一种随钻井下数据存储平台及随钻数据存储方法

摘要

一种随钻井下数据存储平台，其包括：至少2个微云存储节点，其用于对接收到的随钻数据进行存储；随钻井下微云控制器，其与各个微云存储节点连接，用于对各个微云存储节点的存储资源进行统一调配。本随钻井下数据存储平台能够充分优化利用随钻井下各个微云存储节点的存储空间，统筹管理各个微云存储节点的存储空间，最优化的存储井下采集的数据。

说明书

技术领域

本发明涉及油气勘探开发技术领域，具体地说，涉及一种随钻井下数据存储平台及随钻数据存储方法。

背景技术

在石油天然气勘探开发中，钻井是其中最为关键的环节。随着信息技术的发展，钻井过程中越来越多的井下仪器被安装在钻具组合当中。因此在钻井过程中，井下有着海量数据(例如温度、压力、扭矩、井斜、方位等工程参数，以及伽马、电阻率、密度等地质参数)需要处理分析，对钻井进行指导，实现智能钻井。

从一方面来说，现有的钻井数据的处理分析受到随钻传输技术的限制，例如现在普遍使用的随钻传输装置是泥浆脉冲器，其传输速率在0.25-4bit/s，目前商业化应用最高的传输速率也不超过20bit/s。

从另一方面来说，现有井下的各种测量系统使用的都是嵌入式的处理器，数据采集功能和具体的逻辑判断功能紧密结合，通常由较为单一的嵌入式处理器完成，完成不同的功能就需要配置不同的设备或系统。在嵌入式处理器外围配置有一定容量的存储器，对采集的数据进行存储，待各个随钻测量短节返回地面以后，在地面将存储在存储器中的数据读取出来进行后期的处理和应用。

然而，各种随钻测量短节采集的数据容量差异较大，有些工程参数(例如温度、压力等数据)的原始数据就较少，而有些地质参数(例如声波、电阻率成像等)由于需要采样原始信号波形而使得自身的数据存储量非常大。

此外随钻测量短节每次下井工作的时间存在不确定性，时间短的可能就几个小时到十几个小时，长的的200多个小时，因此对存储器容量需求差异非常大。

现有技术已经无法满足随钻测量短节的数据存储要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种随钻井下数据存储平台，所述数据存储平台包括：

至少2个微云存储节点，其用于对接收到的随钻数据进行存储；

随钻井下微云控制器，其与各个微云存储节点连接，用于对各个微云存储节点的存储资源进行统一调配。

根据本发明的一个实施例，所述微云存储节点包括：

存储器模块，其用于存储随钻数据；

微处理器模块，其与所述存储器模块连接，用于向所述存储器模块写入随钻数据或从所述存储器模块读取随钻数据；

数据通信模块，其与所述微处理器模块连接，用于实现所述微处理器模块与其他微云存储节点和随钻井下微云控制器之间的数据通信。

根据本发明的一个实施例，所述微云存储节点还包括：

实时时钟模块，其与所述微处理器模块连接，用于为所述微处理器提供时间数据。

根据本发明的一个实施例，当一微云存储节点自身的存储空间不足或是存储器读写错误时，该微云存储节点能够调用其他微云存储节点来存储相应数据。

根据本发明的一个实施例，当一微云存储节点自身的存储空间不足或是存储器读写错误时，该微云存储节点配置为生成数据存储请求信息和存储容量需求信息，并将所述数据存储请求信息和存储容量需求信息发送至所述随钻井下微云控制器。

根据本发明的一个实施例，在接收到数据存储请求信息和存储容量需求信息后，所述随钻井下微云控制器配置为：

响应所述数据存储请求信息，来根据所述存储容量请求信息从其他微云存储节点中选取能够匹配存储容量请求信息的微云存储节点，得到有效微云存储节点；

将所述有效微云节点的节点信息传输至发送数据存储请求的微云存储节点。

根据本发明的一个实施例，在接收到所述有效存储节点的节点信息后，发送数据存储请求的微云存储节点配置为：

将待存储数据按照预设格式发送给所述有效微云存储节点，以由所述微云存储节点进行数据存储。

根据本发明的一个实施例，所述微云存储节点还包括：

工程参数传感器，其与所述微处理器模块连接，用于将工作过程中所生成的工程参数数据传输至所述微处理器模块，以由所述微处理器模块发送至所述存储器模块；和/或，

地质参数传感器，其与所述微处理器模块连接，用于将工作过程中所生成的地质参数数据传输至所述微处理器模块，以由所述微处理器模块发送至所述存储器模块。

本发明还提供了一种随钻数据存储方法，其特征在于，所述方法基于如上任一项所述的随钻井下存储装置来实现。

根据本发明的一个实施例，所述方法包括：

步骤一、当检测到自身的存储空间不足或是存储器读写错误时，第一微云存储节点生成数据存储请求信息和存储容量需求信息，并将所述数据存储请求信息和存储容量需求信息发送至与之通信连接的随钻井下微云控制器；

步骤二、所述随钻井下微云控制器响应所述数据存储请求信息，根据所述存储容量请求信息从其他微云存储节点中选取能够匹配存储容量请求信息的微云存储节点，得到有效微云存储节点，并将所述有效微云节点的节点信息传输至所述第一微云存储节点；

步骤三、所述第一微云存储节点将待存储数据按照预设格式发送给所述有效微云存储节点，以由所述微云存储节点进行数据存储。

本发明所提供的随钻井下数据存储平台能够充分优化利用随钻井下各个微云存储节点的存储空间，统筹管理各个微云存储节点的存储空间，最优化的存储井下采集的数据。

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

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是现有的钻井随钻数据采集存储系统的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的随钻井下数据存储平台的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的微云存储节点的结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的随钻数据存储方法的实现流程示意图。

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，借此对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能充分理解并据以实施。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中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。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1示出了现有的钻井随钻数据采集存储系统的结构示意图。

如图1所示，现有的随钻数据采集存储系统包括：井架及地面动力系统101、钻杆102、井筒104、钻头105、随钻井下测量装置106以及随钻遥传装置107。

钻杆102、随钻遥传装置107、随钻井下测量装置106和钻头105构成井下钻具组合，它们之间通过机械扣连接在一起。井架及地面动力系统101带动整个井下钻具组合旋转并向下钻进地层103，并形成井筒104。

在钻进过程中，随钻井下测量装置106能够测量和采集各种随钻数据，这些随钻数据可以包括诸如井斜、方位、温度、压力等工程参数，还可以包括诸如伽马、电阻率、声波等地质参数。

随钻遥传装置107与随钻井下测量装置106通信连接。其中，随钻井下测量装置106包含一个或一个以上随钻测量短节，各随钻测量短节之间通过串行总线连接在一起，随钻遥传装置107一般使用泥浆脉冲器或电磁等随钻遥传装置。

然而，由于这些随钻遥传装置的传输速度非常有限，因此一般情况下，随钻井下测量装置106只会将少量关键测量数据传输到随钻遥传装置107，再通过随钻遥传装置107传输到地面。随钻井下测量装置106所采集到的大量数据都会被存储在井下，等起钻整个钻具组合返回地面后，再被读取出来。

现有技术缺乏统筹管理各个随钻测量短节的存储空间，难以最优化的存储井下采集的数据。

针对现有技术中所存在的上述问题，本发明提供了一种新的随钻井下数据存储平台以及基于该平台的随钻数据存储方法，本发明所提供的随钻井下数据存储平台能够充分优化利用随钻井下各个采集短节的存储空间，统筹管理井下的数据存储空间。

图2示出了本实施例所提供的随钻井下数据存储平台的结构示意图。

如图2所示，本实施例所提供的随钻井下数据存储平台优选地包括：随钻井下微云控制器201和至少2个微云存储节点(例如图中所示的第一微云存储节点202和第二微云存储节点203等)。其中，这些微云储存节点的内部结构优选地相同，其能够对接收到的随钻数据进行存储。随钻井下微云控制器201与各个微云存储节点连接，其能够对各个微云存储节点的存储资源进行统一调配。

本实施例中，微云控制器201与各个微云存储节点之间以及各个存储节点相互之间优选地通过串口总线来进行通信连接。当然，在本发明的其他实施例中，根据实际需要，微云控制器201、各个微云存储器之间的数据通信方式还可以采用其他合理方式，本发明并不对此进行限定。

由于各个微云存储节点的结构相同，因此为了描述的方便，以下以其中一个微云存储节点为例来对微云节点的内部结构以及工作原理作进一步的说明。图3示出了本实施例中某一微云存储节点的结构示意图。

如图3所示，本实施例中，微云存储节点包括：微处理器模块301、数据通信模块302以及存储器模块303。其中，存储器模块303用于存储随钻数据。微处理器模块301与存储器模块303模块连接，其能够向存储器模块303写入自身所接收到的随钻数据，还能够在需要的情况下从存储器模块303读取随钻数据以将所读取到的随钻数据发送至外部器件。

数据通信模块302与微处理器模块301连接，其能够实现微处理器模块301与其他微云存储节点和随钻井下微云控制器201之间的数据通信。这样也就实现了微云存储节点能够向其他微云节点和随钻井下微云控制器201发送相关数据，同时也能够接收其他微云节点和随钻井下微云控制器201所发送来的相关数据。

本实施例中，数据通信模块302优选地采用串口总线器件来实现，其能够作为微云存储节点的串口总线接口来与其他微云存储节点和随钻井下微云控制器201连接。

如图3所示，本实施例中，微云存储节点可选地还包括工程参数传感器304和/或地质参数传感器305。其中，工程参数传感器304与微处理器模块301连接，其能够将工作过程中所生成的工程参数数据传输至微处理器模块301，再由微处理器模块301发送至存储器模块303，从而实现对工程参数数据的存储。

类似地，地质参数传感器305同样与微处理器模块301连接，其能够将工作过程中所生成的地质参数数据传输至微处理器模块301，再由微处理器模块301发送至存储器模块303，从而实现对地质参数数据的存储。

本实施例中，上述工程参数优选地可以包括井斜、方位、温度、压力等，地质参数优选地可以包括伽马、电阻率、声波等。当然，在本发明的其他实施例中，根据实际需要，上述地质参数传感器和/或工程参数传感器所采集到的数据既可以仅包含一项所列项中的某一项或某几项，还可以包含其他未列出的合理项，本发明并不对此进行具体限定。

现有的随钻测量装置受到自身数据传输性能以及数据存储性能的限制，通常仅仅会测量或存储某些较为重要的随钻数据，这样也就导致最终用于分析的数据无法全面的反应当前地质状态以及工程状态。

本实施例中，由于微云存储节点中配置了工程参数传感器和地质参数传感器，这样也就使得微云存储节点自身即可实现对随钻数据的全面测量以及存储，从而避免现有井下数据存储设备由于采用现有的随钻测量装置作为随钻数据来源而导致的无法全面地对随钻数据测量以及存储的问题。

同时，需要指出的是，在本发明的其他实施例中，根据实际需要，微云存储节点还可以不配置工程参数传感器和/或地质参数传感器，而是以现有的随钻测量装置来作为数据来源。

本实施例中，根据实际需要，微云存储节点还可以包括实时时钟模块306。本实施例中，微处理器模块301能够通过内部的信号处理以及采集单元来对接收到的信号进行处理，从而得到相应的随钻数据。而实时时钟模块306则可以为数据采集以及数据存储提供时间基准，这样也就可以为数据返回地面以后的相关数据处理(例如时间到深度转换)提供依据。

如图3所示，可选地，本实施例中，该微云存储节点还可以包括配置与系统升级模块307。其中，配置与系统升级模块307与微处理模块301连接，利用配置与系统升级模块307，用户可以实现对微云存储节点的参数配置以及系统升级，从而提高了微云存储节点以及整个数据存储平台的可用性、适用性以及可拓展性。

需要指出的是，在本发明的其他实施例中，根据实际需要，微云存储节点还可以采用其他合理结构来实现，本发明并不对此进行具体限定。

本实施例中，随钻井下微云控制器201作为随钻井下统筹协调控制器，其能够统一调配各个微云存储节点的存储器资源。各个微云存储节点上都设置有统一的通讯协议程序访问入口，通讯协议程序访问入口为应用程序接口，应用程序通过调用该应用程序访问入口访问云存储空间。每个微云存储节点中都有数据存储模块，这些数据存储模块可以被数据存储平台中的任何一个节点所使用。

具体地，本实施例中，当数据存储平台中的某一微云存储节点自身的存储空间不足或是存储器读写错误时，该微云存储节点能够调用其他微云存储节点来存储相应数据。

图4示出了本实施例中随钻数据存储方法的实现流程图。其中，该实现流程图中以第一微云存储节点202不能满足当前存储需求，而第二微云存储器203能够满足当前存储需求为例。需要指出的是，以第一微云存储节点202和第二微云存储节点203为例仅仅是为了更加清楚的阐明本发明的原理以及要点，并不是对具体微云存储节点的限定。

如图4所示，当第一微云存储节点自身的存储空间或是存储器读写错误时，第一微云存储节点202优选的会在步骤S401中生成数据存储请求信息和存储容量需求信息。其中，数据存储请求信息能够表征自身已经无法正常满足当前的数据存储需要，而存储容量需求信息能够表征存储当前待存储数据所需要的存储容量的大小。

在生成数据存储请求信息和存储容量需求信息后，本实施例中，第一微云存储节点202优选地会在步骤S402中将自身生成的上述数据存储请求信息和存储容量需求信息发送至与之通信连接的随钻井下微云控制器201。

本实施例中，随钻井下微云控制器201在接收到数据存储请求信息和存储容量需求信息后，会在步骤S403中对数据存储请求信息进行响应，来根据存储容量请求信息从其他微云存储节点中选取能够匹配存储容量请求信息的微云存储节点，所选取的该微云存储节点(例如第二微云存储节点203)也就可以作为当前的有效微云存储节点。

本实施例中，随钻井下微云控制器201优选地以轮询方式向所有在线微云存储节点发送存储空间查询指令。当有虚拟微云节点满足所需存储空间大小时，这微云存储节点将会返回相关信息给随钻井下微云控制器201，再由随钻井下微云控制器201从这些满足所需存储空间大小的微云存储节点中选取出有效微云存储节点。

当然，在本发明的其他实施例中，随钻井下微云控制器201还可以采用其他合理方式来根据存储容量请求信息从其他微云存储节点中选取出有效微云存储节点，本发明并不对此进行具体限定。

如图4所示，在得到有效微云存储节点后，随钻井下微云控制器201优选地会在步骤S404中将有效微云存储节点的节点信息反馈至发送数据存储请求的微云存储节点(即第一微云存储节点202)。

第一微云存储节点202在接收到随钻井下微云控制器201反馈来的有效微云存储节点的节点信息后，会在步骤S405中将待存储数据按照预设格式发送给该有效微云存储节点(即第二微云存储节点203)，以由该微云存储节点在步骤S406中进行数据存储。这样也就使得有效微云存储节点代为存储了第一微云存储节点本应存储的数据，从而实现了数据存储空间在整个数据存储平台的统筹管理及分配。

本发明所提供的随钻井下数据存储平台能够充分优化利用随钻井下各个微云存储节点的存储空间，统筹管理各个微云存储节点的存储空间，最优化的存储井下采集的数据。

例如，以随钻电阻率成像数据为例，按照常规的16Gbit的存储器，一般能存储150个小时的原始数据。而如果有其他随钻测量短节能分享存储空间，则很容易满足200小时以上的存储要求，也就是约8天的数据，如此方法将能够满足目前最长一趟钻的存储要求。

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或处理步骤，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，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性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“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。