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一種鉆井采集參數IC浮子傳遞讀取系統的制作方法

文檔序號:11231257閱讀:575來源:國知局
一種鉆井采集參數IC浮子傳遞讀取系統的制造方法與工藝

技術領域:

本發(fā)明涉及勘探儀器設備領域,具體是一種鉆井采集參數傳輸系統。



背景技術:

在地質鉆探、石油鉆井施工過程中,需要實時了解鉆具自身的工況,如井斜、方位等鉆井參數數據,還需要通過儀器測量所鉆地層的巖性、含油、含水等地質參數數據,通過對檢測的綜合數據進行分析,控制鉆出最優(yōu)鉆井井眼軌跡,節(jié)約勘探成本,提高油井采收率。目前,國內外有各種形式的參數傳輸方式,有電子線纜單點采集,多點儀器筒投擲采集,電纜測井采集,還有鉆井參數mwd無線傳輸技術和電磁波無線傳輸等,在此基礎上進行l(wèi)wd無線導向鉆井,其中:mwd是通過鉆井泥漿脈沖將井下參數采集傳輸到地面的,數據傳輸速率低。電磁波無線傳輸技術是通過在井下安裝無線信號發(fā)生裝置,將井下的儀器采集參數傳輸到地面,其傳輸速率相對高些,但受到井深和泥漿及地質情況限制;電子線纜單點采集,需要停鉆用電纜絞車在鉆具內下入電子儀器;電纜測井采集需要將井內的鉆具起初,在裸眼井筒中下入儀器采集;mwd是隨鉆實時數據采集,但由于鉆井井深、泥漿壓力高、流速快、泥漿性能復雜,mwd泥漿脈沖無線傳輸儀器復雜,價格昂貴,磨損嚴重,電池壽命有限,對鉆井泥漿及施工參數要求極高,需要有專業(yè)的技術隊伍進行施工及維護管理,對于常規(guī)井鉆井施工,鉆井成本太高,難以普及推廣;電磁波無線傳輸技術受到井深、泥漿性能及地質環(huán)境等影響,也難以大規(guī)模推廣應用。



技術實現要素:

本發(fā)明旨在于提供一種鉆井采集參數ic浮子傳遞讀取系統,在鉆井過程中即可讀取井下的鉆井參數,減少停鉆及起下鉆操作,設備損耗低,維護管理方便,便于在鉆井行業(yè)大規(guī)模推廣。

本發(fā)明的技術方案如下:

此種鉆井采集參數ic浮子傳遞讀取系統,由無線數傳及ic讀取器、ic浮子回收網及線圈、無線數傳接收機、接收主機、鉆井及地質參數檢測儀、ic電子標簽浮子投放短節(jié)、ic電子標簽浮子組成,其結構組裝關系如下:在井下鉆 具上方設置由無磁管柱封裝的鉆井及地質參數檢測儀,其由多種儀器組成,每種儀器有特定的硬件地址碼,無磁管柱的母接箍上設有信號線纜環(huán),在其上接有公接箍設有信號線纜環(huán)的ic電子標簽浮子投放短節(jié),兩個接箍的信號線纜環(huán)導線緊貼在一起,ic電子標簽浮子投放短節(jié)內設有ic電子標簽浮子,短節(jié)上接有若干鉆具串從井下延伸到地面,在地面鉆機從井口到泥漿振動篩之間的泥漿高架管槽上設有ic浮子回收網及線圈,與其連接有無線數傳及ic讀取器,在駐井房中設有無線數傳接收機,其通過信號線纜連接到接收主機。

在鉆井施工時,先將鉆頭及底部鉆具下井,并將裝有鉆井及地質參數檢測儀的無磁管柱內電池啟動,將無磁管柱接上鉆具下井,再將ic電子標簽浮子投放短節(jié)接上緊扣下井,將所有的鉆具順序下井連接直至地面,接上水龍頭,連接泥漿泵開始鉆井,井下的鉆井及地質參數檢測儀采集儀器開始工作,采集鉆井井眼工況和周圍地質參數,將這些不同地址碼儀器輸出的參數通過調制編碼,由無磁管柱通過信號線纜環(huán)傳遞給ic電子標簽浮子投放短節(jié),由單片機電路板將數據存入內存芯片,采取定時或停泵控制方式將參數采集信息寫到ic電子標簽浮子中,再由電子標簽浮子投放短節(jié)投放ic電子標簽浮子,ic電子標簽浮子在鉆具外井眼環(huán)空上返泥漿的攜帶下,從井底返回到地面,從泥漿高架槽進入ic浮子回收網及線圈被網撈起,并由無線數傳及ic讀取器讀取信息,通過無線數傳傳送給遠在駐井房中的無線數傳接收機,由其將信號傳送給接收主機。

本發(fā)明結構新穎,解決了困擾鉆井行業(yè)多年的井下數據采集傳輸難的問題,克服了無線隨鉆設備儀器昂貴、傳輸數率低、連續(xù)工作時間短、對鉆井泥漿要求高、設備檢修周期短、施工工藝復雜、施工隊伍龐大等弊端,整個系統設備及儀器沒有易損件,維護管理方便,可重復使用,使用成本低,可采集多種鉆井及地質參數,推廣應用將提高鉆井生產技術水平。

附圖說明:

圖1為本發(fā)明的總體結構示意圖。

圖2為本發(fā)明的ic電子標簽浮子投放短節(jié)結構示意圖。

圖3為本發(fā)明的ic浮子回收網及線圈示意圖。

具體實施方式:以下結合附圖對本發(fā)明的實施作進一步說明。

如圖1所示,本發(fā)明一種鉆井采集參數ic浮子傳遞讀取系統,由無線數傳及ic讀取器1、ic浮子回收網及線圈2、無線數傳接收機3、接收主機4、鉆井及地質參數檢測儀5、ic電子標簽浮子投放短節(jié)6、ic電子標簽浮子7組成。

其中:接收主機4為計算機配備通訊接口及控制分析軟件,或為單片機設置電路控制板。

無線數傳及ic讀取器1和無線數傳接收機3內部設有無線數據信號發(fā)射和接收裝置,可進行無線信號通訊。

鉆井及地質參數檢測儀5為多種參數檢測儀器,包括:

檢測鉆井參數:井斜、方位、壓力、溫度、摩阻力、泥漿性能、氣體檢測儀、巖石硬度等。

檢測地質參數:電阻率、含油、含水、熒光、微量元素分析、色譜儀、放射性、同位素、微生物等。

圖1中泥漿振動篩a、泥漿高架管槽b為鉆機部件。

如圖2所示,ic電子標簽浮子投放短節(jié)6由ic讀寫器線圈電纜8、彈射電磁鐵9、ic讀寫器線圈10、ic電子標簽浮子7、回轉擋門11、彈射電磁鐵線纜12、標簽浮子艙13、螺母及頂筒14、絲杠15、磁性聯軸器16、步進電機17、儀器艙18、單片機電路板19、流動感應器20、電池21、參數檢測信號線纜22、信號線纜接線環(huán)23組成,其結構組裝關系如下,ic電子標簽浮子投放短節(jié)6為一個金屬管柱兩端分別設有公接頭和母接箍,在短節(jié)的本體側面設有彼此間隔的儀器艙18和標簽浮子艙13,在儀器艙18內設有連接電池21的單片機電路板19,單片機電路板19上設有單片機、時鐘芯片和內存芯片,其通過參數檢測信號線纜22連接設置在公接頭端面的信號線纜接線環(huán)23,其通過ic讀寫器線圈線纜8連接ic讀寫線圈10,其通過彈射電磁鐵線纜12連接彈射電磁鐵9,其通過線纜與流動感應器20相連,單片機電路板19連接有步進電機17,步進電機17的電機軸連接有磁性聯軸器16,磁性聯軸器16由兩個磁性原件組成,其中一個磁性原件設置在儀器艙18內,另一個磁原件設置在與其相隔的標簽浮子艙13內;標簽浮子艙13為一個側面開口的開放艙,與短節(jié)外部的環(huán)空泥漿連通,標簽浮子艙13底部設有磁性聯軸器16的一個磁性原件,其上設有絲杠15, 絲杠15的絲杠螺紋連接有螺母及頂筒14,絲杠15端頭設有一端光杠,光杠設有軸承,軸承座固定在標簽浮子艙13的艙壁上,在螺母及頂筒14上疊放有若干個ic電子標簽浮子7,在最上面的浮子處相對設有兩個回轉擋門11,回轉擋門11側面設有軸,并且有回力彈簧,回轉擋門11上對應設有ic讀寫器線圈10,回轉擋門11上端一側設有半弧形的開口,開口的里側設有彈射磁鐵9。

鉆井施工過程中,在泥漿泵的驅動下,鉆具內泥漿高速地從鉆具管內流過,流動感應器20感應到泥漿流動,通過電信號傳送給單片機電路板19,單片機電路板19接收由無磁管柱參數信號線纜接線環(huán)23和參數檢測信號線纜22傳來的采集信號,通過時鐘控制定時采集,將采集數據和時間存入單片機電路板19的內存中,當打完一個鉆具單根,接下一個鉆具單根時,地面控制停泵接鉆具,這時鉆具里的泥漿停止流動,流動感應器20將停泵信息傳遞給單片機電路板19,單片機電路板19控制步進電機17及與其連接的磁性聯軸器16轉動一定角度,與其對應的標簽浮子艙13內的磁性聯軸器16也隨之轉動,其帶動絲杠15轉動,絲杠5轉動帶動螺母及頂筒14轉動前行,將ic電子標簽浮子7從回轉擋門11頂出,回轉擋門11在門軸彈力作用下復位,這時,ic電子標簽浮子7接近讀寫器線圈10,單片機電路板19控制系統將內存存儲的信息通過ic讀寫器線圈10將信息寫入ic電子標簽浮子7中,然后,控制彈射機構9將寫完信息的ic電子標簽浮子7彈入環(huán)空的泥漿中,當地面接完鉆具單根后,開泵鉆進,鉆井泥漿從鉆具內流經井底的鉆頭,從井眼環(huán)空返回,攜帶著ic電子標簽浮子7從井下逐漸返回地面,ic電子標簽浮子7從泥漿高架管槽b流過,進入ic浮子回收網及中,當下一次鉆機停泵時,系統再次控制ic電子標簽浮子投放短節(jié)6動作,完成下一次信息傳遞。

單片機電路板19也可以設置成定時投放模式,每個一定的時間間隔進行一次投放。

流動感應器20為帶有葉片的渦輪脈沖傳感器,當有流體經過時,將信號傳給單片機電路板19。

圖2中a-a剖面所示的浮子彈射機構,由帶有磁鐵的連桿和彈射電磁鐵9 其組成,當彈射電磁鐵9加點產生磁性與連桿磁鐵極性相同,排斥連桿的一端張開,在要將ic電子標簽浮子7彈出時,系統給彈射電磁鐵9加相反電極,吸引連桿磁鐵,將ic電子標簽浮子7彈出。

如圖3所示,無線數傳及ic讀取器1和ic浮子回收網及線圈2設置在泥漿高架管槽b上,ic浮子回收網及線圈2設有網孔,網的經線為線圈,每相鄰的兩根經線組成線圈分別由線纜連接到無線數傳及ic讀取器1中,由其內的電路板控制,定時逐一對每組線圈進行高頻信號讀取,當從井下返上來的ic電子標簽浮子7被網格攔截后,高頻信號可從中讀取電子標簽的ic信息,通過無線數傳及ic讀取器1將信號無線發(fā)送到遠處的無線數傳接收機3和接收主機4,接收主機4根據地面記錄的時間與井深關系,將井下采集的數據與井深對應起來,同時接收主機4發(fā)出報警信號,提示工作人員去現場ic浮子回收網及線圈網中取出ic電子標簽浮子7,將ic電子標簽浮子7回收洗凈,在起鉆時將c電子標簽浮子投放短節(jié)6從井中起初后,將儀器艙18打開換上電池,將標簽浮子艙13清洗并將ic電子標簽浮子7從半弧形的開口逐一放入,即可供下次下井重復使用。

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