一种用于高温随钻仪器的多参数智能化测量系统及方法与流程

本发明涉及随钻测量开展及优化，尤其涉及一种用于高温随钻仪器的多参数智能化测量系统及方法。

背景技术：

1、随钻测量(mwd)仪器可以提供定向参数，便于进行井眼轨迹调整。随钻测井(lwd)仪器可以提供电阻率、伽马等地质参数的测量，有效提高钻遇率。

2、由于井下工况复杂，仪器入井后长时间处于高温、高振动、高冲击等恶劣工作环境，会极大降低仪器的稳定性和可靠性，因此耐高温是随钻测量(测井)仪器的主要发展方向。

3、斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯等国际油服公司研制出了高温随钻测量(测井)仪器，不对外销售，仅能够进行使用权交易，且收取的服务费用极高，而其他途径的高温随钻测量(测井)仪器的研制正处于起步阶段，仪器耐温和测量精度等性能与可靠的高端仪器有较大差距，无法满足随钻仪器精确运行的要求。

4、公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成己为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种用于高温随钻仪器的多参数智能化测量系统，在一个实施例中，所述系统包括：

2、数据采集模块，其围绕随钻仪器设置，用于通过设定的数采设备实时获取随钻仪器运行过程中的多种原始测量信号，所述随钻仪器为高温随钻仪器；

3、测量管理模块，其与所述数据采集模块连接，用于结合神经网络模型对采集到的原始测量信号进行管理和运算，得到对应的多项随钻仪器状态参数；

4、电压转换电路，其用于将外部随钻电源提供的动态电压转换为需求电压后，供给智能化测量系统中各功能结构；

5、通信模块，其配置为实现测量管理模块输入数据和输出数据的传输。

6、进一步地，一个实施例中，所述数据采集模块包括数据转换单元，其连接在数据采集模块和测量管理模块之间，用于由测量管理模块控制按照设定的原则有序地对采集的原始测量信号进行模数转换，进而将转换得到的中间测量信息传送至测量管理模块。

7、优选地，一个实施例中，所述测量管理模块采用双核mcu芯片结构，以保障系统的运算和处理能力，其包括主cpu和协处理器。

8、进一步地，一个实施例中，所述数采设备包括温度传感器、三轴加速度传感器、三轴磁阻芯片和陀螺仪，其中所述三轴加速度传感器和三轴磁阻在应用之前基于不同温度环境开展标定实验。

9、可选地，一个实施例中，所述测量管理模块通过协处理器高速接收多种数采装置采集的中间测量信息，并保存至缓存区，所述主cpu通过共享数据缓存区获取采集的中间测量信息。

10、具体地，一个实施例中，所述主cpu配置为依据接收到的中间测量信息，利用预先构建的bp神经网络模型进行运算，获得温度补偿后的中间测量信息。

11、进一步地，一个实施例中，所述主cpu还配置为基于温度补偿后的中间测量信息进行数据处理和计算，获得目标状态参数，包括：井斜、方位、重力工具面、磁性工具面、重力、磁场、转速、动态工具面以及温度参数。

12、一个可选的实施例中，通过以下操作构建所述bp神经网络模型：

13、由上位机通过通信模块获取测量管理模块的中间测量信息，包括三轴加速度、三轴磁场、陀螺仪计数值；

14、将三轴加速度、三轴磁场、陀螺仪计数值结合实验温度为输入节点，以传感器的标准测量值为输出节点，在上位机端通过labview实现三层bp神经网络的训练，以实现对三轴加速度、三轴磁场、陀螺仪计数值温度补偿处理。

15、进一步地，一个实施例中，所述系统还包括：内部监控单元，采用微处理器监控芯片，其与所述测量管理模块连接，用于在程序跑飞时重启系统的功能结构，从而确保系统的稳定运行。

16、基于上述任意一个或多个实施例中所述系统的应用方面，本发明还提供一种用于高温随钻仪器的多参数智能化测量方法，该方法包括：

17、数据采集步骤、通过数据采集模块利用设定的数采设备实时获取随钻仪器运行过程中的多种原始测量信号，利用数据转换单元进行模数转换得到中间测量信息；

18、中间优化步骤、由测量管理模块依据接收到的中间测量信息，利用预先构建的bp神经网络模型进行运算，获得温度补偿后的中间测量信息；

19、参数计算步骤、由测量管理模块基于各种中间测量信息进行数据处理和计算，获得目标状态参数，包括：井斜、方位、重力工具面、磁性工具面、重力、磁场、转速、动态工具面以及温度参数，并同步实现本地保存和面向用户和随钻仪器传输。

20、基于上述实施例中所述方法的其他方面，本发明还提供一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有可实现如上述实施例中所述方法的程序代码。

21、与最接近的现有技术相比，本发明还具有如下有益效果：

22、本发明提供的一种用于高温随钻仪器的多参数智能化测量系统及方法，该系统通过设定的数采设备实时获取高温随钻仪器运行过程中的多种原始测量信号，进而由测量管理模块结合神经网络模型对采集到的原始测量信号进行管理和运算，得到对应的多项随钻仪器状态参数，优化测量多项参数，既可为进行井眼轨迹调整提供可靠的定向参数，也可为高温随钻测井仪器提供方向性信息，提升高温随钻仪器作业的稳定性和精确度，有助于对地层进行精细评价，提高钻遇率，另外，还能够有效为仪器地质参数成像功能的开发提供有效支撑。

23、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种用于高温随钻仪器的多参数智能化测量系统，其特征在于，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集模块包括数据转换单元，其连接在数据采集模块和测量管理模块之间，用于由测量管理模块控制按照设定的原则有序地对采集的原始测量信号进行模数转换，进而将转换得到的中间测量信息传送至测量管理模块。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测量管理模块采用双核mcu芯片结构，以保障系统的运算和处理能力，其包括主cpu和协处理器。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数采设备包括温度传感器、三轴加速度传感器、三轴磁阻芯片和陀螺仪，其中所述三轴加速度传感器和三轴磁阻在应用之前基于不同温度环境开展标定实验。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测量管理模块通过协处理器高速接收多种数采装置采集的中间测量信息，并保存至缓存区，所述主cpu通过共享数据缓存区获取采集的中间测量信息。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主cpu配置为依据接收到的中间测量信息，利用预先构建的bp神经网络模型进行运算，获得温度补偿后的中间测量信息。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述主cpu还配置为基于温度补偿后的中间测量信息进行数据处理和计算，获得目标状态参数，包括：井斜、方位、重力工具面、磁性工具面、重力、磁场、转速、动态工具面以及温度参数。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，通过以下操作构建所述bp神经网络模型：

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：内部监控单元，其与所述测量管理模块连接，用于在程序跑飞时重启系统的功能结构，从而确保系统的稳定运行。

10.一种用于高温随钻仪器的多参数智能化测量方法，其特征在于，所述方法包括：

11.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有可实现如权利要求10中所述方法的程序代码。

技术总结
本发明提供了一种用于高温随钻仪器的多参数智能化测量系统及方法，该系统包括：数据采集模块，其通过设定的数采设备实时获取高温随钻仪器运行过程中的多种原始测量信号；测量管理模块，其结合神经网络模型对采集到的原始测量信号进行管理和运算，得到对应的多项随钻仪器状态参数；电压转换电路，其用于将外部电源提供的动态电压转换为需求电压后，为系统供电；通信模块，其实现测量管理模块输入数据和输出数据的传输。采用本发明的方案，能够克服现有的高温随钻仪器作业稳定性和精确度不佳的问题，优化测量多项参数，既可为进行井眼轨迹调整提供可靠的定向参数，也可为高温随钻测井仪器提供方向性信息，有助于地层的精细评价，提高钻遇率。

技术研发人员：张卫,倪卫宁,胡越发,宗艳波,王立双,杨书博
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12