串接式井下声波信号地面接收显示系统技术方案

本发明专利技术提供了一种串接式井下声波信号地面接收显示系统，属于石油与天然气钻井工程领域，能够在钻井液正常循环、不改变钻柱外部尺寸及内部流道结构的前提下，实现对钻柱信道中声信号的实时精确检测识别及快速解码显示。该串接式井下声波信号地面接收显示系统，包括设置于井口钻柱顶部的声波信号接收转换装置和设置于钻台表面的无线信号接收显示器；所述声波信号接收转换装置包括依次连接的信号解码电路，信号转换电路，无线信号发射电路，还包括与信号解码电路连接的声信号接收元件。

Tandem ground acoustic wave signal ground receiving display system

The present invention provides a series connected underground acoustic signal receiving display system, which belongs to the field of oil and gas drilling engineering, drilling fluid in the normal circulation, without changing the external and internal dimensions of the drill string channel structure, to achieve accurate real-time detection and recognition of acoustic signal of drill string channel and fast decoding display. The cascade of acoustic logging signal receiving display system, including wireless signal acoustic signal is arranged on the top of the wellhead drill string conversion device is arranged on the floor and receiving surface of the receiving display; the acoustic signal receiving conversion device comprises a signal decoding circuit connected with the signal conversion circuit, a wireless signal transmitting circuit, including signal the acoustic signal decoding circuit connected to the receiving element.

【技术实现步骤摘要】
串接式井下声波信号地面接收显示系统
本专利技术涉及石油与天然气钻井工程领域，涉及一种随钻信息传输系统，尤其涉及一种串接式井下声波信号地面接收显示系统。
技术介绍
由目前世界油气资源开采时遭遇的地质条件及自然环境条件可知，未来的石油钻井行业将遭遇地质条件更复杂、自然环境更恶劣的严峻挑战，因此，对油气钻井的井下过程监测提出了更高的要求。井下信息的高速传输和有效获取是实现井下过程精确监测的关键，是实现快速、优质钻井的关键技术。目前已提出并应用的井下信息传输方式主要有有线传输、钻井液脉冲传输、电磁波传输及声波传输四种。上述四种传输方式的前三种方式在现场应用中会存在以下问题：(1)有线传输：虽然能够实现井下信息的快速、大量传输，但在钻井过程中钻柱的旋转易导致传输电缆磨断或绞断，影响正常钻进。(2)钻井液脉冲传输：利用钻井液的压力波作为传输载体，对钻井液有很强的依赖性，且存在传输速率较慢、易受井下噪声干扰、不能实现信息双向传输等缺点。(3)电磁波传输：虽然摆脱了对钻井液的依赖，且能够实现井下信息的双向传输，但存在对地层有依赖性、在地层中衰减较大、通用性差、成本高等缺点。相比之下，井下信息声波传输方式在应用过程中相比上述三种方式具有优势，该传输方式利用钻柱作为传输信道，以声波作为信号载体进行井下信息的无线传输，因此该方式不依赖于钻井液的存在与否及性质差异，也不受地层内磁性物质的干扰，为井下信息的高速、稳定传输提供了条件。声信号接收端作为井下信息声传输系统的关键组成部分，是实现井口钻柱中声信号有效检测识别的关键。因此，为了早日实现井下信息声波传输技术的现场应用，井下声波信号地面接收显示装置是亟需研发的装备之一。
技术实现思路
本专利技术针对地面旋转钻柱部分，提供了一种串接式井下声波信号地面接收显示系统，能够在钻井液正常循环、不改变钻柱外部尺寸及内部流道结构的前提下，实现对钻柱信道中声信号的精确实时检测识别及快速解码显示。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是：串接式井下声波信号地面接收显示系统，包括设置于井口钻柱顶部的声波信号接收转换装置和设置于钻台表面的无线信号接收显示器；所述声波信号接收转换装置设置于钻井液流道的外部，包括依次连接的信号解码电路，信号转换电路，无线信号发射电路，还包括与信号解码电路连接的声信号接收元件；声信号接收元件接收来自钻柱下部的声信号传输至信号解码电路进行解码，解码后的信号传输至信号转换电路转换成无线信号，无线信号发射电路将转换后的无线信号通过无线电方式传输至无线信号接收显示器，再通过地面计算机进行处理，实现对钻柱中声信号的实时、精确检测识别。进一步的，所述声波信号转换装置还包括套设于钻井流道外部的内筒，和套设于内筒外部的外筒，内筒与外筒形成环空的表面设置有第一安装槽和第二安装槽，所述信号解码电路、信号转换电路和无线信号发射电路安装于第一安装槽内，所述声信号接收元件安装于第二安装槽内。进一步的，所述外筒包括用于保护上述电路的内筒保护筒；内筒保护筒上方依次设置有用于与上部钻杆连接的上部钻杆连接扣，与内筒上部配合密封的上部密封配合面，以及与内筒轴向配合进行相对位置固定的轴向支撑配合面；内筒保护筒下部依次设置有与内筒下部配合密封的下部密封配合面以及与内筒连接的内筒连接扣。进一步的，所述内筒包括设置于上部的与所述上部密封配合面配合的上部密封面，上部密封面下方设置有支撑体，支撑体具有轴向支撑面和径向支撑面；支撑体下方的内筒表面依次设置有第一安装槽和第二安装槽，第二安装槽下方设置有与所述下部密封配合面配合的下部密封面；上部密封面和下部密封面表面均设置有安装密封材料的密封安装槽。进一步的，所述下部密封面下方设置有用于与外筒连接的外筒连接扣；外筒连接扣下方设置有用于连接下部钻杆的下部钻杆连接扣。进一步的，所述第一安装槽包括用于安装电源的电源安装槽和用于安装信号解码电路、信号转换电路和无线信号发射电路的电路安装槽，电源安装槽内设置固定架，固定架上安装有电源仓，电源仓内安装有为信号解码电路、信号转换电路和无线信号发射电路供电的供电模块。优选的，所述电源安装槽表面设置有垂直于内筒表面的固定架安装板，所述固定架通过安装孔安装于固定架安装板上。进一步的，所述电路安装槽的上部和下部还设置有用于分类、固定导线的导线固定槽。进一步的，所述第二安装槽内设置有安装孔，声信号接收元件通过一个或多个螺纹孔安装于上述安装孔中。优选的，所述外筒和内筒均采用无磁材料。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：1、本专利技术的串接式井下声波信号地面接收显示系统能够实现正常钻井的同时，实时、准确检测、识别井底钻井信息，并将信息无线传输至地面计算机进行处理；2、本专利技术的串接式井下声波信号地面接收显示系统通过外筒和内筒形成的环形空间，将声信号接收元件、信号解码电路、信号转换电路、无线信号发射电路和供电模块安装于环形空间内部，实现了将声信号接收和转换的各个功能部件单元化后高度集中在一短节内，长度极短，使用时不影响钻具配合，现场应用时安装方便、适用性强；3、本专利技术的串接式井下声波信号地面接收显示系统的内筒与外筒上部下部都具有密封面，通过与钻柱的上下连接，能够实现从钻柱轴向对声信号进行接收，避免由接收端引起的声信号能量衰减及误码，且声信号接收元件集成在系统内部，抗噪声能力强，尤其是抗井口噪声干扰能力强。附图说明图1为本专利技术一实施例的串接式井下声波信号地面接收显示系统的使用示意图；图2为本专利技术一实施例的声波信号接收转换装置结构示意图；图3为本专利技术一实施例的外筒结构示意图；图4为本专利技术一实施例的内筒结构示意图；图5为图4A-A剖面图；图6为图4B-B剖面图；图7为图4C-C剖面图；以上各图中：1、外筒，101、上部钻杆连接扣，102、流道，103、上部密封配合面，104、轴向支撑配合面，105、内筒保护筒，106、下部密封配合面，107、内筒连接扣；2、内筒，21、第一安装槽，22、第二安装槽，201、上部密封面，202、密封安装槽，203、轴向支撑面，204、径向支撑面，205、固定架，206、电源仓，207、固定架安装板，208、电源安装槽，209、导线固定槽，210、电路安装槽，211、安装孔，212、螺纹孔，213、下部密封面，214、流道，215、外筒连接扣，216、下部钻杆连接扣；3、声信号接收元件，4、信号解码电路，5、信号转换电路，6、无线信号发射电路，7、供电模块，8、无线信号接收显示器。具体实施方式下面，通过示例性的实施方式对本专利技术进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。在本专利技术的描述中，需要说明的是，钻井中钻柱的方向为图1中的竖直方向；术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于图1所示的位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。参见图1，图1是本专利技术一实施例的串接式井下声波信号地面接收显示系统的使用示意图。如图1所示，本专利技术的串接式井下声波信号地面接本文档来自技高网...

【技术保护点】
串接式井下声波信号地面接收显示系统，其特征在于，包括设置于井口钻柱顶部的声波信号接收转换装置和设置于钻台表面的无线信号接收显示器(8)；所述声波信号接收转换装置设置于钻井液流道的外部，包括依次连接的信号解码电路(4)，信号转换电路(5)，无线信号发射电路(6)，还包括与信号解码电路(4)连接的声信号接收元件(3)；声信号接收元件(3)接收来自钻柱下部的声信号传输至信号解码电路(4)进行解码，解码后的信号传输至信号转换电路(5)转换成无线信号，无线信号发射电路(6)将转换后的无线信号通过无线电方式传输至无线信号接收显示器(8)。

【技术特征摘要】
1.串接式井下声波信号地面接收显示系统，其特征在于，包括设置于井口钻柱顶部的声波信号接收转换装置和设置于钻台表面的无线信号接收显示器(8)；所述声波信号接收转换装置设置于钻井液流道的外部，包括依次连接的信号解码电路(4)，信号转换电路(5)，无线信号发射电路(6)，还包括与信号解码电路(4)连接的声信号接收元件(3)；声信号接收元件(3)接收来自钻柱下部的声信号传输至信号解码电路(4)进行解码，解码后的信号传输至信号转换电路(5)转换成无线信号，无线信号发射电路(6)将转换后的无线信号通过无线电方式传输至无线信号接收显示器(8)。2.根据权利要求1所述的串接式井下声波信号地面接收显示系统，其特征在于，所述声波信号转换装置还包括套设于钻井流道外部的内筒(2)，和套设于内筒(2)外部的外筒(1)，内筒(2)与外筒(1)形成环空的表面设置有第一安装槽(21)和第二安装槽(22)，所述信号解码电路(4)、信号转换电路(5)和无线信号发射电路(6)安装于第一安装槽(21)内，所述声信号接收元件(3)安装于第二安装槽(22)内。3.根据权利要求2所述的串接式井下声波信号地面接收显示系统，其特征在于，所述外筒(1)包括用于保护上述电路的内筒保护筒(105)；内筒保护筒(105)上方依次设置有用于与上部钻杆螺纹连接的上部钻杆连接扣(101)，与内筒(2)上部配合密封的上部密封配合面(103)，以及与内筒(2)轴向配合进行相对位置固定的轴向支撑配合面(104)；内筒保护筒(105)下部依次设置有与内筒(2)下部配合密封的下部密封配合面(106)以及与内筒螺纹连接的内筒连接扣(107)。4.根据权利要求3所述的串接式井下声波信号地面接收显示系统，其特征在于，所述内筒(2)包括设置于上部的与所述上部密封配合面(103)配合的上部密封面(201)，上部密封面(201)下方设置有支撑体，支撑体具有轴向支撑面(203)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永旺，管志川，王庆，李坤，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37