一種利用電磁波信號快速傳輸隨鉆測井數據的裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種利用電磁波信號快速傳輸隨鉆測井數據的裝置，包括井下裝置和地面裝置,井下裝置包括電磁波發射天線、泥漿發電機總成、整流穩壓模塊、天線驅動和編碼模塊、定向探管短節、可調伸縮連接模塊和電阻率伽馬短節，地面裝置包括依次連接的電磁波接收天線、數據處理儀、數據解碼軟件和顯示設備；本發明專利技術基于泥漿發電機供電，利用電磁波信號實時傳輸隨鉆測井數據，以便實現隨鉆測井數據的快速上傳。本發明專利技術比傳統的正脈沖泥漿信號傳輸速率快，不使用鋰電池，更有利于保護環境，且現場組裝方便，具有很大的實用意義。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及油氣鉆井隨鉆測井數據實時傳輸
，特別涉及基于泥漿發電機供電的利用電磁波信號快速傳輸隨鉆測井數據的裝置。
技術介紹
電磁波信號傳輸廣泛地應用于數字通信領域中，同時已應用于油氣鉆井隨鉆測量領域，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是隨鉆測量傳輸技術的一種，其主要通過大功率的發射機使得發射天線發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域，隨鉆測井數據快速上傳普遍采用旋轉閥脈沖器產生連續波泥漿脈沖的方式，例如渦輪汽笛連續波脈沖發生器和擺動剪切閥式連續波脈沖器，這些方式對脈沖器硬件和信號調制精度要求較高，數據處理過程繁瑣，難度大，成本較高。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術提供一種基于電磁波信號傳輸，利用大功率發電機供電，通過DPSK編碼的利用電磁波信號快速傳輸隨鉆測井數據的裝置。該專利技術采用大功率發電機供電，減少了鋰電池的使用，有利于保護環境，應用范圍更廣，且高傳輸速率更有利于降低油氣鉆井成本。為了解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案是：一種利用電磁波信號快速傳輸隨鉆測井數據的裝置，包括井下裝置和地面裝置,井下裝置包括電磁波發射天線、泥漿發電機總成、整流穩壓模塊、天線驅動和編碼模塊、定向探管短節、可調伸縮連接模塊和電阻率伽馬短節，地面裝置包括依次連接的電磁波接收天線、數據處理儀、數據解碼軟件和顯示設備；天線驅動和編碼模塊，用于將定向探管短節和電阻率伽馬短節的隨鉆測井數據根據傳輸要求進行編碼，和利用功率放大電路驅動電磁波發射天線，將編碼數據傳輸至地面；泥漿發電機總成，是井下所有設備工作的電力源，將泥漿流動的動能轉換為三相交流電；整流穩壓模塊，用于將發電機輸出的三相交流電轉換為穩定的直流電，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據處理儀，用于接收和處理電磁波發射天線發射的信號；數據解碼軟件，用于將數據處理儀處理完成的信號進行解碼并顯示。所述天線驅動和編碼模塊能實現多種傳輸速率可調，數據處理儀能實現多級信號放大可調。所述隨鉆測井數據包括井斜角、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，任選兩種進行實時上傳。所述天線驅動和編碼模塊的編碼采用相對相移鍵控，利用調制信號前后碼元之間載波相對相位的變化傳遞數字信息，對于DPSK，相對相位差為0代表二進制的0，相對相位差為π代表二進制的1。所述傳輸速率的變化是通過設置不同的載波頻率來實現的，對于某一載波頻率f，傳輸速率為(f/2)bps。所述傳輸速率的設置是通過數據解碼軟件對天線驅動和編碼模塊輸出的載波頻率設置實現的。本專利技術的有益效果是：利用大功率大電機代替鋰電池，利用電磁波信號代替傳統的正脈沖泥漿信號，結合DPSK編碼解碼方式，提高隨鉆測井數據的上傳速率，有效促進油氣鉆井效率的提高。附圖說明圖1為本專利技術的利用電磁波信號快速傳輸隨鉆測井數據的裝置的井下裝置組成、供電和信號傳輸框圖；圖2為本專利技術的利用電磁波信號快速傳輸隨鉆測井數據的裝置的地面裝置組成和信號傳輸框圖；圖3為對本專利技術裝置的井下部分入井前進行地面設置時，系統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系圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步詳細說明：如圖1-4所示，本專利技術的的利用電磁波信號快速傳輸隨鉆測井數據的裝置，包括井下裝置和地面裝置,井下裝置包括電磁波發射天線1、泥漿發電機總成2、整流穩壓模塊3、天線驅動和編碼模塊4、定向探管短節5、可調伸縮連接模塊6和電阻率伽馬短節7，地面裝置包括依次連接的電磁波接收天線8、數據處理儀9、數據解碼軟件10和顯示設備11；天線驅動和編碼模塊4，用于將定向探管短節6和電阻率伽馬短節7的隨鉆測井數據根據傳輸要求進行編碼，和利用功率放大電路驅動電磁波發射天線1，將編碼數據傳輸至地面；泥漿發電機總成2，是井下所有設備工作的電力源，將泥漿流動的動能轉換為三相交流電；整流穩壓模塊3，用于將發電機輸出的三相交流電轉換為穩定的直流電，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和數據處理儀9，用于接收和處理電磁波發射天線1發射的信號；數據解碼軟件10，用于將數據處理儀處理完成的信號進行解碼并顯示。所述天線驅動和編碼模塊4能實現多種傳輸速率可調，數據處理儀9能實現多級信號放大可調。所述隨鉆測井數據包括井斜角、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，任選兩種進行實時上傳。所述天線驅動和編碼模塊4的編碼采用相對相移鍵控，利用調制信號前后碼元之間載波相對相位的變化傳遞數字信息，對于DPSK，相對相位差為0代表二進制的0，相對相位差為π代表二進制的1。所述傳輸速率的變化是通過設置不同的載波頻率來實現的，對于某一載波頻率f，傳輸速率為(f/2)bps。所述傳輸速率的設置是通過數據解碼軟件對天線驅動和編碼模塊輸出的載波頻率設置實現的。本專利技術基于電磁波信號傳輸，利用大功率發電機供電，通過DPSK編碼實現隨鉆測井數據快速上傳的工具和實現方法。具體地說，如圖1，為本專利技術的井下部分組成、供電和信號傳輸框圖。包括電磁波發射天線、泥漿發電機總成、整流穩壓模塊、天線驅動和編碼模塊、定向探管短節、可調伸縮連接模塊和電阻率伽馬短節等部件。泥漿發電機總成是井下所有設備工作的電力源，其將泥漿流動的動能轉換為三相交流電，整流穩壓模塊將發電機輸出的三相交流電轉換為穩定的直流電，該直流電將用于井下各功能模塊(電阻率伽馬短節和定向探管短節)的工作使用；天線驅動和編碼模塊一方面負責將定向探管短節和電阻率伽馬短節的隨鉆測井數據根據傳輸要求進行編碼，另一方面負責利用功率放大電路驅動電磁波發射天線，將編碼數據傳輸至地面，可調伸縮連接模塊位于電阻率伽馬短節和定向探管短節之間。圖2為本專利技術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、數據處理儀、數據解碼軟件和顯示設備等。地面電磁波接收天線和數據處理儀負責接收和處理電磁波發射天線發射的信號，數據解碼軟件負責根據天線驅動和編碼模塊的數據傳輸方式和載波頻率將數據處理儀處理完成的信號進行解碼并發送至顯示設備顯示。圖3為對本專利技術裝置的井下部分入井前進行地面設置時，系統的組成和信號傳輸框圖，數據解碼軟件設置完傳輸方式和載波頻率后，通過地面設置箱給天線驅動和編碼模塊供電，設置傳輸方式、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系圖，傳輸速率為載波頻率的1/2，根據現場數據傳輸速率要求設置相應的載波頻率。本專利技術裝置使用時，包括傳輸速率和參數設置、井下儀器連接、地面儀器連接。傳輸速率和參數設置主要利用數據解碼軟件設置傳輸方式、載波頻率、隨鉆測井參數序列，數據解碼軟件將這些參數下傳給天線驅動和編碼模塊。設置天線驅動和編碼模塊為DPSK編碼方式，載波頻率為f，隨鉆測井數據中井斜角、方位角和溫度在井下系統開始工作后發送一次，接著工具面角、兩個電阻率值和伽馬值四個參數交替循環發送。依次連接井下部分的泥漿發電機總成、整流穩壓模塊、天線驅動和編碼模塊、定向探管短節、可調伸縮連接模塊和電阻率伽馬短本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用電磁波信號快速傳輸隨鉆測井數據的裝置，包括井下裝置和地面裝置,其特征在于,井下裝置包括電磁波發射天線(1)、泥漿發電機總成(2)、整流穩壓模塊(3)、天線驅動和編碼模塊(4)、定向探管短節(5)、可調伸縮連接模塊(6)和電阻率伽馬短節(7)，地面裝置包括依次連接的電磁波接收天線(8)、數據處理儀(9)、數據解碼軟件(10)和顯示設備(11)；天線驅動和編碼模塊(4)，用于將定向探管短節(6)和電阻率伽馬短節(7)的隨鉆測井數據根據傳輸要求進行編碼，和利用功率放大電路驅動電磁波發射天線(1)，將編碼數據傳輸至地面；泥漿發電機總成(2)，是井下所有設備工作的電力源，將泥漿流動的動能轉換為三相交流電；整流穩壓模塊(3)，用于將發電機輸出的三相交流電轉換為穩定的直流電，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)和數據處理儀(9)，用于接收和處理電磁波發射天線(1)發射的信號；數據解碼軟件(10)，用于將數據處理儀處理完成的信號進行解碼并顯示。

【技術特征摘要】
1.一種利用電磁波信號快速傳輸隨鉆測井數據的裝置，包括井下裝置和地面裝置,其特征在于,井下裝置包括電磁波發射天線(1)、泥漿發電機總成(2)、整流穩壓模塊(3)、天線驅動和編碼模塊(4)、定向探管短節(5)、可調伸縮連接模塊(6)和電阻率伽馬短節(7)，地面裝置包括依次連接的電磁波接收天線(8)、數據處理儀(9)、數據解碼軟件(10)和顯示設備(11)；天線驅動和編碼模塊(4)，用于將定向探管短節(6)和電阻率伽馬短節(7)的隨鉆測井數據根據傳輸要求進行編碼，和利用功率放大電路驅動電磁波發射天線(1)，將編碼數據傳輸至地面；泥漿發電機總成(2)，是井下所有設備工作的電力源，將泥漿流動的動能轉換為三相交流電；整流穩壓模塊(3)，用于將發電機輸出的三相交流電轉換為穩定的直流電，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)和數據處理儀(9)，用于接收和處理電磁波發射天線(1)發射的信號；數據解碼軟件(10)，用于將數據處理儀處理完成的信號進行解碼并顯示。2.根據權利要求1所述的利用電磁波信號快速傳輸隨鉆測井數據的裝置，其特征在于，所述天線驅動和編碼模塊...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙小勇，魏春明，李寶鵬，邱林，畢麗娜，高廷正，胡秀鳳，
申請(專利權)人：中國石油集團渤海鉆探工程有限公司，
類型：發明
國別省市：天津;12