CN209892187U - 具有井下发电机的随钻装备信号下传*** - Google Patents

Abstract

一种具有井下发电机的随钻装备信号下传***，包括地面监控计算机、钻井泵启停控制装置、钻井泵、井下信号接收解调电路和井下发电机装置，所述钻井泵启停控制装置连接至钻井泵来实现对钻井泵的控制，所述地面监控计算机连接至钻井泵启停控制装置并实现控制信号的传递，所述井下信号接收解调电路连接至井下发电机装置以接受井下发电机装置输出的电压信号并经过信号处理解调出所述地面监控计算机下传的数据并直接输至钻具控制装置；由此，本实用新型结构简单，操作方便，直接利用井下供电装置井下发电机，实现了控制数据的下传，为实现钻井轨迹闭环控制提供了低成本的信号下传通道。

Description

具有井下发电机的随钻装备信号下传***

技术领域

本实用新型涉及石油天然气钻探的技术领域，尤其涉及一种具有井下发电机的随钻装备信号下传***。

背景技术

在钻井期间，希望在地面和井下钻具间能够实现通信，从而实现在地面遥控钻具的工作状态。现代控制技术在石油天然气钻探领域得到了广泛应用，即节约了人力、降低了生产成本，控制目标精度也得到了提高，大大提高了生产效益。而在石油、矿山、地址勘探等钻井工程中，钻井作业仍然很大程度依赖于人工操作，主要靠工程师、地质学家和司钻的经验及技巧，随着随钻测量技术普及应用，钻井轨迹以及地层信息能够及时传到地面，有利于及时对钻井进程做出决策与修正，提高钻井科学性，但目前的随钻测量技术只能够单向传输信息，即只能把井下钻具工况和地层信息采集传输到地面，不能及时根据实时信息及时更改钻具工作状态，使其能够更准确的按照工程设计轨道钻进，要做到这点就必需有双向(地面—井下)信息通道，使地面控制信息及时下传到井下，井下导向工具随时修正工作状态，实现对钻井轨道闭环控制，提高钻井轨道准确性，从整体上降低钻井费用，提高钻井成功率和勘探开发的效益。

在目前随钻测量技术中，井下向地面的通信信号传输技术主要包括电磁波、声波、泥浆脉冲、导线。能够用于信号下传较好的选者有导线和泥浆脉冲。采用导线传输，一般用单芯铠装电缆通过钻柱通道下放，这种方式虽然信息传输比较快，并且比较准确可靠，但这种方式需要特殊的钻杆，操作复杂，成本非常高，在常规钻井条件下，电缆连接和维护都很困难，并且电缆在随钻柱旋转容易被绞断；泥浆脉冲方式，信号噪声大、误码率偏高。以上这两种方法，成本都较高，不是很好可行方法，这就需要另觅新的途径。

为此，本实用新型的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种具有井下发电机的随钻装备信号下传***，以克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有井下发电机的随钻装备信号下传***，其结构简单，操作方便，提供了低成本的信号下传通道，有效克服现有技术的缺陷。

为实现上述目的，本实用新型公开了一种具有井下发电机的随钻装备信号下传***，包括地面监控计算机、钻井泵启停控制装置、钻井泵、井下信号接收解调电路和井下发电机装置，其特征在于：

所述钻井泵的一端连接至泥浆泵进行泥浆的泵出操作，另一端连接至井下发电机装置以通过泥浆的泵出实现井下发电机装置进行工作来输出电压，所述钻井泵启停控制装置连接至钻井泵来实现对钻井泵的控制，所述地面监控计算机连接至钻井泵启停控制装置并实现控制信号的传递，所述井下信号接收解调电路连接至井下发电机装置以接受井下发电机装置输出的电压信号并经过信号处理解调出所述地面监控计算机下传的数据并直接输至钻具控制装置；

所述地面监控计算机与所述钻井泵启停控制装置通过通信接口相连接从而通过所述钻井泵启停控制装置直接控制所述钻井泵启停。

其中：所述钻井泵启停控制装置包括通信接口、控制器及编码电路、继电驱动电路和交流接触器，所述通信接口与所述地面监控计算机相连接以接收转换控制数据，所述控制器及编码电路与所述通信接口相连接从而将控制数据进行编码和发送高低电平脉冲，所述控制器及编码电路与继电驱动电路相连接并通过高低电平脉冲控制所述继电驱动电路的触点打开或闭合，所述继电驱动电路的触点闭合连接并控制所述交流接触器线圈加电从而控制所述钻井泵工作和停止以实现井下发电机装置输出相应电压信号。

其中：所述信号接收解调电路包括信号变压器、信号处理解调电路和控制器及通信接口，所述井下发电机装置单相输出接所述的信号变压器的初级线圈两端，所述信号变压器连接至所述信号处理解调电路从而把所述的井下发电机装置单相输出的信号隔离、变压缩小后输出到所述信号处理解调电路，所述信号处理解调电路连接至所述控制器及通信接口从而接收信号后经过放大、带通滤波、检波、低通滤波以及信号判决后输出到所述控制器及通信接口，所述控制器及通信接口连接至井下钻具控制装置从而识别出地面监控计算机下传的数据并输出到井下钻具控制装置。

其中：所述信号处理解调电路包含依次设置连接的信号处理电路、检波电路、低通滤波电路和信号判决电路，所述信号处理电路连接至信号变压器，所述信号判决电路连接至控制器及通信接口。

通过上述结构可知，本实用新型的具有井下发电机的随钻装备信号下传***具有如下效果：

1、结构简单，操作方便，控制简单可靠；

2、直接利用井下供电装置井下发电机，实现了控制数据的下传，为实现钻井轨迹闭环控制提供了低成本的信号下传通道。

本实用新型的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1显示了本实用新型的具有井下发电机的随钻装备信号下传***的结构示意图。

图2A和图2B显示了本实用新型中信号传递的示意图。

图3显示了本实用新型中钻井泵启停控制装置的结构示意图。

图4显示了本实用新型中井下信号接收解调电路的结构示意图。

具体实施方式

参见图1至图4，显示了本实用新型的具有井下发电机的随钻装备信号下传***。

所述具有井下发电机的随钻装备信号下传***包括地面监控计算机101、钻井泵启停控制装置102、钻井泵103、井下信号接收解调电路104和井下发电机装置105，所述钻井泵103的一端连接至泥浆泵106进行泥浆的泵出操作，另一端连接至井下发电机装置105以通过泥浆的泵出实现井下发电机装置进行工作来输出电压，所述钻井泵启停控制装置102连接至钻井泵103来实现对钻井泵103的实施控制，所述地面监控计算机101连接至钻井泵启停控制装置102并实现控制信号的传递，所述井下信号接收解调电路104连接至井下发电机装置105，以接受井下发电机装置105输出的电压信号并经过信号处理解调出所述地面监控计算机101下传的数据并直接输至钻具控制装置。

参见图2A和图2B，显示了本实用新型中信号传递的图示，图2A 为编码数据信号，图2B为井下发电机装置的输出信号。

其中，所述地面监控计算机101与所述钻井泵启停控制装置102 通过通信接口相连接，所述钻井泵启停控制装置102直接控制所述钻井泵103启停。所述地面监控计算机101下传数据通过通信口发送给所述的钻井泵启停控制装置102，经编码后如图2A所示，数据编码信号为有时序的高、低电，当数据编码信号为高电平时，所述钻井泵 103启动工作，钻井液就开始循环，驱动所述的井下发电机装置105 工作输出电压；当数据编码信号为低电平时，所述钻井泵103停止工作，钻井液就停止循环，所述井下发电机装置105停止工作，不再有电压输出，由此，输出电压信号如图2B的发电机输出信号所示。发电机输出电压信号传至所述井下信号接收解调电路104，所述井下信号接收解调电路104接收所述井下发电机装置105输出的电压信号经过信号处理解调出所述的地面监控计算机101下传的数据，并直接输至钻具控制装置。

由此，本实用新型直接利用井下供电装置井下发电机，实现了控制数据的下传，为实现钻井轨迹闭环控制提供了低成本的信号下传通道。

其中，如图3所示，所述钻井泵启停控制装置102包括通信接口 301、控制器及编码电路302、继电驱动电路303和交流接触器304。

所述通信接口301与所述地面监控计算机101相连接，用于接收、转换所述地面监控计算机101的控制数据。

所述控制器及编码电路302与所述通信接口301以及所述继电驱动电路303相连接，所述控制器及编码电路302通过所述通信接口 301接收到的地面监控计算机101发送的控制数据进行编码，以有时序的高低电平脉冲的形式输出图2A所示的数据编码信号，并控制所述继电驱动电路303的触点打开或闭合，所述继电驱动电路303的触点闭合连接并控制所述交流接触器304线圈加电，从而控制所述钻井泵103工作；所述继电驱动电路303的触点打开控制所述交流接触器 304线圈断电，从而控制所述的钻井泵103停止。

其中，如图4所示，所述信号接收解调电路104包括信号变压器 401、信号处理解调电路402和控制器及通信接口403。所述井下发电机装置105单相输出接所述的信号变压器401的初级线圈两端。

所述信号变压器401连接至所述信号处理解调电路402，从而把所述的井下发电机装置105单相输出的信号隔离、变压缩小后，输出到所述信号处理解调电路402，所述信号处理解调电路402连接至所述控制器及通信接口403，从而接收信号后经过放大、带通滤波、检波、低通滤波以及信号判决后，输出到所述控制器及通信接口403，所述控制器及通信接口403连接至井下钻具控制装置，从而识别出地面监控计算机101下传的数据并输出到井下钻具控制装置。

其中，所述信号处理解调电路402包含依次设置连接的信号处理电路4021、检波电路4022、低通滤波电路4023和信号判决电路4024，所述信号处理电路4021连接至信号变压器401，所述信号判决电路 4024连接至控制器及通信接口403。

至此完成了信号从地面传送到井下的过程。

本实用新型的有益效果在于，直接利用井下供电装置井下发电机，实现了控制数据的下传，为实现钻井轨迹闭环控制提供了低成本的信号下传通道。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本实用新型的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本实用新型不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本实用新型的教导的特定例子，本实用新型的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。

Claims (4)

1.一种具有井下发电机的随钻装备信号下传***，包括地面监控计算机、钻井泵启停控制装置、钻井泵、井下信号接收解调电路和井下发电机装置，其特征在于：

所述钻井泵的一端连接至泥浆泵进行泥浆的泵出操作，另一端连接至井下发电机装置以通过泥浆的泵出实现井下发电机装置进行工作来输出电压，所述钻井泵启停控制装置连接至钻井泵来实现对钻井泵的控制，所述地面监控计算机连接至钻井泵启停控制装置并实现控制信号的传递，所述井下信号接收解调电路连接至井下发电机装置以接受井下发电机装置输出的电压信号并经过信号处理解调出所述地面监控计算机下传的数据并直接输至钻具控制装置；

所述地面监控计算机与所述钻井泵启停控制装置通过通信接口相连接从而通过所述钻井泵启停控制装置直接控制所述钻井泵启停。

2.如权利要求1所述的具有井下发电机的随钻装备信号下传***，其特征在于：所述钻井泵启停控制装置包括通信接口、控制器及编码电路、继电驱动电路和交流接触器，所述通信接口与所述地面监控计算机相连接以接收转换控制数据，所述控制器及编码电路与所述通信接口相连接从而将控制数据进行编码和发送高低电平脉冲，所述控制器及编码电路与继电驱动电路相连接并通过高低电平脉冲控制所述继电驱动电路的触点打开或闭合，所述继电驱动电路的触点闭合连接并控制所述交流接触器线圈加电从而控制所述钻井泵工作和停止以实现井下发电机装置输出相应电压信号。

3.如权利要求1所述的具有井下发电机的随钻装备信号下传***，其特征在于：所述信号接收解调电路包括信号变压器、信号处理解调电路和控制器及通信接口，所述井下发电机装置单相输出接所述的信号变压器的初级线圈两端，所述信号变压器连接至所述信号处理解调电路从而把所述的井下发电机装置单相输出的信号隔离、变压缩小后输出到所述信号处理解调电路，所述信号处理解调电路连接至所述控制器及通信接口从而接收信号后经过放大、带通滤波、检波、低通滤波以及信号判决后输出到所述控制器及通信接口，所述控制器及通信接口连接至井下钻具控制装置从而识别出地面监控计算机下传的数据并输出到井下钻具控制装置。

4.如权利要求3所述的具有井下发电机的随钻装备信号下传***，其特征在于：所述信号处理解调电路包含依次设置连接的信号处理电路、检波电路、低通滤波电路和信号判决电路，所述信号处理电路连接至信号变压器，所述信号判决电路连接至控制器及通信接口。

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