[發明專利]一種井下動力與雙向通訊系統及其使用方法

有效

• 申請號: 201910824641.1
• 申請日: 2019-09-02
• 公開（公告）號: CN110485922B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 羅維;蘆文生;王眉山;許朝輝;趙洪巖;孫衍;張東旭;呂俊男;范永濤;張軍鋒
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團油田技術服務有限公司;中國石油集團測井有限公司
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B17/00;E21B47/135;E21B41/00;H01B9/00
• 代理公司: 北京智橋聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11560
• 代理人: 洪余節

1.一種井下動力與雙向通訊系統，包括脈沖器、發電機、發電機外筒、過流短節、電子倉本體、電子倉外筒、導電光纜、光電接觸環、光電分合器；其特征在于，發電機、發電機外筒、電子倉外筒、電子倉本體自上而下依序固定安裝在一起；發電機下端通過螺紋連接在過流短節上，發電機出來的電線通過7芯圓插與電子倉本體中的井下動力與雙向通訊電路連接，發電機外筒通過螺紋與電子倉本體連接；電子倉外筒固定在發電機外筒與電子倉本體之間的槽內，電子倉外筒其端面和內部有O型密封圈；發電機內引出三相交流電線以及過線；在發電機外筒上端面有一環形槽，下端內部有接觸環槽，發電機外筒上端面環形槽和發電機外筒下端內部的接觸環槽分別與電子倉本體中的井下動力與雙向通訊電路通過小孔連通，發電機外筒上端面環形槽通過發電機外筒壁上的細長孔與發電機外筒下端內部的接觸環槽相通；電子倉本體上部有接觸環，電子倉本體下端面有接觸環槽，該電子倉本體下端面接觸環槽通過小孔與電子倉本體相通；電子倉本體由環形均布的四個上部槽和下部槽構成，上部槽內安裝有整流、穩壓及濾波電路，濾波電路輸出端與下部槽內的電源管理模塊的輸入端及導電光纜總線連接，下部槽內安裝的中央控制電路與下傳解碼板、上傳編碼電路及光電分合器連接。

2.根據權利要求1所述的井下動力與雙向通訊系統，其特征在于，井下動力與雙向通訊電路包括整流、穩壓及濾波電路，轉速信號調理電路，下傳解碼電路，中央控制電路，上傳編碼電路，脈沖驅動電路；發電機輸出端子與整流、穩壓及濾波電路的輸入端子連接，整流、穩壓及濾波電路的輸出端子與電源管理模塊的輸入端子連接，電源管理模塊分別與中央控制電路、下傳解碼電路、上傳編碼電路及光電分合器連接的電源輸入端子電連接，發電機轉速信號輸出端子與轉速信號調理電路的輸入端子連接，轉速信號調理電路的輸出端子與下傳解碼電路輸入端子連接，下傳解碼電路與中央控制電路通過CAN總線連接，中央控制電路的輸出通過CAN端子與上傳編碼電路的輸入端子連接，上傳編碼電路的輸出端子與脈沖驅動電路的輸入端子連接，脈沖驅動電路的輸出端子與脈沖器的輸入端子連接。

3.根據權利要求2所述的井下動力與雙向通訊系統，其特征在于，在脈沖器與發電機之間密封固定安裝有2芯圓形插針，在發電機的下部內側密封固定安裝有7芯圓插針母頭，過流短節的上端內側密封固定安裝有7芯圓插針公頭，7芯圓插將脈沖驅動電路、發電機輸出線路與整流、穩壓及濾波電路連接在一起。

4.根據權利要求3所述的井下動力與雙向通訊系統，其特征在于，導電光纜包括塑料光纜芯、石墨烯導電層、絕緣層和保護層，塑料光纜芯的外部包裹石墨烯導電層，石墨烯導電層的外面包裹絕緣層，絕緣層外面包裹保護層；

光電接觸環包括導電光環、光電插頭、U型絕緣橡膠環，導電光環安裝在U型絕緣橡膠環的U型槽內，導電光環通過光電插頭與導電光纜連接，將導電光纜安裝在發電機外筒側壁上的小孔內，固定好光電插頭的一端，光電接觸環安裝在發電機外筒上端面環槽內，與導電光纜插接，發電機外筒側壁小孔內的導電光纜在下部通過內側光電接觸環與電子倉本體上部光電接觸環連接，將導電光纜安裝在電子倉本體下部側壁上的小孔內，固定好光電插頭的一端，光電接觸環安裝在電子倉本體下端面環槽內，與導電光纜插接，導電光纜上端通過小孔與電子倉本體內的光電分合器連接，電光分離后分別與通訊模塊和電源管理模塊連接。

5.根據權利要求4所述的井下動力與雙向通訊系統，其特征在于，光電分合器包括導電光纜接口、光纖端口、電能端口及光電耦合器，光電分合器的導電光纜接口與導電光纜總線、電能端口以電源管理模塊連接。

6.根據權利要求2至5中任一項所述的井下動力與雙向通訊系統，其使用方法如下：將井下動力與雙向通訊系統上部通過鉆鋌與鉆柱連接，下部與旋轉導向測量短節、導向控制短節和鉆頭連接；將井下動力與雙向通訊系統下入井內，發電機發出電能，經過整流、穩壓及濾波電路得到電能，電能通過光電分合器加載到導電光纜上，傳輸給需要電能的節點，井下動力與雙向通訊電路通過在地面分流泥漿的方式，改變發電機的轉速信號，經過轉速信號調理電路處理后傳給下傳解碼電路，解碼傳給中央控制電路，中央控制電路將指令通過導電光纜轉發給井下動力與雙向通訊電路，實現導向控制，同時，中央控制電路通過導電光纜向所有連接的節點發送數據，中央控制電路將需要上傳的數據傳送給上傳編碼電路，通過脈沖驅動電路驅動脈沖器上傳數據。