CN202300363U - 一种用于旋转导向钻井***的测控装置 - Google Patents

一种用于旋转导向钻井***的测控装置 Download PDF

Info

Publication number
CN202300363U
CN202300363U CN2011203772265U CN201120377226U CN202300363U CN 202300363 U CN202300363 U CN 202300363U CN 2011203772265 U CN2011203772265 U CN 2011203772265U CN 201120377226 U CN201120377226 U CN 201120377226U CN 202300363 U CN202300363 U CN 202300363U
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
control device
data
microprocessor
microprocessor module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
CN2011203772265U
Other languages
English (en)
Inventor
牛海峰
蒋世全
周建良
李汉兴
童征
张新强
陈红新
贾中千
赖庆强
傅鑫生
周静
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China National Offshore Oil Corp CNOOC
CNOOC Research Institute Co Ltd
Original Assignee
BEIJING YUANHANG KEFENG TECHNOLOGY Co Ltd
China National Offshore Oil Corp CNOOC
CNOOC Research Center
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BEIJING YUANHANG KEFENG TECHNOLOGY Co Ltd, China National Offshore Oil Corp CNOOC, CNOOC Research Center filed Critical BEIJING YUANHANG KEFENG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN2011203772265U priority Critical patent/CN202300363U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN202300363U publication Critical patent/CN202300363U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

本实用新型涉及一种用于旋转导向钻井***的测控装置，其特征在于：包括微处理器模块、数据采集模块、驱动模块、数据通讯模块、数据存储模块和电源管理模块；数据采集模块一端与钻井***的各传感器、加速度计连接，另一端与微处理器模块连接，将采集到的压力、温度、位移和加速度信号传输到微处理器模块；驱动模块一端与微处理器模块连接，另一端与执行机构连接；数据通讯模块一端与微处理器模块连接，另一端与随钻测量工具连接；数据存储模块与微处理器模块连接。本实用新型用于静态偏置指向式旋转导向钻井工具，可以更准确测量钻井工具偏心位移量，同时对翼肋的伸缩量控制也更精确。

Description

一种用于旋转导向钻井***的测控装置
技术领域
本实用新型属于钻井测控技术领域，涉及一种钻井测控装置，具体地讲是关于一种用于旋转导向钻井***的测控装置。
背景技术
旋转导向钻井技术已经在石油钻井领域得到广泛的应用。在定向井、大位移井、三维轨迹井、复杂油气井作业中，使用旋转导向钻井技术，能够显著地降低作业风险，提高钻井效率，降低开发成本。
目前所采用的旋转导向钻井工具，根据工作方式，可以分为以下3种类型：静态偏置推靠式、动态偏置推靠式和静态偏置指向式。其中测控装置是旋转导向钻井工具的核心。对于静态偏置指向式旋转导向钻井工具，其测控装置主要完成以下任务：(1)采集井下的工况参数；(2)将接收到的压力脉冲信号解码为控制指令；(3)控制翼肋的伸缩，实现旋转导向钻井工具空间姿态的调整。
经对现有技术的公开文献检索发现，虽然指出了旋转导向钻井工具测控装置的工作原理，并提出针对静态偏置指向式旋转导向钻井工具的测控装置及测控方法，但是，仅限于是一种设想，并没有实际应用；同时，也没有考虑实际应用中，为保证测控装置功能模块的正常工作，需要进行处理器的冗余设计。
发明内容
为了使钻井工具偏心位移量测量的更准确，同时对翼肋的伸缩量控制的更精确，本实用新型着重提出一种针对于静态偏置指向式旋转导向钻井工具的测控装置。该装置能够在旋转导向钻井***进行钻井作业时，根据在井下所接收到的压力脉冲命令，控制旋转导向钻井***的工作状态，同时将旋转导向钻井***的工作参数实时上传。
本实用新型为实现上述目的，采取以下技术方案：一种用于旋转导向钻井***的测控装置，其特征在于：包括微处理器模块、数据采集模块、驱动模块、数据通讯模块、数据存储模块和电源管理模块；数据采集模块一端与钻井***的压力传感器、温度传感器、位移传感器、加速度计连接，另一端与微处理器模块连接，将采集到的压力、温度、位移和加速度分量信号调理后传输到微处理器模块；驱动模块一端与微处理器模块连接，另一端与执行机构连接，接收微处理器模块的信息，控制执行机构的运动；数据通讯模块一端与微处理器模块连接，另一端与随钻测量工具连接；数据存储模块与微处理器模块连接，存储工作参数数据；电源管理模块负责先将井下交流电进行整流稳压处理成为直流电，再进行电压转换将直流电压分压，为测控装置提供所需电力。
所述微处理器模块设置了主CPU和冗余CPU，当***检测到主CPU无法正常工作时，自动切换到冗余CPU进行工作。
所述数据通讯模块与微处理器模块之间采用RS485协议通讯，与随钻测量工具之间采用1553b协议通讯。
所述数据存储模块采用NorFlash作为存储介质。
本实用新型由于采取以上技术方案，所具有的有益效果是：经实验验证，本实用新型测控装置用于静态偏置指向式旋转导向钻井工具，可以完成以下任务：(1)采集井下的工况参数；(2)将接收到的压力脉冲信号解码为控制指令；(3)计算当前井斜角和工具面角，偏心位移，调整翼肋目标伸缩量，实现旋转导向钻井工具空间姿态的调整。(4)数据的实时存储和上传。应用它使得钻井工具偏心位移量测量更准确，同时对翼肋的伸缩量控制也更精确。
附图说明
图1是测控装置的***框图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型提出的测控装置包括几部分模块：微处理器模块1、数据采集模块2、驱动模块3、数据通讯模块4、数据存储模块5和电源管理模块6。数据采集模块2、驱动模块3、数据通讯模块4、数据存储模块5均与微处理器模块1相连。
数据采集模块2一端与压力传感器、温度传感器、位移传感器、加速度计连接，另一端与微处理器模块1连接，将采集到的压力、温度、位移和加速度分量信号，进行信号调理后，通过微处理器模块上的I/O接口传输到微处理器模块。
驱动模块3一端与微处理器模块1连接，另一端与执行机构7连接，接收微处理器模块1的信息，控制执行机构7的运动。
数据通讯模块4一端与微处理器模块1连接，另一端与上位机(随钻测量工具8)连接，与微处理器模块之间采用RS485协议通讯，与上位机之间采用1553b协议通讯。
数据存储模块5与微处理器模块1连接，采用NorFlash作为存储介质，存储工作参数数据。
电源管理模块6负责先将井下交流发电机9所产生的交流电进行整流稳压处理成为48V直流电，再进行电压转换处理将直流电压分别转换为5V，3.3V和2.5V，为测控装置提供所需电力。
微处理器模块1是处理的核心，将所采集到的压力脉冲信号进行解码，得到下传的控制指令；将所采集到的重力加速度数据进行计算，得到旋转导向钻井工具实时的井斜角和高边工具面角；将所采集到的翼肋伸出量位移数据进行处理，得到旋转导向钻井工具的矢量合成数据；将采集到的温度信号发送给数据存储模块进行存储。并将所有结果进行存储并上传。
微处理器模块1采用冗余设计，设定主CPU和冗余CPU，当***检测到主CPU无法正常工作时，会自动切换到冗余CPU进行工作。
具体地讲，在地面将控制指令进行压力脉冲的编码，通过开启和关闭泥浆泵，造成钻井液压力的变化，形成压力脉冲。压力脉冲经过钻井液传递至井下。数据采集模块将采集到的泥浆压力脉冲信号进行信号调理处理后，传递给微处理器模块，微处理器模块通过对压力脉冲的解码，解算出相应的控制指令。数据采集模块将采集到的工具重力加速度信号进行信号调理处理后，传递给微处理器模块，微处理器模块通过空间姿态解算，解算出当前旋转导向钻井工具的空间姿态数据，包括：井斜角和高边工具面角。数据采集模块将采集到的旋转导向钻井工具执行机构的位移数据进行信号调理处理后，传递给微处理器模块，微处理器模块通过位移矢量合成计算，解算出旋转导向钻井工具实时的偏心位移合成矢量。
微处理器模块通过分析控制指令、井斜角、高边工具面角和偏心位移合成矢量，解算得到翼肋位移的控制量。翼肋位移的控制量通过微处理器模块以数字信号的形式，传送到驱动模块，驱动模块将数字信号转化为模拟信号，驱动旋转导向钻井工具执行机构进行位移调整。
旋转导向钻井工具执行机构的位移在调整过程中，数据采集模块将采集到的位移数据进行信号调理处理后，传递给微处理器模块，微处理器模块通过PID算法，解出驱动指令，由驱动模块输出，将旋转导向钻井工具执行机构的位移量控制到设定位置。
微处理器模块将压力、位移、井斜角、高边工具面角、温度数据，定时发送给数据存储模块，数据存储模块将这些数据存储起来。在旋转导向钻井工具完成钻井作业，提升到地面后，可以通过微处理器模块上的数据输出端口，将所存储的数据从数据存储模块提取出来。
微处理器模块将压力、位移、井斜角、高边工具面角、温度数据，定时发送给数据通讯模块，通讯协议为RS485。数据通讯模块将收到的数据传送给随钻测量工具。随钻测量工具将收到的数据以钻井液压力脉冲的形式编码，向地面传送。
测控装置在从分析计算压力控制指令、井斜角、高边工具面角和偏心位移合成矢量，到解算出翼肋位移量，由驱动机构驱动翼肋移动的过程中，具体的测控方法如下：
(1)首先在地面对控制指令进行压力脉冲的预编码，改编码通过信道传送到井下微处理器模块。
(2)同时对测控装置***进行初始化并自检，以进行各工作参数的初始设置。***自检，检测测控装置的主CPU是否能够正常工作，如不能正常将自动切换到冗余CPU进行工作。
(3)井下微处理器模块对压力脉冲进行解码，得到压力脉冲所下传的指令数据。
(4)解码同时，***进行数据采集，采集压力、重力加速度，通过空间姿态解算，求得当前旋转导向钻井工具所处位置的井斜角和高边工具面角。
(5)利用测得的执行机构的位移数据，通过位移矢量合成算法，求得当前旋转导向钻井工具的偏心位移量。
(6)根据上述已得数据，计算执行机构的位移伸出量。
(7)***实时解码脉冲指令，在脉冲指令下，对计算得到的执行机构位移伸出量执行PID控制，调整执行机构的位移伸出量，从而调整旋转导向钻井工具的目标偏心位移量。
(8)***实时进行数据存储，将工作参数存储到数据存储模块中；并进行数据通讯，将工作参数传输给上位机(随钻测量工具)。
因旋转导向钻井工具一直在井下处于工作状态，其测控装置也一直处于工作状态，因此在给定的时间间隔内，进行测控程序的循环操作，此为自动行为，所执行的任务包括：***自检(检测测控***是否工作正常)、数据采集(采集温度、压力、位移、井斜和高边工具面角)、空间姿态解算(计算当前井斜角和工具面角)、压力脉冲解码(解算是否有新的下传指令)、偏心位移矢量解算(计算当前的偏心位移)、驱动控制(如有新的下传指令，则进行翼肋位移的调整)、数据存储(实时的数据存储)、数据通讯(实时的数据通讯)。

Claims (5)

1.一种用于旋转导向钻井***的测控装置，其特征在于：包括微处理器模块、数据采集模块、驱动模块、数据通讯模块、数据存储模块和电源管理模块；
数据采集模块一端与钻井***的压力传感器、温度传感器、位移传感器、加速度计连接，另一端与微处理器模块连接，将采集到的压力、温度、位移和加速度信号调理后传输到微处理器模块；
驱动模块一端与微处理器模块连接，另一端与执行机构连接，接收微处理器模块的信息，控制执行机构的运动；
数据通讯模块一端与微处理器模块连接，另一端与随钻测量工具连接；
数据存储模块与微处理器模块连接，存储工作参数数据；
电源管理模块负责先将井下交流电进行整流稳压处理成为直流电，再进行电压转换将直流电压分压，为测控装置提供所需电力。
2.如权利要求1所述的一种用于旋转导向钻井***的测控装置，其特征在于：所述微处理器模块设置了主CPU和冗余CPU，当***检测到主CPU无法正常工作时，自动切换到冗余CPU进行工作。
3.如权利要求1或2所述的一种用于旋转导向钻井***的测控装置，其特征在于：所述数据通讯模块与微处理器模块之间采用RS485协议通讯，与随钻测量工具之间采用1553b协议通讯。
4.如权利要求1或2所述的一种用于旋转导向钻井***的测控装置，其特征在于：所述数据存储模块采用NorFlash作为存储介质。
5.如权利要求3所述的一种用于旋转导向钻井***的测控装置，其特征在于：所述数据存储模块采用NorFlash作为存储介质。
CN2011203772265U 2011-09-30 2011-09-30 一种用于旋转导向钻井***的测控装置 Expired - Lifetime CN202300363U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011203772265U CN202300363U (zh) 2011-09-30 2011-09-30 一种用于旋转导向钻井***的测控装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011203772265U CN202300363U (zh) 2011-09-30 2011-09-30 一种用于旋转导向钻井***的测控装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN202300363U true CN202300363U (zh) 2012-07-04

Family

ID=46369285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011203772265U Expired - Lifetime CN202300363U (zh) 2011-09-30 2011-09-30 一种用于旋转导向钻井***的测控装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN202300363U (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102383777A (zh) * 2011-09-30 2012-03-21 中国海洋石油总公司 一种用于旋转导向钻井***的测控装置及其测控方法
CN103670362A (zh) * 2013-12-06 2014-03-26 贵州盘江矿山机械有限公司 一种矿山液压钻机监控***
CN106639875A (zh) * 2015-10-30 2017-05-10 中石化石油工程技术服务有限公司 一种旋转导向测控***实验装置
CN106644212A (zh) * 2015-10-30 2017-05-10 中石化石油工程技术服务有限公司 一种旋转导向工具翼肋测试装置
CN107850686A (zh) * 2015-05-14 2018-03-27 科诺科菲利浦公司 用于使用加速度数据来确定钻柱运动的***和方法
CN109798101A (zh) * 2019-03-12 2019-05-24 敖江昵 顶驱钻井控制辅助装置

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102383777A (zh) * 2011-09-30 2012-03-21 中国海洋石油总公司 一种用于旋转导向钻井***的测控装置及其测控方法
CN102383777B (zh) * 2011-09-30 2014-07-02 中国海洋石油总公司 一种用于旋转导向钻井***的测控装置及其测控方法
CN103670362A (zh) * 2013-12-06 2014-03-26 贵州盘江矿山机械有限公司 一种矿山液压钻机监控***
CN103670362B (zh) * 2013-12-06 2016-05-25 贵州盘江矿山机械有限公司 一种矿山液压钻机监控***
CN107850686A (zh) * 2015-05-14 2018-03-27 科诺科菲利浦公司 用于使用加速度数据来确定钻柱运动的***和方法
CN107850686B (zh) * 2015-05-14 2020-08-04 科诺科菲利浦公司 用于使用加速度数据来确定钻柱运动的***和方法
CN106639875A (zh) * 2015-10-30 2017-05-10 中石化石油工程技术服务有限公司 一种旋转导向测控***实验装置
CN106644212A (zh) * 2015-10-30 2017-05-10 中石化石油工程技术服务有限公司 一种旋转导向工具翼肋测试装置
CN106639875B (zh) * 2015-10-30 2018-11-16 中石化石油工程技术服务有限公司 一种旋转导向测控***实验装置
CN109798101A (zh) * 2019-03-12 2019-05-24 敖江昵 顶驱钻井控制辅助装置
CN109798101B (zh) * 2019-03-12 2024-04-09 北京鹏风科技有限公司 顶驱钻井控制辅助装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102383777B (zh) 一种用于旋转导向钻井***的测控装置及其测控方法
CN202300363U (zh) 一种用于旋转导向钻井***的测控装置
CN104777833B (zh) 基于arm和dsp处理器的无人船船载控制***
CN105041212A (zh) 一种旋转导向钻井控制***及其控制方法
CN103895842A (zh) 一种可搭载水质检测传感器的机器鱼
CN102967628A (zh) 土壤采样、水分测定复合装置
CN201884070U (zh) 一种应用于隧道快速钻机的超前地质预报装置
CN204899774U (zh) 一种旋转导向钻井控制***结构
CN103837125A (zh) 一种用于隧道施工的收敛监测***
CN206877146U (zh) 一种agv小车精准导航的控制装置
CN105003203A (zh) 基于井下钻具工具面动态控制的顶驱式钻机***及钻井方法
CN102928012A (zh) 一种引流线舞动监测装置和方法
CN104695944A (zh) 一种矿用随钻轨迹测量探管控制***
CN204514954U (zh) 河道二维流速测量及获取河道断面的装置
CN203405472U (zh) 基于avr单片机的车轮测速装置
CN203271589U (zh) 可控定向钻井导向***
CN110757466B (zh) 基于stm32的矿井勘测机器人控制***
CN209148242U (zh) 一种浮式海上风电机组测量装置
CN104699089A (zh) 基于can总线的插秧机自动控制***
CN204007715U (zh) 可移动式温湿度采集仪
CN203114278U (zh) 适用于偏心配水器的直读式验封仪
CN203191336U (zh) 树木茎流量测量仪
CN215679391U (zh) 一种无人驾驶电机车二维码定位装置
CN204155140U (zh) 一种基于can总线设计的液压泵驱动电机在线监控***
CN205983218U (zh) 一种基于can总线驱动的avg控制***及车辆

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C56 Change in the name or address of the patentee
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 100010 Beijing, Chaoyangmen, North Street, No. 25, No.

Patentee after: China National Offshore Oil Corporation

Patentee after: CNOOC Research Institute

Patentee after: Beijing Yuanhang Kefeng Technology Co., Ltd.

Address before: 100010 Beijing, Chaoyangmen, North Street, No. 25, No.

Patentee before: China National Offshore Oil Corporation

Patentee before: CNOOC Research Center

Patentee before: Beijing Yuanhang Kefeng Technology Co., Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 100010 Beijing, Chaoyangmen, North Street, No. 25, No.

Co-patentee after: CNOOC research institute limited liability company

Patentee after: China Offshore Oil Group Co., Ltd.

Co-patentee after: Beijing Yuanhang Kefeng Technology Co., Ltd.

Address before: 100010 Beijing, Chaoyangmen, North Street, No. 25, No.

Co-patentee before: CNOOC Research Institute

Patentee before: China National Offshore Oil Corporation

Co-patentee before: Beijing Yuanhang Kefeng Technology Co., Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210813

Address after: 100010 No. 25 North Main Street, Dongcheng District, Beijing, Chaoyangmen

Patentee after: CHINA NATIONAL OFFSHORE OIL Corp.

Patentee after: CNOOC RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd.

Address before: 100010 No. 25 North Main Street, Dongcheng District, Beijing, Chaoyangmen

Patentee before: CHINA NATIONAL OFFSHORE OIL Corp.

Patentee before: CNOOC RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd.

Patentee before: BEIJING YUANHANG KEFENG TECHNOLOGY Co.,Ltd.

CX01 Expiry of patent term
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20120704