CN1657741A - 一种无线电磁短传方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无线电磁短传方法及系统，其载有发射天线的无线电磁短传信号发生器、载有接收天线的无线电磁短传接收器；所述的载有发射天线的无线电磁短传信号发生器：将所述的传感器采集到的数据进行调制，生成电磁信号，并将该电磁信号发射输出；所述的载有接收天线的无线电磁短传接收器：接收被发射输出的电磁信号，并对接收到的电磁信号进行解调，将解调后的数据传给所述的泥浆脉冲发生器。使得在地质导向系统中，或是在其它随钻测量的工具中的、靠近钻头位置的传感器能够将采集的数据传送给泥浆脉冲发生器(MWD)，而不受传感器与泥浆脉冲发生器之间被泥浆马达隔开的影响。

Description

一种无线电磁短传方法及系统
技术领域
本发明涉及用于石油、矿山、地质勘探等钻井仪器和设备，其特别涉及地质导向系统和随钻测量工具，具体的讲是一种无线电磁短传方法及系统。
背景技术
当前在石油，矿山，地质勘探等钻井工程中为了能使钻井轨迹更准确的按照工程设计要求钻进，以及更及时准确的掌握地层信息，就需要把定向传感器和采集地质信息的传感器安装在靠近钻头的位置。但当钻具组合中有泥浆马达(螺杆钻具)时，即应用在滑行钻方式时，这些近钻头传感器与传输数据的泥浆脉冲发生器(MWD)就会被泥浆马达隔开。而导线不能穿过泥浆马达，因此传感器采集的信息无法传送给MWD。于是如何解决传感器与MWD之间的信息传输问题摆在人们面前。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种无线电磁短传方法及系统，使得在地质导向系统中，或是在其它随钻测量的工具中的、靠近钻头位置的传感器能够将采集的数据传送给泥浆脉冲发生器(MWD)，而不受传感器与泥浆脉冲发生器之间被泥浆马达隔开的影响。
本发明的技术方案为：
一种无线电磁短传方法，其特征在于，将传感器采集到的数据进行调制，生成电磁信号，并将该电磁信号发射输出；
接收被发射输出的电磁信号，并对接收到的电磁信号进行解调，将解调后的数据传给泥浆脉冲发生器。
本发明所述的方法包括以下具体步骤：
将传感器采集到的数据调制成FSK信号；
将所述的FSK信号进行功率放大；
将功率放大后的信号经发射天线发射到电磁信道；
采用接收天线从所述的电磁信道接收电磁信号；
将接受到的电磁信号进行信号放大；
将放大后的信号进行滤波、解调、检波、整形，并提取出数据；
将提取出的数据传给所述的泥浆脉冲发生器。
本发明所述的方法，采用载有发射天线的无线电磁短传信号发生器5将传感器采集到的数据进行调制，生成电磁信号，并将该电磁信号发射输出；
采用载有接收天线的无线电磁短传接收器2接收被发射输出的电磁信号，并对接收到的电磁信号进行解调，将解调后的数据传给泥浆脉冲发生器；
其中：
由载有发射天线的无线电磁短传信号发生器5通过电磁感应的方式在钻柱9中产生感应电流；由钻柱9、泥浆10、地层7构成电流通路，形成传输信号的信道；
然后由位于泥浆马达4上方的载有接收天线的无线电磁短传接收器2以电磁感应方式获取由载有发射天线的无线电磁短传信号发生器5发出的信号电流，完成传感器6与泥浆脉冲发生器1之间的信息传输。
所述的将传感器采集到的数据调制成FSK信号是指：首先接收传感器送来的数据，然后用1KHZ-100KHZ之间的某两个频率做为载频，将数据调制成FSK信号。
本发明还提供了一种无线电磁短传装置，其特征在于包括：载有发射天线的无线电磁短传信号发生器、载有接收天线的无线电磁短传接收器；其中，
所述的载有发射天线的无线电磁短传信号发生器：将所述的传感器采集到的数据进行调制，生成电磁信号，并将该电磁信号发射输出；
所述的载有接收天线的无线电磁短传接收器：接收被发射输出的电磁信号，并对接收到的电磁信号进行解调，将解调后的数据传给所述的泥浆脉冲发生器。
所述的载有发射天线的无线电磁短传信号发生器包括：数据接口11、数据调制载频单元12、功率放大器13、发射天线14；
所述的载有接收天线的无线电磁短传接收器包括：接收天线18、信号放大器17、信号处理器16、数据输出接口15；
所述的传感器为传感器短节6；
其中：
数据接口11接收传感器短节6送来的数据，再由数据调制载频单元12将传感器短节6的数据用1KHZ-100KHZ之间的某两个频率做为载频，将数据调制成FSK信号，调制后的FSK信号送给功率放大器13，信号经功率放大后传送给发射天线14，发射天线14将信号发送出去；发射出的信号通过电磁信道3到达泥浆马达4上方的接收天线18，由接收天线18拾取电磁信号，并把信号送给信号放大器17，放大后的信号在信号处理器16中经过滤波，解调，检波，整形，提取出数据；提取的数据经过数据输出接口15传送给泥浆脉冲发生器1。
所述的数据接口11、数据调制载频单元12、功率放大器13的功能电路集成在一电路包内，并安装在载有发射天线的无线电磁短传信号发生器5短节的仓体内，通过电缆线连接到发射天线14；发射天线14是一个由软磁材料制成的环状体，在这环上绕有导线，导线的线端与数据接口11、数据调制载频单元12、功率放大器13组成之电路包的电缆相连；
在发射天线14外侧安装有接收天线和发射天线外护套20，在接收天线和发射天线外护套20轴向的两端各装有一绝缘环，绝缘环的材料为玻璃钢或是聚四氟乙烯或是陶瓷；
在泥浆马达4上方的载有接收天线的无线电磁短传接收器2短节的仓体中安装一电路包，此电路包内集成有信号放大器17、信号处理器16、数据输出接口15等各功能电路，并通过电缆线连接到接收天线18上，接收天线18是一个由软磁材料制成的环状体，在这环上绕有导线，导线的线端与信号放大器17、信号处理器16、数据输出接口15的集成电路包的电缆线相连；
在接收天线18的外侧安装有接收天线和发射天线外护套20；
在接收天线和发射天线外护套20轴向的两端各装有一绝缘环，绝缘环的材料为玻璃钢或是聚四氟乙烯或是陶瓷。
本发明的有益效果在于，通过提供一种无线电磁短传方法及系统，使得在地质导向系统中，或是在其它随钻测量工具中的、靠近钻头位置的传感器能够将采集的数据传送给泥浆脉冲发生器(MWD)，而不受传感器与泥浆脉冲发生器之间被泥浆马达隔开的影响。
附图说明
图1为本发明方法的示意图；
图2为本发明装置的框图；
图3为本发明装置结构示意图。
附图标号：1.泥浆脉冲发生器(MWD)、2.无线电磁短传接收器和接收天线短节、3.电磁信道、4.泥浆马达或是其它导线无法穿过的仪器或设备、5.无线电磁短传信号发生器，及发射天线短节、6.传感器短节、7.地层、8.钻头、9.钻柱、10.泥浆、11.数据接口、12.数据调制，载频、13.功率放大、14.发射天线、15.数据输出、16.信号处理、17.信号放大、18.接收天线、19.接收天线绝缘环、20.接收天线和发射天线外护套、21.发射天线绝缘环。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的具体实施方式：
本发明主要包括“无线电磁短距离传输的方法”和“实现这一方法的系统构成”。在地质导向系统中，或是在其它随钻测量的工具中由于某些传感器放置在靠近钻头的位置，使得这些传感器和泥浆脉冲发生器(MWD)被泥浆马达隔开，传感器采集的数据无法传给MWD。为了解决这一问题本发明提出了“无线电磁短距离传输的方法”，通过把传感器采集到的数据调制成某一频率的电磁信号发射到泥浆马达的上方，然后由一接收器接收电磁信号并将数据解调出来传给MWD。
本发明中无线电磁短距离传输方法的描述：
从图1看出由无线电磁短传信号发生器和发射天线5通过电磁感应的方式在钻柱9中产生感应电流。由钻柱9，泥浆10，地层7构成电流通路形成传输信号的信道。然后由位于泥浆马达上方的无线电磁短传接收器和接收天线2以电磁感应方式获取由无线电磁短传信号发生器和发射天线5发出的信号电流，完成传感器短节6与泥浆脉冲发生器(MWD)1之间的信息传输。
本发明中无线电磁短传系统功能和系统结构的描述：
结合图2说明无线电磁短传系统功能：首先由数据接口11接收传感器短节6送来的数据，再由数据调制，载频12部分将传感器数据用“1KHZ-100KHZ”之间的某两个频率做为载频，将数据调制成“FSK”信号。调制后的FSK信号送给功率放大13部分，信号经功率放大后传送给发射天线14，发射天线将信号发送出去。发射出的信号通过电磁信道到达泥浆马达4上方的无线电磁短传接收器及接收天线2。由这一部分中的接收天线18。
拾取电磁信号，并把信号送给信号放大17电路，放大后的信号在信号处理16部分中经过滤波，解调，检波，整形，提取出数据。提取的数据经过数据输出15接口电路传送给泥浆脉冲发生器(MWD)1。
图3描绘了无线电磁短传系统的大致结构，在图3中数据接口11；数据调制，载频12；功率放大13等各部分功能电路集成在一电路包内，安装在无线电磁短传信号发生器及发射天线短节的仓体内，通过电缆线连接到发射天线14。发射天线14是一个由软磁材料制成的环状体，在这环上绕有导线，导线的线端与数据接口11；数据调制，载频12；功率放大13电路包的电缆相连。在发射天线14外侧安装有接收天线和发射天线外护套20。在接收天线和发射天线外护套20轴向的两端各装有一绝缘环，绝缘环的材料为玻璃钢或是聚四氟乙烯或是陶瓷等。
在泥浆马达4上方的无线电磁短传接收器和接收天线短节2中信号放大17；信号处理16；数据输出15等各部分功能电路集成在一电路包内，安装在无线电磁短传接收器和接收天线短节2的仓体内，并通过电缆线连接到接收天线18上。接收天线18是一个由软磁材料制成的环状体，在这环上绕有导线，导线的线端与信号放大17；信号处理16；数据输出15集成电路包的电缆线相连。在接收天线18外侧安装有接收天线和发射天线外护套20。在接收天线和发射天线外护套20轴向的两端各装有一绝缘环，绝缘环的材料为玻璃钢或是聚四氟乙烯或是陶瓷等。
本发明的有益效果在于，通过提供一种无线电磁短传方法及系统，使得在地质导向系统中，或是在其它随钻测量的工具中的、靠近钻头位置的传感器能够将采集的数据传送给泥浆脉冲发生器(MWD)，而不受传感器与泥浆脉冲发生器之间被泥浆马达隔开的影响。
以上具体实施方式仅用于说明本发明而非用于限定本发明。

Claims (9)

1.一种无线电磁短传方法，其特征在于，将传感器采集到的数据进行调制，生成电磁信号，并将该电磁信号发射输出；
接收被发射输出的电磁信号，并对接收到的电磁信号进行解调，将解调后的数据传给泥浆脉冲发生器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括以下具体步骤：
将传感器采集到的数据调制成FSK信号；
将所述的FSK信号进行功率放大；
将功率放大后的信号经发射天线发射到电磁信道；
采用接收天线从所述的电磁信道接收电磁信号；
将接受到的电磁信号进行信号放大；
将放大后的信号进行滤波、解调、检波、整形，并提取出数据；
将提取出的数据传给所述的泥浆脉冲发生器。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
采用载有发射天线的无线电磁短传信号发生器(5)将传感器采集到的数据进行调制，生成电磁信号，并将该电磁信号发射输出；
采用载有接收天线的无线电磁短传接收器(2)接收被发射输出的电磁信号，并对接收到的电磁信号进行解调，将解调后的数据传给泥浆脉冲发生器；
其中：
由载有发射天线的无线电磁短传信号发生器(5)通过电磁感应的方式在钻柱(9)中产生感应电流；由钻柱(9)、泥浆(10)、地层(7)构成电流通路，形成传输信号的信道；
然后由位于泥浆马达(4)上方的载有接收天线的无线电磁短传接收器(2)以电磁感应方式获取由载有发射天线的无线电磁短传信号发生器(5)发出的信号电流，完成传感器(6)与泥浆脉冲发生器(1)之间的信息传输。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的将传感器采集到的数据调制成FSK信号是指：首先接收传感器送来的数据，然后用1KHZ-100KHZ之间的某两个频率做为载频，将数据调制成FSK信号。
5.一种无线电磁短传装置，其特征在于包括：载有发射天线的无线电磁短传信号发生器、载有接收天线的无线电磁短传接收器；其中，
所述的载有发射天线的无线电磁短传信号发生器：将所述的传感器采集到的数据进行调制，生成电磁信号，并将该电磁信号发射输出；
所述的载有接收天线的无线电磁短传接收器：接收被发射输出的电磁信号，并对接收到的电磁信号进行解调，将解调后的数据传给所述的泥浆脉冲发生器。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的载有发射天线的无线电磁短传信号发生器包括：数据接口、数据调制载频单元、功率放大器。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的载有接收天线的无线电磁短传接收器包括：信号放大器、信号处理器、数据输出接口。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的载有发射天线的无线电磁短传信号发生器包括：数据接口(11)、数据调制载频单元(12)、功率放大器(13)、发射天线(14)；
所述的载有接收天线的无线电磁短传接收器包括：接收天线(18)、信号放大器(17)、信号处理器(16)、数据输出接口(15)；
所述的传感器为传感器短节(6)；
其中：
数据接口(11)接收传感器短节(6)送来的数据，再由数据调制载频单元(12)将传感器短节(6)的数据用1KHZ-100KHZ之间的某两个频率做为载频，将数据调制成FSK信号，调制后的FSK信号送给功率放大器(13)，信号经功率放大后传送给发射天线(14)，发射天线(14)将信号发送出去；发射出的信号通过电磁信道(3)到达泥浆马达(4)上方的接收天线(18)，由接收天线(18)拾取电磁信号，并把信号送给信号放大器(17)，放大后的信号在信号处理器(16)中经过滤波，解调，检波，整形，提取出数据；提取的数据经过数据输出接口(15)传送给泥浆脉冲发生器(1)。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述的数据接口(11)、数据调制载频单元(12)、功率放大器(13)的功能电路集成在一电路包内，并安装在载有发射天线的无线电磁短传信号发生器(5)短节的仓体内，通过电缆线连接到发射天线(14)；发射天线(14)是一个由软磁材料制成的环状体，在这环上绕有导线，导线的线端与数据接口(11)、数据调制载频单元(12)、功率放大器(13)组成之电路包的电缆相连；
在发射天线(14)外侧安装有接收天线和发射天线外护套(20)，在接收天线和发射天线外护套(20)轴向的两端各装有一绝缘环，绝缘环的材料为玻璃钢或是聚四氟乙烯或是陶瓷；
在泥浆马达(4)上方的载有接收天线的无线电磁短传接收器(2)短节中的信号放大器(17)、信号处理器(16)、数据输出接口(15)的功能电路集成在一电路包内，并安装在载有接收天线的无线电磁短传接收器(2)短节的仓体内，并通过电缆线连接到接收天线(18)上，接收天线(18)是一个由软磁材料制成的环状体，在这环上绕有导线，导线的线端与信号放大器(17)、信号处理器(16)、数据输出接口(15)的集成电路包的电缆线相连；
在接收天线(18)的外侧安装有接收天线和发射天线外护套(20)；
在接收天线和发射天线外护套(20)轴向的两端各装有一绝缘环，绝缘环的材料为玻璃钢或是聚四氟乙烯或是陶瓷。
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