專利名稱：一種連續(xù)管鉆機井下通信系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種連續(xù)管鉆機井下通信系統(tǒng)。
背景技術：
在石油開采領域，鉆井是一項復雜的工程，會產(chǎn)生大量信息，鉆井信息化是保障鉆井安全、質(zhì)量和效率的必要條件。對于鉆井信息的采集可實現(xiàn)對鉆井作業(yè)的綜合評估和實時鉆井工程控制，提高了鉆井控制的精度和效率，降低了鉆井成本。目前，實現(xiàn)連續(xù)管鉆機井下通訊的方法有電磁波法、聲波法和鉆井液脈沖法等。電磁波數(shù)據(jù)傳輸是將低頻的信號從地下傳到地面，這種方法是雙向傳輸?shù)?，可以在井中上下傳輸，不需要鉆井液循環(huán)。其數(shù)據(jù)傳輸能力與鉆井液脈沖遙測相近。這種方法的優(yōu)點是數(shù)據(jù)傳輸速度較快，適合于普通泥漿、泡沫泥漿、空氣鉆井、激光鉆井等鉆井施工中傳輸定向和地質(zhì)資料參數(shù)；缺點是地層介質(zhì)對信號的影響較大，低電阻率的地層電磁波不能穿過，電磁波傳輸?shù)木嚯x也有限，不適合超深井施工，目前最多只能在3000米深的井眼中傳輸數(shù)據(jù)。聲波法是通過鉆桿來傳輸聲波或地震信號的一種傳輸方法。聲波遙測能顯著提高數(shù)據(jù)傳輸率，使隨鉆數(shù)據(jù)傳輸率提高一個數(shù)量級，達到100bit/S。聲波遙測和電磁波遙測一樣不需要泥漿循環(huán)，但是，井眼產(chǎn)生的低強度信號和由鉆井設備產(chǎn)生的聲波噪聲使探測信號非常困難。鉆井液脈沖法是通過MWD的井下控制器將井下各種傳感器測到的參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，然后指揮脈沖發(fā)生器將井下各種信號編碼后轉(zhuǎn)變?yōu)殂@井液脈沖信號，通過鉆桿內(nèi)的鉆井液柱向上發(fā)送到地面?zhèn)鞲衅?、信號譯碼和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，進行信號的拾取、轉(zhuǎn)換、譯碼、處理等。目前普遍應用、技術比較成熟的是鉆井液脈沖法，因為相比其他方法而言，鉆井液脈沖法較為簡單，對正常鉆井作業(yè)影響小。壓力脈沖以1200 1500m/s的速度通過鉆桿內(nèi)液柱向地面?zhèn)鬏?，井下各部件都裝在無磁鉆鋌中。因為要容納MWD工具的部件，所以其內(nèi)徑比普通鉆鋌大。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于光纖電纜的，可提供井下-地面信息高速雙向傳輸通道的，受環(huán)境影響因素小，具有良好耐高溫、耐高壓性能的，抗干擾能力強，傳送距離遠，傳輸速度快的連續(xù)管鉆機井下通信系統(tǒng)。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的一種連續(xù)管鉆機井下通信系統(tǒng)，它包括光纖電纜、光纖接插件、井下通信裝置、至少一個前端傳感器及至少一個前端控制機構(gòu)；所述的井下通信裝置由抗壓外筒和封裝在抗壓外筒內(nèi)的內(nèi)部電路組成，內(nèi)部電路包括光電轉(zhuǎn)換模塊、調(diào)制解調(diào)模塊和微控制器MCU，光電轉(zhuǎn)換模塊的輸出與調(diào)制解調(diào)模塊的輸入相連，調(diào)制解調(diào)模塊的輸出與微控制器MCU連接；光纖電纜的一端與地面通信終端連接，另一端通過光纖接插件與光電轉(zhuǎn)換模塊連接；各前端傳感器分別與微控制器MCU的采集信號輸入端相連，各前端控制機構(gòu)分別與微控制器MCU的控制信號輸出端連接。[0007]本實用新型所述的光纖電纜為高強度耐腐蝕、耐高溫的復合纜。本實用新型所述的抗壓外筒從外向內(nèi)由抗壓筒、絕緣層和安裝筒組成，絕緣層緊貼于抗壓筒的內(nèi)表面與安裝筒的外表面之間。本實用新型所述的調(diào)制解調(diào)模塊包括調(diào)制電路和解調(diào)電路，所述的調(diào)制電路包括數(shù)字信號處理器a、調(diào)諧接收器和直接數(shù)字式頻率合成器a，調(diào)諧接收器的輸出端依次通過濾波器和幅值比較器與數(shù)字信號處理器a的輸入端連接，數(shù)字信號處理器a的輸出端與直接數(shù)字式頻率合成器a的輸入端相連，直接數(shù)字式頻率合成器a的輸出端通過功率放大器與變壓器的輸入端連接；所述的解調(diào)電路包括數(shù)字信號處理器b、乘法芯片和接收天線，接收天線通過幅值放大器與乘法芯片的捕獲端相連，乘法芯片的輸出端依次通過帶通濾波器和整形器與數(shù)字信號處理器b的輸入端相連，數(shù)字信號處理器b的輸出端與直接數(shù)字式頻率合成器b的輸入端連接，直接數(shù)字式頻率合成器b的輸出端與乘法芯片的輸入端連接。本實用新型的有益效果是本通信系統(tǒng)可以在高溫、高壓的惡劣環(huán)境下對井下各種儀器信息進行采集和處理，以及對前端施工機構(gòu)進行控制，并可連續(xù)工作200小時以上，為鉆井施工提供了可靠的信息化數(shù)據(jù)依據(jù)，提高了鉆井控制的精度、效率和安全性，降低了鉆井成本；此外，本系統(tǒng)打破國外鉆井通信技術的壟斷，大大降低了經(jīng)濟成本，而且能夠滿足經(jīng)濟高效開發(fā)油氣藏的需要。

圖1為本實用新型通信系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型抗壓外筒的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型調(diào)制電路組成結(jié)構(gòu)示意框圖；圖4為本實用新型解調(diào)電路組成結(jié)構(gòu)示意框圖；圖中，1-光纖電纜，2-光纖接插件，3-井下通信裝置，4-前端傳感器，5-前端控制機構(gòu)，6-光電轉(zhuǎn)換模塊，7-調(diào)制解調(diào)模塊，8-微控制器MCU，9-抗壓外筒，10-地面通信終端，11-抗壓筒，12-絕緣層，13-安裝筒。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖進一步詳細描述本實用新型的技術方案，但本實用新型的保護范圍不局限于以下所述。如圖1所示，一種連續(xù)管鉆機井下通信系統(tǒng)，它包括光纖電纜1、光纖接插件2、井下通信裝置3、至少一個前端傳感器4及至少一個前端控制機構(gòu)5 ;光纖電纜I采用高強度耐腐蝕、耐高溫的復合纜，以保證光纖電纜I在高溫、高壓、強腐蝕的惡劣井下環(huán)境下的正常、穩(wěn)定地使用。井下通信裝置3由抗壓外筒9和封裝在抗壓外筒9內(nèi)的內(nèi)部電路組成，內(nèi)部電路包括光電轉(zhuǎn)換模塊6、調(diào)制解調(diào)模塊7和微控制器MCU8，光電轉(zhuǎn)換模塊6的輸出與調(diào)制解調(diào)模塊7的輸入相連，調(diào)制解調(diào)模塊7的輸出與微控制器MCU8連接；光纖電纜I的一端與地面通信終端10連接，另一端通過光纖接插件2與光電轉(zhuǎn)換模塊6連接，光纖接插件2采用耐高溫、耐高壓的材料制成，由外殼與主體卡扣連接的方式,使得加工工序簡單,并可有效屏蔽外界噪聲信號的干擾；各前端傳感器4分別與微控制器MCU8的采集信號輸入端相連，各前端控制機構(gòu)5分別與微控制器MCU8的控制信號輸出端連接。[0018]如圖2所示，抗壓外筒9從外向內(nèi)由抗壓筒11、絕緣層12和安裝筒13組成，絕緣層12緊貼于抗壓筒11的內(nèi)表面與安裝筒13的外表面之間；其中，抗壓筒11采用高強度防腐蝕的金屬材料，以保證抗壓外筒9的抗壓性能和耐腐蝕強度，絕緣層12可采用樹脂灌封膠，安裝筒13可采用鋁、銅等金屬材料。調(diào)制解調(diào)模塊7包括調(diào)制電路和解調(diào)電路如圖3所示，調(diào)制電路包括數(shù)字信號處理器a、調(diào)諧接收器和直接數(shù)字式頻率合成器a，調(diào)諧接收器的輸出端依次通過濾波器和幅值比較器與數(shù)字信號處理器a的輸入端連接，數(shù)字信號處理器a的輸出端與直接數(shù)字式頻率合成器a的輸入端相連，直接數(shù)字式頻率合成器a的輸出端通過功率放大器與變壓器的輸入端連接；如圖4所示，解調(diào)電路包括數(shù)字信號處理器b、乘法芯片和接收天線，接收天線通過幅值放大器與乘法芯片的捕獲端相連，乘法芯片的輸出端依次通過帶通濾波器和整形器與數(shù)字信號處理器b的輸入端相連，數(shù)字信號處理器b的輸出端與直接數(shù)字式頻率合成器b的輸入端連接，直接數(shù)字式頻率合成器b的輸出端與乘法芯片的輸入端連接。本方案中的印制板、焊錫及各電路元件均采用耐高溫的型號，以保證整個通信系統(tǒng)中的每個環(huán)節(jié)都能在高壓、高溫的井下環(huán)境中進行穩(wěn)定工作。
權(quán)利要求1.一種連續(xù)管鉆機井下通信系統(tǒng)，其特征在于:它包括光纖電纜(I)、光纖接插件(2)、井下通信裝置(3 )、至少一個前端傳感器(4 )及至少一個前端控制機構(gòu)(5 ); 所述的井下通信裝置(3 )由抗壓外筒(9 )和封裝在抗壓外筒(9 )內(nèi)的內(nèi)部電路組成，內(nèi)部電路包括光電轉(zhuǎn)換模塊(6 )、調(diào)制解調(diào)模塊(7 )和微控制器MCU (8 )，光電轉(zhuǎn)換模塊(6 )的輸出與調(diào)制解調(diào)模塊(7)的輸入相連，調(diào)制解調(diào)模塊(7)的輸出與微控制器MCU (8)連接； 光纖電纜(I)的一端與地面通信終端(10 )連接，另一端通過光纖接插件(2 )與光電轉(zhuǎn)換模塊(6)連接； 各前端傳感器(4)分別與微控制器MCU (8)的采集信號輸入端相連，各前端控制機構(gòu)(5)分別與微控制器MCU (8)的控制信號輸出端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)管鉆機井下通信系統(tǒng)，其特征在于:所述的光纖電纜(I)為高強度耐腐蝕、耐高溫的復合纜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)管鉆機井下通信系統(tǒng)，其特征在于:所述的抗壓外筒(9)從外向內(nèi)由抗壓筒(11)、絕緣層(12)和安裝筒(13)組成，絕緣層(12)緊貼于抗壓筒(11)的內(nèi)表面與安裝筒(13)的外表面之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)管鉆機井下通信系統(tǒng)，其特征在于:所述的調(diào)制解調(diào)模塊(7)包括調(diào)制電路和解調(diào)電路，所述的調(diào)制電路包括數(shù)字信號處理器a、調(diào)諧接收器和直接數(shù)字式頻率合成器a，調(diào)諧接收器的輸出端依次通過濾波器和幅值比較器與數(shù)字信號處理器a的輸入端連接，數(shù)字 信號處理器a的輸出端與直接數(shù)字式頻率合成器a的輸入端相連，直接數(shù)字式頻率合成器a的輸出端通過功率放大器與變壓器的輸入端連接；所述的解調(diào)電路包括數(shù)字信號處理器b、乘法芯片和接收天線，接收天線通過幅值放大器與乘法芯片的捕獲端相連，乘法芯片的輸出端依次通過帶通濾波器和整形器與數(shù)字信號處理器b的輸入端相連，數(shù)字信號處理器b的輸出端與直接數(shù)字式頻率合成器b的輸入端連接，直接數(shù)字式頻率合成器b的輸出端與乘法芯片的輸入端連接。
專利摘要本實用新型公開了一種連續(xù)管鉆機井下通信系統(tǒng)，它包括光纖電纜(1)、光纖接插件(2)、井下通信裝置(3)、至少一個前端傳感器(4)及至少一個前端控制機構(gòu)(5)；井下通信裝置(3)由抗壓外筒(9)和封裝在抗壓外筒(9)內(nèi)的內(nèi)部電路組成；光纖電纜(1)的一端與地面通信終端(10)連接，另一端通過光纖接插件(2)與光電轉(zhuǎn)換模塊(6)連接；各前端傳感器(4)分別與微控制器MCU(8)的采集信號輸入端相連，各前端控制機構(gòu)(5)分別與微控制器(8)的控制信號輸出端連接。本實用新型可在高溫、高壓的井下環(huán)境為鉆井施工提供可靠的信息化數(shù)據(jù)依據(jù)，提高了鉆井控制的精度、效率和安全性，降低了鉆井成本。
文檔編號E21B47/12GK202914087SQ20122041553
公開日2013年5月1日 申請日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者王江陽, 張波, 鄧果 申請人:成都宏天電傳工程有限公司