[发明专利]卡锁式井下声波信号地面接收显示系统

说明书

本发明提供了一种卡锁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。该卡锁式井下声波信号地面接收显示系统，包括设置于井口钻柱表面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。

技术领域

本发明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，尤其涉及一种卡锁式井下声波信号地面接收显示系统。

背景技术

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。

发明内容

本发明针对地面旋转钻柱部分，提供了一种卡锁式井下声波信号地面接收显示系统，通过锁紧于钻柱顶部，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。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

卡锁式井下声波信号地面接收显示系统，包括设置于井口钻柱表面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柱外部，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下部钻柱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，所述声波信号接收转换装置还包括三块沿钻柱圆周依次设置的仪器安装板，三块仪器安装板的板面均与钻柱圆周表面平行，其中一块仪器安装板两端分别通过连接拉杆与另外两块仪器安装板相连，上述另外两块仪器安装板的另一端分别连接对开拉杆，两个对开拉杆通过螺栓连接；所述声信号接收元件和信号解码电路集成安装于一块仪器安装板上，所述信号转码电路和无线信号发射电路集成安装于另外两块仪器安装板的任意一块上。

进一步的，所述声波信号接收转换装置还包括为信号解码电路、信号转换电路和无线信号发射电路供电的供电模块，所述供电模块安装于空置的一块仪器安装板上。