CN111594151A - 井下信息传输系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种井下信息传输系统,属于井下数据传输工具领域，包括若干随钻井介质流动的信息传递单元，设置在随钻工具上的井下信息传输控制装置，所述井下信息传输控制装置构造成能够将井下的信息数据写入到信息传递单元内，并将信息传递单元释放到井壁环空中；以及设置在井口处的地面回收装置，所述地面回收装置构造成能够回收所述信息传递单元；其中，所述信息传递单元随钻井介质进入井下，经过井下信息传输控制装置写入井下的数据信息后释放到井壁环空中，从而随井壁环空中的钻井介质流到地面，并且通过地面回收装置回收。本发明抗井下干扰能力强，数据准确率高，操作简单，适用于获取井下数据信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种井下信息传输系统，属于石油、天然气井下数据传输工具领域。
背景技术
在石油、天然气开采的领域，在钻井过程中，常常需要了解井下的情况。因此，需要井下和地面通讯数据的装置。鉴于实际钻井工况的限制，井下工具的状态参数和采集信息很难从井底传输到地面，当前钻井过程中多采用无线传输方式，比较成熟的是泥浆脉冲传输和电磁波传输。
泥浆脉冲传输方式必须依靠泥浆介质，不能用于气体钻井或气液两相流中，且传输速率较低，抗干扰能力差，容易产生误码；电磁波传输方式传输信号衰减快，电磁波频率易受到井场电气设备和地层电阻率的影响，使信号的探测和接收变得困难。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种井下信息传输系统，通过随钻井介质流动的信息传递单元来传输数据，其抗井下干扰能力强，数据准确率高，操作简单，适用于获取井下数据信息。
本发明的提出了一种井下信息传输系统，包括：
若干随钻井介质流动的信息传递单元，
设置在随钻工具上的井下信息传输控制装置，所述井下信息传输控制装置构造成能够将井下的信息数据写入到信息传递单元内，并将信息传递单元释放到井壁环空中；以及
设置在井口处的地面回收装置，所述地面回收装置构造成能够回收所述信息传递单元；
其中，所述信息传递单元随钻井介质进入井下，经过井下信息传输控制装置写入井下的数据信息后释放到井壁环空中，从而随井壁环空中的钻井介质流到地面，并且通过地面回收装置回收。
本发明的进一步改进在于，所述井下信息传输控制装置包括井下通讯短节，所述井下通讯短节的内壁上设置有读写天线，
其中，所述读写天线构造成能够在信息传递单元随钻井介质流过时将井下的数据信息写入信息传递单元内。
本发明的进一步改进在于，所述井下通讯短节的下端设置有井下控制短节，所述井下控制短节的内壁上设置有控制腔，所述控制腔内设置有控制电路；
其中，所述控制电路通过通讯连接器连接所述读写天线。
本发明的进一步改进在于，所述井下控制短节的下端设置有回收释放短节，所述回收释放短节构造成能够将信息传递单元释放到井壁环空中。
本发明的进一步改进在于，所述回收释放短节上包括连接所述井下通讯短节的外管，以及可移动式连接在所述外管内的内管；
其中，所述外管上设置有外管释放孔，所述内管上设置有内管释放孔；所述内管通过在所述外管内移动以使所述内管释放孔和所述外管释放孔对正，从而将内管的内部空间与井壁环空导通。
本发明的进一步改进在于，所述内管的上部伸入到所述井下通讯短节内，并密封所述控制腔。
本发明的进一步改进在于，所述内管的底部设置有筛网，其中，所述筛网的孔径小于所述信息传递单元的宽度。
本发明的进一步改进在于，所述的控制腔内设置有连接所述控制电路的电机，通过所述电机控制所述内管移动。
本发明的进一步改进在于，所述控制腔内设置有为所述控制电路和所述电机供电的耐高温电池。
本发明的进一步改进在于，所述信息传递单元为RFID标签，所述读写天线为RFID读写天线；
所述RFID标签包括与所述读写天线进行数据交互的控制器，以及存储井下信息数据的数据存储器。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明所述的井下信息传输系统，能够将井下的数据信息通过随钻井介质循环流动的方式带回地面，供井上工程师决策参考，这种井下无线数据传输方式抗井下干扰能力强，数据准确率高，操作简单，适用于获取井下数据信息，同时，设计的功能短节能够避免标签通过螺杆马达和钻头喷嘴可能产生的损坏，提高了标签回收成功率。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方案的井下信息传输系统的工作方式示意图；
图2是根据本发明的一个实施方案的井下信息传输系统的剖面结构示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
在附图中各附图标记的含义如下：1、信息传递单元，2、井下信息传输控制装置，3、井下通讯短节，4、井下控制短节，5、回收释放短节，6、地面回收装置，7、钻头，8、井壁环空，31、读写天线，41、控制腔，42、控制电路，43、电机，44、通讯连接器，45、耐高温电池，51、外管，52、内管，53、外管释放孔，54、内管释放孔，55、筛网，61、钻井介质池，71、螺杆马达。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的井下信息传输系统。根据本发明的井下信息传输系统，通过随钻井介质流动的信息传递单元来传输数据，其抗井下干扰能力强，数据准确率高，操作简单，适用于获取井下数据信息。
如图1所示，本实施例所述的井下信息传输系统，包括若干信息传递单元1，所述信息传递单元1能够储存井下数据信息。其中，所述信息传递单元1能够随钻井介质流动。本实施例所述的井下信息传输系统还包括井下信息传输控制装置2，所述井下信息传输控制装置2构造成能够将井下的信息数据写入到信息传递单元1内，并将信息传递单元1释放到井壁环空8中。本实施例所述的井下信息传输系统还包括地面回收装置6，所述地面回收装置6设置在地面井口处，其构造成能够回收存储有井下信息数据的所述信息传递单元1。在本实施例中，所述信息传递单元1随钻井介质进入井下，经过井下信息传输控制装置2写入井下的数据信息后释放到井壁环空8中，从而随井壁环空8中的钻井介质流到地面，并且通过地面回收装置6回收。地面工作人员通过信息传递单元1内存储的信息能够了解井下的情况，同时回收后的信息传递单元1还能够循环利用。
在使用根据本实施例所述的井下信息传输系统时，将信息传递单元1从井口随钻井介质在流道钻具内流入井下。井下的探测工具通过井下信息传输控制装置2将探测的井下的数据信息写入到信息传递单元1内。存储有井下数据信息的信息传递单元1通过井下信息传输控制装置2释放到井壁环空8中，并随钻井介质回流到井上。井口的地面回收装置6将信息传递单元1回收。这样，信息传递单元1就能够随钻井介质流动，从而将井下的数据带回到地面，钻井介质进入到钻井介质池61内，信息传递单元1被回收。
在一个实施例中，所述井下信息传输控制装置2包括井下通讯短节3，所述井下通讯短节3的上端连接在钻井工具上，下端通过其他的短节或钻具连接钻头7。所述井下通讯短节3的内壁上设置有读写天线31。其中，所述读写天线31构造成能够在信息传递单元1随钻井介质流过时将井下的数据信息写入信息传递单元1内。
在根据本实施例所述的井下信息传输系统中，通过井下通讯短节3能够与所述信息传递单元1进行数据传输。井下通讯短节3的内壁上设置读写天线31，能够在钻井介质流过时将井下数据信息传递给信息传递单元1。
在一个实施例中，如图1和图2所示，所述井下信息传输控制装置2还包括井下控制短节4，所述井下控制短节4设置在所述井下通讯短节3的下端。其中，所述井下控制短节4的内壁上设置有控制腔41。控制腔41用于安装电路板、电子元器件等。在本实施例中，所述控制腔41内设置控制电路42，所述控制电路42控制通过通讯连接器44连接读写天线31。在本实施例中，所述控制电路42能够处理井下信息数据，并控制所述读写天线31将井下信息数据传递给信息传递单元1。
在一个实施例中，所述井下信息传输控制装置2还包括回收释放短节5，所述回收释放短节5设置在井下控制短节4的下端，并且回收释放短节5构造成能够将信息传递单元1释放到井壁环空8中。其中，所述回收释放短节5能够选择性地关闭和打开与环空的连接口，在需要释放信息传递单元1时打开。
在一个优选的实施例中，所述回收释放短节5上包括连接所述井下通讯短节3的外管51，以及可移动式连接在所述外管51内的内管52。所述内管52套接在所述外管51内，并能够沿所述外管51的轴向方向移动。在本实施例中，所述外管51上设置有外管释放孔53，所述内管52上设置有内管释放孔54。所述内管52通过在所述外管51内移动以使所述内管释放孔54和所述外管释放孔53对正，从而将内管52的内部空间与井壁环空8导通。
在使用根据本实施例所述的井下信息传输系统时，外管51的外管释放孔53和内管52上的内管释放孔54相互错开，当需要释放所述信息传递单元1时，内管52在所述外管51内移动，从而使外管释放孔53和内管释放孔54对正，从而连通内管52的内部空间和井壁环空8。这样，所述信息传递单元1就可以通过内管释放孔54和外管释放孔53进入到环空中。
在一个实施例中，所述内管52的上部伸入到所述井下通讯短节3内，并密封所述控制腔41。在本实施例中，所述井下通讯短节3和外管51的内壁齐平，并共同构成一个圆柱形的腔体，所述腔体的内壁与所述内管52的外壁相配合。所述内管52能够在所述腔体内移动。在移动的过程中，所述内管52始终挡在所述控制腔41内，从而保证控制腔41密封。这样，钻井介质就不会进入到控制腔41内，避免了钻井介质损坏控制腔41内的控制电路42。
在一个实施例中，所述内管52的底部设置有筛网55，其中，所述筛网55的孔径小于所述信息传递单元1的宽度。所述筛网55能够过滤所述信息传递单元1，同时允许钻井介质通过。避免信息传递单元1进入到下端，损坏底端的螺杆马达71和钻头7。筛网55的位置在所述内管释放孔54的下方附近的位置，当筛网55过滤所述信息传递单元1后通过内管释放孔54和外管释放孔53能够将所述信息传递单元1释放到环空中。
在一个优选的实施例中，所述的控制腔41内设置有连接所述控制电路42的电机43。内管52在电机43的控制下在外管51的轴向方向移动。在本实施例中，通过电机43和螺纹带动所述内管52移动。当然也可以采用其他的方式使所述内管52在所述外管51内移动，如气压、液压等。通过电机43驱动的方式，调节迅速并且误差较小。
在一个实施例中，所述控制腔41内还设置有电池，所述电池优选为耐高温电池45，其中，所述电池连接所述控制电路42和所述电机43，能够为所述控制电路42和所述电机43提供电能。
在一个实施例中，所述信息传递单元1为RFID标签，所述读写天线31为RFID读写天线。所述RFID标签包括与所述读写天线31进行数据交互的控制器，以及存储井下信息数据的数据存储器。通过RFID读写天线和RFID标签进行数据交互，不需要接触，并且读取和写入数据较快。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (10)
1.一种井下信息传输系统，其特征在于，包括：
若干随钻井介质流动的信息传递单元(1)，
设置在随钻工具上的井下信息传输控制装置(2)，所述井下信息传输控制装置(2)构造成能够将井下的信息数据写入到信息传递单元(1)内，并将信息传递单元(1)释放到井壁环空(8)中；以及
设置在井口处的地面回收装置(6)，所述地面回收装置(6)构造成能够回收所述信息传递单元(1)；
其中，所述信息传递单元(1)随钻井介质进入井下，经过井下信息传输控制装置(2)写入井下的数据信息后释放到井壁环空(8)中，从而随井壁环空(8)中的钻井介质流到地面，并且通过地面回收装置(6)回收。
2.根据权利要求1所述的井下信息传输系统，其特征在于，所述井下信息传输控制装置(2)包括井下通讯短节(3)，所述井下通讯短节(3)的内壁上设置有读写天线(31)，
其中，所述读写天线(31)构造成能够在信息传递单元(1)随钻井介质流过时将井下的数据信息写入信息传递单元(1)内。
3.根据权利要求2所述的井下信息传输系统，其特征在于，所述井下通讯短节(3)的下端设置有井下控制短节(4)，所述井下控制短节(4)的内壁上设置有控制腔(41)，所述控制腔(41)内设置有控制电路(42)；
其中，所述控制电路(42)通过通讯连接器(44)连接所述读写天线(31)。
4.根据权利要求3所述的井下信息传输系统，其特征在于，所述井下控制短节(4)的下端设置有回收释放短节(5)，所述回收释放短节(5)构造成能够将信息传递单元(1)释放到井壁环空(8)中。
5.根据权利要求4所述的井下信息传输系统，其特征在于，所述回收释放短节(5)上包括连接所述井下通讯短节(3)的外管(51)，以及可移动式连接在所述外管(51)内的内管(52)；
其中，所述外管(51)上设置有外管释放孔(53)，所述内管(52)上设置有内管释放孔(54)；所述内管(52)通过在所述外管(51)内移动以使所述内管释放孔(54)和所述外管释放孔(53)对正，从而将内管(52)的内部空间与井壁环空(8)导通。
6.根据权利要求5所述的井下信息传输系统，其特征在于，所述内管(52)的上部伸入到所述井下通讯短节(3)内，并密封所述控制腔(41)。
7.根据权利要求5或6所述的井下信息传输系统，其特征在于，所述内管(52)的底部设置有筛网(55)，其中，所述筛网(55)的孔径小于所述信息传递单元(1)的宽度。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的井下信息传输系统，其特征在于，所述的控制腔(41)内设置有连接所述控制电路(42)的电机(43)，通过所述电机(43)控制所述内管(52)移动。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的井下信息传输系统，其特征在于，所述控制腔(41)内设置有为所述控制电路(42)和所述电机(43)供电的耐高温电池(45)。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的井下信息传输系统，其特征在于，所述信息传递单元(1)为RFID标签，所述读写天线(31)为RFID读写天线；
所述RFID标签包括与所述读写天线(31)进行数据交互的控制器，以及存储井下信息数据的数据存储器。
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