[实用新型]钻头振动信号采集短节

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油钻井工程装置领域中的一种沿钻柱传播的钻头振动信号采集短节，特别适用于在随钻地震中对井下钻头振动信号进行采集和传输。 

背景技术

随钻地震是国外近年来发展起来的一种新的井中地震方法，是在石油钻井过程中以钻头破岩时产生的振动作为地下震源，通过在钻柱上采集到的钻头振动信号和在地面测线上采集到的钻头信号经过各种处理后，进行地层特征评价的一项技术。随钻地震实时地确定钻头在地面地震时间剖面上的位置，并能实时地预测钻头前方的地层压力情况，从而协助钻井安全决策和优化套管设计。 

虽然在石油钻井中钻头附近采集钻头信号质量较好，但由于数据量大，缺少实时传输手段，不能及时把采集到的数据进行及时处理，不能实时指导钻井施工。振动信号传感器参数的选择及其安装位置，对于记录高质量的信号起着关键的作用，必须确保它们与钻杆之间是紧密接触，使得记录的数据能够与轴向、横向以及径向上钻机结构的振动进行对比，并辨认、识别出由于钻头钻压作用于地层而产生的振动，给钻头振动信号的提取提供高质量的信号源。 

目前随钻地震中钻头信号采集，最流行的体系结构是三分量加速度计安装在方钻杆上方水龙带的位置，通过电缆连接至参考信号的采集、处理设备，经过信号放大、滤波、A/D转换等，转变成数字信号存储起来，以备数据取出和地面检波器组取得数据一起经过专门软件处理，获取地震剖面。在钻井过程中，由于水龙带的摆动，容易把信号电缆扯断，由于安装位置的关系，采集到的信号质量较差。 

发明内容

本实用新型的目的就是现有技术存在的缺陷，提供一种使用稳定、信号采集质量高且实时传输的钻头振动信号采集短节。 

本实用新型的技术方案包括两种： 

一种钻头振动信号采集短节，短节的上下端分别带有连接头，在短节的中部外周边设有传感器仓、电池仓、电路板仓和无线模块仓，四个仓之间由导线槽连通，四个仓内对应安装传感器、电池、电路板和无线模块；其中，传感器为三分量加速度计；电路板的电路包括滤波调理单元、信号放大单元、A/D调制单元、数字滤波单元、微处理器单元、实时时钟单元、D/A测试单元、GPS单元、存储器单元，无线模块即无线通讯单元采用wifi模块。

上述方案进一步完善为：四个仓内分别设置防爆外壳，对应的传感器、电池、电路板和无线模块设在防爆外壳内。所述存储器单元由SD卡及其读写系统组成；所述三分量加速度计为三分量ICP 型压电加速度计；所述GPS单元由GPS OEM模块及GPS天线组成， GPS天线置于模块外侧。 

第二种钻头振动信号采集短节，短节的上下端分别带有连接头，在短节的中部外周边设有环形槽，环形槽内通过防爆外壳间隔为传感器仓、电池仓、电路板仓和无线模块仓，四个仓之间由导线槽连通，四个仓内对应安装传感器、电池、电路板和无线模块；其中，传感器为三分量加速度计；电路板的电路包括滤波调理单元、信号放大单元、A/D调制单元、数字滤波单元、微处理器单元、实时时钟单元、D/A测试单元、存储器单元和GPS单元，无线模块即无线通讯单元采用wifi模块。 

第二种进一步完善为：所述存储器单元由SD卡及其读写系统组成；所述三分量加速度计为三分量ICP 型压电加速度计；所述GPS单元由GPS OEM模块及GPS天线组成，GPS天线置于无线模块外侧。 

本实用新型具有以下积极效果：在正常钻进时采集钻头信号，起下钻及停钻时采集背景噪声信号，便于有用信号的提取；与钻柱刚性连接、信号质量好，施工方便，不影响钻井生产过程；配套相关的地面接收和处理设备，为钻井人员提供钻头前方地层特征，进行待钻地层压力预测及钻具故障诊断分析，保障钻井施工安全。 

附图说明

图1是一种钻头振动信号采集短节的径向剖面图； 

图2是图1中A-A剖面图；

图3是图1中B-B剖面图；

图4是钻头振动信号采集短节电路示意图。

具体实施方式

现结合说明书附图对本实用新型进一步描述。