CN201386571Y - 接力传输随钻信号发射接收装置 - Google Patents

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孙海芳
王忠生
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Abstract

一种接力传输随钻信号发射接收装置，涉及井下随钻测量数据传输装置的设计技术领域，包括信号接发总成和地面信号采集总成，信号接发总成包括电磁波接发装置和电磁波接发装置电池，电磁波接发装置的下端与数据传输电缆的公头连接，地面信号采集总成与电磁波接发装置之间由电磁波无线联接；本实用新型采用有线和无线接力传输的方法，设计了一种接力传输随钻信号发射接收装置，可以解决电磁波信号易受到低电阻率地层的吸收，信号严重衰减的问题，具有无线传输段更可靠的特点。

Description

接力传输随钻信号发射接收装置
技术领域：
一种接力传输随钻信号发射接收装置，用于采用气体介质钻定向井或水平井过程中，接收和转发近钻头测量仪器测得的数据，涉及井下随钻测量数据传输装置的设计制造技术领域。
背景技术：
在钻井过程中，特别是在钻水平井过程中，为了最大限度保护所钻地层不受钻井液的污染，使油气层尽可能保持原始的储存状态，可采取多种技术思路，其中，气体钻水平井技术可最大限度地保护和解放储层，但却存在井眼轨迹监测困难的问题；目前，国内外气体钻水平井时主要采用电磁波随钻测量***监测井眼轨迹，但电磁波信号易受到低电阻率地层的吸收，信号严重衰减，还会受到地面环境的干扰，经过多次试验，电磁波井下稳定的遥测深度约2000m；国外主要采用中继站、延长天线、增大井下信号发射功率和降低信号发射频率来提高遥测深度，但这四种方法均无法大幅度提高遥测深度。国内尚无成熟的电磁波随钻测量技术。
实用新型内容：
本实用新型主要针对现有技术的缺点，采用有线和无线接力传输的方法，设计了一种接力传输随钻信号发射接收装置。
本实用新型是这样实现的：一种接力传输随钻信号发射接收装置，包括信号接发总成和地面信号采集总成，其特征在于：
所述信号接发总成包括电磁波接发装置10和电磁波接发装置电池8，在所述电磁波接发装置10中设置有数据接收处理模块、数据编码模块、信号调制模块、超低频功率放大器，电磁波接发装置10的下端与数据传输电缆15的公头13连接；
电磁波接发装置电池8的上端与接发装置悬挂头7连接，电磁波接发装置电池8的下端连接电磁波接发装置10；
所述地面信号采集总成包括信号接收装置3、计算机4、插地电极5，地面信号采集总成之间由电缆连接，地面信号采集总成与信号接发总成的电磁波接发装置10之间由电磁波无线联接；
所述电磁波接发装置10、电磁波接发装置电池8的外筒上设置有橡胶扶正器12；
所述数据传输电缆15的一端设置对接母头，另一端设置对接公头13；
电磁波接发装置10的下端设置有母凹槽；
所述接发装置悬挂头7固定在绝缘短节6内的台肩上。
在使用本随钻信号接发装置时，根据井下水平段的长度，将近钻头处的测量仪器置入无磁钻具组合内；将测量仪器组合连接在钻具组合前端靠近钻头的位置，然后将测量仪器钻具组合下入井内预定的深度；采用绞车下放电缆15，使电缆15前端的对接母头套在测量仪器的对接公头上，完成井下仪器与电缆15的连接；在井口剪断电缆15并在剪断处接上电缆对接公头13，将接好连接公头13的电缆15悬挂在电缆悬挂头14上，将电缆悬挂头14固定在电缆悬挂接头11内的台肩上；将电缆悬挂接头11连接在钻具组合中；在电缆悬挂接头11的上端连接信号接发总成钻杆9和绝缘短节6，连接好信号接发总成钻杆9和绝缘短节6后，将由电磁波接发装置10和电磁波接发装置电池8组合而成的信号接发总成放入信号接发总成钻杆9内，并将接发装置悬挂头7连接在电磁波接发装置电池8的上端，由于信号接发总成中的电磁波接发装置10的下端设置有连接母凹槽，所以，当信号接发总成下入信号接发总成钻杆9后，设置的连接母凹槽就会套在电缆连接公头13上，实现电缆15与电磁波接发装置10的连接，当电缆15与电磁波接发装置10实现连接时，信号接发总成的上端的接发装置悬挂头7也就悬挂并固定在绝缘短节6内的台肩上；然后就可以继续下钻至井底开始正常钻进；井下测量仪器与电磁波接发总成之间数据传输电缆15的长度可在下钻过程中根据设计井深进行调整，调整的目的是要保证电磁波接发装置10位于直井段或井斜角≤40°的小井斜井段，正常钻进时，井下测量仪器16应位于井斜较大的井段或者水平井段，井下测量仪器16测得数据后编码通过数据传输电缆15将收集到的数据传输到上部的电磁波接发装置10，并以超低频电磁波信号的形式向地面接发，并由地面的井架1和插地电极5接收，并由电缆2传输给地面信号接收装置3，然后传给计算机4进行处理，然后根据处理结果发出修正钻头17钻进的方向，以此反复，直到井下达到目标靶点。
本实用新型的有益效果是：本实用新型采用了两级接力的信号传输方式，其中，前端数据测量仪器设置在接近钻头的位置，可以真实的获得钻头在钻进中位置的信息，信号采集后通过有线的方式传输给本装置，而本装置设置在离地面较近的井下，所以能够通过无线接发电磁波的方式将信号传输给地面进行处理，为了不使获得的信息在传给地面时被地层吸收，连接近钻头处数据测量仪器和本装置之间的电缆可以根据需要设计长度，始终使本直井段随钻信号接收接发装置处在最佳的无线电磁波传输距离，使无线传输段更具有可靠性。
附图说明：
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型进一步说明：本实用新型包括信号接发总成和地面信号采集总成，信号接发总成包括电磁波接发装置10和电磁波接发装置电池8，在电磁波接发装置10中设置有数据接收处理模块、数据编码模块、信号调制模块、超低频功率放大器，电磁波接发装置电池8的上端与接发装置悬挂头7连接，接发装置悬挂头7固定在绝缘短节6内的台肩上，电磁波接发装置电池8的下端连接电磁波接发装置10，电磁波接发装置10的下端设置有母凹槽，电磁波接发装置10的下端的母凹槽与数据传输电缆15的公头13连接，为了便于连接，数据传输电缆15的一端设置对接公头13，另一端设置对接母头；为了使电磁波接发装置10和电磁波接发装置电池8在工作时稳定不动，在电磁波接发装置10和电磁波接发装置电池8的外圆上设置有橡胶扶正器12；地面信号采集总成包括信号接收装置3、计算机4、插地电极5，地面信号采集总成之间由电缆连接，地面信号采集总成与信号接发总成的电磁波接发装置10之间由电磁波无线联接；
在使用接力传输随钻信号发射接收装置时，根据井下水平段的深度，将近钻头处的测量仪器设置在无磁钻具组合内，然后将测量仪器钻具组合连接在钻具前端靠近钻头的位置，然后将测量仪器钻具组合下入井内预定的深度；然后用绞车下放电缆15，下入时，为了连接，将电缆15设置连接母头的一端下入井内，在电缆的重量下，使对接母头套在测量仪器的对接公头上，完成井下仪器与电缆15对接母头的连接；然后，在井口剪断电缆15并在剪断处接上电缆对接公头13，将接好连接公头13的电缆15悬挂在电缆悬挂头14上的孔内，再将电缆悬挂头14固定在电缆悬挂接头11内的台肩上，然后将电缆悬挂接头11连接在钻具组合中，然后，在电缆悬挂接头11的上端连接信号接发总成钻杆9和绝缘短节6，连接好信号接发总成钻杆9和绝缘短节6后，将由电磁波接发装置10和电磁波接发装置电池8组合而成的信号接发总成放入信号接发总成钻杆9内，并将接发装置悬挂头7连接在电磁波接发装置电池8的上端，由于信号接发总成中的电磁波接发装置10的下端设置有连接母凹槽，所以，当信号接发总成下入信号接发总成钻杆9后，设置的连接母凹槽就会套在电缆连接公头13上，实现电缆15与电磁波接发装置10的连接，当电缆15与电磁波接发装置10实现连接时，信号接发总成的上端的接发装置悬挂头7也就悬挂并固定在绝缘短节6内的台肩上；然后就可以继续下钻至井底开始正常钻进；为了使获得的信息真实地传给地面，不被地层吸收，连接近钻头处数据测量仪器和本装置之间的电缆可以根据需要设计长度，始终使接发装置处在最佳的无线电磁波传输距离，使无线传输段更具可靠性，井下测量仪器与电磁波接发总成之间数据传输电缆15的长度可在下钻过程中根据设计井深进行调整，调整的目的是要保证电磁波接发装置10位于直井段或井斜角≤40°的小井斜井段，正常钻进时，井下测量仪器16应位于井斜较大的井段或者水平井段，井下测量仪器16测得数据后编码通过数据传输电缆15将收集到的数据传输到上部的电磁波接发装置10，并以超低频电磁波信号的形式向地面转发，并由地面的井架1和插地电极5接收，井架1获得的信息由电缆2传输至地面信号接收装置3，插地电极5直接连接信号接收装置3，然后由信号接收装置3传给计算机4进行处理，从而为定向井工程师提供所需的工程和地质参数。
***正常工作时，无磁钻具4内的测量仪器2将所测的井斜角、井斜方位角、温度、振动、电池电压等工程参数，和所测的伽玛、电阻率地质参数经编码后通过数据传输电缆11传输至电磁波发射装置14，电磁波接发装置14以2.5Hz～5Hz的超低频电磁波将编码的数据向地面发射。地面信号接收装置20接收井架相连电缆19与插地电极21之间的电磁波信号，地面信号接收装置20与计算机22连接，计算机软件解码获得定向井工程师所需的井斜角、井斜方位角等数据。
测量仪器总成悬挂在无磁钻具上的悬挂短节上；继续下钻至直井段或小井斜段1000m～1500m时用绞车下放电缆，当电缆前端的对接母头与井内无磁钻具内的测量仪器总成上端的对接公头对接后剪断电缆固定在电缆悬挂短节内；然后在井口将电磁波接发总成放入专用钻杆内，电磁波接发装置与电缆配合。井下测量仪器总成与电磁波接发总成之间数据传输电缆长度可在下钻过程中根据井深调整，保证电磁波接发装置位于直井段或井斜角≤40°的小井斜井段。正常钻进时，井下测量仪器总成位于井斜较大的井段甚至水平井段，井下仪器测量数据后编码通过数据传输电缆传输到上部的电磁波接发装置，并以超低频电磁波信号的形式向地面接发。整套***位于井下，不影响钻进过程中接单根。

Claims (5)

1、一种接力传输随钻信号发射接收装置，包括信号接发总成和地面信号采集总成，其特征在于：所述信号接发总成包括电磁波接发装置和电磁波接发装置电池：
a.在所述电磁波接发装置中设置有数据接收处理模块、数据编码模块、信号调制模块和超低频功率放大器，电磁波接发装置的下端与数据传输电缆的公头连接；所述电磁波接发装置电池的上端与悬挂头连接，电磁波接发装置电池的下端连接电磁波接发装置；
b.所述地面信号采集总成包括信号接收装置、计算机、插地电极，地面信号采集总成之间由电缆连接，地面信号采集总成与信号接发总成的电磁波接发装置之间由电磁波无线联接。
2、根据权利要求1所述的接力传输随钻信号发射接收装置，其特征在于：所述电磁波接发装置、电磁波接发装置电池的外圆上设置有橡胶扶正器。
3、根据权利要求1所述的接力传输随钻信号发射接收装置，其特征在于：所述数据传输电缆的一端设置对接母头，另一端设置对接公头。
4、根据权利要求1所述的接力传输随钻信号发射接收装置，其特征在于：在所述电磁波接发装置的下端设置有母凹槽。
5、根据权利要求1所述的接力传输随钻信号发射接收装置，其特征在于：所述接发装置悬挂头固定在绝缘短节内的台肩上。
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