一種進行井下設備地面控制的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種進行井下設備地面控制的系統(tǒng)，屬于信息與信號處理領域。系統(tǒng)由地面拖動裝置、控制平臺、井下設備組成；井下設備內部有加速度傳感器、中央處理單元、控制信號輸出單元；其中加速度傳感器實時對井下設備的運動進行監(jiān)測，中央處理單元對加速度傳感器的信號進行處理和計算，并實時記錄井下設備的運動狀態(tài)，地面拖動裝置通過控制平臺改變井下設備的運動狀態(tài)，使其完成特定的運動特性，則中央處理單元通過控制信號輸出單元輸出該運動特性下所對應的控制信號，井下設備則根據(jù)該控制信號執(zhí)行相應的操作。能夠可靠的將控制信號由地面向井下設備傳輸，系統(tǒng)結構簡單，使用方便。
【專利說明】一種進行井下設備地面控制的系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及信息與信號處理領域，特別涉及利用加速度傳感器實現(xiàn)井下設備地面控制的系統(tǒng)及方法。

【背景技術】
[0002]隨著油氣田勘探開發(fā)的深入，如何實時、準確地獲取井下的地質資料及井下液體的壓力、溫度等信息就顯得愈加重要。而解決這一問題的關鍵在于如何可靠、準確的將信號傳遞至井下設備。目前，實現(xiàn)控制信號向井下傳遞的方式主要有兩種:一種是有線傳輸，另一種是無線傳輸。采用電纜或光纖的有線傳輸方式的最大優(yōu)點是傳輸可靠，單位時間內的傳輸數(shù)據(jù)量大，并且可以實現(xiàn)井下和地面設備的雙向通信。但有線傳輸會存在干擾井下設備正常工作，使其使用上受到限制，同時鋪設有線傳輸通道的成本較高，且在深井或超深井中使用有線傳輸十分困難。
[0003]無線傳輸方式主要有聲波傳輸和電磁波傳輸兩種。其中聲波傳輸方式是利用聲波經過地層或井下設備來傳輸信號，這種方式結構簡單而且成本較低。缺點是傳輸過程中隨著深度的增加而聲波的衰減將急劇增加，為保證聲波的傳輸需在一定距離內加裝中繼，從而增加了設備成本。另外一種電磁波傳輸?shù)姆绞娇梢愿咚賯鬟f信號，對井下情況要求不高，且信號不易受到影響；但電磁波在巖石中衰減嚴重的缺點則限制了這類通信方式的使用。
[0004]為了解決上述通信方式中的各類問題，一般通過對傳輸信號進行編碼處理，常用的方法包括:2DPSK、“3升3降”脈沖間隔編碼等編碼方法，可有效的改善上述通信方式中帶寬利用率低、傳輸速率低等問題，但需要在傳輸系統(tǒng)中使用專用設備，無疑增加了通信系統(tǒng)的成本。
[0005]因此對于僅需要信號單向傳輸?shù)沫h(huán)境下，上述通信方式都不適用，且通信成本較聞。
[0006]加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設備，具有集成度高、體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點，目前已廣泛應用與各類電子產品中，提高了產品的附加值，是許多技術及科研領域的關鍵器件，具有廣闊的應用前景。目前將加速度傳感器應用于井下設備復雜控制信號的傳輸?shù)膽萌詫倏瞻?，所以本實用新型提出了一種進行井下設備地面控制的系統(tǒng)。


【發(fā)明內容】

[0007]本實用新型提供了一種進行井下設備地面控制的系統(tǒng)，通過對井下設備中安裝加速度傳感器、中央處理單元和控制信號輸出單元，由地面控制平臺對井下設備的運動特性進行控制，從而實現(xiàn)控制井下設備完成指定操作的方法，用以提高井下的設備在地面控制時的可靠性、通信的抗干擾能力，并且極大的降低了通信成本。
[0008]為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案是:
[0009]系統(tǒng)由地面拖動裝置、控制平臺井下設備組成，地面拖動裝置拖動井下設備，由操作人員通過控制平臺控制地面拖動裝置，從而使井下設備產生多種不同的運動特性；井下設備內部有加速度傳感器、中央處理單元、控制信號輸出單元，中央處理單元分別與加速度傳感器、控制信號輸出單元相連接；其中加速度傳感器實時對井下設備的運動進行監(jiān)測，中央處理單元對加速度傳感器的信號進行處理和計算，并實時記錄井下設備的運動狀態(tài)，當符合的運動特性出現(xiàn)時，通過控制信號輸出單元輸出該運動特性下所對應的控制信號，井下設備則根據(jù)該控制信號執(zhí)行相應的操作。
[0010]該方法具體包含以下幾個步驟:
[0011]a.井下設備下井前，根據(jù)需要設定好在特定運動特性下，控制信號輸出單元輸出的控制信號及井下設備在該控制信號下執(zhí)行的操作；
[0012]b.將井下設備的向下移動設置為正向運動方向；
[0013]c.井下設備勻速向井下運動至需要執(zhí)行操作的區(qū)域后，通過控制井下設備的移動、停止和運動時間來完成特定的運動特性；
[0014]d.加速度傳感器通過檢測井下設備的運動狀態(tài)，并由中央處理單元對其運動特性進行分析，當符合之前設定的運動特性時，通過信號輸出單元輸出相應的控制信號；
[0015]e.井下設備根據(jù)控制信號執(zhí)行相應的操作。
[0016]所述井下設備的運動特性由一種或兩種以上運動方式和運動時間組合而成，運動方式包括；正向勻速移動、正向變速移動、反向勻速移動、反向變速移動和停止；運動時間包括短時間和長時間。
[0017]所述的正向變速移動和反向變速移動中的變速移動為加速移動或減速移動；
[0018]所述的井下設備的運動方式是由地面拖動裝置和控制平臺所決定，但至少應能夠控制井下設備的移動和停止。
[0019]所述的長時間設定為井下設備運動或停止運動的時間大于60s ;短時間設定為井下設備運動或停止運動的時間大于ls，小于60s。
[0020]所述控制信號與井下設備的運動特性一一對應，且井下設備所需執(zhí)行的操作可根據(jù)控制信號的不同而不同；控制信號為數(shù)字信號或模擬信號。
[0021]所述的井下設備勻速向井下運動至需要執(zhí)行操作的區(qū)域后，判斷井下設備運動位置可采用定時計算或測量拖動裝置下放井下設備的距離來實現(xiàn)。
[0022]由上述可知，本實用新型所提供的方法其有益效果如下:
[0023]a.通過對井下設備安裝加速度傳感器、中央處理單元和控制信號輸出單元即可實現(xiàn)對井下設備的地面控制，所需設備簡單，降低了通信成本；
[0024]b.通過運動特性來傳遞控制信號的方法可有效的避免有線或無線傳輸信號過程中的干擾和信號衰減的問題，提高了控制信號傳遞的可靠性；
[0025]c.可通過不同運動方式結合運動時間組成多種運動特性，從而使得井下設備在井下完成復雜的地面控制；
[0026]d.可對井下設備進行運動特性和設備相應操作的靈活設定，實現(xiàn)井下設備完成操作的控制方法的多種選擇，因此具有更好的適應性和靈活性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本實用新型一實施例提供的一種進行井下設備地面控制的系統(tǒng)的結構示意圖。
[0028]圖2是本實用新型一實施例提供的一種進行井下設備地面控制的系統(tǒng)的井下裝置的基本構成圖。
[0029]圖3是本實用新型一實施例提供的一種進行井下設備地面控制的系統(tǒng)的運動特性檢測及控制信號輸出的流程圖。
[0030]圖4是本實用新型一實施例提供的一種進行井下設備地面控制的系統(tǒng)的一種運動特性的加速度信號示意圖。

【具體實施方式】
[0031]以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步說明。
[0032]如圖1所示，一種進行井下設備地面控制的系統(tǒng)由地面拖動裝置(I)、控制平臺
(2)和井下設備(3)組成。
[0033]如圖2所示，井下設備(3)內部有加速度傳感器(4)、中央處理單元(5)、控制信號輸出單元(6);中央處理單元(5)可使用單片機或其他高性能處理芯片結合外圍電路對加速度傳感器(4)的輸出信號進行濾波、ADC及運動特性分析，并通過控制信號輸出單元(6)實現(xiàn)對井下設備(3)的控制信號傳輸，使其完成指定的操作。
[0034]為了更清楚表達本實用新型所述的系統(tǒng)和方法，列舉本實用新型的一個實施例，參照圖3所示，說明本實施例的流程:首先在井下設備(3)下井前，對其進行初始化設置
(7)，即根據(jù)需要設定好在特定運動特性下，控制信號輸出單元輸出的控制信號及井下設備在該控制信號下執(zhí)行的操作；并將井下設備(3)的向下移動設置為正向運動方向；設置完成后加速度傳感器(4)即開始工作；由控制平臺(2)控制地面拖動裝置(I)帶動井下設備
(3)勻速向井下運動至需要執(zhí)行操作的區(qū)域后，根據(jù)之前的設定，控制井下設備(3)的移動和停止使得井下設備(3)在相應的時間內完成特定的運動，中央處理單元(5)則通過加速度傳感器(4)檢測井下設備(3)的運動的同時并記錄下井下設備(3)運動方式和時間點，實時分析是否有特定的運動特性出現(xiàn)，若出現(xiàn)則通過控制信號輸出單元(6)向井下設備(3)輸出相應的控制信號，井下設備(3)根據(jù)該控制信號完成相應的特定操作。
[0035]為了更清楚的說明上述方法，參照圖4所示，通過一種運動特性加速度信號示意圖來表明本實用新型的中一種進行井下設備地面控制的系統(tǒng)的控制過程:通過控制平臺(2 )控制地面拖動裝置(I)帶動井下設備(3 )向井下勻速運動，當?shù)竭_h時刻后，通過控制平臺(2)控制井下設備(3)停止運動，間隔5s后控制井下設備(3)勻速運動，并在5s之后再次停止其運動，該運動過程由加速度傳感器(4)檢測到的信號表現(xiàn)為在h時刻出現(xiàn)一個正向短時電壓脈沖，這時為井下設備(3)第一次停止運動，之后在ti+5s時刻出現(xiàn)一個反向的電壓脈沖，即井下設備(3)再次勻速運動，并在tAlOs時刻再次出現(xiàn)一個正向短時電壓脈沖，表明井下設備(3)第二次停止。該運動特性是由正向勻速移動、短時間停止、正向短時間勻速移動、短時間停止組成。
[0036]另外，為完成地面對井下設備(3)在井下的復雜控制，在上述實施例中可通過設定長時間停止作為特定運動特性的結束標志，如圖4所示，t2時刻的時間為&+708，中央處理單元(5)可將該時刻作為上述運動特性的結束標志，并通過控制信號輸出單元(6)輸出相應的控制信號。地面人員可在t2時刻之后繼續(xù)控制井下設備(3)向井下運動并完成其他指定操作。
[0037]以上所述僅為本實用新型的較佳實施實例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種進行井下設備地面控制的系統(tǒng)，系統(tǒng)由地面拖動裝置(I)、控制平臺(2)、井下設備(3)組成，其特征在于:地面拖動裝置(I)拖動井下設備(3)，由操作人員通過控制平臺(2)控制地面拖動裝置(1)，從而使井下設備(3)產生多種不同的運動特性；井下設備(3)內部有加速度傳感器(4)、中央處理單元(5)、控制信號輸出單元(6)，中央處理單元(5)分別與加速度傳感器(4)、控制信號輸出單元(6)相連接；其中加速度傳感器(4)實時對井下設備(3)的運動進行監(jiān)測，中央處理單元(5)對加速度傳感器(4)的信號進行處理和計算，并實時記錄井下設備(3)的運動狀態(tài)，當符合的運動特性出現(xiàn)時，通過控制信號輸出單元(6)輸出該運動特性下所對應的控制信號，井下設備(3 )則根據(jù)該控制信號執(zhí)行相應的操作。
【文檔編號】E21B47/12GK204117349SQ201420524278
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月14日 優(yōu)先權日:2014年9月14日
【發(fā)明者】王晨光, 周封, 王丙全, 劉健, 郝婷, 周至柔, 唐樹斌, 胡海濤, 劉小可 申請人:哈爾濱理工大學, 周封