прибора и номер одного из трех передаваемых подряд кадров статики. Пакет содержит параметры зенита и азимута, а также параметр четвертого отклонителя, замеренные в «статике». Первые три параметра отклонителя в пакете передают текущие измеряемые значения отклонителя.

Способ формирования пакетов данных бескабельной телеметрической системы в процессе бурения успешно применяется для передачи информации с забоя на поверхность при бурении горизонтальных и наклонно направленных скважин.

Использование предлагаемого технического решения позволяет следующее.

1. Увеличить пропускную способность по каналу отклонителя, т.к. в каждом пакете передается четыре его значения. Параметр «отклонитель» является наиболее важным для проведения направленного бурения.

2. Повысить помехозащищенность:

а) за счет разнесения битов зенита, азимута и отклонителя по разным группам, кодируемым в ШПС независимо. При этом кратковременное воздействие помехи приведет к потере данных только одного из измерительных каналов (зенита, азимута или отклонителя), но не всех сразу.

б) за счет обеспечения возможности работы на разных частотах: 10,17; 5,09; 2,54; 1,27 и 0,64 Гц. Сигналы, передаваемые на более низких частотах, меньше ослабляются при прохождении сквозь породу.

3. Повысить информативность сигнала. Кроме зенита, азимута, отклонителя и оборотов генератора, дополнительно передаются результаты измерений в статике, сведения о температуре и заряде батарей прибора, каротажные параметры.

4. Повысить достоверность результатов измерений благодаря передаче информации о параметрах, полученных в «статике».