一種鉆井采集參數(shù)IC浮子傳遞讀取系統(tǒng)的制作方法

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及勘探儀器設(shè)備領(lǐng)域，具體是一種鉆井采集參數(shù)傳輸系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
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在地質(zhì)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(shù)數(shù)據(jù)，還需要通過儀器測量所鉆地層的巖性、含油、含水等地質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)，通過對檢測的綜合數(shù)據(jù)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(nèi)外有各種形式的參數(shù)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(shù)mwd無線傳輸技術(shù)和電磁波無線傳輸?shù)?，在此基礎(chǔ)上進行l(wèi)wd無線導(dǎo)向鉆井，其中：mwd是通過鉆井泥漿脈沖將井下參數(shù)采集傳輸?shù)降孛娴?，?shù)據(jù)傳輸速率低。電磁波無線傳輸技術(shù)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(shù)傳輸?shù)降孛妫鋫鬏斔俾氏鄬Ω咝?，但受到井深和泥漿及地質(zhì)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(nèi)下入電子儀器；電纜測井采集需要將井內(nèi)的鉆具起初，在裸眼井筒中下入儀器采集；mwd是隨鉆實時數(shù)據(jù)采集，但由于鉆井井深、泥漿壓力高、流速快、泥漿性能復(fù)雜，mwd泥漿脈沖無線傳輸儀器復(fù)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(shù)要求極高，需要有專業(yè)的技術(shù)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(shù)受到井深、泥漿性能及地質(zhì)環(huán)境等影響，也難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明旨在于提供一種鉆井采集參數(shù)ic浮子傳遞讀取系統(tǒng)，在鉆井過程中即可讀取井下的鉆井參數(shù)，減少停鉆及起下鉆操作，設(shè)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(shù)方案如下：

此種鉆井采集參數(shù)ic浮子傳遞讀取系統(tǒng)，由無線數(shù)傳及ic讀取器、ic浮子回收網(wǎng)及線圈、無線數(shù)傳接收機、接收主機、鉆井及地質(zhì)參數(shù)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(jié)構(gòu)組裝關(guān)系如下：在井下鉆 具上方設(shè)置由無磁管柱封裝的鉆井及地質(zhì)參數(shù)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(shè)有信號線纜環(huán)，在其上接有公接箍設(shè)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(dǎo)線緊貼在一起，ic電子標簽浮子投放短節(jié)內(nèi)設(shè)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(shè)有ic浮子回收網(wǎng)及線圈，與其連接有無線數(shù)傳及ic讀取器，在駐井房中設(shè)有無線數(shù)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(zhì)參數(shù)檢測儀的無磁管柱內(nèi)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(zhì)參數(shù)檢測儀采集儀器開始工作，采集鉆井井眼工況和周圍地質(zhì)參數(shù)，將這些不同地址碼儀器輸出的參數(shù)通過調(diào)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(shù)據(jù)存入內(nèi)存芯片，采取定時或停泵控制方式將參數(shù)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(wǎng)及線圈被網(wǎng)撈起，并由無線數(shù)傳及ic讀取器讀取信息，通過無線數(shù)傳傳送給遠在駐井房中的無線數(shù)傳接收機，由其將信號傳送給接收主機。

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

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的ic電子標簽浮子投放短節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的ic浮子回收網(wǎng)及線圈示意圖。

具體實施方式：以下結(jié)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(shù)ic浮子傳遞讀取系統(tǒng)，由無線數(shù)傳及ic讀取器1、ic浮子回收網(wǎng)及線圈2、無線數(shù)傳接收機3、接收主機4、鉆井及地質(zhì)參數(shù)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(shè)置電路控制板。

無線數(shù)傳及ic讀取器1和無線數(shù)傳接收機3內(nèi)部設(shè)有無線數(shù)據(jù)信號發(fā)射和接收裝置，可進行無線信號通訊。

鉆井及地質(zhì)參數(shù)檢測儀5為多種參數(shù)檢測儀器，包括：

檢測鉆井參數(shù)：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(zhì)參數(shù)：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(zhuǎn)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(lián)軸器16、步進電機17、儀器艙18、單片機電路板19、流動感應(yīng)器20、電池21、參數(shù)檢測信號線纜22、信號線纜接線環(huán)23組成，其結(jié)構(gòu)組裝關(guān)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(shè)有公接頭和母接箍，在短節(jié)的本體側(cè)面設(shè)有彼此間隔的儀器艙18和標簽浮子艙13，在儀器艙18內(nèi)設(shè)有連接電池21的單片機電路板19，單片機電路板19上設(shè)有單片機、時鐘芯片和內(nèi)存芯片，其通過參數(shù)檢測信號線纜22連接設(shè)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(yīng)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(lián)軸器16，磁性聯(lián)軸器16由兩個磁性原件組成，其中一個磁性原件設(shè)置在儀器艙18內(nèi)，另一個磁原件設(shè)置在與其相隔的標簽浮子艙13內(nèi)；標簽浮子艙13為一個側(cè)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(shè)有磁性聯(lián)軸器16的一個磁性原件，其上設(shè)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(shè)有一端光杠，光杠設(shè)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(shè)有兩個回轉(zhuǎn)擋門11，回轉(zhuǎn)擋門11側(cè)面設(shè)有軸，并且有回力彈簧，回轉(zhuǎn)擋門11上對應(yīng)設(shè)有ic讀寫器線圈10，回轉(zhuǎn)擋門11上端一側(cè)設(shè)有半弧形的開口，開口的里側(cè)設(shè)有彈射磁鐵9。

鉆井施工過程中，在泥漿泵的驅(qū)動下，鉆具內(nèi)泥漿高速地從鉆具管內(nèi)流過，流動感應(yīng)器20感應(yīng)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(shù)信號線纜接線環(huán)23和參數(shù)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(shù)據(jù)和時間存入單片機電路板19的內(nèi)存中，當(dāng)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(yīng)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(lián)軸器16轉(zhuǎn)動一定角度，與其對應(yīng)的標簽浮子艙13內(nèi)的磁性聯(lián)軸器16也隨之轉(zhuǎn)動，其帶動絲杠15轉(zhuǎn)動，絲杠5轉(zhuǎn)動帶動螺母及頂筒14轉(zhuǎn)動前行，將ic電子標簽浮子7從回轉(zhuǎn)擋門11頂出，回轉(zhuǎn)擋門11在門軸彈力作用下復(fù)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(tǒng)將內(nèi)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(gòu)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(dāng)?shù)孛娼油赉@具單根后，開泵鉆進，鉆井泥漿從鉆具內(nèi)流經(jīng)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(wǎng)及中，當(dāng)下一次鉆機停泵時，系統(tǒng)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(shè)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(yīng)器20為帶有葉片的渦輪脈沖傳感器，當(dāng)有流體經(jīng)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(gòu)，由帶有磁鐵的連桿和彈射電磁鐵9 其組成，當(dāng)彈射電磁鐵9加點產(chǎn)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(tǒng)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(shù)傳及ic讀取器1和ic浮子回收網(wǎng)及線圈2設(shè)置在泥漿高架管槽b上，ic浮子回收網(wǎng)及線圈2設(shè)有網(wǎng)孔，網(wǎng)的經(jīng)線為線圈，每相鄰的兩根經(jīng)線組成線圈分別由線纜連接到無線數(shù)傳及ic讀取器1中，由其內(nèi)的電路板控制，定時逐一對每組線圈進行高頻信號讀取，當(dāng)從井下返上來的ic電子標簽浮子7被網(wǎng)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(shù)傳及ic讀取器1將信號無線發(fā)送到遠處的無線數(shù)傳接收機3和接收主機4，接收主機4根據(jù)地面記錄的時間與井深關(guān)系，將井下采集的數(shù)據(jù)與井深對應(yīng)起來，同時接收主機4發(fā)出報警信號，提示工作人員去現(xiàn)場ic浮子回收網(wǎng)及線圈網(wǎng)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(fù)使用。