基于电磁感应的井下及旋转导向数据传输系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电磁感应的井下及旋转导向数据传输系统，包括：井下控制模块，其用于获得随钻测量过程中实时生成的井下工程参数；井下发送模块，其设置于钻头上，用于生成含有实时井下工程参数信息的磁信号，并将磁信号以钻柱为介质向地面传输；地面接收模块，其设置于钻柱的地面端的外壁上，用于通过钻柱来接收磁信号并进行解析，以获得所需传输的井下工程参数。本发明专利技术具有传输速度快、实时性高、数据传输量大、抗干扰性小、结构简单和成本低的特点。特点。特点。

【技术实现步骤摘要】
基于电磁感应的井下及旋转导向数据传输系统与方法


[0001]本专利技术涉及井下数据传输
，尤其是涉及一种基于电磁感应的井下及旋转导向数据传输系统与方法。

技术介绍

[0002]随钻钻井数据传输系统作为石油领域高科技钻井系统，也是属于当前石油领域的尚未完全突破的技术。随钻钻井传输技术包含了有线传输和无线传输两种，该技术是安装于钻头附近的传感器采集数据，实时传输数据的技术，虽然数据有线传输以双向性、高效性、实时性等等优势能解决井底电源供应和数据传输滞后问题，但是有线传输却面临着钻柱之间导线拆卸不方便等严重缺陷，目前钻井系统很少采用有线的方式传输。
[0003]然而，无线数据传输包含泥浆脉冲、声波和电磁波3种传输方式，其中，电磁波传输又包含电流感应传输和磁感应传输等等。钻井系统目前普遍采用的是泥浆脉冲传输方式，但这种钻井系统具有泥浆压力波传输速度慢、受泥浆干扰性大、机械性差等问题。另外，目前电磁波传输介质分为两种：第一种是地层，第二种是钻柱，前者一般受到干扰比较大。
[0004]因此，现有技术需要提供一种新的传输方案，来实现井下数据传输速度快。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种基于电磁感应的井下及旋转导向数据传输系统，包括：井下控制模块，其用于获得随钻测量过程中实时生成的井下工程参数；井下发送模块，其设置于钻头上，用于生成含有实时井下工程参数信息的磁信号，并将所述磁信号以所述钻柱为介质向地面传输；地面接收模块，其设置于所述钻柱的地面端的外壁上，用于通过所述钻柱来接收所述磁信号并进行解析，以获得所需传输的井下工程参数。
[0006]优选地，所述井下及旋转导向数据传输系统还包括：单总线模块，其设置于所述井下控制模块与所述井下发送模块之间，用于利用单总线技术将所述实时井下工程参数从所述井下控制模块传输至所述井下发送模块，实现不同钻铤短节之间的数据和电能传输。
[0007]优选地，所述单总线模块，其利用独立设置的电感从输出端分离出第一电能，以利用第一电能为所述井下发送模块供电。
[0008]优选地，所述井下发送模块包括：数据编码单元，其用于对所述实时井下工程参数进行编码处理，形成含有实时井下工程参数信息的第一电信号；磁感应发射单元，其与所述数据编码单元连接，用于将所述第一电信号转换为所述磁信号，并将所述磁信号以所述钻柱为介质向地面发射。
[0009]优选地，所述地面接收模块包括：磁感应接收单元，其用于接收从井下传输至地面的所述磁信号，并将所述磁信号转换为相应的第二电信号；数据解码单元，其与所述磁感应接收单元连接，用于对所述第二电信号进行解码处理，得到所述实时井下工程参数。
[0010]优选地，所述磁感应发射单元采用电磁感应发射线圈，所述磁感应接收单元采用
电磁感应接收线圈。
[0011]优选地，所述井下控制模块包括电池和数据采集单元，其中，所述数据采集单元，其用于对表征地层重力场各分量的线速度特征参量、表征地层磁场各分量的磁场强度特征参量、钻进方位特征参量和井斜特征参量进行采集，并计算测量数据，以形成所述井下工程参数。
[0012]优选地，所述井下控制模块还与旋转导向工具连接，其中，所述井下控制模块，其还用于实时获取所述旋转导工具所测量的数据，从而利用所述测量数据和旋转导向工具测量数据来形成所述井下工程参数。
[0013]优选地，所述井下及旋转导向数据传输系统还包括：地面显示模块，其与所述地面接收模块连接，用于对经过解析的实时井下工程参数进行显示。
[0014]优选地，所述数据采集单元包括设置于钻头上的传感器组件，其中，所述传感器组件至少具备：陀螺仪、加速度计和磁通门。
[0015]另一方面，提供了一种基于电磁感应的井下及旋转导向数据传输方法，所述井下及旋转导向数据传输方法利用如上述所述的井下及旋转导向数据传输系统来实现，其中，所述井下及旋转导向数据传输方法包括：获得随钻测量过程中实时生成的井下工程参数；利用设置于钻头上的井下发送模块来生成含有实时井下工程参数信息的磁信号，并将所述磁信号以所述钻柱为介质向地面传输；利用设置于所述钻柱的地面端的外壁上的地面接收模块来通过所述钻柱而接收所述磁信号并进行解析，以获得所需传输的井下工程参数。
[0016]与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
[0017]本专利技术提出了一种基于电磁感应的井下及旋转导向数据传输系统与方法。该系统与方法包含井下控制模块、井下磁感应数据发送模块和地面磁感应接收模块这三大部分，重点在于使用磁信号依赖于钻柱介质传输，完成井下井下及旋转导向数据传输到地面的任务。本专利技术具有传输速度快、实时性高、数据传输量大、抗干扰性小、结构简单和成本低的特点，可实现双向数据传输。另外，本专利技术所述的整个传输过程比当前主流的井下泥浆压力波传输效果有着明显提升，比井下电流信号传输有着明显的可行性，传输速度快且干扰性小，对井下及旋转导向数据传输技术具有很大的提升，本专利技术增加了一种井下磁感应数据传输方式，该磁感应数据传输方式，使得井下工程参数能得到快速的响应和采集，这对更好的完成钻井系统起到很大作用。
[0018]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0019]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0020]图1为本申请实施例的基于电磁感应的井下及旋转导向数据传输系统的整体结构示意图。
[0021]图2为本申请实施例的基于电磁感应的井下及旋转导向数据传输系统的安装结构
示意图。
[0022]图3为本申请实施例的基于电磁感应的井下及旋转导向数据传输系统的实现原理示意图。
[0023]图4为本申请实施例的基于电磁感应的井下及旋转导向数据传输方法的步骤示意图。
具体实施方式
[0024]以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。
[0025]另外，附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0026]随钻钻井数据传输系统作为石油领域高科技钻井系统，也是属于当前石油领域的尚未完全突破的技术。随钻钻井传输技术包含了有线传输和无线传输两种，该技术是安装于钻头附近的传感器采集数据，实时传输数据的技术，虽然数据有线传输以双向性、高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁感应的井下及旋转导向数据传输系统，包括：井下控制模块，其用于获得随钻测量过程中实时生成的井下工程参数；井下发送模块，其设置于钻头上，用于生成含有实时井下工程参数信息的磁信号，并将所述磁信号以所述钻柱为介质向地面传输；地面接收模块，其设置于所述钻柱的地面端的外壁上，用于通过所述钻柱来接收所述磁信号并进行解析，以获得所需传输的井下工程参数。2.根据权利要求1所述的井下及旋转导向数据传输系统，其特征在于，所述井下及旋转导向数据传输系统还包括：单总线模块，其设置于所述井下控制模块与所述井下发送模块之间，用于利用单总线技术将所述实时井下工程参数从所述井下控制模块传输至所述井下发送模块，实现不同钻铤短节之间的数据和电能传输。3.根据权利要求2所述的井下及旋转导向数据传输系统，其特征在于，所述单总线模块，其利用独立设置的电感从输出端分离出第一电能，以利用第一电能为所述井下发送模块供电。4.根据权利要求1～3中任一项所述的井下及旋转导向数据传输系统，其特征在于，所述井下发送模块包括：数据编码单元，其用于对所述实时井下工程参数进行编码处理，形成含有实时井下工程参数信息的第一电信号；磁感应发射单元，其与所述数据编码单元连接，用于将所述第一电信号转换为所述磁信号，并将所述磁信号以所述钻柱为介质向地面发射。5.根据权利要求4所述的井下及旋转导向数据传输系统，其特征在于，所述地面接收模块包括：磁感应接收单元，其用于接收从井下传输至地面的所述磁信号，并将所述磁信号转换为相应的第二电信号；数据解码单元，其与所述磁感应接收单元连接，用于对所述第二电信号进行解码处理，得到所述实时井下工程参数。6.根据权利要求5所述的井下及旋转导向数据传输系统，其特征在于，所述磁感应发射单...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑奕挺，宋红喜，李三国，钱德儒，李永杰，张卫，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：