[發(fā)明專利]一種智能鉆具鉆井有線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610141322.7
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN107130958A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張洪新;張越;劉佳
• 申請（專利權(quán)）人: 張洪新
• 主分類號: E21B47/12
• 分類號: E21B47/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及勘探儀器設(shè)備領(lǐng)域，具體是一種智能鉆具鉆井有線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

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)外有各種形式的無線隨鉆測量系統(tǒng)，主要有鉆井參數(shù)MWD無線傳輸技術(shù)和電磁波無線傳輸技術(shù)量大類，在此基礎(chǔ)上進行LWD無線導向鉆井，其中：LWD、MWD是通過鉆井泥漿脈沖將井下參數(shù)采集傳輸?shù)降孛娴模瑪?shù)據(jù)傳輸速率低，LWD無線導向鉆井技術(shù)是通過鉆井泥漿脈沖在傳輸鉆井參數(shù)的同時將地質(zhì)參數(shù)實時采集傳輸，根據(jù)當前鉆頭所在的地質(zhì)情況，確定下一步鉆井井眼軌跡方向；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艿骄詈湍酀{及地質(zhì)情況限制；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(shù)要求極高，技術(shù)在實際應(yīng)用過程中受到很多限制，需要有專業(yè)的技術(shù)隊伍進行施工及維護管理，鉆井成本太高，水平井和大斜度井有應(yīng)用，難以普及推廣，而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。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明旨在于提供一種智能鉆具鉆井有線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，以提高數(shù)據(jù)傳輸速率，提高地質(zhì)導向鉆井水平，設(shè)備損耗低維護管理方便，降低生產(chǎn)成本。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

此種智能鉆具鉆井有線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，由鉆井及地質(zhì)參數(shù)檢測儀、串口通訊模塊、線纜檢測器、智能鉆具、線纜旋轉(zhuǎn)接頭、信號線纜、控制主機、報 警器組成，其結(jié)構(gòu)組裝關(guān)系如下：其結(jié)構(gòu)組裝關(guān)系如下：在井下螺桿鉆具上方設(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，無磁管柱中還包括線纜檢測器和串口通訊模塊，無磁管柱的母接箍設(shè)有母接箍耦合線圈，在其上接有智能鉆具，若干個智能鉆具串從井下延伸到地面，在地面井口處，鉆機水龍頭I的水龍頭盤根IV上設(shè)置一個線纜旋轉(zhuǎn)接頭，線纜旋轉(zhuǎn)接頭通過信號線纜連接到控制主機。

在鉆井施工時，先將鉆頭及螺桿鉆具下井，然后裝有鉆井及地質(zhì)參數(shù)檢測儀、線纜檢測器、串口通訊模塊的無磁管柱，將線纜檢測器安裝好電池啟動，將無磁管柱接上下井，再將智能鉆具接上緊扣下入井下，智能鉆具的母接箍耦合線圈露出在鉆臺上，線纜檢測器通過信號線纜連接第一根智能鉆具母接箍耦合線圈，將其作為天線發(fā)射無線信號，當將第二根智能鉆桿公接頭插入母接箍后，用大鉗緊扣下入井內(nèi)，上一根智能鉆桿的公接頭耦合線圈與下部的智能鉆桿的母接箍耦合線圈貼緊，線纜檢測器發(fā)出的無線電信號通過耦合線圈之間的耦合，無線電信號傳遞到上一根智能鉆桿的母接箍耦合線圈發(fā)出，在鉆臺旁的報警器接收到無線信號，判斷每根線纜發(fā)出信號的強弱狀態(tài)，如果鉆具在下井后，報警器接收到的信號減弱或無信號，說明下井的智能鉆具的線纜出現(xiàn)故障，就發(fā)出聲光警報，提示施工人員及時起初處理，這樣逐一將若干根智能鉆具連接下井后，井下鉆井及地質(zhì)參數(shù)檢測儀采集儀器開始工作通過鉆井及地質(zhì)參數(shù)檢測儀采集鉆井工況參數(shù)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)通過用串口通訊模塊有線方式傳輸，通過根根相連的智能鉆具將信號耦合傳送到地面，由線纜旋轉(zhuǎn)接頭及信號線纜將信號傳送給控制主機，進行實時的鉆井參數(shù)采集及地質(zhì)導向控制。

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、施工工藝復雜、施工隊伍龐大等弊端，在對智能鉆具的耐磨性、耐腐蝕性處理后，智能鉆具可重復使用，有線智能鉆具帶來優(yōu)越的動力及傳輸性能，可配備多種的測試儀器，實時地采集更多的鉆井及地質(zhì)參數(shù)，提高鉆井井眼軌跡控制的準確性及優(yōu)越性，提升鉆井勘探效果，提高油井采收率。

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)明的智能鉆具結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的線纜旋轉(zhuǎn)接頭示意圖。

圖4為本發(fā)明的智能鉆具結(jié)構(gòu)立體示意圖。

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)明一種鉆具有線隨鉆參數(shù)檢測及導向鉆井系統(tǒng)，由線纜旋轉(zhuǎn)接頭1、信號線纜線2、控制主機3、報警器4、智能鉆具5、鉆井及地質(zhì)參數(shù)檢測儀6、線纜檢測器7、串口通訊模塊8組成。