CN111894562B - 一种旋转导向钻井工具的信号传输方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种旋转导向钻井工具的信号传输方法及系统，旋转导向钻井工具包括旋转芯轴，其包括：获取第一采集器采集的初级信号传输回路的初级信号，初级信号传输回路包括设置于旋转芯轴的初级线圈组件，初级线圈组件包括第一初级线圈和第二初级线圈；根据初级信号，确定初级信号传输回路是否异常；在初级信号传输回路异常的情况下，向设置于初级信号传输回路中的第一故障判定模块发送相应的启动信号，以使第一故障判定模块启动并判定初级线圈组件的工作状态；根据初级线圈组件的工作状态，确定信号传输的工作模式。通过该技术方案，可以有效的提高旋转导向钻井工具的信号传输的可靠性。

Description

一种旋转导向钻井工具的信号传输方法及系统

技术领域

本申请涉及石油钻井技术领域，尤其涉及一种旋转导向钻井工具的信号传输方法及系统。

背景技术

旋转导向钻井工具是一项尖端的自动化钻井技术，可以精准制导、降低开发成本，最大化开发油气资源。

现有技术中，旋转导向钻井工具一般包括非旋转套筒和旋转芯轴两部分，非旋转套筒和旋转芯轴通过上下轴承连接形成一可相对转动的结构。非旋转套筒上通常设有姿态测量电路(用于测试仪器在井下的井斜角、方位角和工具面角等)以及多个独立的液压控制电路(各自输出不同的柱塞液压力从而产生不同大小和不同方向的合力来控制仪器的造斜)等电路。旋转芯轴上设有中控电路，用于控制非旋转套筒上的姿态测量电路和液压控制电路等电路)。也就是说，旋转芯轴上设有的中控电路与非旋转套筒上设置的姿态测量电路、液压控制电路之间需要进行信号传输。现有技术中，分别在旋转主轴以及非旋转套筒上设置一信号传输线圈，从而使得旋转主轴和非旋转套筒上的电路实现双向通信。

由于旋转导向钻井工具一般都是在由于石油钻井井下，石油钻井井下环境恶劣，旋转芯轴和非旋转套筒上设置的用于信号传输线圈容易发生老化、故障，导致通信错误，影响旋转导向钻井工具的正常使用。

基于此，如何提高旋转导向钻井工具中信号传输的可靠性成为亟需解决的技术问题。

发明内容

本说明书实施例提供一种旋转导向钻井工具的信号传输方法及系统，用于解决现有技术中的如下技术问题：由于旋转导向钻井工具的使用环境恶劣，从而造成旋转芯轴和非旋转套筒上设置的用于信号传输线圈容易发生老化、故障，导致通信错误，影响旋转导向钻井工具的正常使用。

本说明书实施例采用下述技术方案：

一种旋转导向钻井工具的信号传输方法，所述旋转导向钻井工具包括旋转芯轴，所述方法包括：

获取第一采集器采集的初级信号传输回路的初级信号，所述初级信号传输回路包括设置于所述旋转芯轴的初级线圈组件，所述初级线圈组件包括第一初级线圈和第二初级线圈；

根据所述初级信号，确定所述初级信号传输回路是否异常；

在所述初级信号传输回路异常的情况下，向设置于所述初级信号传输回路中的第一故障判定模块发送相应的启动信号，以使所述第一故障判定模块启动并判定所述初级线圈组件的工作状态；

根据所述初级线圈组件的工作状态，确定信号传输的工作模式。

在本申请的一些实施例中，所述旋转导向钻井工具还包括非旋转套筒，其特征在于，所述方法还包括：

获取第二采集器采集的次级信号传输回路的次级信号，所述次级信号传输回路包括设置于所述非旋转套筒的次级线圈组件，所述次级线圈组件包括第一次级线圈和第二次级线圈；

根据所述次级信号，确定所述次级信号传输回路是否异常；

在所述次级信号传输回路异常的情况下，向设置于所述次级信号传输回路中的第二故障判定模块发送相应的启动信号，以使所述第二故障判定模块启动并判定所述次级线圈组件的工作状态。

在本申请的一些实施例中，所述工作状态包括：正常状态、异常状态；

所述初级线圈组件的正常状态为所述第一初级线圈与所述第二初级线圈均正常工作；

所述初级线圈组件的异常状态为所述第一初级线圈正常工作、所述第二初级线圈故障，或者所述第一初级线圈故障、所述第二初级线圈正常工作；

所述次级线圈组件的正常状态为所述第一次级线圈与所述第二次级线圈均正常工作；

所述次级线圈组件的异常状态为所述第一次级线圈正常工作、第二次级线圈故障，或者所述第一次级线圈故障、所述第二次级线圈正常工作。

在本申请的一些实施例中，所述根据所述初级线圈组件的工作状态，确定所述信号传输的工作模式，具体包括：

在所述初级线圈组件为正常状态、所述次级线圈组件为异常状态下，所述信号传输的工作模式为第一信号传输模式。

在本申请的一些实施例中，所述第一信号工作传输模式为：

所述初级信号传输回路中的第一控制器对相应的数字信号进行划分，得到第一数字子信号、第二数字子信号；

通过第一调制解调滤波模块将所述第一数字子信号调制为第一频率的载波子信号，并传输至与第一调制解调滤波模块相连的所述第一初级线圈；以及通过第二调制解调滤波模块将所述第二数字子信号调制为第二频率的载波子信号，并传输至与所述第二调制解调滤波模块相连的第二初级线圈；其中，所述第一频率与所述第二频率的频率值不同；

所述次级线圈组件中的正常工作的次级线圈，接收到所述第一频率的载波子信号以及第二频率的载波子信号；

通过与所述次级线圈组件中正常状态的次级线圈相连的调制解调滤波模块，解调得到相应的第一数字子信号以及第二数字子信号；

所述次级信号传输回路中的第二控制器根据所述第一数字子信号、所述第二数字子信号，得到相应的数字信号。

在本申请的一些实施例中，所述根据所述初级线圈组件的工作状态、以及次级线圈组件的工作状态，确定所述信号传输的工作模式，具体还包括：

在所述初级线圈组件为异常状态、次级线圈组件为正常状态下，所述信号传输模式为第二信号传输工作模式。

在本申请的一些实施例中，所述第二信号传输工作模式为：

所述初级信号传输回路中的第一控制器通过与正常工作的初级线圈相连的调制解调滤波模块，将相应的数字信号进行调制，得到相应频率的载波信号；

所述次级线圈组件中的次级线圈接收到所述载波信号，所述次级信号传输回路中的第二控制器通过相应的调制解调滤波模块，对所述载波信号进行解调，得到相应的数字信号。

在本申请的一些实施例中，在所述初级信号传输回路以及次级信号传输回路均正常的情况下，确定所述信号传输的工作模式为第三信号传输工作模式；

其中，所述第三信号传输工作模式为：

初级信号传输回路中的第一控制器对相应的数字信号进行划分，得到第三数字子信号、第四数字子信号；

通过第一调制解调滤波模块，将所述第三数字子信号调制为第三频率的载波子信号，并传输至与第一调制解调滤波模块相连的所述第一初级线圈；以及通过第二调制解调滤波模块，将所述第四数字子信号调制为第四频率的载波子信号，并传输至与所述第二调制解调滤波模块相连的第二初级线圈；其中，所述第三频率与所述第四频率的频率值不同；

所述第一次级线圈与所述第二次级线圈，均能感应到所述第三频率的载波子信号以及第四频率的载波子信号；

通过与所述第一次级线圈相连的第三调制解调滤波模块，对第三频率的载波子信号进行解调，得到相应的所述第三数字子信号；以及通过与所述第二次级线圈相连的第四调制解调滤波模块，对第四频率的载波子信号进行解调，得到相应的所述第四数字子信号；

所述次级信号传输回路中的第二控制器根据所述第三数字子信号、所述第四数字子信号，生成相应的数字信号。

在本申请的一些实施例中，所述第一故障判定模块判定所述初级线圈组件的工作状态，具体包括：

所述第一故障判定模块分别向第一初级线圈的输入端、第二初级线圈的输入端发送相应的激励信号；

在发送相应的激励信号之后，所述第一故障判定模块分别采集第一初级线圈输出端、第二初级线圈输出端的信号，并根据采集的信号得到判定数据；

根据所述判定数据，确定所述初级线圈组件的工作状态。

一种旋转导向钻井工具的信号传输系统，所述旋转导向钻井工具包括旋转芯轴，所述系统包括：

第一采集器，用于采集初级信号传输回路的初级信号，所述初级信号传输回路包括设置于所述旋转芯轴的初级线圈组件，所述初级线圈组件包括第一初级线圈和第二初级线圈；

第一处理器，与所述第一采集器电连接，用于获取所述初级信号，并根据所述初级信号，确定所述初级信号传输回路是否异常；以及在所述初级信号传输回路异常的情况下，向第一故障判定模块发送相应的启动信号；

所述第一故障判定模块设置于所述初级信号传输回路中，用于根据所述启动信号启动，并判定所述初级线圈组件的工作状态。

本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：通过设置初级线圈组件，有效地提高了旋转导向钻井工具信号传输的可靠性，降低维护成本，提高使用寿命。并且，可以根据初级线圈组件的工作状态，确定信号传输的工作模式，以提供不同的工作模式，在保证信号传输正常运行的情况下，尽可能的提高信号传输速率、节约能源消耗。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本说明书实施例提供的一种旋转导向钻井工具的信号传输系统的结构示意图；

图2为本说明书实施例提供的一种旋转导向钻井工具的信号传输方法的流程图；

图3为本说明书实施例提供的一种旋转导向钻井工具的信号传输系统的另一种结构示意图；

图4为本说明书实施例提供的一种旋转导向钻井工具的信号传输方法的另一种流程图。

具体实施方式

为使本说明书的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

本说明书实施例提供了一种旋转导向钻井工具的信号传输系统的结构示意图。如图1所示，该系统包括：初级信号传输回路100和次级信号传输回路200。

其中，初级信号传输回路100可以包括：第一控制器110、第一调制解调滤波模块121、第二调制解调滤波模块122、第一开关模块130、第一谐振补偿模块141、第二谐振补偿模块142、第一处理器150、第一采集器160、第一故障判定模块170、初级线圈组件180(包括第一初级线圈181、第二初级线圈182)。

如图1所示，第一控制器110分别与第一调制解调滤波模块121的一端、第二调制解调滤波模块122一端、第一处理器150相连。第一调制解调滤波模块121的另一端通过第一开关模块130与第一谐振补偿模块141的一端相连，第一谐振补偿模块141的另一端与第一初级线圈181的输入端相连，第一初级线圈181的输出端与第一控制器110相连。第二调制解调滤波模块122的另一端通过第一开关模块130与第二谐振补偿模块142的一端相连，第二谐振补偿模块142的另一端与第二初级线圈182的输入端相连，第二初级线圈182的输出端与第一控制器110相连。第一采集器160的一端连接第一初级线圈181的输入端，另一端连接第二初级线圈182的输入端。第一故障判定模块170的一端分别连接第一初级线圈181的输入端、第二初级线圈182的输入端，第一故障判定模块170的另一端分别连接第一初级线圈181的输出端、第二初级线圈182的输出端。并且，上述第一采集器160以及上述第一故障判定模块170均连接上述第一处理器150。

上述次级信号传输回路200可以包括：第三次级线圈210、第五谐振补偿模块220、第三开关模块230、第五调制解调滤波模块240，第三控制器250。其中，第三控制器250的一端依次连接第五调制解调滤波模块240、第三开关模块230、第五谐振补偿模块220、第三次级线圈210的输入端，第三次级线圈210的输出端连接第三控制器250的另一端，形成次级信号传输回路200，如图1所示。

基于图1所示一种旋转导向钻井工具的信号传输系统，本申请实施例还提供了一种旋转导向钻井工具的信号传输方法，如图2所示，该方法包括以下步骤：

S201，第一采集器160采集初级信号传输回路100的初级信号，并发送至第一处理器150。

第一采集器160分别采集第一初级线圈181所在第一支路上的信号、第二初级线圈182所在第二支路上的信号。也就是说，在第一支路和第二支路正常的情况下，上述采集的初级信号包括第一支路上的信号以及第二支路上的信号。

需要说明的是，上述第一支路可以是由第一调制解调滤波模块121、第一开关模块130、第一谐振补偿模块141、第一初级线圈181组成。第二支路可以是由第二调制解调滤波模块122、第一开关模块130、第二谐振补偿模块142、第二初级线圈182组成。

优选地，第一采集器160采集第一初级线圈181、第二初级线圈182的信号。

S202，第一处理器150根据上述初级信号，确定初级信号传输回路100是否异常。

具体地，第一处理器150可以根据初级信号中包含的信号，确定初级信号传输回路100是否异常。也就是说，在第一采集器160采集到第一支路和第二支路上的信号的时候，表示初级信号传输回路100正常；在只采集到一条支路(例如第一支路、第二支路)上的信号，或者第一支路和第二支路上的信号都未采集到的情况下，表示初级信号传输回路100异常。

可以明确的是，初级信号传输回路100异常可以是由于第一支路和/或第二支路断路造成的。

S203，在初级信号传输回路100异常的情况下，第一处理器150向设置于初级信号传输回路100的第一故障判定模块170发送启动信号。

S204，第一故障判定模块170在接收到启动信号后，分别向第一初级线圈181的输入端、第二初级线圈182的输入端发送相应的激励信号。

S205，第一故障判定模块170分别采集第一初级线圈181输出端、第二初级线圈182输出端的信号。

S206，第一故障判定模块170根据分别采集第一初级线圈181输出端、第二初级线圈182输出端的信号，判定初级工作线圈组件180的工作状态。

在本申请的一些实施例中，初级工作线圈组件180的工作状态可以包括正常状态、异常状态、故障状态。

初级线圈组件180的正常状态为第一初级线圈181与第二初级线圈182均正常工作。

需要说明的是，在初级信号传输回路100正常的情况下，即可说明初级线圈组件180为正常状态。

初级线圈组件180的异常状态为第一初级线圈181正常工作、第二初级线圈182故障，或者第一初级线圈181故障、第二初级线圈182正常工作。简单来说，初级线圈组件180的异常状态是指第一初级线圈181和第二初级线圈182其中一个故障。

初级线圈组件180的故障状态为第一初级线圈181与第二初级线圈182均故障。

具体地，在第一故障判定模块170可以采集到第一初级线圈181输出端的信号时，说明第一初级线圈181正常工作。反之则第一初级线圈181故障。第二初级线圈182也同理，在此不再加以赘述。

S207，第一处理器150根据来自第一故障判定模块170的初级线圈组件180的工作状态，确定信号传输的工作模式。

通过上述方式，通过设置第一初级线圈181和第二初级线圈182，可以有效的提高线圈的可靠性，避免在其中一个初级线圈出现问题时，造成旋转芯轴与非旋转套筒之间无法进行信号传输。

在本申请的一些实施例中，第一处理器150根据来自第一故障判定模块170的初级线圈组件180的工作状态，确定信号传输的工作模式，具体可以包括：

在初级线圈组件180为异常状态下，也就是说初级线圈组件180中其中一个初级线圈故障，在这种情况下，按照正常的信号传输方式进行传输，即初级线圈组件180中正常的初级线圈正常工作。

在本申请的一些实施例中，在初级信号传输回路100正常的情况下，其信号传输的工作模式可以通过以下实现：

第一处理器150向第一控制器110发送相应的指令；

第一控制器110根据来自第一处理器150的指令，对相应的数字信号进行分划分，得到相应的第五数字子信号、第六数字子信号；

第五数字子信号通过第一调制解调滤波模块121进行调制，得到第五频率F5的载波子信号；第六数字子信号通过第二调制解调滤波模块122进行调制，得到第六频率F6的载波子信号；其中，第五频率F5和第六频率F6不相同；

第五频率F5的载波子信号通过第一谐振补偿模块141进行电容补偿，并传输至第一初级线圈181；第六频率F6的载波子信号通过第二谐振补偿模块142进行电容补偿，并传输至第二初级线圈182；

通过电磁感应，次级信号传输回路200中的次级线圈接收到第五频率F5的载波子信号、第六频率F6的载波子信号；

次级信号传输回路200中的第五调制解调滤波模块240启动并行双通道，对第五频率的载波子信号和第六频率的载波子信号进行解调，最终得到相应的数字信号。

通过上述方案可以看出，在初级线圈故障的情况下，不影响信号传输的正常使用。并且，在初级线圈组件180为正常状态的情况下，也就是第一初级线圈181和第二初级线圈182正常工作的情况下，可以将要相应的数字信号进行划分，并通过相应的初级线圈组件180进行传输，也大大提高了信号传输的速度。

需要说明的是，本申请实施例中所提到的调制解调滤波模块可以由调制单元、滤波单元、解调单元组成，例如第一调制解调滤波模块121、第二调制解调滤波模块122等。其中，调制单元可以将数字信号调制为相应频率的载波信号，调制单元调制的载波信号的频率可以根据实际需求进行调整设置。解调单元用于对相应频率的载波信号进行解调，得到相应的数字信号，解调的频率可以根据实际需求进行调整设置。滤波单元用于对载波信号进行滤波优化。并且，调制单元、滤波单元以及解调单元都可以具有单通道通信、双通道通信、多通道通信等等。

在本申请的一些实施例中，为了进一步提高上述信号传输系统的可靠性，可以按照与初级信号传输回路100相同的原理，构建次级信号传输回路300，如图3所示(图3为本说明书实施例提供的一种旋转导向钻井工具的信号传输系统的另一种结构示意图)。如图3所示，该系统包括初级信号传输回路100、次级信号传输回路300。其中，初级信号传输回路100与图1所示初级信号传输回路相同，在本申请实施例中不再加以赘述。

如图3所示，次级信号传输回路300包括：第二控制器310、第三调制解调滤波模块321、第四调制解调滤波模块322、第二开关模块330、第三谐振补偿模块341、第四谐振补偿模块342、第二处理器350、第二采集器360、第二故障判定模块370、次级线圈组件380(包括第一次级线圈381、第二次级线圈382)。

次级信号传输回路300中的连接方式与图1中所示的初级信号传输回路100的连接方式相同或相似，在本申请实施例中不在加以赘述。

如图3所示的系统，除了初级信号传输回路100中包括初级线圈组件180外，次级信号传输回路300中也包含了次级线圈组件380，从而可以进一步提高信号传输的安全性、准确性，进一步提高用户体验。

基于图3所示本申请实施例提供的信号传输系统，本申请实施例提供的一种旋转导向钻井工具的信号传输方法，还包括以下步骤(如图4所示)：

S401，第二采集器360采集次级信号传输回路300的次级信号。

上述第二采集器360采集次级传输回路300的次级信号的方法，与上述第一采集器160采集初级信号传输回路100的初级信号的原理相似。

具体地，第二采集器360分别采集第一次级线圈381所在第三支路上的信号、第二次级线圈382所在第四支路上的信号。也就是说，在第三支路和第四支路正常的情况下，上述的次级信号包括第三支路上的信号、以及第四支路上的信号。

需要说明的是，上述第三支路可以是由第三调制解调滤波模块321、第二开关模块330、第三谐振补偿模块341、第一次级线圈381组成。第四支路可以是由第四调制解调滤波模块322、第二开关模块330、第四谐振补偿模块342、第二次级线圈382组成。

优选地，第二采集器360采集第一次级线圈381输入端、第二次级线圈382输入端的信号。

S402，第二处理器350获取上述次级信号，并根据该次级信号，确定次级信号传输回路300是否异常。

步骤S402与上述步骤S202的工作原理相似，在本申请实施例中不再加以赘述。

S403，在次级信号传输回路300异常的情况下，向设置于次级信号传输回路300中的第二故障判定模块370发送相应的启动信号，以使第二故障判定模块370启动并判定次级线圈组件380的工作状态。

需要说明的是，本步骤S403与步骤S203-S206的工作原理相似或相同，因此，在本申请实施例中不在加以赘述。

也就是说，次级线圈组件380的工作状态与初级线圈组件180的工作状态相似，也可以包括正常状态、异常状态、故障状态。

同理，次级线圈组件380的正常状态为第一次级线圈与第二次级线圈382均正常工作。次级线圈组件380的异常状态为第一次级线圈381正常工作、第二次级线圈382故障，或者第一次级线圈381故障、第二次级线圈382正常工作。简单来说，次级线圈组件380的异常状态是指第一次级线圈381和第二次级线圈382其中一个故障。次级线圈组件380的故障状态为第一次级线圈381与第二次级线圈382均故障。

在本申请的一些实施例中，上述先执行步骤S201-S206，再执行步骤S401-S403；也可以先执行步骤S401-S403，再执行步骤S201-S206；亦或者，步骤S201-S206与步骤S401-S403同时执行，具体执行顺序在本申请实施例中不加以限制。

再者，由本领域技术人员可知，第一处理器150与第二处理器350可以是同一个处理器，也可以是不同的处理器。在第一处理器150与第二处理器350不是同一个处理器的情况下，在本申请实施例中，可以是设计一个总处理器，用于管理第一处理器150和第二处理器350，并确定信号传输的工作模式。

在次级信号传输回路300中包括第一次级线圈381、第二次级线圈382的情况下，上述步骤S207，根据来自第一故障判定模块170的初级线圈组件180的工作状态，确定信号传输的工作模式，具体可以包括：

根据来自第一故障判定模块170的初级线圈组件180的工作状态，以及根据来自第二故障判定模块370的次级线圈组件380的工作状态，确定信号传输的工作模式。

具体地，信号传输的工作模式可以包括第一信号传输工作模式、第二信号传输工作模式、第四信号传输工作模式。

在初级线圈组件180为正常状态、次级线圈组件380为异常状态下，信号传输的工作模式为第一信号传输模式。

在初级线圈组件180为异常状态、次级线圈组件380为正常状态下，信号传输模式为第二信号传输工作模式。

在初级线圈组件180与次级线圈组件380均为异常状态下，信号传输模式为第四信号传输工作模式

其中，第一信号传输工作模式为：

初级信号传输回路100中的第一控制器110对相应的数字信号进行划分，得到第一数字子信号、第二数字子信号；

通过第一调制解调滤波模块121将第一数字子信号调制为第一频率F1的载波子信号，并传输至与第一调制解调滤波模块121相连的第一初级线圈181；以及通过第二调制解调滤波模块122将第二数字子信号调制为第二频率F2的载波子信号，并传输至与第二调制解调滤波模块122相连的第二初级线圈182；其中，第一频率F1与第二频率F2的频率值不同；

通过电磁感应，次级线圈组件380中的正常状态的次级线圈，接收到第一频率F1的载波子信号以及第二频率F2的载波子信号；

通过与次级线圈组件380中正常状态的次级线圈相连的调制解调滤波模块，解调得到相应的第一数字子信号以及第二数字子信号；

次级信号传输回路300中的第二控制器310根据第一数字子信号、第二数字子信号，得到相应的数字信号。

需要说明的是，上述F1与F5可以是相同的，也可以是不同的；上述F2与F6可以是相同的，也可以是不同的。

在本申请实施例中，调制的载波信号的频率是根据相应的调制解调滤波模块的相应参数确定的，在调制解调滤波模块的调制参数发生变化的情况下，其调制的载波信号的频率也有所不同。

简单来说，在初级线圈组件180为正常状态、且次级线圈组件380为异常状态的情况下，其工作模式与图1所示的信号传输系统中初级线圈组件180为正常状态的工作模式一致，在本申请实施例中不再加以赘述。

此外，第二信号传输工作模式为如下所述：

初级信号传输回路100中的第一控制器110通过与正常工作的初级线圈相连的调制解调滤波模块，将相应的数字信号进行调制，得到相应频率的载波信号；

次级线圈组件380中的次级线圈接收到载波信号，次级信号传输回路300中的第二控制器310通过相应的调制解调滤波模块，对载波信号进行解调，得到相应的数字信号。

以初级线圈组件180中的第一初级线圈181正常工作、第二初级线圈182故障为例，第二信号传输工作模式为：初级信号传输回路100中的第一控制器110将需要相应的数字信号传输至第一调制解调滤波模块121，得到第七频率F7的载波信号，并通过第一谐振补偿模块141传输至第一初级线圈181。次级线圈组件380中的第一次级线圈381、第二次级线圈382均能感应到第七频率F7的载波信号。

第一次级线圈381连接的第三调制解调滤波模块321可以对接收到载波信号进行解调，以得到相应的数字信号。同时，第二次级线圈382连接的第四调制解调滤波模块322也可以对接收到的载波信号进行解调，以得到相应的数字信号。

在实际使用过程中，可能由于一些其他的原因，在不同时刻，第一次级线圈381和第二次级线圈382所在的回路信号的稳定度和抗干扰性会不一致。因此，第一次级线圈381和第二次级线圈382所在的回路在不同时刻接收到信号的质量也不一样，可以将不同时刻第三调制解调滤波模块321解调出的数字信号与第四调制解调滤波模块322解调出的数字信号进行比较与互相补充，优先选择解调质量高的数据作为最终的接收数据，从而提高了整个接收数据的准确度。

需要说明的是，在第三调制解调滤波模块321或第四调制解调滤波模块322无法解调的第七频率F7的载波信号的情况下，可以预先调整第三调制解调滤波模块321或第四调制解调滤波模块322的相关参数，以实现可以解调的第七频率F7的载波信号。

以第一初级线圈181正常工作、第二初级线圈182故障、第一次级线圈381正常工作、第二次级线圈382故障为例，阐述上述第四信号传输工作模式：

可以先判定第一调制解调滤波模块121是否与第三调制解调滤波模块321相对应，也就是说第三调制解调滤波模块321是否能解调，第一调制解调滤波模块121调制的载波信号。在上述二者不相对应的情况下，可以先调整第三调制解调滤波模块321或第一调制解调滤波模块121调制中的载波频率，使二者相对应。在第一调制解调滤波模块121是否与第三调制解调滤波模块321相对应的情况下，可以按照现有技术中的信号传输方式进行信号传输。通过该方案，可以进一步提高信号传输的可靠性。

在本申请的一些实施例中，在初级信号传输回路100以及次级信号传输回路200均正常的情况下，其信号传输的工作模式可以为第三信号传输工作模式。具体地，第三信号传输工作模式为：

初级信号传输回路100中的第一控制器110对相应的数字信号进行划分，得到第三数字子信号、第四数字子信号；

通过第一调制解调滤波模块121，将第三数字子信号调制为第三频率F3的载波子信号，并通过第一谐振补偿模块141传输至第一初级线圈181；以及通过第二调制解调滤波模块122，将第四数字子信号调制为第四频率F4的载波子信号，并通过第二谐振补偿模块142传输至第二初级线圈182；其中，第三频率F3与第四频率F4的频率值不同；

通过电磁感应，第一次级线圈381与第二次级线圈382，均能接收到第三频率F3的载波子信号以及第四频率F4的载波子信号；

通过与第一次级线圈381相连的第三调制解调滤波模块321，对第三频率F3的载波子信号进行解调，得到相应的第三数字子信号；以及通过与第二次级线圈382相连的第四调制解调滤波模块322，对第四频率F4的载波子信号进行解调，得到相应的第四数字子信号；

次级信号传输回路300中的第二控制器310根据第三数字子信号、第四数字子信号，生成相应的数字信号，从而完成信号的传输。

需要说明的是，F3与F1可以是相同的，也可以是不同的；F4与F2可以是相同的，也可以是不同的，在本申请实施例中不加以限定。

通过上述方案，第一控制器110将需要相应的数字信号进行划分，并且以不同的载波频率进行调制，得到不同载波频率的载波子信号。载波子信号传输到不同的初级线圈181、182，由于电磁感应，次级线圈组件380中的次级线圈381、382均感应到载波子信号。通过次级信号传输回路300中的第三调制解调滤波模块321、第四调制解调滤波模块322对信号进行滤波、解调，从而得到相应的数字信号。相较于现有技术中的信号传输方法，在提高信号传输系统可靠性的基础上，还大大提高了信号传输的速度。

在初级信号传输回路100以及次级信号传输回路200均正常的情况下，其信号传输的工作模式可以为第五信号传输工作模式。具体地，第五信号传输工作模式为：

初级信号传输回路100中的第一控制器110，对相应的数字信号进行划分，得到第七数字子信号、第八数字子信号；

通过第一调制解调滤波模块121，将第七数字子信号调制为第八频率F8的载波子信号，并通过第一谐振补偿模块141传输至第一初级线圈181；以及通过第二调制解调滤波模块122，将第四数字子信号调制为第九频率F9的载波子信号，并通过第二谐振补偿模块142传输至第二初级线圈182；其中，第八频率F8与第九频率F9的频率值不同；

同理，F8与F1可以是相同的、也可以是不同的；F9与F2可以是相同的，也可以是不同的。

通过电磁感应，第一次级线圈381与第二次级线圈382，均能接收到第八频率F8的载波子信号以及第九频率F9的载波子信号；

将所述第三调制解调滤波模块321、第四调制解调滤波模块322均设置为双通道通信，使得第三调制解调滤波模块321可以对第八频率F8的载波子信号以及第九频率F9的载波子信号进行解调，得到相应的第七数字子信号、第八数字子信号；第四调制解调滤波模块322也可以对第八频率F8的载波子信号以及第九频率F9的载波子信号进行解调，得到相应的第七数字子信号、第八数字子信号；

在不同时刻将通过第三解调滤波模块321得到的第七数字子信号，与第四调制解调滤波模块322得到的第七数字子信号进行比较；以及

将通过第三解调滤波模块321得到的第八数字子信号，与第四调制解调滤波模块322得到的第八数字子信号进行比较；

选择不同时刻下解调质量高的第七数字子信号和第八数字子信号作为次级线圈组件接收到的信号。

通过第五信号传输工作模式，既可以提高信号的传输效率，还可以保证信号传输的正确性。

需要说明的是，在上述的本申请实施例中均是以初级信号传输回路100作为信号的发送方、次级信号传输回路300作为信号的接收方。通过上述实施例，由本领域技术人员可知，也可将次级信号传输回路作为信号发送方，其信号传输的工作模式与上述本申请实施例中工作模式相同或相似，在本申请实施例中不在加以赘述。

本申请实施例提供的一种旋转导向钻井工具的信号传输方法，通过设置初级线圈组件180，有效地提高了旋转导向钻井工具的信号传输的可靠性，降低维护成本，提高使用寿命。并且，可以根据初级线圈组件180的工作状态，确定信号传输的工作模式，以提供不同的工作模式，在保证信号传输正常运行的情况下，尽可能的提高信号传输速率、节约能源消耗。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统的实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请实施例提供的系统与方法是一一对应的，因此，系统也具有与其对应的方法类似的有益技术效果，由于上面已经对方法的有益技术效果进行了详细说明，因此，这里不再赘述系统的有益技术效果。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种旋转导向钻井工具的信号传输方法，所述旋转导向钻井工具包括旋转芯轴，其特征在于，所述方法包括：

获取第一采集器采集的初级信号传输回路的初级信号，所述初级信号传输回路包括设置于所述旋转芯轴的初级线圈组件，所述初级线圈组件包括第一初级线圈和第二初级线圈；

根据所述初级信号，确定所述初级信号传输回路是否异常；

在所述初级信号传输回路异常的情况下，向设置于所述初级信号传输回路中的第一故障判定模块发送相应的启动信号，以使所述第一故障判定模块启动并判定所述初级线圈组件的工作状态；其中，所述工作状态包括：正常状态、异常状态；

根据所述初级线圈组件的工作状态，确定信号传输的工作模式；

所述根据所述初级线圈组件的工作状态，确定信号传输的工作模式，具体包括：

在所述初级线圈组件为正常状态、次级线圈组件为异常状态下，所述信号传输的工作模式为第一信号传输模式；

其中，所述第一信号传输模式为：所述初级信号传输回路中的第一控制器对相应的数字信号进行划分，得到第一数字子信号、第二数字子信号；通过第一调制解调滤波模块将所述第一数字子信号调制为第一频率的载波子信号，并传输至与第一调制解调滤波模块相连的所述第一初级线圈；以及通过第二调制解调滤波模块将所述第二数字子信号调制为第二频率的载波子信号，并传输至与所述第二调制解调滤波模块相连的第二初级线圈；其中，所述第一频率与所述第二频率的频率值不同；所述次级线圈组件中的正常工作的次级线圈，接收到所述第一频率的载波子信号以及第二频率的载波子信号；通过与所述次级线圈组件中正常状态的次级线圈相连的调制解调滤波模块，解调得到相应的第一数字子信号以及第二数字子信号；次级信号传输回路中的第二控制器根据所述第一数字子信号、所述第二数字子信号，得到相应的数字信号。

2.根据权利要求1所述的方法，所述旋转导向钻井工具还包括非旋转套筒，其特征在于，所述方法还包括：

获取第二采集器采集的次级信号传输回路的次级信号，所述次级信号传输回路包括设置于所述非旋转套筒的次级线圈组件，所述次级线圈组件包括第一次级线圈和第二次级线圈；

根据所述次级信号，确定所述次级信号传输回路是否异常；

在所述次级信号传输回路异常的情况下，向设置于所述次级信号传输回路中的第二故障判定模块发送相应的启动信号，以使所述第二故障判定模块启动并判定所述次级线圈组件的工作状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述初级线圈组件的正常状态为所述第一初级线圈与所述第二初级线圈均正常工作；

所述初级线圈组件的异常状态为所述第一初级线圈正常工作、所述第二初级线圈故障，或者所述第一初级线圈故障、所述第二初级线圈正常工作；

所述次级线圈组件的正常状态为所述第一次级线圈与所述第二次级线圈均正常工作；

所述次级线圈组件的异常状态为所述第一次级线圈正常工作、第二次级线圈故障，或者所述第一次级线圈故障、所述第二次级线圈正常工作。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述初级线圈组件的工作状态，确定所述信号传输的工作模式，具体还包括：

在所述初级线圈组件为异常状态、次级线圈组件为正常状态下，所述信号传输模式为第二信号传输工作模式。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二信号传输工作模式为：

所述初级信号传输回路中的第一控制器通过与正常工作的初级线圈相连的调制解调滤波模块，将相应的数字信号进行调制，得到相应频率的载波信号；

所述次级线圈组件中的次级线圈接收到所述载波信号，所述次级信号传输回路中的第二控制器通过相应的调制解调滤波模块，对所述载波信号进行解调，得到相应的数字信号。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述初级信号传输回路以及次级信号传输回路均正常的情况下，确定所述信号传输的工作模式为第三信号传输工作模式；

其中，所述第三信号传输工作模式为：

初级信号传输回路中的第一控制器对相应的数字信号进行划分，得到第三数字子信号、第四数字子信号；

通过第一调制解调滤波模块，将所述第三数字子信号调制为第三频率的载波子信号，并传输至与第一调制解调滤波模块相连的所述第一初级线圈；以及通过第二调制解调滤波模块，将所述第四数字子信号调制为第四频率的载波子信号，并传输至与所述第二调制解调滤波模块相连的第二初级线圈；其中，所述第三频率与所述第四频率的频率值不同；

所述第一次级线圈与所述第二次级线圈，均能感应到所述第三频率的载波子信号以及第四频率的载波子信号；

通过与所述第一次级线圈相连的第三调制解调滤波模块，对第三频率的载波子信号进行解调，得到相应的所述第三数字子信号；以及通过与所述第二次级线圈相连的第四调制解调滤波模块，对第四频率的载波子信号进行解调，得到相应的所述第四数字子信号；

所述次级信号传输回路中的第二控制器根据所述第三数字子信号、所述第四数字子信号，生成相应的数字信号。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一故障判定模块判定所述初级线圈组件的工作状态，具体包括：

所述第一故障判定模块分别向第一初级线圈的输入端、第二初级线圈的输入端发送相应的激励信号；

在发送相应的激励信号之后，所述第一故障判定模块分别采集第一初级线圈输出端、第二初级线圈输出端的信号，并根据采集的信号得到判定数据；

根据所述判定数据，确定所述初级线圈组件的工作状态。

8.一种旋转导向钻井工具的信号传输系统，所述旋转导向钻井工具包括旋转芯轴，其特征在于，所述系统包括：

第一采集器，用于采集初级信号传输回路的初级信号，所述初级信号传输回路包括设置于所述旋转芯轴的初级线圈组件，所述初级线圈组件包括第一初级线圈和第二初级线圈；

第一处理器，与所述第一采集器电连接，用于获取所述初级信号，并根据所述初级信号，确定所述初级信号传输回路是否异常；以及在所述初级信号传输回路异常的情况下，向第一故障判定模块发送相应的启动信号；

所述第一故障判定模块设置于所述初级信号传输回路中，用于根据所述启动信号启动并判定所述初级线圈组件的工作状态；其中，所述工作状态包括：正常状态、异常状态；

所述第一处理器用于根据所述初级线圈组件的工作状态，确定信号传输的工作模式；

其中，所述第一处理器具体用于：

在所述初级线圈组件为正常状态、次级线圈组件为异常状态下，所述信号传输的工作模式为第一信号传输模式；

其中，所述第一信号工作传输模式为：所述初级信号传输回路中的第一控制器对相应的数字信号进行划分，得到第一数字子信号、第二数字子信号；

通过第一调制解调滤波模块将所述第一数字子信号调制为第一频率的载波子信号，并传输至与第一调制解调滤波模块相连的所述第一初级线圈；

以及通过第二调制解调滤波模块将所述第二数字子信号调制为第二频率的载波子信号，并传输至与所述第二调制解调滤波模块相连的第二初级线圈；其中，所述第一频率与所述第二频率的频率值不同；

所述次级线圈组件中的正常工作的次级线圈，接收到所述第一频率的载波子信号以及第二频率的载波子信号；

通过与所述次级线圈组件中正常状态的次级线圈相连的调制解调滤波模块，解调得到相应的第一数字子信号以及第二数字子信号；

次级信号传输回路中的第二控制器根据所述第一数字子信号、所述第二数字子信号，得到相应的数字信号。

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