一種地下狀況無線監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于無線監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種地下狀況無線監(jiān)測(cè)裝置，應(yīng)用于石油與天然氣鉆探和生產(chǎn)中的井下狀況監(jiān)測(cè)、煤礦鉆探和生產(chǎn)中的井下狀況監(jiān)測(cè)、建筑工程粧基礎(chǔ)施工中的粧孔監(jiān)測(cè)以及其他使用鉆桿或管柱長(zhǎng)距離作業(yè)中的地下狀況監(jiān)測(cè)。
【背景技術(shù)】
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[0002]石油與天然氣鉆探和生產(chǎn)中、煤礦鉆探和生產(chǎn)中、建筑工程粧基礎(chǔ)施工中以及其他使用鉆桿或管柱地下長(zhǎng)距離作業(yè)中為了保證地下井、孔和粧位置的精確度需要實(shí)時(shí)掌握井、孔和粧的各項(xiàng)參數(shù)，石油鉆探中井眼的方位、傾角、井下鉆柱的受力和運(yùn)動(dòng)狀況；采油過程中井下的壓力和溫度狀況；煤礦鉆探和生產(chǎn)中瓦斯排放孔和排水孔的走向；建筑工程粧基礎(chǔ)施工中粧孔的直徑、傾斜角和高程；其他使用鉆桿或管柱長(zhǎng)距離井下作業(yè)中鉆桿或管柱的鉆探工況。在現(xiàn)有技術(shù)中，井下監(jiān)測(cè)主要有有線方式和無線方式兩類:有線方式是在地面或施工人員所處地點(diǎn)與井下管柱之間建立光纜或電纜連接以獲取井下工況參數(shù)；無線方式包括泥漿脈沖、電磁波和聲波三種，基于這三種方法制造的儀器和設(shè)備均能夠?qū)崿F(xiàn)井下狀況的監(jiān)測(cè)，但是普遍存在以下問題和不足:一是井下只有一套測(cè)量和信號(hào)發(fā)射設(shè)備，只能得到儀器和設(shè)備安裝位置處的信息參數(shù)，這種單點(diǎn)測(cè)量無法獲取沿整個(gè)井、孔和粧的總體狀況，不能保證生產(chǎn)的精確度；二是井下不具備多臺(tái)儀器和設(shè)備安裝位置的識(shí)別機(jī)構(gòu)與機(jī)制，不能同時(shí)安裝多臺(tái)儀器和設(shè)備，同樣無法獲得無法獲取沿整個(gè)井、孔和粧的總體狀況；三是現(xiàn)有的儀器和設(shè)備只能單純執(zhí)行事先下井前制定的測(cè)量和信號(hào)發(fā)射任務(wù)，無法實(shí)時(shí)接收施工人員的指令，并根據(jù)指令完成指定的任務(wù)，不具備交互能力；不需要光纜和線纜的無線方式更適合工作環(huán)境惡劣的地下作業(yè)。因此，研發(fā)一種全面監(jiān)測(cè)地下生產(chǎn)工況并根據(jù)實(shí)時(shí)指令完成指令任務(wù)的無線監(jiān)測(cè)裝置，具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，應(yīng)用前景廣闊。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)一種全面監(jiān)測(cè)地下生產(chǎn)工況并根據(jù)實(shí)時(shí)指令完成指令任務(wù)的無線監(jiān)測(cè)裝置，能夠發(fā)送被測(cè)參數(shù)和自身位置信息，實(shí)時(shí)與地面交互。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的井下無線監(jiān)測(cè)裝置的主體結(jié)構(gòu)包括監(jiān)測(cè)單元和數(shù)據(jù)處理終端兩個(gè)功能部分，監(jiān)測(cè)單元與數(shù)據(jù)處理終端通過無線通信連通；監(jiān)測(cè)單元由外螺紋、下保護(hù)套筒、中間短節(jié)、第一通孔、第二通孔、上保護(hù)套筒、扶正器、內(nèi)螺紋、傳感器模塊、電路模塊、電池模塊、封蓋、下儀器筒、上儀器筒、溝槽和發(fā)射換能器及附屬電路模塊配合構(gòu)成；上保護(hù)套筒與雙變幅桿式結(jié)構(gòu)的中間短節(jié)固定連接，上保護(hù)套筒的端部設(shè)置有內(nèi)螺紋；中間短節(jié)的上部設(shè)置有上儀器筒，上儀器筒的內(nèi)部由上到下依次設(shè)置有電池模塊、電路模塊和傳感器模塊，中間短節(jié)的中間部位軸向均勻設(shè)置三個(gè)第一通孔，相鄰兩個(gè)第一通孔之間的夾角為120°，中間短節(jié)的側(cè)壁開設(shè)溝槽，中間短節(jié)的下部設(shè)置有下儀器筒，下儀器筒的內(nèi)部設(shè)置有發(fā)射換能器及附屬電路模塊，溝槽與上儀器筒和下儀器筒之間開設(shè)貫通上儀器筒和下儀器筒的第二通孔，上保護(hù)套筒的內(nèi)壁與上儀器筒的外壁之間和下保護(hù)套筒的內(nèi)壁與下儀器筒的外壁之間均設(shè)置有扶正器，上儀器筒、下儀器筒和溝槽的頂部均與封蓋旋擰式連接；中間短節(jié)與下保護(hù)套筒固定連接，下保護(hù)套筒的端部設(shè)置有外螺紋。
[0005]本發(fā)明涉及的數(shù)據(jù)處理終端為設(shè)置有無線通信模塊的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，能夠接收來自井口的監(jiān)測(cè)單元的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷、處理和保存，且能夠通過向井口的監(jiān)測(cè)單元發(fā)送數(shù)據(jù)和指令來命令井下的監(jiān)測(cè)單元完成指定的工作任務(wù)；中間短節(jié)采用雙變幅桿式結(jié)構(gòu)，將上儀器筒和下儀器筒分開設(shè)置，避免信號(hào)的接收和發(fā)射互相干擾；第一通孔為鉆探液提供流動(dòng)通道，保證鉆探液體在鉆桿中不受阻礙的流動(dòng)；扶正器用于扶正上儀器筒和下儀器筒，使其居中且不受彎曲力；電路模塊內(nèi)置的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用于接收和處理監(jiān)測(cè)單元的信號(hào)；發(fā)射換能器及附屬電路模塊用于發(fā)射監(jiān)測(cè)單元的信號(hào)。
[0006]本發(fā)明涉及的地下狀況無線監(jiān)測(cè)裝置使用時(shí)，將數(shù)據(jù)處理終端安裝在便于操作人員操作的地上位置，在鉆桿位于地面以上的井口位置處安裝一個(gè)監(jiān)測(cè)單元，在鉆桿位于地面以下的井下位置按照監(jiān)測(cè)要求安裝設(shè)定數(shù)目的監(jiān)測(cè)單元，安裝時(shí)內(nèi)螺紋與上部鉆桿連接，外螺紋與下部鉆桿連接，監(jiān)測(cè)單元通過外螺紋和內(nèi)螺紋能夠安裝在鉆桿位于地面以下的任意位置上并與鉆桿連接成為一體，井下的監(jiān)測(cè)單元設(shè)置在鉆桿的內(nèi)部空間，與鉆探液接觸的同時(shí)與鉆桿本體連接，既能通過鉆桿本體傳輸信號(hào)，又能通過鉆探液傳輸信號(hào)，還為鉆探液提供了流動(dòng)通道，用于連接上儀器筒和下儀器筒的導(dǎo)線敷設(shè)在第二通孔的內(nèi)部，封蓋將上儀器筒和下儀器筒和溝槽與外部隔絕，井口的監(jiān)測(cè)單元的溝槽內(nèi)放置無線通信設(shè)備，井下的監(jiān)測(cè)單元的溝槽內(nèi)放置與井口的監(jiān)測(cè)單元通信連接的傳感器和電路，井下的監(jiān)測(cè)單元通過各自的傳感器模塊接收其他井下的監(jiān)測(cè)單元發(fā)來的包括鉆桿的受力、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、壓力、溫度、傾角和方位參數(shù)信號(hào)，這些參數(shù)信號(hào)經(jīng)過電路模塊處理后確定需要發(fā)射的包括鉆桿的受力、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、壓力、溫度、傾角和方位以及自身位置的參數(shù)，再通過發(fā)射換能器及附屬電路模塊發(fā)射到井口的監(jiān)測(cè)單元，井口的監(jiān)測(cè)單元通過放置在其溝槽內(nèi)的無線通信設(shè)備與數(shù)據(jù)處理終端建立通信，操作人員根據(jù)數(shù)據(jù)處理終端判斷、分析和顯示的信息實(shí)時(shí)掌握井下情況并發(fā)出指令，指令通過井口的監(jiān)測(cè)單元發(fā)送給井下的監(jiān)測(cè)單元，指令中包含希望執(zhí)行該指令的監(jiān)測(cè)單元的位置信息，該監(jiān)測(cè)單元接收到指令后根據(jù)指令內(nèi)容完成相應(yīng)任務(wù)，井口和井下的監(jiān)測(cè)單元能夠接收和發(fā)射信號(hào)，并根據(jù)信號(hào)內(nèi)容作出相應(yīng)的響應(yīng)，通過井下的和井口的監(jiān)測(cè)單元與數(shù)據(jù)處理終端三者的配合，實(shí)現(xiàn)井下工況的分布式無線監(jiān)測(cè)與參數(shù)和指令的互傳；井下的監(jiān)測(cè)單元工作時(shí)，能夠根據(jù)事先設(shè)定的程序工作，也能夠等待地面的指令要求來完成工作。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過設(shè)置多個(gè)監(jiān)測(cè)單元實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)分布式全面監(jiān)測(cè)井下工況，每個(gè)監(jiān)測(cè)單元都能接收和發(fā)射包含被測(cè)參數(shù)和自身位置的信息，并根據(jù)接收到的指令信息完成指定的工作任務(wù)，具有人機(jī)交互功能，雙變幅桿式結(jié)構(gòu)的中間短節(jié)將上儀器筒和下儀器筒分開設(shè)置，避免信號(hào)的接收和發(fā)射互相干擾，井下的監(jiān)測(cè)單元的信號(hào)發(fā)射與接收部分設(shè)置在鉆桿的內(nèi)部空間，與鉆探液接觸的同時(shí)與鉆桿本體連接，既能通過鉆桿本體傳輸信號(hào)，又能通過鉆探液傳輸信號(hào)，還為鉆探液提供了流動(dòng)通道；其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，原理科學(xué)合理，操作性強(qiáng)，使用環(huán)境友好，通用性強(qiáng)，易于推廣使用。
【附圖說明】
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[0008]圖1為本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0009]圖2為本發(fā)明涉及的監(jiān)測(cè)單元的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
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[0010]下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0011]實(shí)施例:
[0012]本實(shí)施例涉及的無線監(jiān)測(cè)裝置的主體結(jié)構(gòu)包括監(jiān)測(cè)單元1和數(shù)據(jù)處理終端2兩個(gè)功能部分，監(jiān)測(cè)單元1與數(shù)據(jù)處理終端2通過無線通信連通；監(jiān)測(cè)單元1由外螺紋3、下保護(hù)套筒4、中間短節(jié)5、第一通孔6、第二通孔7、上保護(hù)套筒8、扶正器9、內(nèi)螺紋10、傳感器模塊11、電路模塊12、電池模塊13、封蓋14、下儀器筒15、上儀器筒16、溝槽17和發(fā)射換能器及附屬電路模塊18配合構(gòu)成；上保護(hù)套筒8與雙變幅桿式結(jié)構(gòu)的中間短節(jié)5固定連接，上保護(hù)套筒8的端部設(shè)置有內(nèi)螺紋10 ;中間短節(jié)5的上部設(shè)置有上儀器筒16，上儀器筒16的內(nèi)部由上到下依次設(shè)置有電池模塊13、電路模塊12和傳感器模塊11，中間短節(jié)5的中間部位軸向均勻設(shè)置三個(gè)第一通孔6，相鄰兩個(gè)第一通孔6之間的夾角為120°，中間短節(jié)5的側(cè)壁開設(shè)溝槽17，中間短節(jié)5的下部設(shè)置有下儀器筒15，下儀器筒15的內(nèi)部設(shè)置有發(fā)射換能器及附屬電路模塊18，溝槽