CN114151065B - 一种控制随钻成像测井仪器切换模式的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种控制随钻成像测井仪器切换模式的装置及方法，该装置包括：用于获取所述随钻成像测井仪器工作时的运转数据的惯性传感器，用于同步测量所述随钻成像测井仪器的运行时间的计时器，以及用于预处理运转数据和运行时间信号，根据预处理后的运转数据和运行时间计算随钻成像测井仪器的转速，并基于转速生成控制随钻成像测井仪器以不同工作模式运行的控制信号的数据处理模块。本发明实施例的技术方案适用于不同斜度的井筒，有效地使测井过程中的随钻成像仪器具有根据自身状态切换不同工作模式的能力，结构简单，操作效率高，在不影响测井精确度的前提下，合理地降低随钻成像仪器的信号采集量，降低运行时的功耗，延长使用寿命。

Description

一种控制随钻成像测井仪器切换模式的装置及方法

技术领域

本发明涉及油气勘探开发技术领域，尤其涉及一种控制随钻成像测井仪器切换模式的装置及方法。

背景技术

随钻测量/测井技术是大斜度井、水平井开发中识别裂缝、薄层、低孔低渗等复杂油气藏的重要手段。常规的随钻测井技术通过测量一条地层参数性质随深度的曲线，反应地层信息，每一点处测量的信息作为该位置处的宏观响应。随钻成像测井仪器的设计考虑了地层的复杂性和非均质性，利用传感器阵列扫描或旋转扫描测量，沿井眼纵向、径向或周向大量采集地层信息，传输到井上后通过图像处理技术得到井壁的二维图像或井眼周围某一探测深度以内的三维图像。这比以往的曲线表示方法更精确、更直观、更方便。

随钻成像测井仪器接在钻具组合中，工作时需要通过大量的扫描操作测得地层和仪器信息，且相对于电缆仪器，随钻仪器在井下工作时间较长，而且随钻仪器并非只在特定目的层或具备成像需求的环境下运行。例如仪器正在从井口往下随钻具下放，这一过程往往是缓慢的，再如钻具未处在旋转状态时，随钻仪器是始终处于常规运行状态的，但是并无法有效实现井筒扫描，浪费资源，获取大量无效数据，且会导致随钻仪器的使用寿命缩短。

现有技术中提出一种井下钻具(钻头)旋转速度和方向的测量方法及短节，短节上设置两组磁通门组件，两组磁通门组件分别位于旋转面的90度弧度区域内的不同轴向垂线上，利用地磁场测量仪器转速。这种方案存在以下不足：(1)使用2路传感器，测量电路方案较为复杂：(2)两个传感器之间的差异不容易校正，影响操作结果的精确度；(3)采用地磁场测量东南西北只适用于垂直井的情况，在水平井中无法应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种控制随钻成像测井仪器切换模式的装置，在一个实施例中，所述装置包括：惯性传感器，其设置在随钻成像测井仪器上，配置为获取所述随钻成像测井仪器工作时的运转数据；

计时器，其配置为同步测量所述随钻成像测井仪器的运行时间；

数据处理模块，其配置为对获取的运转数据和运行时间进行预处理，根据预处理后的运转数据和运行时间计算随钻成像测井仪器的转速，并基于随钻成像测井仪器的转速生成对应的控制信号，控制所述随钻成像测井仪器采用不同的工作模式运行。

在一个实施例中，所述数据处理模块包括：

预处理单元，其配置为获取所述运转数据电信号和运行时间电信号，采用模数转换电路分别将运转数据电信号和运行时间电信号转换为对应的数字信号；

运算控制单元，其通过SPI总线获取来自预处理单元的所述运行时间电信号转换为对应的数字信号，基于其计算随钻成像测井仪器的转速，并根据所述转速生成对应的控制信号和模式标志位，以控制所述随钻成像测井仪器采用不同的工作模式运行。

在一个实施例中，所述惯性传感器采用陀螺仪，所述数据处理模块的运算控制单元按照以下公式计算随钻成像测井仪器的转速：

其中，R为随钻成像测井仪器的转速，单位为转/秒，t为随钻成像测井仪器的运行时间，单位为秒，Ga为惯性传感器在t时间内转过的角度，Gs为惯性传感器静止状态下采集M个数据点时的基准值，Gr为惯性传感器转动状态下转动L周时的比率系数，Vgsn为惯性传感器在n时刻的读数，Vgst为惯性传感器在t时刻的读数。

在一个实施例中，所述预处理单元通过FPGA芯片按照设定的获取周期获取所述运转数据电信号和运行时间电信号。

在一个实施例中，所述数据处理模块的运算控制单元执行以下操作：

将所述随钻成像测井仪器的转速与设定的转速阈值R_Lowest比较，若随钻成像测井仪器的转速大于R_Lowest，则生成对应的第一控制信号；否则，生成对应的第二控制信号；

分别基于所述第一控制信号和第二控制信号生成对应的第一模式标志位和第二模式标志位；

通过所述第一模式标志位控制所述随钻成像测井仪器进入电阻率/伽马/中子/密度成像模式，计算工具面，根据设定的第一密度进行采样；通过所述第二模式标志位控制所述随钻成像测井仪器进入总电阻率或伽马模式，不进行成像，根据设定的第二密度进行采样；

其中，所述转速阈值R_Lowest≥1/x，x为数据处理模块获取运转数据和运行时间的周期；所述第一密度和第二密度根据随钻成像测井仪器的配置参数以及采样需求设定，所述第一密度大于第二密度。

在一个实施例中，所述数据处理模块还配置为：

通过RS-485总线将计算的转速数据传输至所述随钻成像测井仪器对应的无线随钻监测***和/或随钻检测***，为随钻成像测井仪器的运行监测和管理提供数据支持。

在一个实施例中，所述惯性传感器采用MEMS陀螺仪。

基于上述任意一个或多个实施例的其他方面，本发明还提供一种控制随钻成像测井仪器切换模式的方法，该方法包括：

步骤S1、利用设置在随钻成像测井仪器上的惯性传感器获取随钻成像测井仪器工作时的运转数据；

步骤S2、通过计时器同步测量所述随钻成像测井仪器的运行时间；

步骤S3、采用数据处理模块对接收到的运转数据和运行时间进行预处理，根据预处理后的运转数据和运行时间计算随钻成像测井仪器的转速，并基于随钻成像测井仪器的转速生成对应的控制信号，控制所述随钻成像测井仪器采用不同的工作模式运行。

在一个实施例中，在所述步骤S3中，按照以下公式计算随钻成像测井仪器的转速：

式中，R为随钻成像测井仪器的转速，单位为转/秒，t_i为采集得到的惯性传感器的运行时间，单位为秒，n_i为采集到的惯性传感器的旋转刻度数，k为惯性传感器的刻度系数。

进一步地，在一个实施例中，所述步骤S3中包括：

将所述随钻成像测井仪器的转速与设定的转速阈值R_Lowest比较，若随钻成像测井仪器的转速大于R_Lowest，则生成对应的第一控制信号；否则，生成对应的第二控制信号；

分别基于所述第一控制信号和第二控制信号生成对应的第一模式标志位和第二模式标志位；

通过所述第一模式标志位控制所述随钻成像测井仪器进入电阻率/伽马/中子/密度成像模式，计算工具面，根据设定的第一密度进行采样；通过所述第二模式标志位控制所述随钻成像测井仪器进入总电阻率或伽马模式，不进行成像，根据设定的第二密度进行采样；

其中，所述转速阈值R_Lowest≥1/x，x为数据处理模块获取运转数据和运行时间的周期；所述第一密度和第二密度根据随钻成像测井仪器的配置参数以及采样需求设定，所述第一密度大于第二密度。

与最接近的现有技术相比，本发明还具有如下有益效果：

本发明提供的控制随钻成像测井仪器切换模式的装置及方法，通过惯性传感器获取随钻成像测井仪器工作时的运转数据，保证基础数据精确度的同时，提升了装置的应用范围，使其能够适用于不同斜度的井筒环境；采用数据处理模块先对采集的数据进行预处理，高效传输提升效率的同时，为数据计算过程的可靠进行提供助力，基于计算的转速数据生成控制所述随钻成像测井仪器以不同工作模式运行的控制信号，令随钻成像仪器具有根据自身状态切换不同工作模式的能力，在不影响测井精确度的前提下，有效地降低随钻成像仪器的信号采集量，降低功耗，延长使用寿命，有助于试井检测过程的优化和油气勘探工程的自动化发展。

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。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一实施例中控制随钻成像测井仪器切换模式的装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中控制随钻成像测井仪器切换模式的装置的工作原理图

图3是本发明实施例中控制随钻成像测井仪器切换模式的装置的结构明细图；

图4是本发明实施例中控制随钻成像测井仪器切换模式的装置的FPGA芯片获取数据的运行原理图；

图5是本发明实施例中控制随钻成像测井仪器切换模式的装置的随钻仪器选取模式的流程示意图；

图6是本发明另一实施例中控制随钻成像测井仪器切换模式的装置的结构明细图；

图7是本发明实施例中控制随钻成像测井仪器切换模式的方法的流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此本发明的实施人员可以充分理解本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本发明。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

随钻测量/测井技术是大斜度井、水平井开发中识别裂缝、薄层、低孔低渗等复杂油气藏的重要手段。常规的随钻测井技术通过测量一条地层参数性质随深度的曲线，反应地层信息，每一点处测量的信息作为该位置处的宏观响应。随钻成像测井仪器的设计考虑了地层的复杂性和非均质性，利用传感器阵列扫描或旋转扫描测量，沿井眼纵向、径向或周向大量采集地层信息，传输到井上后通过图像处理技术得到井壁的二维图像或井眼周围某一探测深度以内的三维图像。这比以往的曲线表示方法更精确、更直观、更方便。

随钻成像测井仪器接在钻具组合中，工作时需要通过大量的扫描操作测得地层和仪器信息，且相对于电缆仪器，随钻仪器在井下工作时间较长，而且随钻仪器并非只在特定目的层或具备成像需求的环境下运行。例如仪器正在从井口往下随钻具下放，这一过程往往是缓慢的，再如钻具未处在旋转状态时，随钻仪器是始终处于常规运行状态的，但是并无法有效实现井筒扫描，浪费资源，获取大量无效数据，且会导致随钻仪器的使用寿命缩短。

现有技术(200710188552X)中提出一种井下钻具(钻头)旋转速度和方向的测量方法及短节，短节上设置两组磁通门组件，两组磁通门组件分别位于旋转面的90度弧度区域内的不同轴向垂线上，利用地磁场测量仪器转速。这种方案存在以下不足：(1)使用2路传感器，测量电路方案较为复杂：(2)两个传感器之间的差异不容易校正，影响操作结果的精确度；(3)采用地磁场测量东南西北只适用于垂直井的情况，在水平井中无法应用。

为解决上述问题，本发明提供一种控制随钻成像测井仪器切换模式的装置及方法，本发明实施例的技术方案能够通过惯性传感器快速、准确地判定随钻仪器的运动(转动)状态，进而确定当前工况适合的工作模式，实现随钻成像仪器工作模式的自动化切换，该装置与随钻成像测井仪器配合应用，能够令对应的随钻成像测井仪器具有根据自身状态切换不同工作模式的能力，适用于垂直井、斜度井以及水平井等不同斜度的试井井筒，在不需要获取大量扫描数据时，减少随钻成像测井仪器的信号采集量，可以降低功耗，延长工作时间，同时对减小存储空间的压力。下面参考附图对本发明各个实施例进行说明。

实施例一

图1示出了本发明一实施例提供的控制随钻成像测井仪器切换模式的装置的结构示意图，参照图1可知，该装置包括：

惯性传感器，其设置在随钻成像测井仪器上，配置为获取所述随钻成像测井仪器工作时的运转数据；

计时器(RTC)，其配置为同步测量所述随钻成像测井仪器的运行时间；

数据处理模块，其配置为对获取的运转数据和运行时间进行预处理，根据预处理后的运转数据和运行时间计算随钻成像测井仪器的转速，并基于随钻成像测井仪器的转速生成对应的控制信号，控制所述随钻成像测井仪器采用不同的工作模式运行。

在一个实施例中，所述惯性传感器采用陀螺仪，图2示出了该实施例中控制随钻成像测井仪器切换模式的装置的工作原理图，如图2所示，所述陀螺仪在启用之前，需要进行初始化操作，实际应用中，该步骤中通常需要对陀螺仪计数器进行清零处理，确认陀螺仪初始状态无误后，开启对应的数据处理单元相关结构的数据接收使能，如FPGA单元的数据接收使能；陀螺仪启动之后，不间断地采集随钻成像测井仪器的运转数据，为后续的数据处理及计算提供数据支持。

如图2所示，实际应用中，随钻成像测井仪器开始运行时令其暂时维持高速测井模式，避免测井初期遗漏关键测井信息，开始运行后，继续执行后续操作，通过惯性传感器获取所述随钻成像测井仪器工作时的运转数据；由计时器(RTC)同步测量所述随钻成像测井仪器的运行时间；进而通过数据处理模块对获取的运转数据和运行时间进行预处理，根据预处理后的运转数据和运行时间计算随钻成像测井仪器的转速，并基于随钻成像测井仪器的转速生成对应的控制信号，控制所述随钻成像测井仪器采用不同的工作模式运行。

图3示出了本发明实施例中控制随钻成像测井仪器切换模式的装置的结构明细图，如图3所示，在一个实施例中，所述数据处理模块包括：

预处理单元，其配置为获取所述运转数据电信号和运行时间电信号，采用ADC模数转换电路分别将运转数据电信号和运行时间电信号转换为对应的数字信号。通常情况下，惯性传感器启动的同时，计时器启动，与随钻仪器的工作状态同步，因此，获取得到的运转数据和运转时间信号是严格对应的。

运算控制单元，其通过SPI总线获取来自预处理单元的所述运行时间电信号转换为对应的数字信号，基于其计算随钻成像测井仪器的转速，并根据所述转速生成对应的控制信号和模式标志位，以控制所述随钻成像测井仪器采用不同的工作模式运行。

在一个实施例中，所述装置还包括：晶振，其用于为装置提供精确的时钟基准，保障获取精确的仪器运行时间，为得到精确的仪器转速提供数据支持。

看门狗电路，其配置为当装置的程序跑飞或陷入死循环时控制装置重启，避免因程序跑飞导致的数据异常或检测失误，保护装置的同时，降低检测异常的发生概率。

以及电源，其为控制随钻成像测井仪器切换模式的装置中各结构及电路提供动力。

实际应用中，井下随钻仪器的转速检测与地面上的测量设备不同，执行检测的传感器要与仪器(钻铤)同步转动。本发明实施例采用运动惯性器件，根据地球的自转求取井下随钻仪器的运转数据。

具体地，在一个可选的实施例中，所述惯性传感器采用MEMS陀螺仪。MEMS(MicroElectro Mechanical systems)微机械陀螺仪结构小，集成数字接口，直接输出角速度的数字化信号，设计灵活，有助于降低装置结构的复杂性，且提升检测效率。

在一个可选的实施例中，所述数据处理模块的预处理单元通过FPGA芯片按照设定的获取周期获取所述运转数据电信号和运行时间电信号。其中，所述获取周期x是根据惯性传感器的设置参数设定的。例如每4秒取回一组数据(包)。图4示出了处理单元通过FPGA芯片获取数据的运行原理图，如图4所示，FPGA单元数据接收开启后，FPGA芯片的接收标志位从0变为1，表明此时其接收功能是开启着的，实际应用时，接下里还包括判断FPGA是否有效接收数据的操作，具体地，通过单片机读取FPGA接收的设置状态，判断是否有效，在这里对FPGA的接收标志位进行读取操作并复验。

进一步地，对正式接收的数据进行解码及转换，得到陀螺仪输出电压信号对应的数字信号数据，接收过程中实时统计接收到的数据包数量，结合设定的数据包数量值控制单次接收的数据包数量，如果达到设定的数据包数量，则关闭本次接收，否则重新执行上述操作继续接收数据包，这样设置能够避免单次处理的数据量过大，影响测井效率；

另外，需要说明的是，该步骤中实时统计数据包数量还能判断数据接收是否超时，如果规定时间内数据返回不完整(例如包数数量少了)，则认为超时，需要跳出采集循环，避免后续一直等待成死循环。实际应用时，还可以在每次判断FPGA接收数据有效后，同时设定时钟进行倒数计时(10ms)，能够提升数据接收超时判断结果的精确性。

在一个实施例中，所述数据处理模块的运算控制单元按照以下公式计算随钻成像测井仪器的转速：

其中，R为随钻成像测井仪器的转速，单位为转/秒，t为随钻成像测井仪器的运行时间，单位为秒，Ga为惯性传感器在t时间内转过的角度，Gs为惯性传感器静止状态下采集M个数据点时的基准值，Gr为惯性传感器转动状态下转动L周时的比率系数，Vgsn为惯性传感器在n时刻的读数，Vgst为惯性传感器在t时刻的读数陀螺仪读数经刻度后测量的是角度，可根据角度Ga选取计算范围，例如选择2周的数据计算平均转速，这时被除以的时间也是2周的时间。

该实施例中，采用惯性传感器陀螺仪获取随钻成像测井仪器的转速，对各种斜度的井筒都适用，且能够有效保障转速数据的精确度。

进一步地，由装置的数据处理模块根据转速确定随钻成像测井仪器适合的工作模式，因此，在一个实施例中，所述数据处理模块的运算控制单元执行以下操作：

将所述随钻成像测井仪器的转速与设定的转速阈值R_Lowest比较，若随钻成像测井仪器的转速大于R_Lowest，则生成对应的第一控制信号；否则，生成对应的第二控制信号。

分别基于所述第一控制信号和第二控制信号生成对应的第一模式标志位和第二模式标志位；其中，所述模式标志位代表了随钻成像测井仪器适合的对应测井模式。

通过所述第一模式标志位控制所述随钻成像测井仪器进入电阻率/伽马/中子/密度成像模式，计算工具面，根据设定的第一密度进行采样；通过所述第一模式标志位控制所述随钻成像测井仪器进入总电阻率或伽马模式，不进行成像，根据设定的第一密度进行采样，该模式时，磁力计和加速度计需接通运行，若上一时刻随钻成像测井仪器为第二模式标志位，则需要接通磁力计和加速度计。

具体地，实际应用中，在典型的对应钻进过程(例外是上扣)，此时随钻成像测井仪器的转速大于R_Lowest，所述装置通过第一模式标志控制所述随钻成像测井仪器运行，对成像有需求，随钻成像测井仪器进入电阻率/伽马/中子/密度成像模式，进行高功耗工作，计算工具面，控制时序信号进行电阻率数据高速采样，采集多组数据，如采集128扇区数据。其中，结合磁力计和加速度计采集的随钻仪器运转方向数据，执行工具面的测量和计算。

需要说明的是，在进入成像模式后，在选通磁力计之前要执行磁北方位判决操作，对磁力计数据进行分析，确定成像数据的0起点坐标。此外，在进行电阻率数据高速采样，采集扇区多组数据之前，还包括划分成像电阻率扇区的操作。

在典型的下钻模式时，此时，随钻成像测井仪器的转速小于等于R_Lowest，所述装置通过第二模式标志控制所述随钻成像测井仪器运行，进入总电阻率或伽马模式，不进行成像，控制时序信号进行电阻率数据低密度采样，低功耗，延长仪器单次工作时间和使用寿命，该模式时，磁力计和加速度计不接通运行，若上一时刻随钻成像测井仪器为第一模式标志位，则需要断开磁力计和加速度计。

其中，所述第一密度和第二密度根据随钻成像测井仪器的配置参数以及采样需求设定，所述第一密度大于第二密度。所述转速阈值R_Lowest≥1/x，x为数据处理模块获取运转数据和运行时间的周期；这样能够保证x秒能够获取360°一整圈井眼的数据，否则测量井筒不完整，无法进行扇区分配，例如，设定获取周期为4s时(可能在测量其他数据，但最后回传的1组(包)数据是在4s时间时完成的)，对应的最低转速应为1/4＝0.25转每秒，如果要缩短测量时间，该数据可以对应调整，例如测量1s，对应为1转每秒，否则1s内无法转动1周。

通常转速要高于R_Lowest，这时可以选择使用陀螺仪计数中的多少个计数来进行计算。如果采用所有的计数，那就是平均转速。转过的圈数为当前转速为几倍的R_Lowest，例如转速R＝2*R_Lowest，则转过2圈，在某些情况下，转过的圈数过高，得到的也就是一直是平均转速。

在油气井勘探领域，随钻测井仪器的转速数据也是***运行过程中的重要监测对象之一，其能够反映试井开发过程的施工状态，因此，所述数据处理模块还配置为：

通过RS-485总线将计算的转速数据传输至所述随钻成像测井仪器对应的无线随钻监测***(MWD)和/或随钻检测***(EM-MWD)，为随钻成像测井仪器的运行监测和管理提供数据支持。具体地，数据处理模块的运算控制单元(ARM)以随钻成像测井仪器的转速作为输出数据标志位，为后期数据提取和处理提供标识，例如将转速记录在最终数据中，每个时间对应一组数据和仪器转速。

进一步地，考虑到实际工况中，随钻测井仪器仅通过上述两种工作模式有可能无法很好地适配于开发过程中的多种状况，无法保证随钻成像测井仪器的功耗最低，本发明实施例提供以下可选手段：

结合随钻成像测井仪器的历史运行数据和配置参数划分多个合理的运行模式，例如，001静态测量模式，其通常对应于随钻成像测井仪器通井测井的过程；002动态成像测量模式，其通常对应于随钻成像测井仪器高分辨率扫描成像的过程，003代表随钻定向测量模式，其对应于随钻成像测井仪器低分辨率方位扫描的过程，然后由专业工作人员依据上述模式种类设定与其不同工作状态对应的多个不同阶段的转速阈值，根据获取的转速数据与各个转速阈值进行对比，确定随钻成像测井仪器适合的运行模式。应用到实际工况中时，仪器上电启动后，将查询进程标志位，当确定收到有效的进程标志位时，根据预定的进程标志对应表格，调用不同的进程服务函数，进入不同的功能模式，执行各功能代码，如图5所示。

进一步地，在一个实施例中，将磁力计和加速度计获取的数据作为确定随钻成像测井仪器实时运转状态的依据，即数据处理模块在获取惯性传感器采集的数据的同时，也获取磁力计和加速度计获取的数据，如图6所示，根据设定的判定规则核定惯性传感器是否存在明显的异常数据，这样能够及时控制因惯性传感器异常导致的检测失误，避免遗漏钻进过程中的重要施工数据。

该实施例中，所述数据处理模块则通过RS-485总线将计算的转速数据以及磁力计和加速度计采集的数据一同传输至所述随钻成像测井仪器对应的无线随钻监测***(MWD)和/或随钻检测***(EM-MWD)，为随钻成像测井仪器的运行监测和管理提供数据支持。

本发明实施例提供的制随钻成像测井仪器切换模式的装置中，各个模块或单元结构可以根据实际应用需求独立运行或组合运行，以实现相应的技术效果。

采用本发明上述实施例提供的装置，通过设置在随钻成像测井仪器上的惯性传感器采集仪器的运转数据，利用高速FPGA进行高速计数采样，并设计特定的算法和规范求取仪器转速，进而判断进入高功耗成像模式或低功耗曲线模式，此外本发明实施例的装置对高转速具有很强的适应能力，并可根据转速灵活根据不同的周期获取数据并进行快速计算，能够为随钻成像仪器自动化模式转换和安全钻井施工提供关键信息。

实施例二

考虑到上述任意一个或多个实施例的其他方面，本发明还提供一种控制随钻成像测井仪器切换模式的方法，该方法应用于上述任意一个或多个实施例中所述的装置，图7提供了本发明实施例中控制随钻成像测井仪器切换模式的方法的流程示意图，如图7所示，本发明实施例提供的方法包括：

步骤S710、利用设置在随钻成像测井仪器上的惯性传感器获取随钻成像测井仪器工作时的运转数据；

步骤S720、通过计时器同步测量所述随钻成像测井仪器的运行时间；

步骤S730、采用数据处理模块对接收到的运转数据和运行时间进行预处理，根据预处理后的运转数据和运行时间计算随钻成像测井仪器的转速，并基于随钻成像测井仪器的转速生成对应的控制信号，控制所述随钻成像测井仪器采用不同的工作模式运行。

一个实施例中，在所述步骤S730中，包括以下操作：

利用数据处理模块的预处理单元获取所述运转数据电信号和运行时间电信号，采用模数转换电路分别将运转数据电信号和运行时间电信号转换为对应的数字信号；

利用数据处理模块的预处理单元通过SPI总线获取来自预处理单元的所述运行时间电信号转换为对应的数字信号，基于其计算随钻成像测井仪器的转速，并根据所述转速生成对应的控制信号和模式标志位，以控制所述随钻成像测井仪器采用不同的工作模式运行。

一个实施例中，由所述预处理单元通过FPGA芯片按照设定的获取周期获取所述运转数据电信号和运行时间电信号。

在一个实施例中，所述惯性传感器采用陀螺仪，在所述步骤S730中，按照以下公式计算随钻成像测井仪器的转速：

其中，为随钻成像测井仪器的转速，单位为转/秒，t为随钻成像测井仪器的运行时间，单位为秒，Ga为惯性传感器在t时间内转过的角度，Gs为惯性传感器静止状态下采集M个数据点时的基准值，Gr为惯性传感器转动状态下转动L周时的比率系数，Vgsn为惯性传感器在n时刻的读数，Vgst为惯性传感器在t时刻的读数。

进一步地，通过所述数据处理模块的运算控制单元执行以下操作：

将所述随钻成像测井仪器的转速与设定的转速阈值R_Lowest比较，若随钻成像测井仪器的转速大于R_Lowest，则生成对应的第一控制信号；否则，生成对应的第二控制信号；

分别基于所述第一控制信号和第二控制信号生成对应的第一模式标志位和第二模式标志位；

通过所述第一模式标志位控制所述随钻成像测井仪器进入电阻率/伽马/中子/密度成像模式，计算工具面，根据设定的第一密度进行采样；通过所述第二模式标志位控制所述随钻成像测井仪器进入总电阻率或伽马模式，不进行成像，根据设定的第二密度进行采样；

其中，所述转速阈值R_Lowest≥1/x，x为数据处理模块获取运转数据和运行时间的周期；所述第一密度和第二密度根据随钻成像测井仪器的配置参数以及采样需求设定，所述第一密度大于第二密度。

在一个可选的实施例中，所述步骤S730还包括以下操作：

由数据处理模块通过RS-485总线将计算的转速数据传输至所述随钻成像测井仪器对应的无线随钻监测***和/或随钻检测***，为随钻成像测井仪器的运行监测和管理提供数据支持。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意味着限制。

说明书中提到的“一实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特征包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种控制随钻成像测井仪器切换模式的装置，其特征在于，所述装置包括：

惯性传感器，其设置在随钻成像测井仪器上，配置为获取所述随钻成像测井仪器工作时的运转数据；

计时器，其配置为同步测量所述随钻成像测井仪器的运行时间；

数据处理模块，其配置为对获取的运转数据和运行时间进行预处理，根据预处理后的运转数据和运行时间计算随钻成像测井仪器的转速，并基于随钻成像测井仪器的转速生成对应的控制信号，控制所述随钻成像测井仪器采用不同的工作模式运行；

所述数据处理模块的运算控制单元执行以下操作：

将所述随钻成像测井仪器的转速与设定的转速阈值R_Lowest比较，若随钻成像测井仪器的转速大于R_Lowest，则生成对应的第一控制信号；否则，生成对应的第二控制信号；

分别基于所述第一控制信号和第二控制信号生成对应的第一模式标志位和第二模式标志位；

通过所述第一模式标志位控制所述随钻成像测井仪器进入电阻率/伽马/中子/密度成像模式，计算工具面，根据设定的第一密度进行采样；通过所述第二模式标志位控制所述随钻成像测井仪器进入总电阻率或伽马模式，不进行成像，根据设定的第二密度进行采样；

其中，所述转速阈值R_Lowest≥1/x，x为数据处理模块获取运转数据和运行时间的周期；所述第一密度和第二密度根据随钻成像测井仪器的配置参数以及采样需求设定，所述第一密度大于第二密度。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据处理模块包括：

预处理单元，其配置为获取所述运转数据电信号和运行时间电信号，采用模数转换电路分别将运转数据电信号和运行时间电信号转换为对应的数字信号；

运算控制单元，其通过SPI总线获取来自预处理单元的所述运行时间电信号转换为对应的数字信号，基于其计算随钻成像测井仪器的转速，并根据所述转速生成对应的控制信号和模式标志位，以控制所述随钻成像测井仪器采用不同的工作模式运行。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述惯性传感器采用陀螺仪，所述数据处理模块的运算控制单元按照以下公式计算随钻成像测井仪器的转速：

其中，R为随钻成像测井仪器的转速，单位为转/秒，t为随钻成像测井仪器的运行时间，单位为秒，Ga为惯性传感器在t时间内转过的角度，Gs为惯性传感器静止状态下采集M个数据点时的基准值，Gr为惯性传感器转动状态下转动L周时的比率系数，Vgsn为惯性传感器在n时刻的读数，Vgst为惯性传感器在t时刻的读数。

4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述预处理单元通过FPGA芯片按照设定的获取周期获取所述运转数据电信号和运行时间电信号。

5.如权利要求1～4中任一项所述的装置，其特征在于，所述数据处理模块还配置为：

通过RS-485总线将计算的转速数据传输至所述随钻成像测井仪器对应的无线随钻监测***和/或随钻检测***，为随钻成像测井仪器的运行监测和管理提供数据支持。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述惯性传感器采用MEMS陀螺仪。

7.一种控制随钻成像测井仪器切换模式的方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1、利用设置在随钻成像测井仪器上的惯性传感器获取随钻成像测井仪器工作时的运转数据；

步骤S2、通过计时器同步测量所述随钻成像测井仪器的运行时间；

步骤S3、采用数据处理模块对接收到的运转数据和运行时间进行预处理，根据预处理后的运转数据和运行时间计算随钻成像测井仪器的转速，并基于随钻成像测井仪器的转速生成对应的控制信号，控制所述随钻成像测井仪器采用不同的工作模式运行；

所述步骤S3中包括：

将所述随钻成像测井仪器的转速与设定的转速阈值R_Lowest比较，若随钻成像测井仪器的转速大于R_Lowest，则生成对应的第一控制信号；否则，生成对应的第二控制信号；

分别基于所述第一控制信号和第二控制信号生成对应的第一模式标志位和第二模式标志位；

通过所述第一模式标志位控制所述随钻成像测井仪器进入电阻率/伽马/中子/密度成像模式，计算工具面，根据设定的第一密度进行采样；通过所述第二模式标志位控制所述随钻成像测井仪器进入总电阻率或伽马模式，不进行成像，根据设定的第二密度进行采样；

其中，所述转速阈值R_Lowest≥1/x，x为数据处理模块获取运转数据和运行时间的周期；所述第一密度和第二密度根据随钻成像测井仪器的配置参数以及采样需求设定，所述第一密度大于第二密度。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，按照以下公式计算随钻成像测井仪器的转速：

其中，R为随钻成像测井仪器的转速，单位为转/秒，t为随钻成像测井仪器的运行时间，单位为秒，Ga为惯性传感器在t时间内转过的角度，Gs为惯性传感器静止状态下采集M个数据点时的基准值，Gr为惯性传感器转动状态下转动L周时的比率系数，Vgsn为惯性传感器在n时刻的读数，Vgst为惯性传感器在t时刻的读数。