CN107916924B - 一种随钻示踪器及微存储器回收装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种随钻示踪器及微存储器回收装置和方法，属于随钻测量和随钻信息传输领域。该装置包括拦截装置、数据读取和传输装置、上位计算机；所述拦截装置包括至少一个拦截单元；每一个拦截单元包括支架、侧面挡板、导流板、L型拦截条；所述导流板安装在支架上，在导流板上平行于岩屑流动方向的两端分别安装有侧面挡板，L型拦截条的横截面为L型，其两端分别安装在两侧的侧面挡板上；L型拦截条的长度方向与导流板岩屑流动方向垂直，且L型拦截条的L型长边与导流板平行，L型短边与导流板垂直；所述L型拦截条与导流板的正面之间留有间隙。

Description

一种随钻示踪器及微存储器回收装置和方法

技术领域

本发明属于随钻测量和随钻信息传输领域，具体涉及一种随钻示踪器及微存储器回收装置和方法，适用于随钻示踪器和微存储器完成井筒内参数测量以及存储携带随钻测量信息量，上返至地面的自动回收、数据读取数据、传输和处理作业。

背景技术

随钻示踪器及微存储器是一种新的井下随钻检测设备和大数据量传输设备，通过井口投放或井下释放的方式，示踪器在井内钻具随钻井液下行通过钻头水眼，再上行循环至井口进行全井循环并测量井筒参数。微存储器从井下释放通过钻井液循环上行至井口，将井下随钻数据携带至地面。为了适应随钻投放或井底释放，其直径在7mm～20mm之间。在同钻井液返回至井口后，示踪器及微存储器经过回收，将数据进行读取和处理。然后进行再次充电使用。

目前随钻示踪器及微存储器的回收主要是在振动筛处加装过滤网，或安装强磁铁进行吸附回收，这两种方式都有明显的局限性和不足。首先，过滤网是一种人工回收方式，完全依靠人工；另外，随钻示踪器及微存储器随钻井液一起返回地面，钻井液中含有钻井岩屑，过滤网会将随钻示踪器及微存储器和岩屑全部进行拦截，要在大量岩屑中寻找少数和几个器件，其难度非常巨大，回收成功率极低，劳动强度极大，即使回收到也需要再进行人工数据读取，现场使用局限性极强。

强磁铁回收装置主要是安装强力磁条于振动筛处，其原理是随钻示踪器及微存储器内的电路具有弱磁性，再通过磁条时有机会被磁条吸住，在现场应用过程中，这种方法的局限性也非常明显。首先随钻示踪器及微存储器内的电子器件只具有极弱磁性，在振动筛振动的情况下很难被磁铁吸附，回收成功率较低；其次磁条安装在振动筛处，振动筛的振动使磁条不易固定，由于磁条的脆性极易损坏；第三，返出的岩屑一部分含有容易磁化的金属矿物，极易被磁条吸附，致使磁条的回收性能降低，且极难清理，基本上为一次性使用，产生极大的浪费和成本；第四，随钻示踪器及微存储器内的数据也需要人工进行读取。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种随钻示踪器及微存储器回收装置和方法，从振动筛处自动回收随钻示踪器及微存储器，提高回收效率，自动识别随钻示踪器及微存储器是否回收，并自动读取随钻示踪器及微存储器内测量或携带的数据，数据通过无线发送至工作站，具有自动化、实时性强的特点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种随钻示踪器及微存储器回收装置，安装在振动筛岩屑出口处，使振动筛分离的岩屑进入到该回收装置内，包括拦截装置、数据读取和传输装置、上位计算机；

所述拦截装置包括至少一个拦截单元；每一个拦截单元包括支架、侧面挡板、导流板、L型拦截条；

所述导流板安装在支架上，在导流板上平行于岩屑流动方向的两端分别安装有侧面挡板，L型拦截条的横截面为L型，其两端分别安装在两侧的侧面挡板上；L型拦截条的长度方向与导流板岩屑流动方向垂直，且L型拦截条的L 型长边与导流板平行，L型短边与导流板垂直；

所述L型拦截条与导流板的正面之间留有间隙，振动筛将岩屑、随钻示踪器和微存储器混合物与钻井液进行分离后，当岩屑、随钻示踪器、微存储器顺导流板经过拦截装置时，随钻示踪器和微存储器被L型拦截条拦截住，由于岩屑直径远小于随钻示踪器和微存储器的直径，岩屑和钻井液顺导流板流入钻井液池内；

在所述L型拦截条上设有无线天线安装卡槽和或感应线圈安装卡槽，在无线天线安装卡槽内安装有无线天线，在感应线圈安装卡槽内安装有感应线圈；

所述无线天线和感应线圈将读取的数据传输给数据读取和传输装置，数据读取和传输装置对数据进行解码，并将解码后的数据传输给上位计算机；所述上位计算机接收数据并进行处理。

所述无线天线用于发现和远程读取内置有无线通信功能的随钻示踪器或微存储器，所述磁感应线圈用于发现和远程读取内置有射频发射器的随钻示踪器或微存储器。

在所述侧面挡板上沿与导流板垂直的方向上依次设置有多组安装孔，L型拦截条的两端通过安装孔安装在侧面挡板上；不同组的安装孔对应不同的间隙；

L型拦截条与导流板之间的间隙包括两个垂直间隙，分别为：L型长边与导流板之间的垂直间隙、L型短边与导流板之间的垂直间隙；其中，L型长边与导流板之间的垂直间隙的尺寸比随钻示踪器或微存储器的直径大3～5mm，L型短边与导流板之间的垂直间隙的尺寸比随钻示踪器或微存储器的直径小1～3mm。

所述支架包括水平支撑条、垂直支撑条和斜边支撑条，所述水平支撑条位于底部，垂直支撑条与水平支撑条垂直，其下部与水平支撑条连接，斜边支撑条与水平支撑条和垂直支撑条连接，构成一个直角三角形；

所述水平支撑条能够进行水平宽度的调节，所述垂直支撑条能够进行垂直高度的调节，适应不同振动筛的宽度和高度，保持水平条与垂直条之间的夹角为直角。

根据振动筛的宽度确定所需的拦截单元的数量，将多个拦截单元依次组合，组合时通过螺栓将相邻两个拦截单元的水平支撑条和垂直支撑条固定连接即可。

在所述支架上安装有导流板固定条，导流板的背面固定在导流板固定条上；

所述支架包括横向固定支架，其两端分别与两侧的垂直支撑条连接。

所述导流板由聚四氟材料制成。

每个拦截单元包括两道平行的L型拦截条，分别为上部的L型拦截条和下部的L型拦截条。

所述数据读取和传输装置包括防爆主机箱和无线传输模块；

所述防爆主机箱包括电源模块、数据读取模块、数据解码模块；

所述电源模块采用可充电锂电池供电，具有并联的两个电源接头，在更换锂电池时能保证装置不掉电，防止数据丢失；

所述数据读取模块连接所述无线天线和磁感应线圈，按预先编码和频率读取微随钻示踪器和或微存储器内的标签识别数据以及所存储的随钻测量数据；

所述数据解码模块将读取到的随钻示踪器和微存储器内的数据按预先定义的数据格式转换为常用数据流；

所述无线传输模块将转换后的常用数据转换为无线信号并传输至上位计算机。

所述无线传输模块与上位计算机之间的无线传输采用TCP/IP协议，通过IP 地址扩展多个节点，每个节点上设有一个随钻示踪器及微存储器回收装置。

利用上述随钻示踪器及微存储器回收装置实现的一种随钻示踪器及微存储器回收方法，包括：

从井内上返至地面的随钻示踪器及微存储器，经过振动筛将钻井液和岩屑一起进行分离后，随钻示踪器和微存储器被所述拦截装置进行拦截；

由于每个随钻示踪器和微存储器均有特定的编号，预置在拦截装置内的无线天线和或磁感应线圈感应到被拦截的器件，并通过器件的编号识别出是随钻示踪器还是微存储器，以及是哪一个器件，以便向井筒准确回归随钻示踪器和微存储器所测量、采集和存储的井下数据，提高数据处理的精度和准确性；

所述数据读取模块通过无线天线和或磁感应线圈远程读取随钻示踪器和微存储器内的源数据；

所述数据解码模块将数据读取模块所读取的源数据按预先定义的数据格式进行解码，转换为常用数据；

所述无线传输模块将解码后的常用数据通过无线传输至上位计算机。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.可适应不同类型振动筛，自动从振动筛处捕捉随钻示踪器及微存储器，并能检测到具体的随钻示踪器及微存储器，方便技术人员应用。

2.自动从随钻示踪器及微存储器内读取数据，实现新型随钻平台自动化。

3.与上位计算机实现无线数据连接，随钻示踪器及微存储器数据可以快捷被上位机获取和计算显示，增强了应用实时性。

4.应用无线技术，数据读取和传输端采用双源可充电锂电池供电，安装和应用方便，提高了应用效率和安全性。

附图说明

图1为本发明装置的原理图；

图2为本发明装置的总体结构图；

图3为本发明装置中的拦截装置的背面结构图；

图4为本发明装置进行拦截的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

本发明如图1所示，从井内上返至地面的随钻示踪器及微存储器，经过振动筛将钻井液和岩屑一起进行分离后，岩屑同随钻示踪器和微存储器经过本发明的拦截装置将其进行拦截，预置在拦截装置内的无线天线和磁感应线圈感应到捕获的随钻示踪器和微存储器，并识别是哪一个器件，将源数据进行读取，并按预置的编码格式进行数据解码，将解码后的数据通过无线传输至上位计算机，进行数据处理与解释。

如图2所示，本发明随钻示踪器和微存储器回收装置包括拦截装置30、数据读取和传输装置、上位计算机50，本发明的拦截装置的背面结构如图3所示，拦截装置支架由304不锈钢制成，由若干个拦截单元组合而成，可以组合和拆分，组合时只需使用螺栓将水平和垂直支架组合固定即可，以适应不同的振动筛宽度，具有良好的移动性和可使用性。每一个单元都由支架10，侧面挡板11，导流板12，L型拦截条13，导流板固定条14，横向固定支架15组成，支架10 的底部水平支撑条和垂直支撑条都可以进行水平宽度和垂直高度的调节，使之适应不同振动筛的宽度和高度，保持水平条与垂直条之间的夹角70为直角；导流板12由聚四氟材料制成，聚四氟材料具有较强的不粘性，可以使岩屑在导流板上顺畅流动，导流板12的底部固定在导流板固定条14上，侧面安装侧面挡板11，以限制岩屑流在导流板上运动；横向固定支架15用以加固支架10；L型拦截条13用以拦截随钻示踪器和微存储器，拦截条13的两端分别安装在两侧的侧面挡板11上，内置无线天线或磁感应线圈，安装的无线天线为棒状全向天线，磁感应线圈为长条磁芯上绕制线圈，无线天线或磁感应线圈安装在L型拦截条13上根据天线或感应线圈的尺寸预留的安装卡槽内，由于空间限制和方便数据读取，L型拦截条13只单独安装无线天线或磁感应线圈，可以根据所回收拦截的随钻示踪器或微存储器无线通信方式进行单独安装或组合式安装，天线主要用于发现和远程读取内置了无线通信功能的随钻示踪器或微存储器，磁感应线圈用来发现和读取内置射频发射器的随钻示踪器或微存储器。数据读取和传输装置由防爆主机箱40及无线传输模块41组成，防爆主机箱40主要由电源模块、数据读取模块、数据解码模块组成，电源模块采用可充电锂电池供电，具有并联的两个电源接头，在更换锂电池时能保证装置不掉电，防止数据丢失，数据读取模块连接无线天线和磁感应线圈，按预先编码和频率读取微随钻示踪器或微存储器内的标签识别数据、所存储的随钻测量数据等等数据，数据解码模块将读取随钻示踪器和微存储器内的数据按预先定义的数据格式转换为常用数据流。即使随钻示踪器或微存储器在返出井口时电量已经耗尽，这时无线天线或磁感应线圈不能自动获取数据，但由于L型拦截条13能较高成功率捕获随钻示踪器或微存储器，也可以进行定时的人工检查回收，通过无线充电后，再进行数据的读取。数据传输模块41将转换的数据转换为无线信号并传输至上位计算机50，无线传输采用TCP/IP协议，通过IP地址扩展多个回收装置节点，适应多个振动筛的数据处理，上位计算机50接收数据并进行处理，通过应用软件进行显示、解释数据，建立井筒、地层的随钻数据检测和评价体系。

图4为随钻示踪器和微存储器拦截示意图，为了增强拦截效果，在拦截装置上设置了两道L型拦截条13，一是上部拦截失效的情况下，下部拦截条能进行有效拦截，二是如果随钻示踪器和微存储器同时使用，由于两种器件的直径可能不同，可以根据两种器件的直径进行分别调节。上部拦截直径较大的微存储器，下部拦截直径较小的随钻示踪器，可有效增加随钻示踪器和微存储器的回收效率。

其具体过程如下：

L型拦截条13安装在侧面挡板11上，与导流板12的垂直距离为上部距离 L1和下部距离L2。侧面挡板11在L型拦截条13的安装位置处，在垂向上具有多组安装孔，可以根据随钻示踪器和微存储器直径的不同选择或调节不同的安装孔来安装L型拦截条13，从而调节上部距离L1和下部距离L2的大小。随钻示踪器和微存储器20为圆球状：示踪器的直径在8mm左右，微存储器的直径在20mm左右，随钻示踪器和微存储器20的直径可能会根据实际应用情况发生轻微的改变，但同次使用的直径都是固定的。因此，上部距离L1和下部距离 L2的距离根据所要随钻示踪器和微存储器20的直径进行调节，使下部距离L2 的距离小于随钻示踪器和微存储器20的直径约为1～3mm，L型拦截条13设计在此尺寸下，上部距离L1会略大于随钻示踪器和微存储器20的直径约3～5mm。岩屑和钻井液顺导流板12流入钻井液池内，随钻示踪器和微存储器进入到拦截装置内后，被L型拦截条13拦截。在实际应用过程中，由于要保证随钻示踪器和微存储器20有效返回地面，通常需要一次投放或释放多个随钻示踪器和微存储器，这些同批次投产或释放的随钻示踪器和微存储器存储了相同的数据，因此只要其中一个或几个被拦截，就能成功读取井下随钻测量或存储的数据，成功机率非常大。即使因为某种原因，随钻示踪器和微存储器20也许不能被有效的拦截，但在经过L型拦截条13时，其无线信号或射频信号也很大可能被无线天线或磁感应线圈获取，从而获得脉冲或部分数据信号，提示工作人员有器件经过，从而进行人工查寻，或进行重复的投放或释放工作，保障了随钻工作的正常进行。

在工作的同时，定时的人工对回收装置的寻视，可以清理L型拦截条13上的杂物，同时回收拦截的随钻示踪器和微存储器，增加拦截效果和提高回收重复应用率。

本发明属于随钻测量和随钻信息传输技术领域，主要由拦截装置、数据读取和传输装置、上位计算机等几部分组成，当随钻示踪器和微存储器上返至地面后，振动筛将岩屑和随钻示踪器和微存储器混合物与钻井液进行分离后，随钻示踪器和微存储器和岩屑在拦截装置导流板上运动，拦截装置将随钻示踪器和微存储器进行拦截，预置在拦截装置内的无线天线和磁感应线圈感应到捕获的随钻示踪器和微存储器，并通过无线天线或磁感应线圈与随钻示踪器和微存储器中的数据进行交换，数据读取和传输装置按预先编码和频率读取微随钻示踪器或微存储器内的标签识别数据、所存储的随钻测量数据等等数据，标签识别数据可以识别是哪一个器件，数据解码模块将读取随钻示踪器和微存储器内的数据按预先定义的数据格式转换为常用数据流，并按预置的编码格式进行数据解码，将解码后的数据通过无线传输至上位计算机，上位计算机进行数据处理与解释。本发明实现了随钻示踪器和微存储器的自动回收和读取，极大地提高了回收成功率和器件的再利用率，改变了人工回收效率极低，工作强度大的缺点。

本发明是随钻示踪器和微存储器能在钻井现场应用的重要部分，能自动识别和回收示踪器，提高应用效率。随钻示踪器及微存储器是一种新型的随钻检测***及随钻测量大数据量传输***，回收装置大大提高了随钻示踪器及微存储器的回收成功率、再使用率和自动化程度，对于随钻示踪器及微存储器的现场大规模应用提供了基础。自动化的接收、检测和数据传输，提高了随钻示踪器及微存储器数据的应用实时化。全井剖面参数的建立是钻井了解井筒的重要手段，大数据量的随钻传输为成像等高精度随钻工具的数据传输提供了平台，随钻示踪器及微存储器回收装置提高了其现场的可应用性、可靠性和实时性，本发明具很大的市场应用空间和效益。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (10)

1.一种随钻示踪器及微存储器回收装置，安装在振动筛岩屑出口处，其特征在于：所述随钻示踪器及微存储器回收装置包括拦截装置、数据读取和传输装置、上位计算机；

所述拦截装置包括至少一个拦截单元；每一个拦截单元包括支架、侧面挡板、导流板、L型拦截条；

所述导流板安装在支架上，在导流板上平行于岩屑流动方向的两端分别安装有侧面挡板，所述L型拦截条的横截面为L型，其两端分别安装在两侧的侧面挡板上；L型拦截条的长度方向与导流板岩屑流动方向垂直，且L型拦截条的L型长边与导流板平行，L型短边与导流板垂直；

所述L型拦截条与导流板的正面之间留有间隙，随钻示踪器和微存储器能够被L型拦截条拦截住；

在所述L型拦截条上设有无线天线安装卡槽和或感应线圈安装卡槽，在无线天线安装卡槽内安装有无线天线，在感应线圈安装卡槽内安装有感应线圈；

所述无线天线和感应线圈将读取的数据传输给数据读取和传输装置，数据读取和传输装置对数据进行解码，并将解码后的数据传输给上位计算机；所述上位计算机接收数据并进行处理。

2.根据权利要求1所述的随钻示踪器及微存储器回收装置，其特征在于：所述无线天线用于发现和远程读取内置有无线通信功能的随钻示踪器或微存储器，所述感应线圈用于发现和远程读取内置有射频发射器的随钻示踪器或微存储器。

3.根据权利要求2所述的随钻示踪器及微存储器回收装置，其特征在于：在所述侧面挡板上沿与导流板垂直的方向上依次设置有多组安装孔，L型拦截条的两端通过安装孔安装在侧面挡板上；不同组的安装孔对应不同的间隙；

L型拦截条与导流板之间的间隙包括两个垂直间隙，分别为：L型长边与导流板之间的垂直间隙、L型短边与导流板之间的垂直间隙；其中，L型长边与导流板之间的垂直间隙的尺寸比随钻示踪器或微存储器的直径大3～5mm，L型短边与导流板之间的垂直间隙的尺寸比随钻示踪器或微存储器的直径小1～3mm。

4.根据权利要求3所述的随钻示踪器及微存储器回收装置，其特征在于：所述支架包括水平支撑条、垂直支撑条和斜边支撑条，所述水平支撑条位于底部，垂直支撑条与水平支撑条垂直，其下部与水平支撑条连接，斜边支撑条与水平支撑条和垂直支撑条连接，构成一个直角三角形；

所述水平支撑条能够进行水平宽度的调节，所述垂直支撑条能够进行垂直高度的调节。

5.根据权利要求4所述的随钻示踪器及微存储器回收装置，其特征在于：将多个拦截单元依次组合时，通过螺栓将相邻两个拦截单元的水平支撑条和垂直支撑条固定连接即可。

6.根据权利要求5所述的随钻示踪器及微存储器回收装置，其特征在于：在所述支架上安装有导流板固定条，导流板的背面固定在导流板固定条上；

所述支架包括横向固定支架，其两端分别与两侧的垂直支撑条连接。

7.根据权利要求6所述的随钻示踪器及微存储器回收装置，其特征在于：所述导流板由聚四氟材料制成。

8.根据权利要求1至7任一所述的随钻示踪器及微存储器回收装置，其特征在于：每个拦截单元包括两道平行的L型拦截条，分别为上部的L型拦截条和下部的L型拦截条。

9.根据权利要求8所述的随钻示踪器及微存储器回收装置，其特征在于：所述数据读取和传输装置包括防爆主机箱和无线传输模块；

所述防爆主机箱包括电源模块、数据读取模块、数据解码模块；

所述电源模块采用可充电锂电池供电，具有并联的两个电源接头，在更换锂电池时能保证装置不掉电，防止数据丢失；

所述数据读取模块连接所述无线天线和磁感应线圈，按预先编码和频率读取微随钻示踪器和或微存储器内的标签识别数据以及所存储的随钻测量数据；

所述数据解码模块将读取到的随钻示踪器和微存储器内的数据按预先定义的数据格式转换为常用数据流；

所述无线传输模块将转换后的常用数据转换为无线信号并传输至上位计算机；

所述无线传输模块与上位计算机之间的无线传输采用TCP/IP协议，通过IP地址扩展多个节点，每个节点上设有一个随钻示踪器及微存储器回收装置。

10.利用权利要求1至9任一所述随钻示踪器及微存储器回收装置实现的一种随钻示踪器及微存储器回收方法，其特征在于，所述方法包括：

从井内上返至地面的随钻示踪器及微存储器，经过振动筛将钻井液和岩屑一起进行分离后，随钻示踪器和微存储器被所述拦截装置进行拦截；

由于每个随钻示踪器和微存储器均有编号，预置在拦截装置内的无线天线和或磁感应线圈感应到被拦截的器件，并通过器件的编号识别出是随钻示踪器还是微存储器，以及是哪一个器件；

数据读取模块通过无线天线和或磁感应线圈远程读取随钻示踪器和微存储器内的源数据；

数据解码模块将数据读取模块所读取的源数据按预先定义的数据格式进行解码，转换为常用数据；

无线传输模块将解码后的常用数据通过无线传输至上位计算机。

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