CN204175292U - 低功耗钻井参数无线采集传输一体化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钻井参数采集处理技术领域，特别涉及一种低功耗钻井参数无线采集传输一体化系统。该装置的钻台参数采样无线传输分站包括采样无线传输节点，采样无线传输节点通过信号线分别与低功耗转盘转速传感器、低功耗悬重传感器、低功耗绞车传感器、低功耗立管压力传感器、低功耗套管压力传感器和低功耗机械扭矩传感器相连接。本实用新型实现了大大减少了井场布线，提高安全及便利性，系统能够实时显示、存储、输出钻井工程数据，保证传输速度快，抗干扰能力强，传输距离远，同时具有安装方便、井场搬家无需拆解、布线简单的特点，使用普通锂电池为传感器和采集传输节点供电。

Description

低功耗钻井参数无线采集传输一体化系统

技术领域：

本实用新型涉及一种钻井参数采集处理技术领域，特别涉及一种低功耗钻井参数无线采集传输一体化系统。

背景技术：

为保证安全、快速、优质、高效钻井，现场采用钻井参数仪器仪表来监测钻进过程中的井深、立管压力、悬重、转盘扭矩和钻井液池体积等参数的变化，分析钻井工况，预报井下的复杂情况和事故。现有的钻井参数仪(包括各种录井设备)均采用有线传感器，供电和信号传输使用4-20mA电流环，这需要在井场通过远距离的布线来实现，工作量大，费时费力；一旦出现接触不良等故障，排查也非常困难；而且在井场的设备、车辆、人员非常密集，布线不合理就会留下安全隐患；此外远距离的布线容易受电磁干扰，造成测量数据的波动变化，在显示界面上出现明显的干扰情况，影响技术人员对钻井工况的正确判断。

目前，钻井参数仪的传感、传输模块的供电电源和信号传输采用井场的外部电源供电，电压较高，且不稳定，造成防爆的等级和要求很高，需要配备沉重的变压器和防爆箱，因此仪器的安装、搬运和调试非常麻烦。

由于以上原因，造成了钻井参数仪的操作维护都很困难，限制了钻井参数仪在井场的大规模应用。

实用新型内容：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种低功耗钻井参数无线采集传输一体化系统，该装置实现了大大减少了井场布线，提高安全及便利性，应用低功耗无线网络技术为推广钻井工程远程辅助决策系统提供数据基础，便于油田及工程服务方的工程管理，系统能够实时显示、存储、输出钻井工程数据，保证传输速度快，抗干扰能力强，传输距离远，同时具有安装方便、井场搬家无需拆解、布线简单的特点，使用普通锂电池为传感器和采集传输节点供电。克服了现有钻井参数仪在井场长距离布线带来繁重工作量和安全隐患，采用井场的外部电源供电，操作维护困难的不足。

本实用新型所采取的技术方案是：一种低功耗钻井参数无线采集传输一体化系统，包括司钻监控显示终端和值班室后台总站；还包括钻台参数采样无线传输分站、钻井液泵区参数采样无线传输分站和钻井液罐区参数采样无线传输分站，钻台参数采样无线传输分站包括采样无线传输节点，采样无线传输节点通过信号线分别与低功耗转盘转速传感器、低功耗悬重传感器、低功耗绞车传感器、低功耗立管压力传感器、低功耗套管压力传感器和低功耗机械扭矩传感器相连接；钻井液泵区参数采样无线传输分站包括采样无线传输节点，采样无线传输节点通过信号线分别与低功耗泵冲传感器Ⅰ、低功耗泵冲传感器Ⅱ和低功耗泵冲传感器Ⅲ相连接；钻井液罐区参数采样无线传输分站包括采样无线传输节点，采样无线传输节点通过信号线分别与低功耗钻井液电导率温度传感器、低功耗钻井液密度传感器、H₂S传感器和低功耗钻井液罐液位传感器相连接；采样无线传输节点包括微控制器和模块电源，微控制器分别与短距离无线通信模块、模数转换器、传感器电源和数字信号源相连接，模数转换器与模拟电压信号源相连接，传感器电源分别与各传感器相连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型由于采用了低功耗传感器采集数据，无线采集传输节点来传输数据，使用普通工业电池为传感器和采集传输节点供电，因而大大减少了井场布线，提高安全及便利性，应用低功耗无线网络技术为推广钻井工程远程辅助决策系统提供数据基础，便于油田及工程服务方的工程管理，系统能够实时显示、存储、输出钻井工程数据，保证传输速度快，抗干扰能力强，传输距离远，同时具有安装方便、井场搬家无需拆解、布线简单的特点。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为采样无线传输节点的结构示意图。

图3为采样无线传输节点的电路图。

图4为钻台参数采样无线传输分站的结构示意图。

图5为钻井液泵区参数采样无线传输分站的结构示意图。

图6为钻井液罐区参数采样无线传输分站的结构示意图。

具体实施方式：

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，图1中6为短距离无线通信方式，7为WIFI方式，8为3G通信数据远传方式，一种低功耗钻井参数无线采集传输一体化系统，包括司钻监控显示终端4和值班室后台总站5；还包括钻台参数采样无线传输分站1、钻井液泵区参数采样无线传输分站2和钻井液罐区参数采样无线传输分站3，钻台参数采样无线传输分站1包括采样无线传输节点22，采样无线传输节点22通过信号线23分别与低功耗转盘转速传感器16、低功耗悬重传感器17、低功耗绞车传感器18、低功耗立管压力传感器19、低功耗套管压力传感器20和低功耗机械扭矩传感器21相连接；钻井液泵区参数采样无线传输分站2包括采样无线传输节点22，采样无线传输节点22通过信号线23分别与低功耗泵冲传感器Ⅰ24、低功耗泵冲传感器Ⅱ25和低功耗泵冲传感器Ⅲ26相连接；钻井液罐区参数采样无线传输分站3包括采样无线传输节点22，采样无线传输节点22通过信号线23分别与低功耗钻井液电导率温度传感器27、低功耗钻井液密度传感器28、H₂S传感器29和低功耗钻井液罐液位传感器30相连接；采样无线传输节点22包括微控制器9和模块电源13，微控制器9分别与短距离无线通信模块10、模数转换器11、传感器电源12和数字信号源15相连接，模数转换器11与模拟电压信号源14相连接，传感器电源12分别与各传感器相连接。

以低功耗悬重传感器17为例，低功耗悬重传感器17将钻机死绳上的张力转化为标准的0-2V电压模拟信号，通过信号线23连接到采样无线传输节点22，在对模拟电压进行采样处理后以规定的协议格式无线发送到值班室后台总站5，值班室后台总站5一方面将收到的数据报文存储在数据库中，另一方面通过WIFI将其发送给司钻监控显示终端4进行显示。同时，值班室后台总站5也可以完成数据的显示和远程传输。其他传感器的工作过程也与之相似。

采样无线传输节点22的微控制器9是采样无线传输节点22的核心，它控制着传感信息的采集，一方面控制着模拟信号采样，把前述各种传感器转化后的模拟电压信号进行数字化，另一方面可以直接采集数字信号。采集完成以后，将传感信息按照一定格式打包，并控制着短距离无线通信模块10发送出去；微控制器9还控制着传感器电源12，在不需要采集的时候，直接关断传感器电源，以达到省电的目的。模块电源13则为微控制器9、短距离无线通信模块10、模数转换器11供电。采样无线传输节点22一方面无线接收传感数据，将其发送给值班室后台总站5，另一方面从网口接收值班室后台总站5发来的给传感器的命令。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种低功耗钻井参数无线采集传输一体化系统，包括司钻监控显示终端(4)和值班室后台总站(5)；其特征在于：还包括钻台参数采样无线传输分站(1)、钻井液泵区参数采样无线传输分站(2)和钻井液罐区参数采样无线传输分站(3)，钻台参数采样无线传输分站(1)包括采样无线传输节点(22)，采样无线传输节点(22)通过信号线(23)分别与低功耗转盘转速传感器(16)、低功耗悬重传感器(17)、低功耗绞车传感器(18)、低功耗立管压力传感器(19)、低功耗套管压力传感器(20)和低功耗机械扭矩传感器(21)相连接；钻井液泵区参数采样无线传输分站(2)包括采样无线传输节点(22)，采样无线传输节点(22)通过信号线(23)分别与低功耗泵冲传感器Ⅰ(24)、低功耗泵冲传感器Ⅱ(25)和低功耗泵冲传感器Ⅲ(26)相连接；钻井液罐区参数采样无线传输分站(3)包括采样无线传输节点(22)，采样无线传输节点(22)通过信号线(23)分别与低功耗钻井液电导率温度传感器(27)、低功耗钻井液密度传感器(28)、H₂S传感器(29)和低功耗钻井液罐液位传感器(30)相连接；采样无线传输节点(22)包括微控制器(9)和模块电源(13)，微控制器(9)分别与短距离无线通信模块(10)、模数转换器(11)、传感器电源(12)和数字信号源(15)相连接，模数转换器(11)与模拟电压信号源(14)相连接，传感器电源(12)分别与各传感器相连接。