專利名稱：一種隨鉆測(cè)量超聲波數(shù)據(jù)傳輸方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油、天然氣鉆井過(guò)程中以鉆柱為信號(hào)傳輸介質(zhì)的井下鉆井參數(shù)超聲波數(shù)據(jù)傳輸方法及裝置。
背景技術(shù)：
石油鉆井、完井已經(jīng)進(jìn)入信息化、智能化階段，而及時(shí)獲得鉆井、完井作業(yè)時(shí)的隨鉆測(cè)量信息是實(shí)現(xiàn)信息化、智能化鉆井的前提條件。為了獲得鉆井、完井時(shí)的井下數(shù)據(jù)，需要建立地面與井下連通的通信系統(tǒng)。最早的井下數(shù)據(jù)傳輸方法是有線數(shù)據(jù)傳輸，典型的便是電纜隨鉆信號(hào)傳輸，其原理是在鉆桿的內(nèi)部下入電導(dǎo)線作為傳輸介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。該方法的傳輸速率高，可雙向傳遞信息，同時(shí)可以從地面直接向井下傳感器提供電力，井底無(wú)需附加動(dòng)力源；其缺點(diǎn)是制作工藝相對(duì)復(fù)雜，并且經(jīng)常影響正常鉆進(jìn)過(guò)程，增加了鉆井成本。隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線隨鉆測(cè)量技術(shù)漸漸取代了有線隨鉆測(cè)量技術(shù)。無(wú)線隨鉆測(cè)量技術(shù)按傳輸通道可分為鉆井液脈沖、電磁波和聲波3種方式。鉆井液脈沖法是無(wú)線傳輸方式中目前應(yīng)用最普遍的。鉆井液脈沖式傳輸以壓力波的脈沖通過(guò)編碼-解碼形式將井底傳感器獲得的信息傳輸?shù)骄稀Ｆ鋬?yōu)點(diǎn)是對(duì)鉆井工藝沒(méi)有特殊的要求和限制，僅用鉆井液流作為動(dòng)力，對(duì)正常鉆井作業(yè)影響很小，且通信可靠，能遠(yuǎn)距離傳輸。其缺點(diǎn)是鉆井液脈沖的數(shù)據(jù)傳輸速度較慢，數(shù)據(jù)傳輸速率較低，在氣體和氣液雙相流體中不能夠采用鉆井液脈沖傳輸方式。電磁隨鉆測(cè)量系統(tǒng)主要包括井下發(fā)射部分和地面接收部分。電磁隨鉆測(cè)量主要是利用電磁波作為信號(hào)傳輸?shù)拿浇?，?shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。電磁隨鉆測(cè)量信息傳輸不受可壓縮鉆井液介質(zhì)的影響，適合在欠平衡井、充氣鉆井和環(huán)空壓耗比較大的水平井中使用。電磁隨鉆測(cè)量可以在鉆進(jìn)、循環(huán)及起下鉆過(guò)程中隨時(shí)接收數(shù)據(jù)，不必停鉆進(jìn)行測(cè)量，且其數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉆井液脈沖式傳輸。所以，電磁隨鉆測(cè)量系統(tǒng)可以大大提高數(shù)據(jù)傳輸量和速度，為精確控制井眼軌跡創(chuàng)造條件。但電磁波經(jīng)過(guò)地層進(jìn)行傳輸，受地層電阻率的影響很大。通常情況下，地層電阻率越小，信號(hào)的衰減就越嚴(yán)重。電磁波傳輸通道是一個(gè)開(kāi)放式的通道，電磁波在發(fā)射源處向周圍的無(wú)限空間輻射，隨著信號(hào)的吸收、衰減而逐漸減弱甚至消失。當(dāng)達(dá)到一定深度時(shí)，在地面將難以檢測(cè)到有效的電磁波信號(hào)。聲波隨鉆測(cè)量是在鉆井作業(yè)過(guò)程中，利用聲波作為載波，將具有高彈性模量的鉆具系統(tǒng)、井下流體、高壓氣體和地層作為傳遞介質(zhì)，在井下與地面之間建立起無(wú)線傳輸，實(shí)現(xiàn)地面與井下的雙向通信。井下聲信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出聲信號(hào)，聲波隨鉆測(cè)量所使用的傳輸通道有鉆柱、井下流體、高壓氣體和地層。鉆柱是由單一材質(zhì)或多種材質(zhì)的鉆具連接而成， 貫穿井眼，連通地面和井底，為聲波通信提供了一個(gè)較好的傳輸通道，而且這個(gè)通道幾乎不會(huì)受到鉆井液成分和地層特性等外界因素的影響。專利申請(qǐng)?zhí)枮?01010189798.0采用 200 1200Hz頻段完成數(shù)據(jù)傳輸，但在鉆井過(guò)程中，由于鉆機(jī)、鉆具機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械波大多分布在低頻段，會(huì)對(duì)低頻聲波傳輸造成干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種隨鉆測(cè)量超聲波數(shù)據(jù)傳輸方法及裝置，該方法和裝置利用超聲波可在鉆柱中穩(wěn)定傳輸井下鉆井參數(shù)數(shù)據(jù)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案在方鉆桿下端安裝數(shù)據(jù)發(fā)送短接，在方鉆桿上端安裝數(shù)據(jù)接收短接。數(shù)據(jù)發(fā)送短接置于方鉆桿下端，采集井下鉆柱的鉆壓、扭矩、拉力和溫度共四種鉆井?dāng)?shù)據(jù)并將其加載到30士2. 5KHz的超聲波信號(hào)上間歇發(fā)送。數(shù)據(jù)接收短接置于方鉆桿上端，接收來(lái)自數(shù)據(jù)發(fā)送短接傳來(lái)的超聲波信號(hào)并轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)射給控制室。數(shù)據(jù)發(fā)送短接上端通過(guò)母螺紋與方鉆桿聯(lián)接，下端通過(guò)公螺紋與井下鉆柱聯(lián)接。數(shù)據(jù)發(fā)送短接內(nèi)安裝有電源組，參數(shù)采集儀和超聲波探頭，電源組通過(guò)電源電纜與參數(shù)采集儀連接，并為鉆井?dāng)?shù)據(jù)采集和發(fā)送提供電源，參數(shù)采集儀通過(guò)傳感器采集井下鉆柱的鉆壓、扭矩、拉力和溫度共四種鉆井?dāng)?shù)據(jù)，再將鉆井?dāng)?shù)據(jù)調(diào)制成電信號(hào)后經(jīng)信號(hào)電纜傳輸給超聲波探頭，超聲波探頭將電信號(hào)加載到30士2. 5KHz的超聲波信號(hào)上間歇發(fā)送，此時(shí)鉆柱作為信號(hào)載體將超聲波傳輸給位于方鉆桿上端的數(shù)據(jù)接收短接。數(shù)據(jù)接收短接上端通過(guò)母螺紋與水龍頭聯(lián)接，下端通過(guò)公螺紋與方鉆桿聯(lián)接。數(shù)據(jù)接收短接內(nèi)安裝有超聲波探頭，信號(hào)處理儀和電池組，超聲波探頭通過(guò)信號(hào)電纜與信號(hào)處理儀連接，電池組通過(guò)電源電纜與信號(hào)處理儀連接，射頻天線與信號(hào)處理儀連接。超聲波探頭接收由鉆柱傳遞過(guò)來(lái)的超聲波頻率信號(hào)，然后通過(guò)信號(hào)電纜將信號(hào)傳輸給信號(hào)處理儀。信號(hào)處理儀分析并獲取載波數(shù)據(jù)， 并將該數(shù)據(jù)通過(guò)射頻天線發(fā)射給控制室顯示和存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)發(fā)送短接間歇發(fā)送一定頻率的超聲波信號(hào)的具體方法是參數(shù)采集儀采集井下鉆柱的鉆壓、扭矩、拉力和溫度共四種鉆井?dāng)?shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)字轉(zhuǎn)頻率方式將該數(shù)據(jù)加載到 30士2. 5KHz上，即當(dāng)參數(shù)為最小值時(shí)超聲波發(fā)送信號(hào)頻率為27. 5KHz,當(dāng)參數(shù)為最大值時(shí)超聲波發(fā)送信號(hào)頻率為32. 5KHz，介于中間值時(shí)輸出頻率滿足線性關(guān)系。超聲波間歇發(fā)送具有一定周期性，其周期為IOOms到IOs之間可人為選擇。當(dāng)處于發(fā)送期間時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送短接發(fā)送超聲波信號(hào)，當(dāng)處于等待期間時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送短接可接收來(lái)自數(shù)據(jù)接收短接下達(dá)的命令， 命令包括要求上傳的數(shù)據(jù)，從而構(gòu)成雙向的超聲波數(shù)據(jù)傳輸模式。數(shù)據(jù)接收短接接收數(shù)據(jù)和下達(dá)命令的具體方法是當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送短接處于超聲波發(fā)送狀態(tài)時(shí)，數(shù)據(jù)接收短接內(nèi)的超聲波探頭接收超聲波信號(hào)，并將該信號(hào)通過(guò)信號(hào)電纜傳輸給信號(hào)處理儀，信號(hào)處理儀完成對(duì)信號(hào)的放大、程控濾波、FFT、計(jì)頻操作，F(xiàn)FT首先獲取信號(hào)在25KHz到35KHz之間的頻帶分布，找出數(shù)據(jù)載波信號(hào)的頻率范圍，通過(guò)調(diào)整程控濾波器獲取載波信號(hào)后進(jìn)行精確計(jì)頻得到數(shù)據(jù)發(fā)送短接所發(fā)送的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)經(jīng)射頻天線發(fā)射給控制室。當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送短接處于等待期間時(shí)，數(shù)據(jù)接收短接通過(guò)發(fā)送一定頻率的超聲波完成命令下達(dá)，比如數(shù)據(jù)接收短接發(fā)送的超聲波頻率為^KHz時(shí)表示要求數(shù)據(jù)發(fā)送短接在下個(gè)發(fā)送周期上傳鉆壓數(shù)據(jù)，發(fā)送的超聲波頻率為^KHz時(shí)表示要求數(shù)據(jù)發(fā)送短接在下個(gè)發(fā)送周期上傳扭矩?cái)?shù)據(jù)，發(fā)送的超聲波頻率為30KHz時(shí)表示要求數(shù)據(jù)發(fā)送短接在下個(gè)發(fā)送周期上傳溫度數(shù)據(jù)，發(fā)送的超聲波頻率為31KHz時(shí)表示要求數(shù)據(jù)發(fā)送短接在下個(gè)發(fā)送周期上傳拉力數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)接收短接的發(fā)送命令必須在數(shù)據(jù)發(fā)送短接處于等待周期內(nèi)完成。數(shù)據(jù)發(fā)送短接采用數(shù)據(jù)接收短接超聲波信號(hào)接收的處理方法來(lái)解析信號(hào)。超聲波探頭中心頻率為30KHz，帶寬為5KHz。
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電源組為高能鋰電池組。數(shù)據(jù)發(fā)送短接和數(shù)據(jù)接收短接材料均為鉆桿材料。數(shù)據(jù)發(fā)送短接和數(shù)據(jù)接收短接分別置于保護(hù)外殼中。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)超聲波數(shù)據(jù)傳輸方法采用的是無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，避免了因電纜數(shù)據(jù)傳輸影響正常鉆進(jìn)過(guò)程，降低了鉆井成本。(2)超聲波數(shù)據(jù)傳輸和電磁波數(shù)據(jù)傳輸一樣，不需要泥漿循環(huán)，可應(yīng)用于鉆井液鉆井和空氣鉆井，受鉆井介質(zhì)的影響很小。(3) 與低頻聲波數(shù)據(jù)傳輸相比，超聲波數(shù)據(jù)傳輸具有抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。(4)超聲波數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單、工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、投資少。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的數(shù)據(jù)發(fā)送短接示意圖。圖3是本發(fā)明的數(shù)據(jù)接收短接示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖1所示，在方鉆桿3下端安裝數(shù)據(jù)發(fā)送短接2，在方鉆桿3上端安裝數(shù)據(jù)接收短接4。數(shù)據(jù)發(fā)送短接2置于方鉆桿3下端，采集井下鉆柱1的鉆壓、扭矩、拉力和溫度共四種鉆井?dāng)?shù)據(jù)并將其加載到30士2. 5KHz的超聲波信號(hào)上間歇發(fā)送。數(shù)據(jù)接收短接4置于方鉆桿3上端，接收來(lái)自數(shù)據(jù)發(fā)送短接2傳來(lái)的超聲波信號(hào)并轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)射給控制室。 數(shù)據(jù)發(fā)送短接2上端通過(guò)母螺紋5與方鉆桿3聯(lián)接，下端通過(guò)公螺紋8與井下鉆柱1聯(lián)接。 數(shù)據(jù)發(fā)送短接2內(nèi)安裝有電源組7，參數(shù)采集儀11和超聲波探頭9，電源組7通過(guò)電源電纜 12與參數(shù)采集儀11連接，并為鉆井?dāng)?shù)據(jù)采集和發(fā)送提供電源，參數(shù)采集儀11通過(guò)傳感器采集井下鉆柱1的鉆壓、扭矩、拉力和溫度共四種鉆井?dāng)?shù)據(jù)，再將鉆井?dāng)?shù)據(jù)調(diào)制成電信號(hào)后經(jīng)信號(hào)電纜10傳輸給超聲波探頭9，超聲波探頭9將電信號(hào)加載到30士2. 5KHz的超聲波信號(hào)上間歇發(fā)送，此時(shí)鉆柱作為信號(hào)載體將超聲波傳輸給位于方鉆桿3上端的數(shù)據(jù)接收短接4。數(shù)據(jù)接收短接4上端通過(guò)母螺紋14與水龍頭13聯(lián)接，下端通過(guò)公螺紋17與方鉆桿 3聯(lián)接。數(shù)據(jù)接收短接4內(nèi)安裝有超聲波探頭18，信號(hào)處理儀20和電池組16，超聲波探頭 18通過(guò)信號(hào)電纜19與信號(hào)處理儀20連接，電池組16通過(guò)電源電纜22與信號(hào)處理儀20連接，射頻天線21與信號(hào)處理儀20連接。超聲波探頭18接收由鉆柱傳遞過(guò)來(lái)的超聲波頻率信號(hào)，然后通過(guò)信號(hào)電纜19將信號(hào)傳輸給信號(hào)處理儀20。信號(hào)處理儀20分析并獲取載波數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)通過(guò)射頻天線21發(fā)射給控制室顯示和存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)發(fā)送短接2間歇發(fā)送一定頻率的超聲波信號(hào)的具體方法是參數(shù)采集儀11采集井下鉆柱1的鉆壓、扭矩、拉力和溫度共四種鉆井?dāng)?shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)字轉(zhuǎn)頻率方式將該數(shù)據(jù)加載到30士2. 5KHZ上，即當(dāng)參數(shù)為最小值時(shí)超聲波發(fā)送信號(hào)頻率為27. 5KHz,當(dāng)參數(shù)為最大值時(shí)超聲波發(fā)送信號(hào)頻率為32. 5KHz，介于中間值時(shí)輸出頻率滿足線性關(guān)系。超聲波間歇發(fā)送具有一定周期性，其周期為IOOms到IOs之間可人為選擇。當(dāng)處于發(fā)送期間時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送短接2發(fā)送超聲波信號(hào)，當(dāng)處于等待期間時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送短接2可接收來(lái)自數(shù)據(jù)接收短接4下達(dá)的命令，命令包括要求上傳的數(shù)據(jù)，從而構(gòu)成雙向的超聲波數(shù)據(jù)傳輸模式。
數(shù)據(jù)接收短接4接收數(shù)據(jù)和下達(dá)命令的具體方法是當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送短接2處于超聲波發(fā)送狀態(tài)時(shí)，數(shù)據(jù)接收短接4內(nèi)的超聲波探頭18接收超聲波信號(hào)，并將該信號(hào)通過(guò)信號(hào)電纜19傳輸給信號(hào)處理儀20，信號(hào)處理儀20完成對(duì)信號(hào)的放大、程控濾波、FFT、計(jì)頻操作， FFT首先獲取信號(hào)在25KHz到35KHz之間的頻帶分布，找出數(shù)據(jù)載波信號(hào)的頻率范圍，通過(guò)調(diào)整程控濾波器獲取載波信號(hào)后進(jìn)行精確計(jì)頻得到數(shù)據(jù)發(fā)送短接2所發(fā)送的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)經(jīng)射頻天線21發(fā)射給控制室。當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送短接2處于等待期間時(shí)，數(shù)據(jù)接收短接4通過(guò)發(fā)送一定頻率的超聲波完成命令下達(dá)，比如數(shù)據(jù)接收短接4發(fā)送的超聲波頻率為^KHz時(shí)表示要求數(shù)據(jù)發(fā)送短接2在下個(gè)發(fā)送周期上傳鉆壓數(shù)據(jù)，發(fā)送的超聲波頻率為^KHz時(shí)表示要求數(shù)據(jù)發(fā)送短接2在下個(gè)發(fā)送周期上傳扭矩?cái)?shù)據(jù)，發(fā)送的超聲波頻率為30KHz時(shí)表示要求數(shù)據(jù)發(fā)送短接2在下個(gè)發(fā)送周期上傳溫度數(shù)據(jù)，發(fā)送的超聲波頻率為31KHz時(shí)表示要求數(shù)據(jù)發(fā)送短接2在下個(gè)發(fā)送周期上傳拉力數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)接收短接4的發(fā)送命令必須在數(shù)據(jù)發(fā)送短接2處于等待周期內(nèi)完成。數(shù)據(jù)發(fā)送短接2采用數(shù)據(jù)接收短接4超聲波信號(hào)接收的處理方法來(lái)解析信號(hào)。超聲波探頭9和超聲波探頭18中心頻率均為30KHz，帶寬均為5KHz。電源組7和電池組16均選用高能鋰電池組。數(shù)據(jù)發(fā)送短接2和數(shù)據(jù)接收短接4材料均為鉆桿材料，并且分別被外殼6和外殼15保護(hù)。本發(fā)明采用超聲波作為隨鉆參數(shù)載波完成數(shù)據(jù)傳輸，主要針對(duì)解決信號(hào)傳輸過(guò)程中機(jī)械振動(dòng)所產(chǎn)生的干擾，從而彌補(bǔ)低頻聲波數(shù)據(jù)傳輸易受干擾的缺陷，以實(shí)現(xiàn)石油鉆井隨鉆測(cè)量參數(shù)的無(wú)線傳輸。
權(quán)利要求
1.一種隨鉆測(cè)量超聲波數(shù)據(jù)傳輸方法及裝置，其特征在于在方鉆桿(3)下端安裝數(shù)據(jù)發(fā)送短接(2)，在方鉆桿(3)上端安裝數(shù)據(jù)接收短接(4)；數(shù)據(jù)發(fā)送短接(2)置于方鉆桿(3)下端，采集井下鉆柱(1)的鉆壓、扭矩、拉力和溫度共四種鉆井?dāng)?shù)據(jù)并將其加載到 30士2. 5KHz的超聲波信號(hào)上間歇發(fā)送；數(shù)據(jù)接收短接(4)置于方鉆桿(3)上端，接收來(lái)自數(shù)據(jù)發(fā)送短接(2)傳來(lái)的超聲波信號(hào)并轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)射給控制室；數(shù)據(jù)發(fā)送短接(2) 上端通過(guò)母螺紋(5)與方鉆桿(3)聯(lián)接，下端通過(guò)公螺紋(8)與井下鉆柱(1)聯(lián)接；數(shù)據(jù)發(fā)送短接(2)內(nèi)安裝有電源組(7)，參數(shù)采集儀(11)和超聲波探頭(9)，電源組(7)通過(guò)電源電纜(12)與參數(shù)采集儀(11)連接，并為鉆井?dāng)?shù)據(jù)采集和發(fā)送提供電源，參數(shù)采集儀(11) 通過(guò)傳感器采集井下鉆柱(1)的鉆壓、扭矩、拉力和溫度共四種鉆井?dāng)?shù)據(jù)，再將鉆井?dāng)?shù)據(jù)調(diào)制成電信號(hào)后經(jīng)信號(hào)電纜(10)傳輸給超聲波探頭(9)，超聲波探頭(9)將電信號(hào)加載到 30士2. 5KHz的超聲波信號(hào)上間歇發(fā)送，此時(shí)鉆柱作為信號(hào)載體將超聲波傳輸給位于方鉆桿 (3)上端的數(shù)據(jù)接收短接(4);數(shù)據(jù)接收短接(4)上端通過(guò)母螺紋(14)與水龍頭(13)聯(lián)接， 下端通過(guò)公螺紋(17)與方鉆桿(3)聯(lián)接；數(shù)據(jù)接收短接(4)內(nèi)安裝有超聲波探頭(18)，信號(hào)處理儀(20)和電池組(16)，超聲波探頭(18)通過(guò)信號(hào)電纜(19)與信號(hào)處理儀(20)連接， 電池組(16)通過(guò)電源電纜(22)與信號(hào)處理儀(20)連接，射頻天線(21)與信號(hào)處理儀(20) 連接；超聲波探頭(18)接收由鉆柱傳遞過(guò)來(lái)的超聲波頻率信號(hào)，然后通過(guò)信號(hào)電纜(19)將信號(hào)傳輸給信號(hào)處理儀(20)；信號(hào)處理儀(20)分析并獲取載波數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)通過(guò)射頻天線(21)發(fā)射給控制室顯示和存儲(chǔ)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隨鉆測(cè)量超聲波數(shù)據(jù)傳輸方法及裝置，其特征在于所述的數(shù)據(jù)發(fā)送短接(2)間歇發(fā)送一定頻率的超聲波信號(hào)的具體方法是參數(shù)采集儀(11)采集井下鉆柱(1)的鉆壓、扭矩、拉力和溫度共四種鉆井?dāng)?shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)字轉(zhuǎn)頻率方式將該數(shù)據(jù)加載到30士2. 5KHz上，即當(dāng)參數(shù)為最小值時(shí)超聲波發(fā)送信號(hào)頻率為27. 5KHz,當(dāng)參數(shù)為最大值時(shí)超聲波發(fā)送信號(hào)頻率為32. 5KHz，介于中間值時(shí)輸出頻率滿足線性關(guān)系；超聲波間歇發(fā)送具有一定周期性，其周期為IOOms到IOs之間可人為選擇；當(dāng)處于發(fā)送期間時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送短接(2)發(fā)送超聲波信號(hào)，當(dāng)處于等待期間時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送短接(2)可接收來(lái)自數(shù)據(jù)接收短接(4 )下達(dá)的命令，命令包括要求上傳的數(shù)據(jù)，從而構(gòu)成雙向的超聲波數(shù)據(jù)傳輸模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隨鉆測(cè)量超聲波數(shù)據(jù)傳輸方法及裝置，其特征在于所述的數(shù)據(jù)接收短接(4)接收數(shù)據(jù)和下達(dá)命令的具體方法是當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送短接(2)處于超聲波發(fā)送狀態(tài)時(shí)，數(shù)據(jù)接收短接(4)內(nèi)的超聲波探頭(18)接收超聲波信號(hào)，并將該信號(hào)通過(guò)信號(hào)電纜(19)傳輸給信號(hào)處理儀(20)，信號(hào)處理儀(20)完成對(duì)信號(hào)的放大、程控濾波、 FFT、計(jì)頻操作，F(xiàn)FT首先獲取信號(hào)在25KHz到35KHz之間的頻帶分布，找出數(shù)據(jù)載波信號(hào)的頻率范圍，通過(guò)調(diào)整程控濾波器獲取載波信號(hào)后進(jìn)行精確計(jì)頻得到數(shù)據(jù)發(fā)送短接(2)所發(fā)送的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)經(jīng)射頻天線(21)發(fā)射給控制室；當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送短接(2)處于等待期間時(shí)，數(shù)據(jù)接收短接(4)通過(guò)發(fā)送一定頻率的超聲波完成命令下達(dá)，比如數(shù)據(jù)接收短接(4)發(fā)送的超聲波頻率為^KHz時(shí)表示要求數(shù)據(jù)發(fā)送短接(2)在下個(gè)發(fā)送周期上傳鉆壓數(shù)據(jù)，發(fā)送的超聲波頻率為^KHz時(shí)表示要求數(shù)據(jù)發(fā)送短接(2)在下個(gè)發(fā)送周期上傳扭矩?cái)?shù)據(jù)，發(fā)送的超聲波頻率為30KHz時(shí)表示要求數(shù)據(jù)發(fā)送短接(2)在下個(gè)發(fā)送周期上傳溫度數(shù)據(jù)，發(fā)送的超聲波頻率為31KHz時(shí)表示要求數(shù)據(jù)發(fā)送短接(2)在下個(gè)發(fā)送周期上傳拉力數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)接收短接(4)的發(fā)送命令必須在數(shù)據(jù)發(fā)送短接(2)處于等待周期內(nèi)完成；數(shù)據(jù)發(fā)送短接(2)采用數(shù)據(jù)接收短接(4)超聲波信號(hào)接收的處理方法來(lái)解析信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隨鉆測(cè)量超聲波數(shù)據(jù)傳輸方法及裝置，其特征在于所述的超聲波探頭(9)和超聲波探頭(18)中心頻率均為30KHz，帶寬均為5KHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隨鉆測(cè)量超聲波數(shù)據(jù)傳輸方法及裝置，其特征在于所述的電源組(7)和電池組(16)均為高能鋰電池組。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隨鉆測(cè)量超聲波數(shù)據(jù)傳輸方法及裝置，其特征在于所述的數(shù)據(jù)發(fā)送短接(2)和數(shù)據(jù)接收短接(4)材料均為鉆桿材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隨鉆測(cè)量超聲波數(shù)據(jù)傳輸方法及裝置，其特征在于所述的數(shù)據(jù)發(fā)送短接(2)用外殼(6)保護(hù)，數(shù)據(jù)接收短接(4)用外殼(15)保護(hù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種隨鉆測(cè)量超聲波數(shù)據(jù)傳輸方法及裝置，在方鉆桿下端安裝數(shù)據(jù)發(fā)送短接，分別采集井下鉆柱的鉆壓、扭矩、拉力和溫度共四種鉆井?dāng)?shù)據(jù)并將其加載到30±2.5kHz的超聲波信號(hào)上間歇發(fā)送，超聲波信號(hào)傳輸載體為鉆柱。在方鉆桿上端安裝數(shù)據(jù)接收短接，一方面用于接收數(shù)據(jù)發(fā)送短接發(fā)送的超聲波信號(hào)，將接收到的信號(hào)解調(diào)后數(shù)據(jù)通過(guò)射頻天線發(fā)射給控制室顯示和存儲(chǔ)；另一方面還可用于向數(shù)據(jù)發(fā)送短接下達(dá)命令指示下一周期上傳何種鉆井?dāng)?shù)據(jù)。該方法和裝置以其抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)穩(wěn)定、工藝簡(jiǎn)單、成本低、無(wú)需電纜傳輸和泥漿循環(huán)等優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)低頻聲波數(shù)據(jù)傳輸方法缺陷，可適用于石油、天然氣鉆井過(guò)程中鉆井?dāng)?shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。
文檔編號(hào)E21B47/16GK102425410SQ20111030488
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者嚴(yán)仁田, 周瑩, 曾德智, 朱紅鈞, 林元華, 武元鵬, 王其軍, 謝娟 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)