[发明专利]一种矿用无线随钻测斜仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种测试仪器，具体涉及一种矿用无线随钻测斜仪。

背景技术

    随钻测斜仪目前被广泛应用于煤炭、石油等行业的定向钻孔测斜领域。随钻测斜仪需要在井下工作，工作周期长，使用工况恶劣。钻进施工时，随钻测斜仪不仅要进行精确测量，还要将测量数据实时地传到井口，以此指导正确的定向钻孔。

目前煤炭行业使用的随钻测斜仪，一般采用有线通讯方式，它需要定制特殊的有缆钻杆。该钻杆的中心有一根贯通钻杆并与钻杆绝缘的导线，钻杆两端有连接器，各钻杆头尾相连后，延着井眼轨迹构成有线缆的通讯信道，将测量数据实时地传到井口。有线通讯方式的缺点是：钻井施工不能用普通钻杆，通用性差，而且有缆钻杆价格较贵，易出故障，使用寿命较短。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用普通钻杆、采用方便可靠的无线数据通讯方式进行数据传输的矿用无线随钻测斜仪，以克服现有技术存在的上述不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

    一种矿用无线随钻测斜仪，包括随钻测斜仪部分和无线通讯部分，所述随钻测斜仪部分包括钻孔内的钻杆、测量模块、发射模块、电源模块、绝缘短节以及孔口的专用计算机，所述发射模块的正极通过绝缘短节连接钻杆且负极通过绝缘短节连接地层，所述发射模块与测量模块连接，所述发射模块与测量模块均与电源模块连接；所述发射模块通过无线通讯部分与所述专用计算机无线通讯连接。

    进一步的，所述无线通讯部分包括依次无线通讯连接的测斜数据编码器、信号调制器、功率驱动器、通讯信道、低噪声场效应管、带通滤波器、自动增益控制放大器、信号解调器以及还原测斜数据编码器。

    进一步的，所述通讯信道为钻孔壁地层。

    优选的，所述无线通讯部分的无线信号为频率为12KHz/8KHz的FSK已调信号。

    优选的，所述测斜数据编码器和还原测斜数据编码器的编码均为串行通信的0/1码。

    进一步的，所述钻杆为普通无缆钻杆。

    进一步的，所述绝缘短节包括两节绝缘短节，其中一节用于连接发射模块的正极与钻杆，另一节用于连接发射模块的负极与地层。

本发明的有益效果是：

1、不依赖于专用规格的有缆钻杆，使用方便，通用性强；

2、采用普通钻杆，使用和维护成本低；

3、省去了数量众多的电缆连接器及其密封结构，故障率低，可靠性高；

4、对各类地质条件适应性强。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述的矿用无线随钻测斜仪结构框图；

图2是本发明实施例所述的矿用无线随钻测斜仪示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例所述的矿用无线随钻测斜仪，包括随钻测斜仪部分和无线通讯部分，所述随钻测斜仪部分包括钻孔内的钻杆、测量模块、发射模块、电源模块、绝缘短节以及孔口的专用计算机，所述钻杆为普通的无缆钻杆；所述绝缘短节包括两节绝缘短节，其中，一节用于连接发射模块的正极与钻杆，一节用于连接发射模块的负极与地层，所述发射模块与测量模块连接，所述发射模块与测量模块均与电源模块连接，有电源模块对整个测斜仪进行供电；所述发射模块通过无线通讯部分与所述专用计算机无线通讯连接。

如图2所示，所述无线通讯部分包括依次无线通讯连接的测斜数据编码器、信号调制器、功率驱动器、通讯信道、低噪声场效应管、带通滤波器、自动增益控制放大器、信号解调器以及还原测斜数据编码器。

无线通讯部分的各部件的功能如下：

1、信号调制器：用FSK方式，将测斜数据的串行通讯0/1编码，对应调制成12KHz/8KHz的已调信号，以此适应煤层的频率特性，并提高信噪比。

2、功率驱动器：将已调信号进行功率驱动，在发射端将调制后的交变电场加载到钻杆与煤层之间，使发出的信号被信道衰减后，仍能在井口得到有效的信号强度，增大传输距离。

   3、通讯信道：深入研究煤层的频率特性，确定使用频率为12KHz/8KHz的FSK已调信号；利用沿井眼周围的煤层做回路，构成无线缆的通讯信道；用普通钻杆代替有缆钻杆，实现无线通讯。

    4、低噪声场效应管：前置放大，在前级用固定增益，将接收到的微弱信号放大，再输出至后续电路，以提高系统的整体信噪比。