本發(fā)明涉及油氣鉆井隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及基于泥漿發(fā)電機(jī)供電的利用電磁波信號快速傳輸隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)的裝置。

背景技術(shù)：

電磁波信號傳輸廣泛地應(yīng)用于數(shù)字通信領(lǐng)域中，同時(shí)已應(yīng)用于油氣鉆井隨鉆測量領(lǐng)域，通常采取高溫鋰電池供電方式，編碼方式與正脈沖泥漿信號傳輸基本一致。

電磁波信號隨鉆傳輸技術(shù)是隨鉆測量傳輸技術(shù)的一種，其主要通過大功率的發(fā)射機(jī)使得發(fā)射天線發(fā)出的電磁波信號能夠在地面檢測并識別。在油氣鉆井隨鉆儀器領(lǐng)域，隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)快速上傳普遍采用旋轉(zhuǎn)閥脈沖器產(chǎn)生連續(xù)波泥漿脈沖的方式，例如渦輪汽笛連續(xù)波脈沖發(fā)生器和擺動剪切閥式連續(xù)波脈沖器，這些方式對脈沖器硬件和信號調(diào)制精度要求較高，數(shù)據(jù)處理過程繁瑣，難度大，成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供一種基于電磁波信號傳輸，利用大功率發(fā)電機(jī)供電，通過DPSK編碼的利用電磁波信號快速傳輸隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)的裝置。該發(fā)明采用大功率發(fā)電機(jī)供電，減少了鋰電池的使用，有利于保護(hù)環(huán)境，應(yīng)用范圍更廣，且高傳輸速率更有利于降低油氣鉆井成本。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種利用電磁波信號快速傳輸隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)的裝置，包括井下裝置和地面裝置,井下裝置包括電磁波發(fā)射天線、泥漿發(fā)電機(jī)總成、整流穩(wěn)壓模塊、天線驅(qū)動和編碼模塊、定向探管短節(jié)、可調(diào)伸縮連接模塊和電阻率伽馬短節(jié)，地面裝置包括依次連接的電磁波接收天線、數(shù)據(jù)處理儀、數(shù)據(jù)解碼軟件和顯示設(shè)備；

天線驅(qū)動和編碼模塊，用于將定向探管短節(jié)和電阻率伽馬短節(jié)的隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)根據(jù)傳輸要求進(jìn)行編碼，和利用功率放大電路驅(qū)動電磁波發(fā)射天線，將編碼數(shù)據(jù)傳輸至地面；

泥漿發(fā)電機(jī)總成，是井下所有設(shè)備工作的電力源，將泥漿流動的動能轉(zhuǎn)換為三相交流電；

整流穩(wěn)壓模塊，用于將發(fā)電機(jī)輸出的三相交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電，該直流電將用于井下各功能模塊的工作使用；

電磁波接收天線和數(shù)據(jù)處理儀，用于接收和處理電磁波發(fā)射天線發(fā)射的信號；

數(shù)據(jù)解碼軟件，用于將數(shù)據(jù)處理儀處理完成的信號進(jìn)行解碼并顯示。

所述天線驅(qū)動和編碼模塊能實(shí)現(xiàn)多種傳輸速率可調(diào)，數(shù)據(jù)處理儀能實(shí)現(xiàn)多級信號放大可調(diào)。

所述隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)包括井斜角、方位角、工具面角、溫度、電阻率值和自然伽馬值。

所述電阻率值為相位差電阻率，共有4種深度的相位差電阻率，任選兩種進(jìn)行實(shí)時(shí)上傳。

所述天線驅(qū)動和編碼模塊的編碼采用相對相移鍵控，利用調(diào)制信號前后碼元之間載波相對相位的變化傳遞數(shù)字信息，對于DPSK，相對相位差為0代表二進(jìn)制的0，相對相位差為π代表二進(jìn)制的1。

所述傳輸速率的變化是通過設(shè)置不同的載波頻率來實(shí)現(xiàn)的，對于某一載波頻率f，傳輸速率為(f/2)bps。

所述傳輸速率的設(shè)置是通過數(shù)據(jù)解碼軟件對天線驅(qū)動和編碼模塊輸出的載波頻率設(shè)置實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明的有益效果是：利用大功率大電機(jī)代替鋰電池，利用電磁波信號代替?zhèn)鹘y(tǒng)的正脈沖泥漿信號，結(jié)合DPSK編碼解碼方式，提高隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)的上傳速率，有效促進(jìn)油氣鉆井效率的提高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的利用電磁波信號快速傳輸隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)的裝置的井下裝置組成、供電和信號傳輸框圖；

圖2為本發(fā)明的利用電磁波信號快速傳輸隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)的裝置的地面裝置組成和信號傳輸框圖；

圖3為對本發(fā)明裝置的井下部分入井前進(jìn)行地面設(shè)置時(shí)，系統(tǒng)的組成和信號傳輸框圖；

圖4為DPSK編碼解碼方式傳輸速率和載波頻率關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明：

如圖1-4所示，本發(fā)明的的利用電磁波信號快速傳輸隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)的裝置，包括井下裝置和地面裝置,井下裝置包括電磁波發(fā)射天線1、泥漿發(fā)電機(jī)總成2、整流穩(wěn)壓模塊3、天線驅(qū)動和編碼模塊4、定向探管短節(jié)5、可調(diào)伸縮連接模塊6和電阻率伽馬短節(jié)7，地面裝置包括依次連接的電磁波接收天線8、數(shù)據(jù)處理儀9、數(shù)據(jù)解碼軟件10和顯示設(shè)備11；

天線驅(qū)動和編碼模塊4，用于將定向探管短節(jié)6和電阻率伽馬短節(jié)7的隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)根據(jù)傳輸要求進(jìn)行編碼，和利用功率放大電路驅(qū)動電磁波發(fā)射天線1，將編碼數(shù)據(jù)傳輸至地面；

泥漿發(fā)電機(jī)總成2，是井下所有設(shè)備工作的電力源，將泥漿流動的動能轉(zhuǎn)換為三相交流電；

整流穩(wěn)壓模塊3，用于將發(fā)電機(jī)輸出的三相交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電，該直流電將用于井下各功能模塊的工作使用；

電磁波接收天線8和數(shù)據(jù)處理儀9，用于接收和處理電磁波發(fā)射天線1發(fā)射的信號；

數(shù)據(jù)解碼軟件10，用于將數(shù)據(jù)處理儀處理完成的信號進(jìn)行解碼并顯示。

所述天線驅(qū)動和編碼模塊4能實(shí)現(xiàn)多種傳輸速率可調(diào)，數(shù)據(jù)處理儀9能實(shí)現(xiàn)多級信號放大可調(diào)。

所述隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)包括井斜角、方位角、工具面角、溫度、電阻率值和自然伽馬值。

所述電阻率值為相位差電阻率，共有4種深度的相位差電阻率，任選兩種進(jìn)行實(shí)時(shí)上傳。

所述天線驅(qū)動和編碼模塊4的編碼采用相對相移鍵控，利用調(diào)制信號前后碼元之間載波相對相位的變化傳遞數(shù)字信息，對于DPSK，相對相位差為0代表二進(jìn)制的0，相對相位差為π代表二進(jìn)制的1。

所述傳輸速率的變化是通過設(shè)置不同的載波頻率來實(shí)現(xiàn)的，對于某一載波頻率f，傳輸速率為(f/2)bps。

所述傳輸速率的設(shè)置是通過數(shù)據(jù)解碼軟件對天線驅(qū)動和編碼模塊輸出的載波頻率設(shè)置實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明基于電磁波信號傳輸，利用大功率發(fā)電機(jī)供電，通過DPSK編碼實(shí)現(xiàn)隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)快速上傳的工具和實(shí)現(xiàn)方法。具體地說，如圖1，為本發(fā)明的井下部分組成、供電和信號傳輸框圖。包括電磁波發(fā)射天線、泥漿發(fā)電機(jī)總成、整流穩(wěn)壓模塊、天線驅(qū)動和編碼模塊、定向探管短節(jié)、可調(diào)伸縮連接模塊和電阻率伽馬短節(jié)等部件。泥漿發(fā)電機(jī)總成是井下所有設(shè)備工作的電力源，其將泥漿流動的動能轉(zhuǎn)換為三相交流電，整流穩(wěn)壓模塊將發(fā)電機(jī)輸出的三相交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電，該直流電將用于井下各功能模塊(電阻率伽馬短節(jié)和定向探管短節(jié))的工作使用；天線驅(qū)動和編碼模塊一方面負(fù)責(zé)將定向探管短節(jié)和電阻率伽馬短節(jié)的隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)根據(jù)傳輸要求進(jìn)行編碼，另一方面負(fù)責(zé)利用功率放大電路驅(qū)動電磁波發(fā)射天線，將編碼數(shù)據(jù)傳輸至地面，可調(diào)伸縮連接模塊位于電阻率伽馬短節(jié)和定向探管短節(jié)之間。

圖2為本發(fā)明裝置的地面部分組成和信號傳輸框圖，包括地面電磁波接收天線、數(shù)據(jù)處理儀、數(shù)據(jù)解碼軟件和顯示設(shè)備等。地面電磁波接收天線和數(shù)據(jù)處理儀負(fù)責(zé)接收和處理電磁波發(fā)射天線發(fā)射的信號，數(shù)據(jù)解碼軟件負(fù)責(zé)根據(jù)天線驅(qū)動和編碼模塊的數(shù)據(jù)傳輸方式和載波頻率將數(shù)據(jù)處理儀處理完成的信號進(jìn)行解碼并發(fā)送至顯示設(shè)備顯示。

圖3為對本發(fā)明裝置的井下部分入井前進(jìn)行地面設(shè)置時(shí)，系統(tǒng)的組成和信號傳輸框圖，數(shù)據(jù)解碼軟件設(shè)置完傳輸方式和載波頻率后，通過地面設(shè)置箱給天線驅(qū)動和編碼模塊供電，設(shè)置傳輸方式、載波頻率和序列信號。

圖4為DPSK編碼解碼方式傳輸速率和載波頻率關(guān)系圖，傳輸速率為載波頻率的1/2，根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸速率要求設(shè)置相應(yīng)的載波頻率。

本發(fā)明裝置使用時(shí)，包括傳輸速率和參數(shù)設(shè)置、井下儀器連接、地面儀器連接。傳輸速率和參數(shù)設(shè)置主要利用數(shù)據(jù)解碼軟件設(shè)置傳輸方式、載波頻率、隨鉆測井參數(shù)序列，數(shù)據(jù)解碼軟件將這些參數(shù)下傳給天線驅(qū)動和編碼模塊。設(shè)置天線驅(qū)動和編碼模塊為DPSK編碼方式，載波頻率為f，隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)中井斜角、方位角和溫度在井下系統(tǒng)開始工作后發(fā)送一次，接著工具面角、兩個(gè)電阻率值和伽馬值四個(gè)參數(shù)交替循環(huán)發(fā)送。

依次連接井下部分的泥漿發(fā)電機(jī)總成、整流穩(wěn)壓模塊、天線驅(qū)動和編碼模塊、定向探管短節(jié)、可調(diào)伸縮連接模塊和電阻率伽馬短節(jié)，電磁波發(fā)射天線連接在天線驅(qū)動和編碼模塊4上，整流穩(wěn)壓模塊3還連接在電阻率伽馬短節(jié)7和定向探管短節(jié)5上。

依次連接地面部分的電磁波接收天線、數(shù)據(jù)處理儀、數(shù)據(jù)解碼軟件和顯示設(shè)備。

井下部分入井后，通過泥漿的循環(huán)流動帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，整流穩(wěn)壓模塊的轉(zhuǎn)換將發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電進(jìn)行交直流轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓，輸出至井下各用電模塊，定向探管短節(jié)和電阻率伽馬短節(jié)將其測量的隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)傳給天線驅(qū)動和編碼模塊，天線驅(qū)動和編碼模塊根據(jù)設(shè)定的傳輸方式、載波頻率和傳輸序列驅(qū)動電磁波發(fā)射天線向地面發(fā)射電磁波信號，經(jīng)地面電磁波接收天線、數(shù)據(jù)處理儀、數(shù)據(jù)解碼軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)接收、處理、解碼并在計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)顯示出來。

綜上所述，本發(fā)明的內(nèi)容并不局限在上述的實(shí)施例中，相同領(lǐng)域內(nèi)的有識之士可以在本發(fā)明的技術(shù)指導(dǎo)思想之內(nèi)可以輕易提出其他的實(shí)施例，但這種實(shí)施例都包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。