一種新型的隨鉆測井數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型專利涉及的是一種新的隨鉆測井數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括光纜、光電轉換器、感應環(huán)、井下接口短節(jié)、頂驅旋轉短節(jié)。井下接口短節(jié)安裝在底部鉆具組合傳感器的上部，其作用是實現(xiàn)井底測量信號和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)之間的雙向轉換；鉆柱壁嵌有光纜，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸；在鉆柱的接頭處，安裝有光電轉換器和感應環(huán)，光電轉換器可以實現(xiàn)光電信號的相互轉換，感應環(huán)使電信號可以在兩根鉆柱之間傳輸。頂驅旋轉短節(jié)安裝在頂驅下方，可以從鉆柱中獲取信號，并將信號傳送到地面。這種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：實時傳輸，傳輸速率快，容量大，雙向傳輸，損耗小，不需要連接中繼設備。
【專利說明】一種新型的隨鉆測井數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)
【技術領域】
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[0001]本實用新型屬于油氣井工程領域，具體涉及一種新型的隨鉆測井數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)?！颈尘凹夹g】:
[0002]在鉆井過程中，隨鉆測量是了解井底狀況的基本手段，也是對井眼軌跡進行監(jiān)測和控制的一項關鍵技術。對于隨鉆測量中地面與井下通信系統(tǒng)，目前有兩大類系列，分別是無線和有線傳輸方式。
[0003]無線傳輸方式按傳輸通道可以分為泥衆(zhòng)脈沖、電磁波和聲波3種方式。
[0004]將泥漿作為載體傳輸井下數(shù)據(jù)的方法就是泥漿脈沖法，可分為負脈沖信號、正脈沖信號和連續(xù)波信號等。通過使用脈沖發(fā)生器可以改變鉆柱內的泥漿壓力，以脈沖的形式將測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄?。然而，對于氣體或充氣鉆井液，由于氣體可壓縮性強，鉆井液脈沖信號很弱甚至不能產(chǎn)生脈沖信號，因此鉆井液脈沖MWD將無法正常工作。此外，鉆井液脈沖MWD的信號傳輸速率低,容量小，實現(xiàn)雙向通信的難度大，而且其核心部件一脈沖閥為易損件，且價格昂貴，因此使用成本高。
[0005]隨鉆電磁波傳輸?shù)慕橘|為地層。在井下將數(shù)據(jù)調制到一個低頻載波信號上，然后向四周發(fā)射電磁波信號，電磁波被地面接收天線接收后，再進行查分濾波處理，然后對其解碼，最后計算出測量數(shù)據(jù)。該技術結構簡單，適用于在鉆機施工中定向傳輸數(shù)據(jù)，但是傳輸信號衰減快，傳輸深度受地層電阻率影響大，只適合在電阻率為8-200歐的井中使用，由于易受井場其他電氣設備影響，信號的接收和解碼也比較困難。
[0006]聲波式傳輸方法是利用聲波傳播機理工作。鉆井時，聲波沿著不同介質傳輸?shù)骄?。接收后?jīng)過處理得到相關數(shù)據(jù)。由于聲波信號隨深度增加衰減很快，在鉆桿中每隔400-500m安裝一個包括接收器、放大器和發(fā)射器的中繼。另外，鉆桿內附加元件多，所以聲波式隨鉆傳輸方法比較復雜。聲波信號受鉆井規(guī)程影響，也受鉆井周圍介質的影響，另外，在地表也不易處理噪聲信號，很難提取準確的信息，而且聲波傳送的信號信息量也小。另外尺寸不固定的鉆桿和連接頭，會反射或干涉聲波，降低聲波強度，所以很難提取有用的聲波信號。這種傳輸方式，仍然處于研究和試驗階段。
[0007]有線傳輸方式主要是指電纜傳輸。電纜傳輸是將鎧裝電纜放在鉆桿中，通過電纜向井下儀器提供電源，利用電源載波技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸。大多數(shù)電纜數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)必須在停鉆狀態(tài)下工作，在取出電纜和儀器的情況下才能加接鉆具，取出儀器的時間會隨著鉆井的加深而越來越長，這樣影響鉆井的效率。該方法傳輸速率高，既能提供電源，也可以雙向傳輸數(shù)據(jù)，但是應用在深井中時鉆井周期會增加，長時間靜止還會引起井下垮塌事故。
【發(fā)明內容】
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[0008]本實用新型所要解決的技術問題:研究一種適應范圍廣，效率高，傳輸速率高，容量大，衰減小，實時雙向的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。
[0009]為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案為:
[0010]每根鉆柱壁內嵌有光纜(光纜內部有光纖)，在鉆柱的兩端接頭處，光纜與兩個光電轉換器相連接，兩個光電轉換器的另一端分別連接兩個感應環(huán)(即:感應線圈)，感應環(huán)也是嵌在鉆柱接頭內部。井下接口短節(jié)安裝在底部鉆具組合傳感器的上部，頂驅旋轉短節(jié)安裝在頂驅下方。
[0011]本實用新型的設計原理:
[0012]井下接口短節(jié)安裝在底部鉆具組合傳感器的上部，包括轉換器和放大器等裝置，其作用是將底部鉆具組合上的各種傳感器測量到的各種信號轉換和放大，通過光纜中的光纖進行傳輸；光纖在光纜里面，光纜又嵌在鉆柱壁內，這樣就使得光纖的安全性大大提高，不受工作狀況等的影響；光信號在兩根鉆柱之間的傳輸則要借助于光電轉換器和感應環(huán)，光電轉換器將光信號轉換為電信號，兩接頭對接后，線圈利用感應原理傳輸數(shù)據(jù)，一個接頭的線圈產(chǎn)生交變磁場，后一個線圈感應產(chǎn)生電流，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。這時，產(chǎn)生的電流通過光電轉換器又可以轉換為光信號，再通過光纜傳輸，如此循環(huán)往復，一直傳輸?shù)姐@柱頂端的頂驅旋轉短節(jié)，頂驅旋轉短節(jié)將信號傳輸?shù)降孛嬗嬎銠C系統(tǒng)，再通過衛(wèi)星或互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)狡渌胤健?br>
[0013]本實用新型的有益效果:
[0014]這種信號傳輸系統(tǒng)既可以在泥漿鉆井液體系中使用，也可以在空氣或充氣等欠平衡鉆井方式中使用；由于光纜是嵌入到鉆柱內的，因此該系統(tǒng)可以在鉆井過程中使用，不需要停鉆，加接鉆具的時候也不需要起出儀器，節(jié)約了時間，提高了效率；因為是使用有線傳輸方式，所以傳輸距離沒有限制，傳輸效率高，可以實現(xiàn)雙向傳輸；由于主要的通道是光纖，所以損耗小，傳輸效率進一步提高，并且容量大，光纖的直徑要遠遠小于電纜，所以光纜在嵌入到鉆柱壁內的時候會比較容易?？傮w來說，這種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)具有使用范圍廣，效率高，傳輸速率高，容量大，衰減小，并且實時雙向等優(yōu)點。
[0015]【專利附圖】
【附圖說明】:圖1為新型隨鉆測井數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的整體結構圖，圖1中，I為傳感器，2為井下接口短節(jié)，3為鉆柱接頭，4為鉆柱，5為光電轉換器和感應環(huán)，6為光纜，7為頂驅旋轉短節(jié)。
【具體實施方式】
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[0016]實施例1
[0017]一種新型的隨鉆測井數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其【具體實施方式】如下:井下接口短節(jié)可以對井底信號和隨鉆傳輸系統(tǒng)之間的信號進行轉換，假設現(xiàn)在是把井底測量到的信號傳送到地面，那么此時底部鉆具組合上的傳感器將測量到的信號通過井下接口短節(jié)轉換，放大，并通過光纜內的光纖向上傳送，在每段鉆柱的接頭處，光信號先通過光電轉換器轉換為電信號，再通過感應環(huán)將電信號傳送到相鄰鉆柱的感應環(huán)內，實現(xiàn)信號在兩根鉆柱之間傳輸，另一根感應環(huán)內的電信號通過光電轉換器轉換為光信號，再通過光纜繼續(xù)傳輸，如此循環(huán)往復，就可以將信號傳送到地面。反之，如果是將地面的控制信號傳送到井底的鉆具組合上，那么就是把前一個過程倒過來就可以了。
【權利要求】
1.一種新型的隨鉆測井數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括底部鉆具組合、鉆柱和底部鉆具組合上的傳感器，其特征在于:它還包括光纖、井下接口短節(jié)、光電轉換器、感應環(huán)、頂驅旋轉短節(jié)；所述光纖位于光纜內部，光纜嵌在鉆柱壁內，光纖是主要的傳輸通道；每根鉆柱內，所述感應環(huán)和所述光電轉換器連接，位于鉆柱的一端，所述感應環(huán)和光電轉換器通過光纜與鉆柱另一端的光電轉換器和感應環(huán)相連接；所述頂驅旋轉短節(jié)位于頂驅下方的鉆柱中，下端與光纜相連接； 其中，所述感應環(huán)位于鉆柱接頭處，兩接頭對接后，線圈利用電磁感應原理傳輸數(shù)據(jù)，一個接頭的線圈產(chǎn)生交變磁場，后一個線圈感應產(chǎn)生電流，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
2.根據(jù)權利要求1所述新型的隨鉆測井數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述井下接口短節(jié)位于底部鉆具組合傳感器的上部，包括轉換器和放大器等裝置，能將底部鉆具組合上的各種傳感器測量到的各種信號轉換和放大以便進一步的傳輸。
【文檔編號】E21B47/12GK203925484SQ201420140223
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權日:2014年3月25日
【發(fā)明者】張日鵬 申請人:中國石油大學(北京)