一種連續管鉆機井下通信系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種連續管鉆機井下通信系統，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（5）；井下通信裝置（3）由抗壓外筒（9）和封裝在抗壓外筒（9）內的內部電路組成；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（5）分別與微控制器（8）的控制信號輸出端連接。本實用新型專利技術可在高溫、高壓的井下環境為鉆井施工提供可靠的信息化數據依據，提高了鉆井控制的精度、效率和安全性，降低了鉆井成本。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種連續管鉆機井下通信系統。
技術介紹
在石油開采領域，鉆井是一項復雜的工程，會產生大量信息，鉆井信息化是保障鉆井安全、質量和效率的必要條件。對于鉆井信息的采集可實現對鉆井作業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，實現連續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。電磁波數據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的，可以在井中上下傳輸，不需要鉆井液循環。其數據傳輸能力與鉆井液脈沖遙測相近。這種方法的優點是數據傳輸速度較快，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資料參數；缺點是地層介質對信號的影響較大，低電阻率的地層電磁波不能穿過，電磁波傳輸的距離也有限，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據。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據傳輸率，使隨鉆數據傳輸率提高一個數量級，達到100bit/S。聲波遙測和電磁波遙測一樣不需要泥漿循環，但是，井眼產生的低強度信號和由鉆井設備產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轉變為電信號，然后指揮脈沖發生器將井下各種信號編碼后轉變為鉆井液脈沖信號，通過鉆桿內的鉆井液柱向上發送到地面傳感器、信號譯碼和數據處理系統，進行信號的拾取、轉換、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，對正常鉆井作業影響小。壓力脈沖以1200 1500m/s的速度通過鉆桿內液柱向地面傳輸，井下各部件都裝在無磁鉆鋌中。因為要容納MWD工具的部件，所以其內徑比普通鉆鋌大。
技術實現思路
本技術的目的在于解決現有技術的不足，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，傳輸速度快的連續管鉆機井下通信系統。本技術的目的是通過以下技術方案來實現的一種連續管鉆機井下通信系統，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；所述的井下通信裝置由抗壓外筒和封裝在抗壓外筒內的內部電路組成，內部電路包括光電轉換模塊、調制解調模塊和微控制器MCU，光電轉換模塊的輸出與調制解調模塊的輸入相連，調制解調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，各前端控制機構分別與微控制器MCU的控制信號輸出端連接。本技術所述的光纖電纜為高強度耐腐蝕、耐高溫的復合纜。本技術所述的抗壓外筒從外向內由抗壓筒、絕緣層和安裝筒組成，絕緣層緊貼于抗壓筒的內表面與安裝筒的外表面之間。本技術所述的調制解調模塊包括調制電路和解調電路，所述的調制電路包括數字信號處理器a、調諧接收器和直接數字式頻率合成器a，調諧接收器的輸出端依次通過濾波器和幅值比較器與數字信號處理器a的輸入端連接，數字信號處理器a的輸出端與直接數字式頻率合成器a的輸入端相連，直接數字式頻率合成器a的輸出端通過功率放大器與變壓器的輸入端連接；所述的解調電路包括數字信號處理器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字信號處理器b的輸入端相連，數字信號處理器b的輸出端與直接數字式頻率合成器b的輸入端連接，直接數字式頻率合成器b的輸出端與乘法芯片的輸入端連接。本技術的有益效果是本通信系統可以在高溫、高壓的惡劣環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進行控制，并可連續工作200小時以上，為鉆井施工提供了可靠的信息化數據依據，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，本系統打破國外鉆井通信技術的壟斷，大大降低了經濟成本，而且能夠滿足經濟高效開發油氣藏的需要。附圖說明圖1為本技術通信系統組成結構示意圖；圖2為本技術抗壓外筒的結構示意圖；圖3為本技術調制電路組成結構示意框圖；圖4為本技術解調電路組成結構示意框圖；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，6-光電轉換模塊，7-調制解調模塊，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合附圖進一步詳細描述本技術的技術方案，但本技術的保護范圍不局限于以下所述。如圖1所示，一種連續管鉆機井下通信系統，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境下的正常、穩定地使用。井下通信裝置3由抗壓外筒9和封裝在抗壓外筒9內的內部電路組成，內部電路包括光電轉換模塊6、調制解調模塊7和微控制器MCU8，光電轉換模塊6的輸出與調制解調模塊7的輸入相連，調制解調模塊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5分別與微控制器MCU8的控制信號輸出端連接。如圖2所示，抗壓外筒9從外向內由抗壓筒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。調制解調模塊7包括調制電路和解調電路如圖3所示，調制電路包括數字信號處理器a、調諧接收器和直接數字式頻率合成器a，調諧接收器的輸出端依次通過濾波器和幅值比較器與數字信號處理器a的輸入端連接，數字信號處理器a的輸出端與直接數字式頻率合成器a的輸入端相連，直接數字式頻率合成器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，解調電路包括數字信號處理器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字信號處理器b的輸入端相連，數字信號處理器b的輸出端與直接數字式頻率合成器b的輸入端連接，直接數字式頻率合成器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中的每個環節都能在高壓、高溫的井下環境中進行穩定工作。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種連續管鉆機井下通信系統，其特征在于：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（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）內的內部電路組成，內部電路包括光電轉換模塊（6）、調制解調模塊（7）和微控制器MCU（8），光電轉換模塊（6）的輸出與調制解調模塊（7）的輸入相連，調制解調模塊（7）的輸出與微控制器MCU（8）連接；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（5）分別與微控制器MCU（8）的控制信號輸出端連接。

【技術特征摘要】
1.一種連續管鉆機井下通信系統，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(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 )內的內部電路組成，內部電路包括光電轉換模塊(6 )、調制解調模塊(7 )和微控制器MCU (8 )，光電轉換模塊(6 )的輸出與調制解調模塊(7)的輸入相連，調制解調模塊(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(5)分別與微控制器MCU (8)的控制信號輸出端連接。2.根據權利要求1所述的一種連續管鉆機井下通信系統，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.根據權利要求1所述的一種連續管鉆機井下...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王江陽，張波，鄧果，
申請(專利權)人：成都宏天電傳工程有限公司，
類型：實用新型
國別省市：