CN105089647B - 声波信号地面接收转发装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻井工具技术领域，是一种声波信号地面接收转发装置，其包括声波接收传感器、高速声波接收模块、信号无线转发模块，声波接收传感器的信号输出端通过电缆与高速声波接收模块的信号输入端电连接；高速声波接收模块的信号输出端与信号无线转发模块的信号输入端电连接。本发明结构合理而紧凑，使用方便，其安装于钻柱的表面，不承受钻柱的任何应力传递，不影响钻柱本身的强度，无使用风险；第一卡瓦、第二卡瓦可以与不同外径的钻柱匹配，具有很高的现场灵活性和适用性，现场安装方便；实现了井下钻井信息的准确快速传输，现场技术人员可以对井下复杂情况及时了解和应对，减少了钻井风险，提高了钻井效益。

Description

声波信号地面接收转发装置

技术领域

本发明涉及钻井工具技术领域，是一种声波信号地面接收转发装置。

背景技术

为适应未来的钻井技术信息化、自动化、智能化的发展方向，满足当前钻井提速和气体钻井、欠平衡钻井、控压钻井、无风险钻井等钻井技术大量推广应用的需求，必须突破目前井下信息识别滞后、传输速率过低等技术瓶颈，及时了解钻井过程中工程及地质参数是减少钻井作业过程中复杂情况发生，提高钻井效益的重要保障。目前随钻信息传输方式主要有泥浆脉冲传输、电磁波传输及声波传输。随钻信息声波传输是以钻柱作为传输信道，以声波为信号传输载体的井下信息无线传输方式。声波传输不受钻井介质及地层磁性物质的影响，因此成为井筒随钻信息高速传输的理想方式之一，是当前国内外井下信息传输领域研究的热点。但是现有随钻信息声波传输方式存在如下问题：声波通过钻柱传输后，不便于在地面进行有效地检测接收；声波信号会衰减；钻井现场有噪音干扰。

发明内容

本发明提供了一种声波信号地面接收转发装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有随钻信息声波传输方式存在的不便于地面进行有效检测接收、声波信号会衰减、钻井现场有噪音干扰的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种声波信号地面接收转发装置，包括声波接收传感器、高速声波接收模块、信号无线转发模块，声波接收传感器的信号输出端通过电缆与高速声波接收模块的信号输入端电连接；高速声波接收模块的信号输出端与信号无线转发模块的信号输入端电连接。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述声波信号地面接收转发装置还包括电源模块，电源模块的第一输出端通过电缆与声波接收传感器的输入端电连接；电源模块的第二输出端通过电缆与高速声波接收模块的输入端电连接；电源模块的第三输出端通过电缆与信号无线转发模块的输入端电连接。

上述声波信号地面接收转发装置还包括能将高速声波接收模块、信号无线转发模块固定安装在方钻杆上部接头的外壁上的第一卡瓦和第二卡瓦，第一卡瓦和第二卡瓦通过紧固件连接；第一卡瓦的外壁上固定安装有第一安装仓和第二安装仓，第一安装仓中固定安装有信号无线转发模块，第二安装仓中固定安装有高速声波接收模块；第二卡瓦的外壁上固定安装有第三安装仓，第三安装仓中固定安装有电源模块。

上述第一卡瓦的内壁和/或第二卡瓦的内壁上设有倒齿结构。

上述声波信号地面接收转发装置还包括能将声波接收传感器固定安装在方钻杆上部接头的外壁上的固定卡箍。

上述声波信号地面接收转发装置还包括方钻杆上部接头；或/和，声波信号地面接收转发装置还包括能够接收信号无线转发模块发送的信号的地面信号处理终端。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过安装在钻柱上的声波接收传感器接收随钻信息声波信号，克服了现有技术中声波信号会衰减、钻井现场有噪音干扰的问题；通过声波接收传感器将接收到的声波信号转换为电信号，并有线传输给高速声波接收模块进行放大处理，再通过有线传输发送给信号无线转发模块进行无线发射，克服了声波通过钻柱传输后，不便于在地面进行有效地检测接收的问题；该声波信号地面接收转发装置环抱安装于钻柱的表面，不承受钻柱的任何应力传递，不影响钻柱本身的强度，无使用风险；第一卡瓦、第二卡瓦可以与不同外径的钻柱匹配，具有很高的现场灵活性和适用性，现场安装方便；实现了井下钻井信息的准确快速传输，现场技术人员可以对井下复杂情况及时了解和应对，减少了钻井风险，提高了钻井效益，具有安全、省力、简便、高效的特点。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的主视结构示意图。

附图2为附图1中A-A处的剖视结构示意图。

附图3为附图1中B-B处的剖视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为声波接收传感器，2为高速声波接收模块，3为电源模块，4为第一卡瓦，5为第二卡瓦，6为第一安装仓，7为第二安装仓，8为第三安装仓，9为固定卡箍，10为方钻杆上部接头，11为螺栓，12为螺母，13为防脱垫圈。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、2所示，该声波信号地面接收转发装置包括声波接收传感器1、高速声波接收模块2、信号无线转发模块，声波接收传感器1的信号输出端通过电缆与高速声波接收模块2的信号输入端电连接；高速声波接收模块2的信号输出端与信号无线转发模块的信号输入端电连接。在使用时，声波接收传感器1接收来自下部钻柱传来的声波信号，并将声波信号转换为电信号，通过电缆传输给高速声波接收模块2，高速声波接收模块2可以同时接收处理四路输入信号，高速声波接收模块2对接收到的电信号进行放大处理后，由信号无线转发模块通过无线传输的形式发送至井场远端的一个或多个地面信号处理终端。该声波信号地面接收转发装置通过安装在钻柱上的声波接收传感器1接收随钻信息声波信号，克服了现有技术中声波信号会衰减、钻井现场有噪音干扰的问题；通过声波接收传感器1将接收到的声波信号转换为电信号，并有线传输给高速声波接收模块2进行放大处理，再通过有线传输发送给信号无线转发模块进行无线发射，克服了声波通过钻柱传输后，不便于在地面进行有效地检测接收的问题。

可根据实际需要，对上述声波信号地面接收转发装置作进一步优化或/和改进：

如附图1、2所示，上述声波信号地面接收转发装置还包括电源模块3，电源模块3的第一输出端通过电缆与声波接收传感器1的输入端电连接；电源模块3的第二输出端通过电缆与高速声波接收模块2的输入端电连接；电源模块3的第三输出端通过电缆与信号无线转发模块的输入端电连接。电源模块3实现了该声波信号地面接收转发装置的自带电源功能，避免电缆的使用，简化该声波信号地面接收转发装置的布置，使用更加方便。电源模块3由高容量防爆可充电式锂离子电池及电源整流电路组成，可以输出5V、12V等多种直流电压。

如附图1、2所示，上述声波信号地面接收转发装置还包括能将高速声波接收模块2、信号无线转发模块固定安装在方钻杆上部接头10的外壁上的第一卡瓦4和第二卡瓦5，第一卡瓦4和第二卡瓦5通过紧固件连接；第一卡瓦4的外壁上固定安装有第一安装仓6和第二安装仓7，第一安装仓6中固定安装有信号无线转发模块，第二安装仓7中固定安装有高速声波接收模块2；第二卡瓦5的外壁上固定安装有第三安装仓8，第三安装仓8中固定安装有电源模块3。第一卡瓦4和第二卡瓦5之间通过六组紧固件固定安装在方钻杆上部接头10的外表面上，紧固件包括螺栓11、螺母12和防脱垫圈13，第一安装仓6可以对信号无线转发模块进行密封保护，第二安装仓7可以对高速声波接收模块2进行密封保护，第三安装仓8可以对电源模块3进行密封保护，提高该声波信号地面接收转发装置的稳定性和安全性，延长设备的使用寿命。

如附图1、2所示，上述第一卡瓦4的内壁和第二卡瓦5的内壁上设有倒齿结构。倒齿结构增加了第一卡瓦4、第二卡瓦5与钻柱表面之间的摩擦力，可以防止第一卡瓦4、第二卡瓦5由于重力作用而滑落。

如附图1所示，上述声波信号地面接收转发装置还包括能将声波接收传感器1固定安装在方钻杆上部接头10的外壁上的固定卡箍9。声波接收传感器1由固定卡箍9固定于方钻杆上部接头10的外圆面上，接收来自由下部钻柱传来的声波信号，连接牢固，不易松脱，同时能够很好地与方钻杆上部接头10接触，保证声波信号接收的完整性、准确性。

如附图1、2、3所示，上述声波信号地面接收转发装置还包括方钻杆上部接头10。

优选地，上述声波信号地面接收转发装置还包括能够接收信号无线转发模块发送的信号的地面信号处理终端。地面信号处理终端可以接收信号无线转发模块发送的无线信号。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

本发明最佳实施例的使用过程：

声波接收传感器1由固定卡箍9固定于方钻杆上部接头10的外圆面上，接收来自下部钻柱传来的声波信号，将声波信号转换为电信号并输出给高速声波接收模块2；高速声波接收模块2可以同时接收处理四路输入信号，高速声波接收模块2对接收到的电信号进行放大处理后，通过有线传输方式发送给信号无线转发模块，并由信号无线转发模块通过WIFI等无线传输方式发送至井场远端的一个或多个地面信号处理终端。

电源模块3由高容量防爆可充电式锂离子电池及电源整流电路组成，可以输出5V、12V等多种直流电压，电源模块3分别为声波接收传感器1、高速声波接收模块2及信号无线转发模块进行供电。电源模块3安装在第三安装仓8内，信号无线转发模块安装在第一安装仓6内，高速声波接收模块2安装在第二安装仓7内，安装仓对电源模块3、高速声波接收模块2及信号无线转发模块形成密封保护，第一卡瓦4和第二卡瓦5用六组紧固件进行固定安装在方钻杆上部接头10的外表面上，紧固件包括螺栓11、螺母12及防脱垫圈13。第一卡瓦4和第二卡瓦5的内表面上加工有倒齿并经特殊处理，增加了与钻柱表面之间的摩擦力，防止第一卡瓦4和第二卡瓦5由于重力作用而滑落。

该声波信号地面接收转发装置具有如下优点：该声波信号地面接收转发装置环抱安装于钻柱的表面，不承受钻柱的任何应力传递，不影响钻柱本身的强度，无使用风险；第一卡瓦、第二卡瓦可以与不同外径的钻柱匹配，具有很高的现场灵活性和适用性，现场安装方便；实现了井下钻井信息的准确快速传输，现场技术人员可以对井下复杂情况及时了解和应对，减少了钻井风险，提高了钻井效益。

Claims (1)

1.一种声波信号地面接收转发装置，其特征在于包括声波接收传感器、高速声波接收模块、信号无线转发模块，声波接收传感器的信号输出端通过电缆与高速声波接收模块的信号输入端电连接；高速声波接收模块的信号输出端与信号无线转发模块的信号输入端电连接；其中：声波信号地面接收转发装置还包括电源模块，电源模块的第一输出端通过电缆与声波接收传感器的输入端电连接；电源模块的第二输出端通过电缆与高速声波接收模块的输入端电连接；电源模块的第三输出端通过电缆与信号无线转发模块的输入端电连接；声波信号地面接收转发装置还包括第一卡瓦和第二卡瓦，第一卡瓦和第二卡瓦通过紧固件连接；第一卡瓦的外壁上固定安装有第一安装仓和第二安装仓，第一安装仓中固定安装有信号无线转发模块，第二安装仓中固定安装有高速声波接收模块；第二卡瓦的外壁上固定安装有第三安装仓，第三安装仓中固定安装有电源模块；第一卡瓦的内壁和/或第二卡瓦的内壁上设有倒齿结构；声波信号地面接收转发装置还包括能将声波接收传感器固定安装在方钻杆上部接头的外壁上的固定卡箍；声波信号地面接收转发装置还包括方钻杆上部接头；声波信号地面接收转发装置还包括能够接收信号无线转发模块发送的信号的地面信号处理终端。