[发明专利]井下压力监测系统

说明书

本发明涉及一种井下压力监测装置，包括依次连接的换能器、换能器驱动电路和编码转码电路，还包括分别于编码转码电路连接的环空压力测量元件和钻柱内压力测量元件；环空压力测量元件测得的环空压力信号和钻柱内压力测量元件测得的钻柱内压力信号传输至编码转码电路进行编码及转码，转码后的压力信号传输至换能器驱动电路进行信号驱动，换能器驱动电路驱动换能器将转码后的压力信号转换成声波信号发出。本发明能够实现正常钻进的同时，将井下压力准确、实时转换成声波信号的目的，且利用钻柱作为传输通道，不依赖钻井液，抗噪声干扰能力强，传输速率快，误码率低，不受气侵等井下复杂情况影响。

技术领域

本发明属于石油与天然气钻井工程技术领域，涉及一种随钻监测系统，具体地说，涉及一种基于声波传输的井下压力监测系统，用于井下压力的实时监测。

背景技术

根据目前世界油气资源开发现状来看，油气资源开发已经由常规油气藏向非常规油气藏，由浅部地层向深部地层，由陆地向海洋深水、超深水区域发展，这将使得未来石油钻井行业遭遇到地质条件更复杂、自然环境更恶劣的严峻挑战，因此，对油气钻井的安全性提出了更高的要求。

在钻井过程中，异常井底压力是导致卡钻、井眼垮塌、井涌、井喷等井下复杂事故的主要原因，在钻进过程、起下钻杆过程、空井状态三种钻井工况下均有可能造成井下异常压力，从而导致井下复杂事故的发生，而钻进过程较其他两种工况而言，具有井下压力预测难度大，发生井下复杂事故概率大的特点，因此，对钻进过程中的井底压力进行实时监测，及时发现井底压力异常，并采取有效措施控制井底压力，从而减少井下复杂事故的发生，是安全钻井的一个关键环节。

目前采用的PWD系统(英文：Pressure WhileDrilling，中文：压力随钻监测系统)可以实现实时监测环空压力，并将压力信号上传至地面，但是该系统造价昂贵，推广应用难度大，且采用泥浆脉冲进行数据传输，该传输方式具有传输速率低、误码率高、抗噪声干扰能力低等缺点，尤其当地层气体侵入时会对传输信道造成干扰，增加信号误码率，甚至中断信号传输。相比而言，井下信息声波传输方式在应用时具有以下优点：该传输方式是以钻柱作为传输信道，以声波作为信号载体，进行井下信息的无线传输方式。由于利用钻柱作为信道，该信息传输方式不依赖于钻井液的存在与否以及性质差异，也不受地层内磁性物质的干扰，为井下信息的高速传输提供了条件。此外，还具有成本低、结构简单、易于定向发射等优点。因此，设计一种随钻柱下入井内，对钻柱内及环空中压力进行实时监测，并通过声波传输方式进行数据传输的井下压力检测系统对降低井下事故发生率，降低钻井作业风险具有重要意义。

发明内容

本发明针对现有技术监测井下压力时存在的成本高、传输速率低、抗噪声干扰能力低等上述问题，提供了一种成本低、传输速率快、抗干扰能力强、可靠性高的井下压力监测系统，该系统能实时测量钻柱内及环空压力，并通过声波传输方式将井下数据传输至地面，实现对井底压力的实时监测，进而降低井下事故发生率，降低钻井作业风险。

为了达到上述目的，本发明提供了一种井下压力监测装置，包括依次连接的换能器、换能器驱动电路和编码转码电路，还包括分别与编码转码电路连接的环空压力测量元件和钻柱内压力测量元件；环空压力测量元件测得的环空压力信号和钻柱内压力测量元件测得的钻柱内压力信号传输至编码转码电路进行编码及转码，转码后的压力信号传输至换能器驱动电路进行信号驱动，换能器驱动电路驱动换能器将转码后的压力信号转换成声波信号发出。

进一步的，还包括数据存储电路，数据存储电路分别与环空压力测量元件和钻柱内压力测量元件连接，环空压力测量元件测得的环空压力数据和钻柱内压力测量元件测得的钻柱内压力数据传输至数据存储电路进行存储。