專利名稱：一種井下雙向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及鉆探領(lǐng)域，特別涉及ー種井下雙向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)對(duì)油氣能源需求的増加，石油、天然氣鉆井勘探向更復(fù)雜地形及更深層方向發(fā)展。為了能使油氣鉆井勘探過(guò)程實(shí)現(xiàn)快速、安全且低成本，這就需要設(shè)計(jì)井下雙向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，在油氣鉆井勘探過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)把井下地質(zhì)、工程和井眼軌跡的各種信息實(shí)時(shí)上傳地面，并依據(jù)上傳信息及時(shí)地對(duì)油氣鉆井勘探的決策進(jìn)行修正，同時(shí)把地面的決策信息下傳到井下機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)有技術(shù)中，為了獲得井下數(shù)據(jù)，主要采用鉆井液壓カ脈沖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、電磁波 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、導(dǎo)線傳輸系統(tǒng)這三種井下數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。以鉆井液壓カ脈沖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是通過(guò)改變鉆井液壓カ來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。電磁波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是發(fā)射電磁波信號(hào)通過(guò)鉆柱和地層構(gòu)成信號(hào)傳輸通道來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。導(dǎo)線傳輸系統(tǒng)是用單芯鎧裝電纜通過(guò)鉆柱通道下放來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問(wèn)題I)通過(guò)以鉆井液壓カ脈沖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和電磁波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸速率低、很難實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸，并且數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)不穩(wěn)定也不可靠。以鉆井液壓カ脈沖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)雖然可以實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸，但當(dāng)鉆井循環(huán)流體介質(zhì)為氣體或氣液兩相流體時(shí)，鉆井液壓カ脈沖就不能傳輸信息了，且傳輸信息的速率極低，僅僅只有IObit/
S。在電磁波傳輸系統(tǒng)中，由于地層對(duì)頻率高的信號(hào)嚴(yán)重衰減，信號(hào)載波頻率只能是低頻，信號(hào)載波頻率的范圍為小于30Hz ;數(shù)據(jù)傳輸速率很難提高，傳輸速率的范圍為小于20bit/s ；傳輸深度受地層電阻率影響較大，傳輸深度有限，不能用于深井勘探過(guò)程。2)通過(guò)導(dǎo)線傳輸系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在實(shí)際的鉆井勘探過(guò)程中很難被推廣應(yīng)用。雖然導(dǎo)線傳輸系統(tǒng)具有信息傳輸快且信號(hào)準(zhǔn)確可靠的優(yōu)點(diǎn)，但是采用導(dǎo)線傳輸系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟僮鲝?fù)雜；構(gòu)建導(dǎo)線傳輸系統(tǒng)的成本也非常高，這就導(dǎo)致在常規(guī)鉆井條件下，導(dǎo)線傳輸系統(tǒng)中的電纜連接和維護(hù)很困難；導(dǎo)線傳輸系統(tǒng)中的電纜在隨鉆柱旋轉(zhuǎn)容易被絞斷。基于上述兩個(gè)問(wèn)題的存在，嚴(yán)重影響了石油、天然氣鉆井勘探過(guò)程向更復(fù)雜地形及更深地下層進(jìn)行勘探，成為石油、天然氣鉆井勘探、開(kāi)采的瓶頸。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中鉆井液壓カ脈沖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、電磁波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)具有信號(hào)傳輸不穩(wěn)定和傳輸速率低的缺陷，導(dǎo)線傳輸系統(tǒng)具有成本高、操作復(fù)雜、很難推廣的缺陷，造成石油、天然氣鉆井勘探過(guò)程很難向更復(fù)雜地形、更深地下層進(jìn)行勘探，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了ー種井下雙向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。所述技術(shù)方案如下—種井下雙向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括儀器鉆挺、井下接ロ短節(jié)、雙信道鉆柱、信號(hào)接カ短節(jié)、方鉆桿及信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器，所述儀器鉆鋌傳輸?shù)臄?shù)據(jù)依次通過(guò)所述井下接ロ短節(jié)、多根所述雙信道鉆柱、所述信號(hào)接カ短節(jié)、多根所述雙信道鉆柱、所述方鉆桿，傳輸至所述信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器；接收機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)依次通過(guò)所述信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器、所述方鉆桿、多根所述雙信道鉆柱、所述信號(hào)接カ短節(jié)、多根所述雙信道鉆柱、所述井下接ロ短節(jié)，傳輸至所述儀器鉆挺；其中，多根所述雙信道鉆柱長(zhǎng)度的范圍是在設(shè)定的范圍內(nèi)。優(yōu)選的，所述井下接ロ短節(jié)包括感應(yīng)線圈、上傳放大模塊、上傳調(diào)制模塊、下傳放大模塊、下傳濾波模塊、下傳解調(diào)模塊、單片機(jī)及RS232串行接ロ模塊；所述儀器鉆鋌傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)過(guò)所述RS232串行接ロ模塊發(fā)送至所述單片機(jī)，所述單片機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)至所述上傳調(diào)制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬調(diào)制，調(diào)制所獲得的信號(hào)經(jīng)過(guò)所述上傳放大模塊進(jìn)行放大，放大所獲得的放大信號(hào)發(fā)送至所述感應(yīng)線圈，所述感應(yīng)線圈將所述放大信號(hào)發(fā)送至所述雙信道鉆柱；所述雙信道鉆柱傳輸?shù)男盘?hào)經(jīng)所述感應(yīng)線圈耦合進(jìn)入所述井下接ロ短節(jié)，經(jīng)過(guò)所述下傳放大模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，放大所獲得放大信號(hào)經(jīng)過(guò)所述下傳濾波模塊進(jìn)行濾波，濾波所獲得的信號(hào)經(jīng)過(guò)所述下傳解調(diào)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)，解調(diào)所獲得的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述單片機(jī)，所述單片機(jī)把所述數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)所述RS232接ロ模塊發(fā)送至所述儀器鉆挺。優(yōu)選的，所述雙信道鉆柱包括雙信道鉆柱柱體、第一感應(yīng)線圈、第二感應(yīng)線圈和電 纜；信號(hào)耦合到所述第一感應(yīng)線圈，耦合的信號(hào)再經(jīng)所述電纜穿過(guò)所述雙信道鉆柱柱體，傳輸至所述第二感應(yīng)線圈；信號(hào)耦合到所述第二感應(yīng)線圈，耦合的信號(hào)再經(jīng)所述電纜穿過(guò)所述雙信道鉆柱柱體，傳輸至所述第一感應(yīng)線圏；其中，所述電纜為同軸電纜。優(yōu)選的，所述信號(hào)接カ短節(jié)包括第一感應(yīng)線圈、第二感應(yīng)線圈、信號(hào)加法器、傳感器數(shù)據(jù)放大模塊、傳感器數(shù)據(jù)調(diào)制模塊、單片機(jī)、第一上傳放大模塊、上傳濾波模塊、第二上傳放大模塊、第一下傳放大模塊、下傳濾波模塊、第二下傳放大模塊、傳感器；通過(guò)所述第二感應(yīng)線圈將信號(hào)耦合到所述信號(hào)接カ短節(jié)上，所述信號(hào)經(jīng)過(guò)第一上傳放大模塊進(jìn)行放大，放大所獲得信號(hào)經(jīng)過(guò)所述上傳濾波模塊進(jìn)行濾波，濾波所獲得的信號(hào)經(jīng)過(guò)所述第二上傳放大模塊進(jìn)行放大，放大所獲得的第一信號(hào)傳輸至所述信號(hào)加法器；所述傳感器測(cè)得的井筒參數(shù)經(jīng)所述單片機(jī)進(jìn)行采集，所獲得的采集數(shù)據(jù)傳輸至傳感器數(shù)據(jù)調(diào)制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬調(diào)制，調(diào)制所獲得的信號(hào)經(jīng)過(guò)所述傳感器數(shù)據(jù)放大模塊進(jìn)行放大，放大所獲的第二信號(hào)傳輸至所述信號(hào)加法器，所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)經(jīng)所述信號(hào)加法器合路后，所獲得的第三信號(hào)傳輸至所述第一感應(yīng)線圈；信號(hào)經(jīng)所述第一感應(yīng)線圈進(jìn)入所述信號(hào)接カ短節(jié)，經(jīng)過(guò)所述第一下傳放大模塊進(jìn)行放大，放大所獲得信號(hào)經(jīng)過(guò)所述下傳濾波模塊進(jìn)行濾波，濾波所獲得的信號(hào)經(jīng)過(guò)所述第二下傳放大模塊進(jìn)行放大，放大所獲得的信號(hào)傳輸至所述第二感應(yīng)線圈；其中，所述井筒參數(shù)包括井筒壓カ參數(shù)、井筒溫度參數(shù)和井筒流量參數(shù)。優(yōu)選的，所述信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器包括感應(yīng)線圈、數(shù)據(jù)采集卡、第一上傳放大模塊、第一帶通濾波模塊、第一信號(hào)調(diào)理模塊、第一解調(diào)模塊、第二上傳放大模塊、第二帶通濾波模塊、第ニ信號(hào)調(diào)理模塊、第二解調(diào)模塊、下傳放大模塊、下傳調(diào)制模塊、通信接ロ模塊；信號(hào)經(jīng)所述感應(yīng)線圈耦合所獲得的第一信號(hào)依次經(jīng)過(guò)所述第一上傳放大模塊進(jìn)行放大、第一帶通濾波模塊進(jìn)行信號(hào)濾波、第一解調(diào)模塊進(jìn)行解調(diào)所獲得的第一上傳數(shù)據(jù)，信號(hào)經(jīng)所述感應(yīng)線圈耦合所獲得的第二信號(hào)依次經(jīng)過(guò)所述第二上傳放大模塊進(jìn)行放大、第二帶通濾波模塊進(jìn)行信號(hào)濾波、第二解調(diào)模塊進(jìn)行解調(diào)所獲得的第二上傳數(shù)據(jù)，所述第一上傳數(shù)據(jù)和所述第二上傳數(shù)據(jù)傳輸至所述數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，所獲得的處理數(shù)據(jù)經(jīng)所述通信接ロ模塊上傳至接收機(jī)；通過(guò)所述通信接ロ模塊將所述接收機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)依次傳輸至所述數(shù)據(jù)采集卡、所述下傳調(diào)制模塊、所述下傳放大模塊，所獲得的放大信號(hào)發(fā)送至所述感應(yīng)線圈。優(yōu)選的，信號(hào)經(jīng)所述感應(yīng)線圈耦合所獲得的第一信號(hào)依次經(jīng)過(guò)所述第一上傳放大模塊、第一帶通濾波模塊、第一信號(hào)調(diào)理模塊所獲得的第一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，信號(hào)經(jīng)所述感應(yīng)線圈耦合所獲得的第二信號(hào)依次經(jīng)過(guò)所述第二上傳放大模塊、第二帶通濾波模塊、第二信號(hào)調(diào)理模塊所獲得的第二標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，所述第一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和所述第二標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)傳輸至所述數(shù)據(jù)采集卡。優(yōu)選的，所述信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器的通信接ロ模塊包括所述信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器的有線串行通信接ロ模塊和所述信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器的無(wú)線發(fā)射通信接ロ模塊。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是通過(guò)將所述儀器鉆鋌、所述井下接ロ短節(jié)、多根所述雙信道鉆柱、所述信號(hào)接力短 節(jié)、多根所述雙信道鉆柱、所述方鉆桿及所述信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器依次相連接，獲得能夠在井下和地面之間實(shí)現(xiàn)信號(hào)和數(shù)據(jù)高速、雙向傳輸?shù)南到y(tǒng)，避免了導(dǎo)線傳輸系統(tǒng)的鉆柱安裝困難、操作不便、成本過(guò)高以及導(dǎo)線易折斷的缺陷；同時(shí)，與鉆井液壓カ脈沖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、電磁波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)相比，具有雙向、高速、可靠傳輸信號(hào)和數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)，數(shù)據(jù)和信號(hào)的傳輸深度也不受限制，可以用于深井勘探，滿足石油、天然氣鉆井勘探過(guò)程向更復(fù)雜地形及更深地下層進(jìn)行勘探的社會(huì)需求。

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的ー些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的井下雙向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型中井下接ロ短節(jié)的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型中雙信道鉆柱的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型中信號(hào)接力短節(jié)的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型中信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)單元器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖中101、儀器鉆挺，102、井下接ロ短節(jié)，103、雙信道鉆柱，104、信號(hào)接力短節(jié)，105、方鉆桿，106、信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器；301、雙信道鉆柱柱體，303、第一感應(yīng)線圏，302、第二感應(yīng)線圏，304、電纜。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)ー步地詳細(xì)描述。實(shí)施例參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了ー種井下雙向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括儀器鉆鋌101、井下接ロ短節(jié)102、雙信道鉆柱103、信號(hào)接カ短節(jié)104、方鉆桿105、信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器106，所述儀器鉆鋌101傳輸?shù)臄?shù)據(jù)依次通過(guò)所述井下接ロ短節(jié)102、多根所述雙信道鉆柱103、所述信號(hào)接カ短節(jié)104、多根所述雙信道鉆柱103、所述方鉆桿105，傳輸至所述信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器106 ;接收機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)依次通過(guò)所述信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器106、所述方鉆桿105、多根所述雙信道鉆柱103、所述信號(hào)接カ短節(jié)104、多根所述雙信道鉆柱103、所述井下接ロ短節(jié)102，傳輸至所述儀器鉆鋌101 ;其中，多根所述雙信道鉆柱103長(zhǎng)度的范圍是在設(shè)定的范圍內(nèi)。若設(shè)定的多根所述雙信道鉆柱103長(zhǎng)度為300米，則所述雙信道鉆柱103多根續(xù)接300米后與所述信號(hào)接カ短節(jié)104相連接，所述信號(hào)接カ短節(jié)104再與所述雙信道鉆柱103相連接，如上所述方式，所述雙信道鉆柱103每接續(xù)300米就與所述信號(hào)接カ短節(jié)104相連接直到地面，所述雙信道鉆柱103再與所述方鉆桿105相連接。本實(shí)施例提供的ー種井下雙向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了井下隨鉆儀器的測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)快速上傳至地面，同時(shí)把接收機(jī)對(duì)井下鉆具控制命令信號(hào)實(shí)時(shí)下傳到井下。其中，數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸采用模擬調(diào)制地方式進(jìn)行傳輸，信號(hào)傳輸方式為頻分復(fù)用方式。具體地，如圖2所示，圖2是本實(shí)用新型中井下接ロ短節(jié)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。所述井下接ロ短節(jié)102包括感應(yīng)線圈201、上傳放大模塊202、上傳調(diào)制模塊203、下傳放大模塊204、下傳濾波模塊205、下傳解調(diào)模塊206、單片機(jī)207及RS232串行接ロ模塊208。上傳隨鉆儀器的測(cè)量數(shù)據(jù)當(dāng)所述儀器鉆鋌101中的隨鉆儀器有數(shù)據(jù)需要向地面?zhèn)鬏敃r(shí)，所述儀器鉆鋌101傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)過(guò)所述RS232串行接ロ模塊208發(fā)送至所述單片機(jī)207，所述單片機(jī)207轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)至所述上傳調(diào)制模塊203進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬調(diào)制，調(diào)制所獲得的信號(hào)經(jīng)過(guò)所述上傳放大模塊202進(jìn)行放大，放大所獲得的放大信號(hào)發(fā)送至所述感應(yīng)線圈201，所述感應(yīng)線圈201通過(guò)線圈互感作用將所述放大信號(hào)發(fā)送至所述雙信道鉆柱103。下傳接收機(jī)的控制命令信號(hào)所述雙信道鉆柱103傳輸?shù)男盘?hào)經(jīng)所述感應(yīng)線圈耦合進(jìn)入所述井下接ロ短節(jié)102，經(jīng)過(guò)所述下傳放大模塊204對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，放大所獲得放大信號(hào)經(jīng)過(guò)所述下傳濾波模塊205進(jìn)行濾波，濾波所獲得的信號(hào)經(jīng)過(guò)所述下傳解調(diào)模塊206進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)，解調(diào)所獲得的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述單片機(jī)207，所述單片機(jī)207把所述數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)所述RS232接ロ模塊發(fā)送至所述儀器鉆鋌101。具體地，如圖3所示，圖3是本實(shí)用新型中雙信道鉆柱的電路結(jié)構(gòu)示意圖。所述雙信道鉆柱103包括雙信道鉆柱柱體301、第一感應(yīng)線圈303、第二感應(yīng)線圈302和電纜304。所述雙信道鉆柱103的兩端公母接頭處各嵌有ー個(gè)特制感應(yīng)線圈——第一感應(yīng)線圈303、第二感應(yīng)線圈302，在鉆柱內(nèi)放入一根信號(hào)電纜304，第一感應(yīng)線圈303、第二感應(yīng)線圈302通過(guò)電纜304連接形成閉合電路；當(dāng)兩根所述雙信道鉆柱103接續(xù)后，在連接處，信號(hào)通過(guò)嵌入第一感應(yīng)線圈303、第二感應(yīng)線圈302的互感作用進(jìn)行信號(hào)傳遞。上傳隨鉆儀器的測(cè)量數(shù)據(jù)所述井下接ロ短節(jié)102的所述感應(yīng)線圈201通過(guò)互感效應(yīng)將信號(hào)耦合到所述雙信道鉆柱103的所述第一感應(yīng)線圈303，耦合的信號(hào)再經(jīng)所述雙信道鉆柱103內(nèi)的所述電纜304穿過(guò)所述雙信道鉆柱柱體301，傳輸至經(jīng)過(guò)所述雙信道鉆柱103的另一端的所述第二感應(yīng)線圈302 ;其中，為了減少信號(hào)衰減，所述雙信道鉆柱103內(nèi)的所述電纜304為同軸電纜。多根所述雙信道鉆柱103連續(xù)在一起，形成信號(hào)上傳信道，當(dāng)雙信道鉆柱103傳輸?shù)男盘?hào)變的微弱的時(shí)候，連續(xù)上所述的信號(hào)接カ短節(jié)104。下傳接收機(jī)的控制命令信號(hào)通過(guò)互感效應(yīng)將信號(hào)耦合到所述雙信道鉆柱103的所述第二感應(yīng)線圈302，耦合的信號(hào)再經(jīng)所述雙信道鉆柱103內(nèi)的所述電纜304穿過(guò)所述雙信道鉆柱柱體301，傳輸至經(jīng)過(guò)所述雙信道鉆柱103的另一端的所述第一感應(yīng)線圈301。同上傳隨鉆儀器的測(cè)量數(shù)據(jù)的過(guò)程相似，通過(guò)所述雙信道鉆柱103感應(yīng)耦合向下傳輸，信號(hào)在所述雙信道鉆柱103內(nèi)傳輸同信號(hào)上傳方式相似，只是信號(hào)是自上而下傳輸至所述信號(hào)接カ短節(jié)104上。具體地，如圖4所示，圖4是本實(shí)用新型中信號(hào)接力短節(jié)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。所述信號(hào)接カ短節(jié)104包括第一感應(yīng)線圈401、第二感應(yīng)線圈402、信號(hào)加法器403、傳感器數(shù)據(jù)放大模塊404、傳感器數(shù)據(jù)調(diào)制模塊405、單片機(jī)406、第一上傳放大模塊407、上傳濾波模塊408、第二上傳放大模塊409、第一下傳放大模塊410、下傳濾波模塊411、第二下傳放大模塊412、傳感器413。上傳隨鉆儀器的測(cè)量數(shù)據(jù)所述雙信道鉆柱103的所述第二感應(yīng)線圈302與接續(xù)上的所述信號(hào)接カ短節(jié)104的所述第二感應(yīng)線圈402通過(guò)感應(yīng)效應(yīng)將信號(hào)耦合到所述信號(hào)接カ短節(jié)104上，所述信號(hào)經(jīng)過(guò)第一上傳放大模塊407進(jìn)行放大，放大所獲得信號(hào)經(jīng)過(guò)所述上傳濾波模塊408進(jìn)行濾波，濾波所獲得的信號(hào)經(jīng)過(guò)所述第二上傳放大模塊409進(jìn)行放大，放大所獲得的第一信號(hào)傳輸至所述信號(hào)加法器403 ;所述傳感器413測(cè)得的井筒參數(shù)經(jīng)所述單片機(jī)406進(jìn)行采集，所獲得的采集數(shù)據(jù)傳輸至傳感器數(shù)據(jù)調(diào)制模塊405進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬 調(diào)制，調(diào)制所獲得的信號(hào)經(jīng)過(guò)所述傳感器數(shù)據(jù)放大模塊404進(jìn)行放大，放大所獲的第二信號(hào)傳輸至所述信號(hào)加法器403，所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)經(jīng)所述信號(hào)加法器403合路后，所獲得的第三信號(hào)傳輸至所述第一感應(yīng)線圈401，所述第一感應(yīng)線圈401再通過(guò)與之耦合的所述雙信道鉆柱103的第一感應(yīng)線圈303再向上傳輸，如此反復(fù)，直到信號(hào)傳到地面上的所述方鉆桿105，所述方鉆桿105的電路結(jié)構(gòu)同所述雙信道鉆桿103的結(jié)構(gòu)，所述方鉆桿105的感應(yīng)線圈通過(guò)感應(yīng)效應(yīng)，將信號(hào)耦合到所述信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器106上；其中，所述儀器鉆鋌101上傳數(shù)據(jù)經(jīng)所述井下接ロ短節(jié)102調(diào)制信號(hào)頻率與所述信號(hào)接カ短節(jié)104內(nèi)所述傳感器413數(shù)據(jù)調(diào)制頻率是不同的。下傳接收機(jī)的控制命令信號(hào)信號(hào)經(jīng)所述第一感應(yīng)線圈401耦合進(jìn)入所述信號(hào)接カ短節(jié)104，經(jīng)過(guò)所述第一下傳放大模塊410進(jìn)行放大，放大所獲得信號(hào)經(jīng)過(guò)所述下傳濾波模塊411進(jìn)行濾波，濾波所獲得的信號(hào)經(jīng)過(guò)所述第二下傳放大模塊412進(jìn)行放大，放大所獲得的信號(hào)傳輸至所述第二感應(yīng)線圈402，繼續(xù)向下傳輸，直到傳輸穿過(guò)多個(gè)所述雙信道鉆桿103到所述井下接ロ短節(jié)102 ;其中，所述井筒參數(shù)包括井筒壓カ參數(shù)、井筒溫度參數(shù)和井筒流量參數(shù)。具體地，如圖5所示，圖5是本實(shí)用新型中信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)單元器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。所述信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器106包括感應(yīng)線圈501、數(shù)據(jù)采集卡502、第一上傳放大模塊503、第一帶通濾波模塊504、第一信號(hào)調(diào)理模塊512、第一解調(diào)模塊505、第二上傳放大模塊506、第二帶通濾波模塊507、第二信號(hào)調(diào)理模塊511、第二解調(diào)模塊508、下傳放大模塊509、下傳調(diào)制模塊510、通信接ロ模塊513。上傳隨鉆儀器的測(cè)量數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)所述感應(yīng)線圈501耦合，分成兩路，獲得第一信號(hào)和第二信號(hào)，所獲得的第一信號(hào)依次經(jīng)過(guò)所述第一上傳放大模塊503進(jìn)行放大、第一帶通濾波模塊504進(jìn)行信號(hào)濾波、第一解調(diào)模塊505進(jìn)行解調(diào)所獲得的第一上傳數(shù)據(jù)，信號(hào)經(jīng)所述感應(yīng)線圈501耦合所獲得的第二信號(hào)依次經(jīng)過(guò)所述第二上傳放大模塊506進(jìn)行放大、第二帶通濾波模塊507進(jìn)行信號(hào)濾波、第二解調(diào)模塊508進(jìn)行解調(diào)所獲得的第二上傳數(shù)據(jù)，所述第一上傳數(shù)據(jù)和所述第二上傳數(shù)據(jù)傳輸至所述數(shù)據(jù)采集卡502進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，所獲得的處理數(shù)據(jù)經(jīng)所述通信接ロ模塊513上傳至接收機(jī)。[0038]進(jìn)ー步地，信號(hào)經(jīng)所述感應(yīng)線圈501耦合所獲得的第一信號(hào)依次經(jīng)過(guò)所述第一上傳放大模塊503、第一帶通濾波模塊504、第一信號(hào)調(diào)理模塊512所獲得的第一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，信號(hào)經(jīng)所述感應(yīng)線圈501耦合所獲得的第二信號(hào)依次經(jīng)過(guò)所述第二上傳放大模塊506、第二帶通濾波模塊507、第二信號(hào)調(diào)理模塊508所獲得的第二標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，所述第一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和所述第二標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)傳輸至所述數(shù)據(jù)采集卡502中；其中，所述信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器106的通信接ロ模塊513包括所述信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器106的有線串行通信接ロ模塊和所述信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器106的無(wú)線發(fā)射通信接ロ模塊。下傳接收機(jī)的控制命令信號(hào)接收機(jī)發(fā)出命令經(jīng)過(guò)有線或無(wú)線的方式傳輸?shù)剿鲂盘?hào)轉(zhuǎn)發(fā)器106的通信接ロ模塊513，通過(guò)所述通信接ロ模塊513將所述接收機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)依次傳輸至所述數(shù)據(jù)采集卡502進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼、所述下傳調(diào)制模塊510進(jìn)行信號(hào)調(diào)制、所述下傳放大模塊509進(jìn)行信號(hào)放大，所獲得的放大信號(hào)發(fā)送至所述感應(yīng)線圈501。比較所述儀器鉆鋌101數(shù)據(jù)上傳的過(guò)程和接收機(jī)命令數(shù)據(jù)下傳的過(guò)程，上述過(guò)程均是經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)制來(lái)完成數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程，經(jīng)過(guò)所述雙信道鉆柱103的電路是相同的，但 是上述過(guò)程中信號(hào)調(diào)制頻率是不同的。本實(shí)施例提供了ー種井下雙向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是采用頻分復(fù)用的方式來(lái)傳輸信號(hào)，信號(hào)可以同時(shí)向上傳輸至接收機(jī)，或向下傳輸至所述儀器鉆挺101。由于信號(hào)傳輸路由雙信道鉆柱103為改進(jìn)的有線方式，因此具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了井下和地面之間信號(hào)和數(shù)據(jù)高速、雙向傳輸，避免了導(dǎo)線傳輸系統(tǒng)的鉆柱安裝困難、操作不便、成本過(guò)高以及導(dǎo)線易折斷的缺陷；同時(shí)，與鉆井液壓カ脈沖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、電磁波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)相比，具有雙向、高速、可靠傳輸信號(hào)和數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)，數(shù)據(jù)和信號(hào)的傳輸深度也不受限制，可以用于深井勘探；此外，在此井下雙向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)平臺(tái)基礎(chǔ)上，還能夠開(kāi)發(fā)需要大量傳輸數(shù)據(jù)的隨鉆地震前探、鉆探成像等鉆井新技木；雙向信號(hào)傳輸易于實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井軌跡閉環(huán)控制，提高鉆探開(kāi)發(fā)的自動(dòng)化水平，大大提高鉆遇率，節(jié)約鉆吋，增加效益。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種井下雙向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括儀器鉆挺、井下接ロ短節(jié)、雙信道鉆柱、信號(hào)接カ短節(jié)、方鉆桿及信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器，所述儀器鉆鋌傳輸?shù)臄?shù)據(jù)依次通過(guò)所述井下接ロ短節(jié)、多根所述雙信道鉆柱、所述信號(hào)接カ短節(jié)、多根所述雙信道鉆柱、所述方鉆桿，傳輸至所述信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器；接收機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)依次通過(guò)所述信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器、所述方鉆桿、多根所述雙信道鉆柱、所述信號(hào)接カ短節(jié)、多根所述雙信道鉆柱、所述井下接ロ短節(jié)，傳輸至所述儀器鉆鋌；其中，多根所述雙信道鉆柱長(zhǎng)度的范圍是在設(shè)定的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井下雙向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述井下接ロ短節(jié)包括感應(yīng)線圈、上傳放大模塊、上傳調(diào)制模塊、下傳放大模塊、下傳濾波模塊、下傳解調(diào)模塊、單片機(jī)及RS232串行接ロ模塊；所述儀器鉆鋌傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)過(guò)所述RS232串行接ロ模塊發(fā)送至所述單片機(jī)，所述單片機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)至所述上傳調(diào)制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬調(diào)制，調(diào)制所獲得的信號(hào)經(jīng)過(guò)所述上傳放大模塊進(jìn)行放大，放大所獲得的放大信號(hào)發(fā)送至所述感應(yīng)線圈，所述感應(yīng)線圈將所述放大信號(hào)發(fā)送至所述雙信道鉆柱；所述雙信道鉆柱傳輸?shù)男盘?hào)經(jīng)所述感應(yīng)線圈耦合進(jìn)入所述井下接ロ短節(jié)，經(jīng)過(guò)所述下傳放大模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，放大所獲得放大信號(hào)經(jīng)過(guò)所述下傳濾波模塊進(jìn)行濾波，濾波所獲得的信號(hào)經(jīng)過(guò)所述下傳解調(diào)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)，解調(diào)所獲得的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述單片機(jī)，所述單片機(jī)把所述數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)所述RS232接ロ模塊發(fā)送至所述儀器鉆鋌。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井下雙向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述雙信道鉆柱包括雙信道鉆柱柱體、第一感應(yīng)線圈、第二感應(yīng)線圈和電纜；信號(hào)耦合到所述第一感應(yīng)線圈，耦合的信號(hào)再經(jīng)所述電纜穿過(guò)所述雙信道鉆柱柱體，傳輸至所述第二感應(yīng)線圈；信號(hào)耦合到所述第二感應(yīng)線圈，耦合的信號(hào)再經(jīng)所述電纜穿過(guò)所述雙信道鉆柱柱體，傳輸至所述第一感應(yīng)線圈；其中，所述電纜為同軸電纜。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井下雙向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)接力短節(jié)包括第一感應(yīng)線圈、第二感應(yīng)線圈、信號(hào)加法器、傳感器數(shù)據(jù)放大模塊、傳感器數(shù)據(jù)調(diào)制模塊、單片機(jī)、第一上傳放大模塊、上傳濾波模塊、第二上傳放大模塊、第一下傳放大模塊、下傳濾波模塊、第二下傳放大模塊、傳感器；通過(guò)所述第二感應(yīng)線圈將信號(hào)耦合到所述信號(hào)接力短節(jié)上，所述信號(hào)經(jīng)過(guò)第一上傳放大模塊進(jìn)行放大，放大所獲得信號(hào)經(jīng)過(guò)所述上傳濾波模塊進(jìn)行濾波，濾波所獲得的信號(hào)經(jīng)過(guò)所述第二上傳放大模塊進(jìn)行放大，放大所獲得的第一信號(hào)傳輸至所述信號(hào)加法器；所述傳感器測(cè)得的井筒參數(shù)經(jīng)所述單片機(jī)進(jìn)行采集，所獲得的采集數(shù)據(jù)傳輸至傳感器數(shù)據(jù)調(diào)制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬調(diào)制，調(diào)制所獲得的信號(hào)經(jīng)過(guò)所述傳感器數(shù)據(jù)放大模塊進(jìn)行放大，放大所獲的第二信號(hào)傳輸至所述信號(hào)加法器，所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)經(jīng)所述信號(hào)加法器合路后，所獲得的第三信號(hào)傳輸至所述第一感應(yīng)線圈；信號(hào)經(jīng)所述第一感應(yīng)線圈進(jìn)入所述信號(hào)接カ短節(jié)，經(jīng)過(guò)所述第一下傳放大模塊進(jìn)行放大，放大所獲得信號(hào)經(jīng)過(guò)所述下傳濾波模塊進(jìn)行濾波，濾波所獲得的信號(hào)經(jīng)過(guò)所述第二下傳放大模塊進(jìn)行放大，放大所獲得的信號(hào)傳輸至所述第二感應(yīng)線圈；其中，所述井筒參數(shù)包括井筒壓カ參數(shù)、井筒溫度參數(shù)和井筒流量參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井下雙向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器包括感應(yīng)線圈、數(shù)據(jù)采集卡、第一上傳放大模塊、第一帶通濾波模塊、第一信號(hào)調(diào)理模塊、第一解調(diào)模塊、第二上傳放大模塊、第二帶通濾波模塊、第二信號(hào)調(diào)理模塊、第二解調(diào)模塊、下傳放大模塊、下傳調(diào)制模塊、通信接ロ模塊；信號(hào)經(jīng)所述感應(yīng)線圈耦合所獲得的第一信號(hào)依次經(jīng)過(guò)所述第一上傳放大模塊進(jìn)行放大、第一帶通濾波模塊進(jìn)行信號(hào)濾波、第一解調(diào)模塊進(jìn)行解調(diào)所獲得的第一上傳數(shù)據(jù)，信號(hào)經(jīng)所述感應(yīng)線圈耦合所獲得的第二信號(hào)依次經(jīng)過(guò)所述第ニ上傳放大模塊進(jìn)行放大、第二帶通濾波模塊進(jìn)行信號(hào)濾波、第二解調(diào)模塊進(jìn)行解調(diào)所獲得的第二上傳數(shù)據(jù)，所述第一上傳數(shù)據(jù)和所述第二上傳數(shù)據(jù)傳輸至所述數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，所獲得的處理數(shù)據(jù)經(jīng)所述通信接ロ模塊上傳至接收機(jī)；通過(guò)所述通信接ロ模塊將所述接收機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)依次傳輸至所述數(shù)據(jù)采集卡、所述下傳調(diào)制模塊、所述下傳放大模塊，所獲得的放大信號(hào)發(fā)送至所述感應(yīng)線圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的井下雙向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，信號(hào)經(jīng)所述感應(yīng)線圈耦合所獲得的第一信號(hào)依次經(jīng)過(guò)所述第一上傳放大模塊、第一帶通濾波模塊、第一信號(hào)調(diào)理模塊所獲得的第一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，信號(hào)經(jīng)所述感應(yīng)線圈耦合所獲得的第二信號(hào)依次經(jīng)過(guò)所述第二上傳放大模塊、第二帶通濾波模塊、第二信號(hào)調(diào)理模塊所獲得的第二標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，所述第ー標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和所述第二標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)傳輸至所述數(shù)據(jù)采集卡。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的井下雙向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器的通信接ロ模塊包括所述信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器的有線串行通信接ロ模塊和所述信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器的無(wú)線發(fā)射 通信接ロ模塊。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種井下雙向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，屬于鉆探領(lǐng)域。所述井下雙向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括儀器鉆鋌、井下接口短節(jié)、雙信道鉆柱、信號(hào)接力短節(jié)、方鉆桿及信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器，所述儀器鉆鋌、所述井下接口短節(jié)、多根所述雙信道鉆柱、所述信號(hào)接力短節(jié)、多根所述雙信道鉆柱、所述方鉆桿及所述信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器依次相連接。本實(shí)用新型通過(guò)將所述儀器鉆鋌、所述井下接口短節(jié)、多根所述雙信道鉆柱、所述信號(hào)接力短節(jié)、多根所述雙信道鉆柱、所述方鉆桿及所述信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器依次相連接，獲得能夠在井下和地面之間實(shí)現(xiàn)信號(hào)和數(shù)據(jù)高速、雙向傳輸?shù)南到y(tǒng)，同時(shí)，數(shù)據(jù)和信號(hào)的傳輸深度也不受限制，可以用于深井勘探。
文檔編號(hào)E21B47/12GK202645545SQ20122027709
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者禹德洲 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院