[發明專利]一種用于大橋樁基打孔隨鉆儀器的無線通訊方法

有效

• 申請號: 202011050655.1
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112228048B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 佟丹;鄢盛華;李國平;劉策
• 申請（專利權）人: 中鐵大橋局集團有限公司;昆山哈伯希爾能源科技有限公司
• 主分類號: E21B47/13
• 分類號: E21B47/13;E21B47/01;E21B47/017
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種用于大橋樁基打孔隨鉆儀器的無線通訊方法，包括井下發射/接收天線及設置在井口處的地面接收/發射天線；井下發射/接收天線與地面接收/發射天線之間采用20W/20~150Hz的大功率低頻電磁波，使用FSK調制解調方案完成2~15bps的數據通訊；地面接收/發射天線通過地址識別井下設備完成對應設備的數據獲取，并將數據傳輸給井口通訊設備，井口通訊設備將數據信息傳輸給總控電腦并接受來自總控電腦的指令，從而通過井口通訊設備對鉆桿的鉆進過程進行控制。本發明使用了電極天線的結構并基于大功率低頻電磁波完成500米以內大橋樁基鉆孔的隨鉆長距離無線數據通訊，成功實現了大橋樁基的隨鉆測量。

技術領域

本發明涉及隨鉆測量電子電路技術領域，特別涉及一種用于大橋樁基打孔隨鉆儀器的無線通訊方法，屬于一種用于大橋樁基打孔隨鉆儀器配套的低頻電磁波無線通訊技術方案。

背景技術

傳統的大橋樁基鉆孔工作過程中，其橋樁樁基鉆孔需要有一定的垂直精度保證。傳統的工藝在鉆孔過程中需要鉆孔，然后測量完成的鉆孔是否符合垂直精度直徑和基部巖層厚度等指標，如果出現問題則需要重鉆或者導致樁基報廢。在石油油井鉆孔工藝中，隨鉆測量工藝已經十分成熟，但是由于工況差異，其隨鉆通訊方法并不能直接用于大橋樁基鉆孔過程中，此項技術長時間沒有突破。

針對實際應用需求，需要設計一種符合大橋樁基鉆孔的隨鉆長距離通訊技術。目前用于石油鉆井的無線隨鉆技術最成熟的是泥漿脈沖無線通訊技術，其特點是距離最遠可達7000m以上，速率通常為每秒0.5~2bps。但是此項技術是基于石油加壓破碎鉆進工藝設計的，需要泥漿池、泥漿泵、密封加壓泥漿循環通道等基礎設施配套工作，大橋樁基鉆孔為鉆頭旋進破碎方式，所以并不具備使用條件。另一項石油隨鉆技術是EMWD，其通過低頻電磁波長距離傳送測試信號，需要特制的絕緣短節才能使用，由于大橋樁基鉆孔鉆桿很粗，所以也不可行。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于電磁波完成500米以內無線數據通訊的技術方案，解決了樁基孔鉆孔井下無線通訊傳輸的問題。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種用于大橋樁基打孔隨鉆儀器的無線通訊方法，包括設置在鉆桿的鉆頭一端的測量短節，以及設置在井口處的井口通訊電極；

所述測量短節設置在所述鉆桿的鉆頭一端，其包括密封外殼及密封端蓋，設置在所述密封外殼內的發射/接受控制電路，以及通過絕緣套設置在所述密封端蓋上的井下發射/接收天線；

所述井口通訊電極包括絕緣外筒，設置在所述絕緣外筒一端的地面接收/發射天線及設置在所述絕緣外筒另一端的電纜快速插頭，所述地面接收/發射天線與電纜快速插頭之間通過穿設在所述絕緣外筒內的電纜連通；

所述井下發射/接收天線與所述地面接收/發射天線之間采用20~150Hz的低頻電磁波，使用FSK調制解調方案，發射功率為20W，完成2~15bps的數據通訊；

所述地面接收/發射天線通過地址識別井下設備完成對應設備的數據獲取，并將數據傳輸給井口通訊設備，所述井口通訊設備將數據信息傳輸給總控電腦并接受來自所述總控電腦的指令，從而通過所述井口通訊設備對所述鉆桿的鉆進過程進行控制。

其中，所述絕緣外筒內的空隙通過硅膠樹脂填充，以起到絕緣防水及固定內部元器件的作用；且，所述絕緣外筒內還埋設有安全鋼絲繩，以用于所述井口通訊電極的快速打撈并防止拉斷電纜。

通過上述技術方案，本發明使用了電極天線的結構并基于大功率低頻電磁波完成500米以內大橋樁基鉆孔的隨鉆長距離無線數據通訊，同時實現了一臺井口設備對應多個井下終端完成數據通訊的特殊要求，從而成功實現了大橋樁基的隨鉆測量。

附圖說明

圖1為本發明實施例所公開的鉆井及通訊系統示意圖；

圖2為本發明實施例所公開的測量短節結構示意圖；