專利名稱：接力傳輸隨鉆信號發(fā)射接收裝置的制作方法
技術領域：
一種接力傳輸隨鉆信號發(fā)射接收裝置，用于采用氣體介質鉆 定向井或水平井過程中，接收和轉發(fā)近鉆頭測量儀器測得的數(shù)據(jù)，涉及井下 隨鉆測量數(shù)據(jù)傳輸裝置的設計制造技術領域。
技術背景在鉆井過程中，特別是在鉆水平井過程中，為了最大限度保 護所鉆地層不受鉆井液的污染，使油氣層盡可能保持原始的儲存狀態(tài)，可采 取多種技術思路，其中，氣體鉆水平井技術可最大限度地保護和解放儲層， 但卻存在井眼軌跡監(jiān)測困難的問題；目前，國內外氣體鉆水平井時主要采用 電磁波隨鉆測量系統(tǒng)監(jiān)測井眼軌跡，但電磁波信號易受到低電阻率地層的吸 收，信號嚴重衰減，還會受到地面環(huán)境的干擾，經過多次試驗，電磁波井下 穩(wěn)定的遙測深度約2000m;國外主要采用中繼站、延長天線、增大井下信號 發(fā)射功率和降低信號發(fā)射頻率來提高遙測深度，但這四種方法均無法大幅度 提高遙測深度。國內尚無成熟的電磁波隨鉆測量技術
實用新型內容
本實用新型主要針對現(xiàn)有技術的缺點，采用有線和無線 接力傳輸?shù)姆椒ǎO計了一種接力傳輸隨鉆信號發(fā)射接收裝置。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的 一種接力傳輸隨鉆信號發(fā)射接收裝置，包括 信號接發(fā)總成和地面信號采集總成，其特征在于.-
所述信號接發(fā)總成包括電磁波接發(fā)裝置10和電磁波接發(fā)裝置電池8，在 所述電磁波接發(fā)裝置10中設置有數(shù)據(jù)接收處理模塊、數(shù)據(jù)編碼模塊、信號調 制模塊、超低頻功率放大器，電磁波接發(fā)裝置10的下端與數(shù)據(jù)傳輸電纜15 的公頭13連接；
電磁波接發(fā)裝置電池8的上端與接發(fā)裝置懸掛頭7連接，電磁波接發(fā)裝置電池8的下端連接電磁波接發(fā)裝置10;
所述地面信號采集總成包括信號接收裝置3、計算機4、插地電極5，地 面信號采集總成之間由電纜連接，地面信號采集總成與信號接發(fā)總成的電磁 波接發(fā)裝置IO之間由電磁波無線聯(lián)接;
所述電磁波接發(fā)裝置10、電磁波接發(fā)裝置電池8的外筒上設置有橡膠扶 正器12;
所述數(shù)據(jù)傳輸電纜15的一端設置對接母頭，另一端設置對接公頭13; 電磁波接發(fā)裝置10的下端設置有母凹槽；
所述接發(fā)裝置懸掛頭7固定在絕緣短節(jié)6內的臺肩上。
在使用本隨鉆信號接發(fā)裝置時，根據(jù)井下水平段的長度，將近鉆頭處的
測量儀器置入無磁鉆具組合內；將測量儀器組合連接在鉆具組合前端靠近鉆 頭的位置，然后將測量儀器鉆具組合下入井內預定的深度；采用絞車下放電 纜15，使電纜15前端的對接母頭套在測量儀器的對接公頭上，完成井下儀 器與電纜15的連接；在井口剪斷電纜15并在剪斷處接上電纜對接公頭13， 將接好連接公頭13的電纜15懸掛在電纜懸掛頭14上，將電纜懸掛頭14固 定在電纜懸掛接頭11內的臺肩上；將電纜懸掛接頭11連接在鉆具組合中； 在電纜懸掛接頭11的上端連接信號接發(fā)總成鉆桿9和絕緣短節(jié)6，連接好信 號接發(fā)總成鉆桿9和絕緣短節(jié)6后，將由電磁波接發(fā)裝置IO和電磁波接發(fā)裝 置電池8組合而成的信號接發(fā)總成放入信號接發(fā)總成鉆桿9內，并將接發(fā)裝 置懸掛頭7連接在電磁波接發(fā)裝置電池8的上端，由于信號接發(fā)總成中的電 磁波接發(fā)裝置10的下端設置有連接母凹槽，所以，當信號接發(fā)總成下入信號 接發(fā)總成鉆桿9后，設置的連接母凹槽就會套在電纜連接公頭13上，實現(xiàn)電纜15與電磁波接發(fā)裝置10的連接，當電纜15與電磁波接發(fā)裝置10實現(xiàn)連
接時，信號接發(fā)總成的上端的接發(fā)裝置懸掛頭7也就懸掛并固定在絕緣短節(jié)
6內的臺肩上；然后就可以繼續(xù)下鉆至井底開始正常鉆進；井下測量儀器與 電磁波接發(fā)總成之間數(shù)據(jù)傳輸電纜15的長度可在下鉆過程中根據(jù)設計井深
進行調整，調整的目的是要保證電磁波接發(fā)裝置10位于直井段或井斜角《40。 的小井斜井段，正常鉆進時，井下測量儀器16應位于井斜較大的井段或者水 平井段，井下測量儀器16測得數(shù)據(jù)后編碼通過數(shù)據(jù)傳輸電纜15將收集到的 數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴喜康碾姶挪ń影l(fā)裝置10，并以超低頻電磁波信號的形式向地面 接發(fā)，并由地面的井架1和插地電極5接收，并由電纜2傳輸給地面信號接 收裝置3，然后傳給計算機4進行處理，然后根據(jù)處理結果發(fā)出修正鉆頭17 鉆進的方向，以此反復，直到井下達到目標靶點。
本實用新型的有益效果是本實用新型采用了兩級接力的信號傳輸方式， 其中，前端數(shù)據(jù)測量儀器設置在接近鉆頭的位置，可以真實的獲得鉆頭在鉆 進中位置的信息，信號采集后通過有線的方式傳輸給本裝置，而本裝置設置 在離地面較近的井下，所以能夠通過無線接發(fā)電磁波的方式將信號傳輸給地 面進行處理，為了不使獲得的信息在傳給地面時被地層吸收，連接近鉆頭處 數(shù)據(jù)測量儀器和本裝置之間的電纜可以根據(jù)需要設計長度，始終使本直井段 隨鉆信號接收接發(fā)裝置處在最佳的無線電磁波傳輸距離，使無線傳輸段更具 有可靠性。
圖1是本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進一步說明本實用新型包括信號接發(fā)總成
和地面信號采集總成，信號接發(fā)總成包括電磁波接發(fā)裝置io和電磁波接發(fā)裝
置電池8，在電磁波接發(fā)裝置10中設置有數(shù)據(jù)接收處理模塊、數(shù)據(jù)編碼模塊、 信號調制模塊、超低頻功率放大器，電磁波接發(fā)裝置電池8的上端與接發(fā)裝
置懸掛頭7連接，接發(fā)裝置懸掛頭7固定在絕緣短節(jié)6內的臺肩上，電磁波 接發(fā)裝置電池8的下端連接電磁波接發(fā)裝置10，電磁波接發(fā)裝置10的下端 設置有母凹槽，電磁波接發(fā)裝置10的下端的母凹槽與數(shù)據(jù)傳輸電纜15的公 頭13連接，為了便于連接，數(shù)據(jù)傳輸電纜15的一端設置對接公頭13，另一 端設置對接母頭；為了使電磁波接發(fā)裝置10和電磁波接發(fā)裝置電池8在工作 時穩(wěn)定不動，在電磁波接發(fā)裝置10和電磁波接發(fā)裝置電池8的外圓上設置有 橡膠扶正器12;地面信號采集總成包括信號接收裝置3、計算機4、插地電 極5，地面信號采集總成之間由電纜連接，地面信號采集總成與信號接發(fā)總 成的電磁波接發(fā)裝置IO之間由電磁波無線聯(lián)接；
在使用接力傳輸隨鉆信號發(fā)射接收裝置時，根據(jù)井下水平段的深度，將 近鉆頭處的測量儀器設置在無磁鉆具組合內，然后將測量儀器鉆具組合連接 在鉆具前端靠近鉆頭的位置，然后將測量儀器鉆具組合下入井內預定的深度； 然后用絞車下放電纜15，下入時，為了連接，將電纜15設置連接母頭的一 端下入井內，在電纜的重量下，使對接母頭套在測量儀器的對接公頭上，完 成井下儀器與電纜15對接母頭的連接；然后，在井口剪斷電纜15并在剪斷 處接上電纜對接公頭13，將接好連接公頭13的電纜15懸掛在電纜懸掛頭14 上的孔內，再將電纜懸掛頭14固定在電纜懸掛接頭11內的臺肩上，然后將 電纜懸掛接頭11連接在鉆具組合中，然后，在電纜懸掛接頭11的上端連接信號接發(fā)總成鉆桿9和絕緣短節(jié)6，連接好信號接發(fā)總成鉆桿9和絕緣短節(jié)6 后，將由電磁波接發(fā)裝置10和電磁波接發(fā)裝置電池8組合而成的信號接發(fā)總 成放入信號接發(fā)總成鉆桿9內，并將接發(fā)裝置懸掛頭7連接在電磁波接發(fā)裝 置電池8的上端，由于信號接發(fā)總成中的電磁波接發(fā)裝置10的下端設置有連 接母凹槽，所以，當信號接發(fā)總成下入信號接發(fā)總成鉆桿9后，設置的連接 母凹槽就會套在電纜連接公頭13上，實現(xiàn)電纜15與電磁波接發(fā)裝置10的連 接，當電纜15與電磁波接發(fā)裝置10實現(xiàn)連接時，信號接發(fā)總成的上端的接 發(fā)裝置懸掛頭7也就懸掛并固定在絕緣短節(jié)6內的臺肩上；然后就可以繼續(xù) 下鉆至井底開始正常鉆進;為了使獲得的信息真實地傳給地面，不被地層吸 收，連接近鉆頭處數(shù)據(jù)測量儀器和本裝置之間的電纜可以根據(jù)需要設計長度， 始終使接發(fā)裝置處在最佳的無線電磁波傳輸距離，使無線傳輸段更具可靠性， 井下測量儀器與電磁波接發(fā)總成之間數(shù)據(jù)傳輸電纜15的長度可在下鉆過程 中根據(jù)設計井深進行調整，調整的目的是要保證電磁波接發(fā)裝置IO位于直井 段或井斜角《40。的小井斜井段，正常鉆進時，井下測量儀器16應位于井斜 較大的井段或者水平井段，井下測量儀器16測得數(shù)據(jù)后編碼通過數(shù)據(jù)傳輸電 纜15將收集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴喜康碾姶挪ń影l(fā)裝置10，并以超低頻電磁波 信號的形式向地面轉發(fā)，并由地面的井架1和插地電極5接收，井架l獲得 的信息由電纜2傳輸至地面信號接收裝置3，插地電極5直接連接信號接收 裝置3，然后由信號接收裝置3傳給計算機4進行處理，從而為定向井工程 師提供所需的工程和地質參數(shù)。
系統(tǒng)正常工作時，無磁鉆具4內的測量儀器2將所測的井斜角、井斜方 位角、溫度、振動、電池電壓等工程參數(shù)，和所測的伽瑪、電阻率地質參數(shù)經編碼后通過數(shù)據(jù)傳輸電纜11傳輸至電磁波發(fā)射裝置14，電磁波接發(fā)裝置
14以2.5Hz 5Hz的超低頻電磁波將編碼的數(shù)據(jù)向地面發(fā)射。地面信號接收裝 置20接收井架相連電纜19與插地電極21之間的電磁波信號，地面信號接收 裝置20與計算機22連接，計算機軟件解碼獲得定向井工程師所需的井斜角、 井斜方位角等數(shù)據(jù)。
測量儀器總成懸掛在無磁鉆具上的懸掛短節(jié)上；繼續(xù)下鉆至直井段或小 井斜段1000m 1500m時用絞車下放電纜，當電纜前端的對接母頭與井內無磁 鉆具內的測量儀器總成上端的對接公頭對接后剪斷電纜固定在電纜懸掛短節(jié) 內；然后在井口將電磁波接發(fā)總成放入專用鉆桿內，電磁波接發(fā)裝置與電纜 配合。井下測量儀器總成與電磁波接發(fā)總成之間數(shù)據(jù)傳輸電纜長度可在下鉆 過程中根據(jù)井深調整，保證電磁波接發(fā)裝置位于直井段或井斜角《40。的小井 斜井段。正常鉆進時，井下測量儀器總成位于井斜較大的井段甚至水平井段， 井下儀器測量數(shù)據(jù)后編碼通過數(shù)據(jù)傳輸電纜傳輸?shù)缴喜康碾姶挪ń影l(fā)裝置， 并以超低頻電磁波信號的形式向地面接發(fā)。整套系統(tǒng)位于井下，不影響鉆進 過程中接單根。
權利要求1、一種接力傳輸隨鉆信號發(fā)射接收裝置，包括信號接發(fā)總成和地面信號采集總成，其特征在于所述信號接發(fā)總成包括電磁波接發(fā)裝置和電磁波接發(fā)裝置電池a.在所述電磁波接發(fā)裝置中設置有數(shù)據(jù)接收處理模塊、數(shù)據(jù)編碼模塊、信號調制模塊和超低頻功率放大器，電磁波接發(fā)裝置的下端與數(shù)據(jù)傳輸電纜的公頭連接；所述電磁波接發(fā)裝置電池的上端與懸掛頭連接，電磁波接發(fā)裝置電池的下端連接電磁波接發(fā)裝置；b.所述地面信號采集總成包括信號接收裝置、計算機、插地電極，地面信號采集總成之間由電纜連接，地面信號采集總成與信號接發(fā)總成的電磁波接發(fā)裝置之間由電磁波無線聯(lián)接。
2、 根據(jù)權利要求1所述的接力傳輸隨鉆信號發(fā)射接收裝置，其特征在 于所述電磁波接發(fā)裝置、電磁波接發(fā)裝置電池的外圓上設置有橡膠扶正器。
3、 根據(jù)權利要求1所述的接力傳輸隨鉆信號發(fā)射接收裝置，其特征在 于所述數(shù)據(jù)傳輸電纜的一端設置對接母頭，另一端設置對接公頭。
4、 根據(jù)權利要求1所述的接力傳輸隨鉆信號發(fā)射接收裝置，其特征在 于在所述電磁波接發(fā)裝置的下端設置有母凹槽。
5、 根據(jù)權利要求1所述的接力傳輸隨鉆信號發(fā)射接收裝置，其特征在 于所述接發(fā)裝置懸掛頭固定在絕緣短節(jié)內的臺肩上。
專利摘要一種接力傳輸隨鉆信號發(fā)射接收裝置，涉及井下隨鉆測量數(shù)據(jù)傳輸裝置的設計技術領域，包括信號接發(fā)總成和地面信號采集總成，信號接發(fā)總成包括電磁波接發(fā)裝置和電磁波接發(fā)裝置電池，電磁波接發(fā)裝置的下端與數(shù)據(jù)傳輸電纜的公頭連接，地面信號采集總成與電磁波接發(fā)裝置之間由電磁波無線聯(lián)接；本實用新型采用有線和無線接力傳輸?shù)姆椒?，設計了一種接力傳輸隨鉆信號發(fā)射接收裝置，可以解決電磁波信號易受到低電阻率地層的吸收，信號嚴重衰減的問題，具有無線傳輸段更可靠的特點。
文檔編號E21F17/18GK201386571SQ20092008051
公開日2010年1月20日 申請日期2009年4月30日 優(yōu)先權日2009年4月30日
發(fā)明者孫海芳, 峰 季, 王忠生, 璟 白, 超 胡, 譙抗逆, 陳偉卿 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司鉆采工藝技術研究院