專(zhuān)利名稱(chēng)：一種連續(xù)管鉆機(jī)井下通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)管鉆機(jī)井下通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在石油開(kāi)采領(lǐng)域，鉆井是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，會(huì)產(chǎn)生大量信息，鉆井信息化是保障鉆井安全、質(zhì)量和效率的必要條件。對(duì)于鉆井信息的采集可實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井作業(yè)的綜合評(píng)估和實(shí)時(shí)鉆井工程控制，提高了鉆井控制的精度和效率，降低了鉆井成本。目前，實(shí)現(xiàn)連續(xù)管鉆機(jī)井下通訊的方法有電磁波法、聲波法和鉆井液脈沖法等。電磁波數(shù)據(jù)傳輸是將低頻的信號(hào)從地下傳到地面，這種方法是雙向傳輸?shù)?，可以在井中上下傳輸，不需要鉆井液循環(huán)。其數(shù)據(jù)傳輸能力與鉆井液脈沖遙測(cè)相近。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是數(shù) 據(jù)傳輸速度較快，適合于普通泥漿、泡沫泥漿、空氣鉆井、激光鉆井等鉆井施工中傳輸定向和地質(zhì)資料參數(shù)；缺點(diǎn)是地層介質(zhì)對(duì)信號(hào)的影響較大，低電阻率的地層電磁波不能穿過(guò)，電磁波傳輸?shù)木嚯x也有限，不適合超深井施工，目前最多只能在3000米深的井眼中傳輸數(shù)據(jù)。聲波法是通過(guò)鉆桿來(lái)傳輸聲波或地震信號(hào)的一種傳輸方法。聲波遙測(cè)能顯著提高數(shù)據(jù)傳輸率，使隨鉆數(shù)據(jù)傳輸率提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到100bit/S。聲波遙測(cè)和電磁波遙測(cè)一樣不需要泥漿循環(huán)，但是，井眼產(chǎn)生的低強(qiáng)度信號(hào)和由鉆井設(shè)備產(chǎn)生的聲波噪聲使探測(cè)信號(hào)非常困難。鉆井液脈沖法是通過(guò)MWD的井下控制器將井下各種傳感器測(cè)到的參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后指揮脈沖發(fā)生器將井下各種信號(hào)編碼后轉(zhuǎn)變?yōu)殂@井液脈沖信號(hào)，通過(guò)鉆桿內(nèi)的鉆井液柱向上發(fā)送到地面?zhèn)鞲衅?、信?hào)譯碼和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，進(jìn)行信號(hào)的拾取、轉(zhuǎn)換、譯碼、處理等。目前普遍應(yīng)用、技術(shù)比較成熟的是鉆井液脈沖法，因?yàn)橄啾绕渌椒ǘ裕@井液脈沖法較為簡(jiǎn)單，對(duì)正常鉆井作業(yè)影響小。壓力脈沖以1200 1500m/s的速度通過(guò)鉆桿內(nèi)液柱向地面?zhèn)鬏?，井下各部件都裝在無(wú)磁鉆鋌中。因?yàn)橐菁{MWD工具的部件，所以其內(nèi)徑比普通鉆鋌大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于光纖電纜的，可提供井下-地面信息高速雙向傳輸通道的，受環(huán)境影響因素小，具有良好耐高溫、耐高壓性能的，抗干擾能力強(qiáng)，傳送距離遠(yuǎn)，傳輸速度快的連續(xù)管鉆機(jī)井下通信系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種連續(xù)管鉆機(jī)井下通信系統(tǒng)，它包括光纖電纜、光纖接插件、井下通信裝置、至少一個(gè)前端傳感器及至少一個(gè)前端控制機(jī)構(gòu)；所述的井下通信裝置由抗壓外筒和封裝在抗壓外筒內(nèi)的內(nèi)部電路組成，內(nèi)部電路包括光電轉(zhuǎn)換模塊、調(diào)制解調(diào)模塊和微控制器MCU，光電轉(zhuǎn)換模塊的輸出與調(diào)制解調(diào)模塊的輸入相連，調(diào)制解調(diào)模塊的輸出與微控制器MCU連接；光纖電纜的一端與地面通信終端連接，另一端通過(guò)光纖接插件與光電轉(zhuǎn)換模塊連接；各前端傳感器分別與微控制器MCU的采集信號(hào)輸入端相連，各前端控制機(jī)構(gòu)分別與微控制器的控制信號(hào)輸出端連接。
本發(fā)明所述的光纖電纜為高強(qiáng)度耐腐蝕、耐高溫的復(fù)合纜。本發(fā)明所述的抗壓外筒從外向內(nèi)由抗壓筒、絕緣層和安裝筒組成，絕緣層緊貼于抗壓筒的內(nèi)表面與安裝筒的外表面之間。本發(fā)明所述的調(diào)制解調(diào)模塊包括調(diào)制電路和解調(diào)電路，所述的調(diào)制電路包括數(shù)字信號(hào)處理器a、調(diào)諧接收器和直接數(shù)字式頻率合成器a，調(diào)諧接收器的輸出端依次通過(guò)濾波器和幅值比較器與數(shù)字信號(hào)處理器a的輸入端連接，數(shù)字信號(hào)處理器a的輸出端與直接數(shù)字式頻率合成器a的輸入端相連，直接數(shù)字式頻率合成器a的輸出端通過(guò)功率放大器與變壓器的輸入端連接；所述的解調(diào)電路包括數(shù)字信號(hào)處理器b、乘法芯片和接收天線，接收天線通過(guò)幅值放大器與乘法芯片的捕獲端相連，乘法芯片的輸出端依次通過(guò)帶通濾波器和整形器與數(shù)字信號(hào)處理器b的輸入端相連，數(shù)字信號(hào)處理器b的輸出端與直接數(shù)字式頻率合成器b的輸入端連接，直接數(shù)字式頻率合成器b的輸出端與乘法芯片的輸入端連接。本發(fā)明的有益效果是本通信系統(tǒng)可以在高溫、高壓的惡劣環(huán)境下對(duì)井下各種儀器信息進(jìn)行采集和處理，以及對(duì)前端施工機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，并可連續(xù)工作200小時(shí)以上，為鉆 井施工提供了可靠的信息化數(shù)據(jù)依據(jù)，提高了鉆井控制的精度、效率和安全性，降低了鉆井成本；此外，本系統(tǒng)打破國(guó)外鉆井通信技術(shù)的壟斷，大大降低了經(jīng)濟(jì)成本，而且能夠滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)高效開(kāi)發(fā)油氣藏的需要。


圖I為本發(fā)明通信系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明抗壓外筒的結(jié)構(gòu)示意 圖3為本發(fā)明調(diào)制電路組成結(jié)構(gòu)示意框 圖4為本發(fā)明解調(diào)電路組成結(jié)構(gòu)示意框 圖中，I-光纖電纜，2-光纖接插件，3-井下通信裝置，4-前端傳感器，5-前端控制機(jī)構(gòu)，6-光電轉(zhuǎn)換模塊，7-調(diào)制解調(diào)模塊，8-微控制器MCU，9-抗壓外筒，10-地面通信終端，11-抗壓筒，12-絕緣層，13-安裝筒。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。如圖I所示，一種連續(xù)管鉆機(jī)井下通信系統(tǒng)，它包括光纖電纜I、光纖接插件2、井下通信裝置3、至少一個(gè)前端傳感器4及至少一個(gè)前端控制機(jī)構(gòu)5 ;光纖電纜I采用高強(qiáng)度耐腐蝕、耐高溫的復(fù)合纜，以保證光纖電纜I在高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕的惡劣井下環(huán)境下的正常、穩(wěn)定地使用。井下通信裝置3由抗壓外筒9和封裝在抗壓外筒9內(nèi)的內(nèi)部電路組成，內(nèi)部電路包括光電轉(zhuǎn)換模塊6、調(diào)制解調(diào)模塊7和微控制器MCU8，光電轉(zhuǎn)換模塊6的輸出與調(diào)制解調(diào)模塊7的輸入相連，調(diào)制解調(diào)模塊7的輸出與微控制器MCU8連接；光纖電纜I的一端與地面通信終端10連接，另一端通過(guò)光纖接插件2與光電轉(zhuǎn)換模塊6連接，光纖接插件2采用耐高溫、耐高壓的材料制成，由外殼與主體卡扣連接的方式,使得加工工序簡(jiǎn)單,并可有效屏蔽外界噪聲信號(hào)的干擾；各前端傳感器4分別與微控制器MCU8的采集信號(hào)輸入端相連，各前端控制機(jī)構(gòu)5分別與微控制器8的控制信號(hào)輸出端連接。
如圖2所示，抗壓外筒9從外向內(nèi)由抗壓筒11、絕緣層12和安裝筒13組成，絕緣層12緊貼于抗壓筒11的內(nèi)表面與安裝筒13的外表面之間；其中，抗壓筒11采用高強(qiáng)度防腐蝕的金屬材料，以保證抗壓外筒9的抗壓性能和耐腐蝕強(qiáng)度，絕緣層12可采用樹(shù)脂灌封膠，安裝筒13可采用鋁、銅等金屬材料。調(diào)制解調(diào)模塊7包括調(diào)制電路和解調(diào)電路如圖3所示，調(diào)制電路包括數(shù)字信號(hào)處理器a、調(diào)諧接收器和直接數(shù)字式頻率合成器a，調(diào)諧接收器的輸出端依次通過(guò)濾波器和幅值比較器與數(shù)字信號(hào)處理器a的輸入端連接，數(shù)字信號(hào)處理器a的輸出端與直接數(shù)字式頻率合成器a的輸入端相連，直接數(shù)字式頻率合成器a的輸出端通過(guò)功率放大器與變壓器的輸入端連接；如圖4所示，解調(diào)電路包括數(shù)字信號(hào)處理器b、乘法芯片和接收天線，接收天線通過(guò)幅值放大器與乘法芯片的捕獲端相連，乘法芯片的輸出端依次通過(guò)帶通濾波器和整形器與數(shù)字信號(hào)處理器b的輸入端相連，數(shù)字信號(hào)處理器b的輸出端與直接數(shù)字式頻率合成器b的輸入端連接，直接數(shù)字式頻率合成器b的輸出端與乘法芯片的輸入端連接。本方案中的印制板、焊錫及各電路元件均采用耐高溫的型號(hào)，以保證整個(gè)通信系 統(tǒng)中的每個(gè)環(huán)節(jié)都能在高壓、高溫的井下環(huán)境中進(jìn)行穩(wěn)定工作。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)管鉆機(jī)井下通信系統(tǒng)，其特征在于它包括光纖電纜(I)、光纖接插件(2)、井下通信裝置(3 )、至少一個(gè)前端傳感器(4 )及至少一個(gè)前端控制機(jī)構(gòu)(5 ); 所述的井下通信裝置(3 )由抗壓外筒(9 )和封裝在抗壓外筒(9 )內(nèi)的內(nèi)部電路組成，內(nèi)部電路包括光電轉(zhuǎn)換模塊(6 )、調(diào)制解調(diào)模塊(7 )和微控制器MCU (8 )，光電轉(zhuǎn)換模塊(6 )的輸出與調(diào)制解調(diào)模塊(7)的輸入相連，調(diào)制解調(diào)模塊(7)的輸出與微控制器MCU (8)連接； 光纖電纜(I)的一端與地面通信終端(10 )連接，另一端通過(guò)光纖接插件(2 )與光電轉(zhuǎn)換模塊(6)連接； 各前端傳感器(4)分別與微控制器MCU (8)的采集信號(hào)輸入端相連，各前端控制機(jī)構(gòu)(5)分別與微控制器(8)的控制信號(hào)輸出端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種連續(xù)管鉆機(jī)井下通信系統(tǒng)，其特征在于所述的光纖電纜(I)為高強(qiáng)度耐腐蝕、耐高溫的復(fù)合纜。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種連續(xù)管鉆機(jī)井下通信系統(tǒng)，其特征在于所述的抗壓外筒(9)從外向內(nèi)由抗壓筒(11)、絕緣層(12)和安裝筒(13)組成，絕緣層(12)緊貼于抗壓筒(11)的內(nèi)表面與安裝筒(13)的外表面之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種連續(xù)管鉆機(jī)井下通信系統(tǒng)，其特征在于所述的調(diào)制解調(diào)模塊(7)包括調(diào)制電路和解調(diào)電路，所述的調(diào)制電路包括數(shù)字信號(hào)處理器a、調(diào)諧接收器和直接數(shù)字式頻率合成器a，調(diào)諧接收器的輸出端依次通過(guò)濾波器和幅值比較器與數(shù)字信號(hào)處理器a的輸入端連接，數(shù)字信號(hào)處理器a的輸出端與直接數(shù)字式頻率合成器a的輸入端相連，直接數(shù)字式頻率合成器a的輸出端通過(guò)功率放大器與變壓器的輸入端連接；所述的解調(diào)電路包括數(shù)字信號(hào)處理器b、乘法芯片和接收天線，接收天線通過(guò)幅值放大器與乘法芯片的捕獲端相連，乘法芯片的輸出端依次通過(guò)帶通濾波器和整形器與數(shù)字信號(hào)處理器b的輸入端相連，數(shù)字信號(hào)處理器b的輸出端與直接數(shù)字式頻率合成器b的輸入端連接，直接數(shù)字式頻率合成器b的輸出端與乘法芯片的輸入端連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種連續(xù)管鉆機(jī)井下通信系統(tǒng)，它包括光纖電纜(1)、光纖接插件(2)、井下通信裝置(3)、至少一個(gè)前端傳感器(4)及至少一個(gè)前端控制機(jī)構(gòu)(5)；井下通信裝置(3)由抗壓外筒(9)和封裝在抗壓外筒(9)內(nèi)的內(nèi)部電路組成；光纖電纜(1)的一端與地面通信終端(10)連接，另一端通過(guò)光纖接插件(2)與光電轉(zhuǎn)換模塊(6)連接；各前端傳感器(4)分別與微控制器MCU(8)的采集信號(hào)輸入端相連，各前端控制機(jī)構(gòu)(5)分別與微控制器(8)的控制信號(hào)輸出端連接。本發(fā)明可在高溫、高壓的井下環(huán)境為鉆井施工提供可靠的信息化數(shù)據(jù)依據(jù)，提高了鉆井控制的精度、效率和安全性，降低了鉆井成本。
文檔編號(hào)E21B47/12GK102817607SQ201210298420
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者王江陽(yáng), 張波, 鄧果 申請(qǐng)人:成都宏天電傳工程有限公司