可编程自动控制下行通讯装置及下行信号传输方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及石油钻井工程技术领域，是一种可编程自动控制下行通讯装置及下行信号传输方法，前者包括泥浆罐、主泥浆泵、自动控制下行通讯设备、钻机和井下信号接收测量设备，泥浆罐的出口与主泥浆泵的进口通过第一泥浆管线相连接，自动控制下行通讯设备包括控制模块、电控阀门、密封罐、氮气包和小型泥浆泵，控制模块分别与电控阀门和小型泥浆泵电连接。本发明专利技术在发送下行通讯信号时，通过可编程自动下行通讯设备储存的能量，使大量钻井循环泥浆流向钻具组合和钻头，使钻井作业能够连续进行。下行信号传输时，钻井循环泥浆经过井下的仪器测量和控制设备后，再直接返回到泥浆罐中，对钻地层的地质情况和井眼方向探测准确可靠。

【技术实现步骤摘要】
可编程自动控制下行通讯装置及下行信号传输方法
本专利技术涉及石油钻井工程
，是一种可编程自动控制下行通讯装置及下行信号传输方法。
技术介绍
在钻井工程
，在井下安装有测量地质参数和控制钻头方向的各种设备。钻井中地面操作人员要随时了解所钻地层的地质情况和井眼方向，并不断地调整测量方式和钻头方向。因此，地面操作人员和井下设备的通讯就变得非常重要，通讯包括“上行信号传输”和“下行信号传输”。现有下行信号的传输技术，如专利申请号为CN201510953355.7的文献中，
技术介绍
中公开的下行信号传输的两种方式：即第一种方式，该方式的“下行信号传输”的方法是按一组时间编码停止和启动主泥浆泵，井下的测量和控制设备中传感器可以探测到压力变化脉冲，并将其解码为指令。该方式需要停止泵的运转和井下钻井作业，并且确定停泵和开泵状态时间相对较长，下行信号传输信息量少等缺点。第二种方式，钻井作业和泥浆循环等过程与第一种方式相同。下行信号传输系统，由管线和旁通阀组成，该方式是通过旁通阀的开启和关闭，使循环系统的一部分泥浆没有经过井下的测量和控制设备，直接返回到泥浆罐中。因此，旁通阀开启和关闭时，井下测量和控制设备处流量和压力有变化，通过井下传感器测量，将地面旁通阀开启和关闭的编码进行解码，得到地面指令。
技术实现思路
本专利技术提供了一种可编程自动控制下行通讯装置及下行信号传输方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有的可编程自动控制下行通讯设备下行通信时需要停泵和停止井下钻井作业的问题，更一步解决了现有的可编程自动控制下行通讯设备传输下行信号时，部分钻井循环泥浆没有经过井下的仪器测量和控制设备而直接返回到泥浆罐中，易造成对钻地层的地质情况和井眼方向探测有偏差的问题。本专利技术的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种可编程自动控制下行通讯装置包括泥浆罐、主泥浆泵、自动控制下行通讯设备、钻机和井下信号接收测量设备，泥浆罐的出口与主泥浆泵的进口通过第一泥浆管线相连接，自动控制下行通讯设备包括控制模块、电控阀门、密封罐、氮气包和小型泥浆泵，控制模块分别与电控阀门和小型泥浆泵电连接，主泥浆泵的出口、电控阀门的进口以及钻机进口通过第一个三通泥浆管线相连接，所述电控阀门出口、密封罐进口和小型泥浆泵进口之间通过第二个三通泥浆管线相连接，所述密封罐内设置有氮气包，小型泥浆泵的出口与钻机进口通过第二泥浆管线相连接且第二泥浆管线与第一个三通泥浆管线相连通，在钻机的出口连接有钻井管柱且钻井管柱的下部延伸至井眼内，钻井管柱外侧与井眼内壁之间形成井眼环空，井下信号接收测量设备设置在钻井管柱的下部，在钻井管柱的底部固定安装有钻头，井眼环空通过第三泥浆管线与泥浆罐相连通。下面是对上述专利技术技术方案的进一步优化或/和改进：上述井下信号接收测量设备为流量测量仪或压力检测仪或涡轮机。上述井下信号接收测量设备为涡轮发电机，在发电机的三相输出端设置有测量端子，测量端子测量发电机的频率信号。上述电控阀门为电控气动三通阀。本专利技术的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种上述可编程自动控制下行通讯装置的下行信号传输方法，包括以下步骤：第一步，当需向井下发送指令或数据时，开启主泥浆泵，钻井循环泥浆从泥浆罐中经主泥浆泵进入电动阀门内，控制模块控制电控阀门进口的开启、关闭以及开启度；第二步，通过控制模块开启电控阀门将钻井循环泥浆引入密闭罐内，钻井循环泥浆压缩密闭罐内的氮气包，随着进入密闭罐内的钻井循环泥浆越来越多，密闭罐内泥浆的流量和压力发生变化，使密闭罐形成一个高压区，钻井循环泥浆被从密闭罐中压出后通过第二个三通泥浆管线进入小型泥浆泵；第三步，控制模块控制小型泥浆泵开启，小型泥浆泵将钻井循环泥浆压入第二泥浆管线内，钻井循环泥浆流出第二泥浆管线后随着第一个三通泥浆管线进入钻机，之后进入井下，流出的钻井循环泥浆在井下形成流量脉冲信号；第四步，井下信号接收测量设备检测到所述流量脉冲信号并对其解码，从而得到地面发送的数据，结束。本专利技术在发送下行通讯信号时，通过可编程自动下行通讯设备储存的能量，使大量钻井循环泥浆流向钻具组合和钻头，使钻井作业能够连续进行。钻井作业时，主泥浆泵吸入钻井循环泥浆并把其压入井钻井管柱内，主泥浆泵的出口和第一个三通泥浆管线内为高压状态，一般在10Mpa以上。主泥浆泵的入口处为常压状态。下行信号传输时，钻井循环泥浆经过井下的仪器测量和控制设备后，再通过井下环空返回到泥浆罐中，对钻地层的地质情况和井眼方向探测准确可靠。附图说明附图1为本专利技术的现场安装示意图。附图2为本专利技术的自动控制下行通讯设备的结构和工作原理示意图。附图中的编码分别为：1为泥浆罐，2为主泥浆泵，3为自动控制下行通讯设备，301为控制模块，302为电控阀门，303密封罐，304氮气包，305小型泥浆泵，4为钻机，5为井下信号接收测量设备，6为第一泥浆管线，7为第一个三通泥浆管线，8为第二个三通泥浆管线，9为第二泥浆管线，10为钻井管柱，11为钻头，12为井眼环空，13为第三泥浆管线。具体实施方式本专利技术不受下述实施例的限制，可根据本专利技术的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步描述：实施例1：如附图1、2所示，一种可编程自动控制下行通讯装置包括泥浆罐1、主泥浆泵2、自动控制下行通讯设备3、钻机4和井下信号接收测量设备5，泥浆罐1的出口与主泥浆泵2的进口通过第一泥浆管线6相连接，自动控制下行通讯设备3包括控制模块301、电控阀门302、密封罐303、氮气包304和小型泥浆泵305，控制模块301分别与电控阀门302和小型泥浆泵305电连接，主泥浆泵2的出口、电控阀门302的进口以及钻机4进口通过第一个三通泥浆管线7相连接，所述电控阀门出口302、密封罐进口303和小型泥浆泵305进口之间通过第二个三通泥浆管线8相连接，所述密封罐303内设置有氮气包304，小型泥浆泵305的出口与钻机4进口通过第二泥浆管线9相连接且第二泥浆管线9与第一个三通泥浆管线7相连通，钻机4的出口连接有钻井管柱10且钻井管柱10的下部延伸至井眼内，钻井管柱10外侧与井眼内壁之间形成井眼环空12，井下信号接收测量设备5设置在钻井管柱10的下部，在钻井管柱10的底部固定安装有钻头11，井眼环空12通过第三泥浆管线13与泥浆罐1相连通。这里的电控阀门302、密封罐303和小型泥浆泵305三者之间通过第二个三通泥浆管线8相连接，可以将钻井循环泥浆引入密闭罐303，也可以将钻井循环泥浆压入小型泥浆泵305后，再依序通过第二泥浆管线9和第一个三通泥浆管线7进入钻机4内。控制模块301可以控制电控阀门302和小型泥浆泵305的运行和停止；当控制模块301发出信号后，电控阀门302打开，由于压力的作用，从主泥浆泵2喷出的钻井循环泥浆由第二个三通泥浆管线8进入到密闭罐303中，此时氮气包304被压缩，储存了能量；当整个可编程自动控制下行通讯装置的循环系统内的压力平衡后，控制模块301控制电控阀门302关闭，小型泥浆泵305打开，再借助氮气包304储存的能量，将钻井循环泥浆依序通过第二泥浆管线9和第一个三通泥浆管线7进入钻机4内，钻井循环泥浆进入井下，通过这种操作在井下形成流量脉冲信号；流量脉冲信号可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可编程自动控制下行通讯装置，其特征在于包括泥浆罐、主泥浆泵、自动控制下行通讯设备、钻机和井下信号接收测量设备，泥浆罐的出口与主泥浆泵的进口通过第一泥浆管线相连接，自动控制下行通讯设备包括控制模块、电控阀门、密封罐、氮气包和小型泥浆泵，控制模块分别与电控阀门和小型泥浆泵电连接，主泥浆泵的出口、电控阀门的进口以及钻机进口通过第一个三通泥浆管线相连接，所述电控阀门出口、密封罐进口和小型泥浆泵进口之间通过第二个三通泥浆管线相连接，所述密封罐内设置有氮气包，小型泥浆泵的出口与钻机进口通过第二泥浆管线相连接且第二泥浆管线与第一个三通泥浆管线相连通，在钻机的出口连接有钻井管柱且钻井管柱的下部延伸至井眼内，钻井管柱外侧与井眼内壁之间形成井眼环空，井下信号接收测量设备设置在钻井管柱的下部，在钻井管柱的底部固定安装有钻头，井眼环空通过第三泥浆管线与泥浆罐相连通。

【技术特征摘要】
1.一种可编程自动控制下行通讯装置，其特征在于包括泥浆罐、主泥浆泵、自动控制下行通讯设备、钻机和井下信号接收测量设备，泥浆罐的出口与主泥浆泵的进口通过第一泥浆管线相连接，自动控制下行通讯设备包括控制模块、电控阀门、密封罐、氮气包和小型泥浆泵，控制模块分别与电控阀门和小型泥浆泵电连接，主泥浆泵的出口、电控阀门的进口以及钻机进口通过第一个三通泥浆管线相连接，所述电控阀门出口、密封罐进口和小型泥浆泵进口之间通过第二个三通泥浆管线相连接，所述密封罐内设置有氮气包，小型泥浆泵的出口与钻机进口通过第二泥浆管线相连接且第二泥浆管线与第一个三通泥浆管线相连通，在钻机的出口连接有钻井管柱且钻井管柱的下部延伸至井眼内，钻井管柱外侧与井眼内壁之间形成井眼环空，井下信号接收测量设备设置在钻井管柱的下部，在钻井管柱的底部固定安装有钻头，井眼环空通过第三泥浆管线与泥浆罐相连通。2.根据权利要求1所述的可编程自动控制下行通讯装置，其特征在于井下信号接收测量设备为流量测量仪或压力检测仪或涡轮机。3.根据权利要求1所述的可编程自动控制下行通讯装置，其特征在于井下信号接收测量设备为涡轮发电...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾金明，叶诗均，白听雨，孔德宏，顾胜华，
申请(专利权)人：新疆贝肯能源工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65