[發(fā)明專利]利用沖擊器沖擊聲波無線隨鉆傳輸井下信號(hào)的系統(tǒng)及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910251933.0
• 申請(qǐng)日: 2019-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN110005405A
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵春;馬浩;徐林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號(hào): E21B47/14
• 分類號(hào): E21B47/14;E21B47/022
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 郝明琴

本發(fā)明提供利用沖擊器沖擊聲波無線隨鉆傳輸井下信號(hào)的系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括沖擊器、地面接收裝置以及設(shè)置在鉆桿內(nèi)的測(cè)量短節(jié)、傳感器和控制電路，沖擊器設(shè)置于鉆桿的近鉆頭端；測(cè)量短節(jié)實(shí)時(shí)測(cè)量鉆頭的鉆孔軌跡信息，并傳遞給傳感器，所述傳感器將獲得的鉆孔軌跡信息，經(jīng)過簡(jiǎn)單的編碼處理，將信息轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的一組信號(hào)，并將此信號(hào)傳遞給控制電路，控制電路主要控制沖擊器的工作，控制電路根據(jù)二進(jìn)制信號(hào)，合理調(diào)整供氣量或供液量，使得沖擊器有不同的工作間隔，從而利用沖擊聲波產(chǎn)生一組放大的二進(jìn)制信號(hào)，形成一組攜帶鉆孔軌跡信息的聲波信號(hào)，聲波信號(hào)能夠沿鉆桿傳遞至地面接收裝置，最終通過地面接收解調(diào)軟件還原井下信息。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隨鉆測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及利用沖擊器沖擊聲波無線隨鉆傳輸井下信號(hào)的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在硬巖地層和軟硬交錯(cuò)地層時(shí)，沖擊旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)不僅可以大幅度提高鉆井效率，防止井眼彎曲，還能減輕鉆具和鉆頭磨損，減少井內(nèi)事故，是解決硬巖地層鉆進(jìn)難題最有效的方法之一。沖擊器作為沖擊旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備，其主要沖擊能量用于輔助破碎巖石，部分沖擊能量轉(zhuǎn)換為沖擊聲波浪費(fèi)掉。

隨著隨鉆測(cè)量技術(shù)的興起，電磁波隨鉆測(cè)量系統(tǒng)、聲波隨鉆測(cè)量系統(tǒng)、鉆井液脈沖隨鉆測(cè)量系統(tǒng)都得到了很好地發(fā)展與運(yùn)用。然而，由于電磁波隨鉆測(cè)量需要井下提供較高的電磁能量，且在傳輸?shù)倪^程中容易被吸收、衰減，傳輸距離短，只能用于淺井中；鉆井液脈沖隨鉆測(cè)量受泥漿介質(zhì)限制，不能用于泡沫鉆進(jìn)及氣體鉆井中。國(guó)內(nèi)外普遍認(rèn)為,借助鉆桿柱進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆暡ㄊ綗o線隨鉆隨鉆測(cè)量系統(tǒng)雖不受泥漿介質(zhì)限制，但由于聲波在傳遞過程中不斷衰減，即使設(shè)置了中繼站，仍需要較大的聲波能量才能將井底信號(hào)傳遞到地面。因此，聲波隨鉆測(cè)量系統(tǒng)長(zhǎng)距離傳輸需要較高的聲波發(fā)射能量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)上述目前的隨鉆測(cè)量中信息傳輸易衰減且受環(huán)境限制的技術(shù)問題，提供利用沖擊器沖擊聲波無線隨鉆傳輸井下信號(hào)的系統(tǒng)及方法解決上述技術(shù)缺陷。

利用沖擊器沖擊聲波無線隨鉆傳輸井下信號(hào)的系統(tǒng)，包括沖擊器、地面接收裝置以及設(shè)置在鉆桿內(nèi)的測(cè)量短節(jié)、傳感器和控制電路，所述沖擊器設(shè)置于鉆桿的近鉆頭端，所述測(cè)量短節(jié)與傳感器相連；

所述測(cè)量短節(jié)用于實(shí)時(shí)測(cè)量鉆頭的鉆孔軌跡信息，并傳遞給傳感器；

所述傳感器用于采集鉆孔軌跡信息，并能夠進(jìn)行編碼處理以將所述鉆孔軌跡信息轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的鉆孔軌跡信號(hào)，并將所述鉆孔軌跡信號(hào)傳遞給控制電路；

所述控制電路用于控制所述沖擊器的工作，并根據(jù)所述鉆孔軌跡信號(hào)，調(diào)整氣動(dòng)沖擊器的供氣量或液動(dòng)沖擊器的供液量，以控制沖擊器的工作間隔，從而控制沖擊聲波產(chǎn)生一組放大的二進(jìn)制信號(hào)，以形成一組攜帶鉆孔軌跡信息的聲波信號(hào)，所述聲波信號(hào)能夠沿鉆桿傳遞至地面接收裝置；

所述地面接收裝置用于接收所述聲波信號(hào)，并通過解調(diào)軟件對(duì)所述聲波信號(hào)處理后還原出井下的鉆孔軌跡信息。

進(jìn)一步的，所述鉆桿采用無磁鉆桿。

進(jìn)一步的，所述沖擊器采用氣動(dòng)沖擊器或液動(dòng)沖擊器。

進(jìn)一步的，還包括設(shè)置于鉆桿內(nèi)的電池筒，用于為測(cè)量短節(jié)、傳感器以及控制電路供電。