CN204827436U - 随钻测量地面系统及随钻测量系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是关于一种随钻测量地面系统及随钻测量系统。其中，随钻测量地面系统包括：地面接口箱、上位机、司钻显示器以及至少一个用于采集随钻参数的无线传感器；所述地面接口箱通过高频段发射天线或数据线与所述上位机通信连接；所述司钻显示器通过高频段发射天线与所述地面接口箱通信连接；所述无线传感器通过高频段发射天线与所述司钻显示器通信连接，由所述司钻显示器将所述无线传感器采集到的随钻参数传输至所述地面接口箱；其中，所述高频段发射天线为发射的信号在6～15GHz的天线。本实用新型实施例极大的方便了现场的操作和施工，并提高了系统的工作稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种随钻测量仪领域，特别是涉及一种随钻测量地面系统及随钻测量系统。
背景技术
随钻测量(MeasureWhileDrilling，简称MWD)地面系统，是无线随钻测量中不可缺少的部分，其主要功能是在地面对井下测量信号进行采集、滤波、解码和显示。在信道为泥浆的MWD系统中，MWD地面系统要采集立管压力变化，根据实际泵冲、压力等参数进行滤波，然后进行解码并由PC机及司显进行存储和显示。压力变化通过安装在立管上的压力传感器来采集。
地面系统使用前需要架布多条电线方可使用，由于现场条件，此项工作比较耗时费力，而且信号容易受到外界的干扰。
实用新型内容
鉴于上述问题，提出了本实用新型以便于提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的随钻测量地面系统及随钻测量系统，特别是，减少布线工作量，提高信号传输的可靠性。
依据本实用新型的第一个方面，提供了一种随钻测量地面系统，其特征在于，包括：地面接口箱、上位机、司钻显示器以及至少一个用于采集随钻参数的无线传感器；其中，
所述地面接口箱通过高频段发射天线或数据线与所述上位机通信连接；
所述司钻显示器通过高频段发射天线与所述地面接口箱通信连接；
所述无线传感器通过高频段发射天线与所述司钻显示器通信连接，由所述司钻显示器将所述无线传感器采集到的随钻参数传输至所述地面接口箱；
其中，所述高频段发射天线为发射的信号在6～15GHz的天线。
可选的，前述的随钻测量地面系统，其中，所述地面接口箱，包括：
第一通信单元，用于通过数据线或高频段发射天线接收所述上位机发送的数据，和/或通过所述数据线或高频段发射天线向所述上位机发送数据；
第二通信单元，用于建立所述地面接口箱与所述司钻显示器之间的无线通信连接；
数据处理单元，分别与所述第一通信单元和所述第二通信单元连接，用于对通过所述第一通信单元或第二通信单元获取到的数据进行处理，并将处理后的数据通过所述第一通信单元或第二通信单元发出至所述上位机或所述司钻显示器；
供电电路，用于为所述地面接口箱提供工作电压；
其中，当所述第一通信单元通过高频段发射天线与所述上位机进行数据交互时，所述第一通信单元和所述第二通信单元为同一个通信单元；
当所述第一通信单元通过数据线与所述上位机进行数据交互时，所述第一通信单元和所述第二通信单元为两个不同的通信单元。
可选的，前述的随钻测量地面系统，其中，所述第一通信单元为无线网卡或有线网卡；所述第二通信单元为无线网卡或蓝牙芯片。
可选的，前述的随钻测量地面系统，其中，所述地面接口箱，还包括：
通用同步/异步串行接收/发送器USART，与所述数据处理单元连接；
连接接口，用于连接数据线，并通过所述数据线传输所述地面接口箱与所述司钻显示器之间的交互数据；
保护电路，连接在所述USART和所述连接接口之间，用于抑制电路中存在的浪涌电压。
可选的，前述的随钻测量地面系统，其中，所述保护电路，包括：
第一瞬态阻断单元TBU1，其一端与所述USART的发送差分信号端引脚B连接，另一端与所述连接接口中对应的第一引脚连接；
第一电阻，其一端接地，另一端与所述USART的发送差分信号端引脚B连接；
第一气体放电管GDT，其一端与所述USART的发送差分信号端引脚B连接，另一端接地；
瞬态抑制二极管TVS阵列芯片，包括第一连接端、第二连接端和第三连接端，其中所述第一连接端与所述连接接口中的所述第一引脚连接，所述第二连接端与所述连接接口中的第二引脚连接，所述第三连接端接地；
第二气体放电管GDT，其一端接地，另一端与所述USART的接收差分信号端引脚A连接；
第二电阻，其一端与所述USART的接收差分信号端引脚A连接，另一端连接高电位；
第二瞬态阻断单元TBU2，其一端与所述USART的接收差分信号端引脚A连接，另一端与所述连接接口中对应的第二引脚连接。
可选的，前述的随钻测量地面系统，其中，所述地面接口箱，还包括：
USB接口单元，其与所述处理器连接。
可选的，前述的随钻测量地面系统，其中，所述无线传感器为：立管压力传感器或深度传感器。
可选的，前述的随钻测量地面系统，其中，所述司钻显示器的电源插头为防爆航空插头。
依据本实用新型的第二个方面，提供了一种随钻测量系统，包括井下仪器和随钻测量地面系统；其中，
所述井下仪器与所述随钻测量地面系统的所述地面接口箱通信连接；
所述随钻测量地面系统包括：地面接口箱、上位机、司钻显示器以及至少一个用于采集随钻参数的无线传感器；
所述地面接口箱通过高频段发射天线或数据线与所述上位机通信连接；
所述司钻显示器通过高频段发射天线与所述地面接口箱通信连接；
所述无线传感器通过高频段发射天线与所述司钻显示器通信连接，由所述司钻显示器将所述无线传感器采集到的随钻参数传输至所述地面接口箱；
其中，所述高频段发射天线为发射的信号在6～15GHz的天线。
借由上述技术方案，本实用新型实施例提供的技术方案至少具有下列优点：
本实用新型实施例提供的技术方案通过高频段发射天线将地面接口箱、上位机、司钻显示器以及无线传感器组建成无线局域网，省去了现场布线的工作，提高了随钻测量的效率；同时还利用了高频段无线通信增强了信号传输的可靠性。总之，本实用新型实施例极大的方便了现场的操作和施工，并提高了系统的工作稳定性和可靠性。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了本实用新型实施例一提供的随钻测量地面系统的结构示意图；
图2示出了本实用新型实施例一提供的随钻测量地面系统中地面接口箱的结构示意图；
图3示出了本实用新型实施例一提供的本实用新型实施例一提供的随钻测量地面系统中地面接口箱的保护电路的电路实现示意图；
图4示出了本实用新型实施例二提供的随钻测量系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型实施例一提供的随钻测量地面系统的结构示意图。本实施例一提供的随钻测量地面系统包括：地面接口箱1、上位机2、司钻显示器3以及至少一个用于采集随钻参数的无线传感器4。其中，所述地面接口箱1通过高频段发射天线或数据线与所述上位机2通信连接。所述司钻显示器3通过高频段发射天线与所述地面接口箱1通信连接。所述无线传感器4通过高频段发射天线与所述司钻显示器3通信连接，由所述司钻显示器3将所述无线传感器4采集到的随钻参数传输至所述地面接口箱1。其中，所述高频段发射天线为发射的信号在6～15GHz的天线。
这里需要说明的是：图1中不仅示出了本实施例中各部件，如地面接口箱1与司钻显示器3，以及无线传感器4与司钻显示器1通过高频段发射天线通信连接的方案，还示出了地面接口箱1与司钻显示器3，以及无线传感器4与司钻显示器3通过有线的方式通信连接的方案，即图1中虚线示出了有线的方式。另外，图1中仅示出了地面接口箱1与上位机2之间采用有线的方式，即通过数据线连接的方式，在具体实施时，所述地面接口箱1与上位机2也可采用无线通信的方式连接。
本实施例提供的技术方案通过高频段发射天线将地面接口箱、上位机、司钻显示器以及无线传感器组建成无线局域网，省去了现场布线的工作，提高了随钻测量的效率；同时还利用了高频段无线通信增强了信号传输的可靠性。总之，本实施例极大的方便了现场的操作和施工，并提高了系统的工作稳定性和可靠性。
进一步的，如图2所示，所述地面接口箱1包括：第一通信单元11、第二通信单元12、数据处理单元13和供电电路14。第一通信单元11用于通过数据线或高频段发射天线接收所述上位机2发送的数据，和/或通过所述数据线或高频段发射天线向所述上位机2发送数据。第二通信单元12用于建立所述地面接口箱1与所述司钻显示器3之间的无线通信连接。数据处理单元13分别与所述第一通信单元11和所述第二通信单元12连接，用于对通过所述第一通信单元11或第二通信单元12获取到的数据进行处理，并将处理后的数据通过所述第一通信单元11或第二通信单元12发出至所述上位机2或所述司钻显示器3。供电电路14用于为所述地面接口箱提供工作电压。
其中，当所述第一通信单元通过高频段发射天线与所述上位机进行数据交互时，所述第一通信单元和所述第二通信单元为同一个通信单元；当所述第一通信单元通过数据线与所述上位机进行数据交互时，所述第一通信单元和所述第二通信单元为两个不同的通信单元。在具体实施例时，上述的第一通信单元可以为无线网卡或有线网卡；上述的第二通信单元可以为无线网卡或蓝牙芯片。
再进一步的，如图2所示，所述的地面接口箱还包括：USART(UniversalSynchronous/AsynchronousReceiver/Transmitter，通用同步/异步串行接收/发送器)15、连接接口16以及保护电路17。其中，USART15与所述数据处理单元13连接；连接接口16用于连接数据线，并通过所述数据线传输所述地面接口箱1与所述司钻显示器3之间的交互数据。保护电路17连接在所述USART15和所述连接接口16之间，用于抑制电路中存在的浪涌电压。
采用上述结构可使地面接口箱采用有线工作模式，即地面接口箱除了可与司钻显示器通过高频段发射天线实现无线通信外，还可采用有线的方式进行数据传输。当地面接口箱与司钻显示器采用有线工作模式时，通过在电路中设置保护电路能有效抑制电路中存在的浪涌电压，以免电路中各硬件因浪涌电压而造成损坏。在具体实施时，所述保护电路可以选用抗雷击防浪涌的电路。
具体的，上述的保护电路可采用图3所示的电路实现。如图3所示，所述保护电路17包括：第一瞬态阻断单元TBU1、第一电阻R1、第一气体放电管GDT1、瞬态抑制二极管TVS阵列芯片、第二气体放电管GDT2、第二电阻R2以及第二瞬态阻断单元TBU2。其中，第一瞬态阻断单元TBU1，其一端与所述USART15的发送差分信号端引脚B连接，另一端与所述连接接口中对应的第一引脚(图3中的4引脚)连接。第一电阻R1，其一端接地，另一端与所述USART15的发送差分信号端引脚B连接。第一气体放电管GDT1，其一端与所述USART15的发送差分信号端引脚B连接，另一端接地。瞬态抑制二极管TVS阵列芯片，包括第一连接端、第二连接端和第三连接端，其中所述第一连接端与所述连接接口16中的所述第一引脚(图3中的4引脚)连接，所述第二连接端与所述连接接口16中的第二引脚(图3中的5引脚)连接，所述第三连接端接地。第二气体放电管GDT2，其一端接地，另一端与所述USART15的接收差分信号端引脚A连接。第二电阻R2，其一端与所述USART15的接收差分信号端引脚A连接，另一端连接高电位。第二瞬态阻断单元TBU2，其一端与所述USART15的接收差分信号端引脚A连接，另一端与所述连接接口16中对应的第二引脚(图3中的5引脚)连接。
再进一步的，所述地面接口箱还可以包括USB接口单元。所述USB接口单元与数据处理单元连接。
这里需要补充的是：上述实施例中所提到的数据处理单元可以是具有逻辑运算的芯片，如单片机或CPU。上位机可以直接选择计算机。随钻测量地面系统中包括随钻测量过程中所需的所有传感器，如立管压力传感器和深度传感器等等。这些传感器中可以有一个、两个或全部都选为无线传感器。所述司钻显示器的电源插头为防爆航空插头。
气体放电管(GasDischargeTube，简称GDT)实质是一种密封在陶瓷腔体中的放电间隙，腔体中充有惰性气体以稳定放电管的放电电压。气体放电管实质是一种密封在陶瓷腔体中的放电间隙，腔体中充有惰性气体以稳定放电管的放电电压。其主要特点是通流能量大，可达数十之数百KA，绝缘电阻极高，无漏流，无老化失效，无极性双向保护，静态电容极小，特别适用于高速网络通讯设备的粗保护。可广泛用于各种电源及信号线的第一级雷击浪涌保护。
TBU(TransientBlockingUnits，瞬态阻断单元),由MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)半导体技术制成的高速电路保护装置。简单理解为PTC(自恢复保险丝)的升级版。常与TVS管，GDT管电子元件等配合使用，保护敏感的电子电路不受NEMP，LEMP等引起的浪涌电压、电流的干扰和损伤。
TVS瞬态抑制二极管(TransientVoltageSuppressor)它的特点是：响应速度特别快(为ns级)；耐浪涌冲击能力较放电管和压敏电阻差，其10/1000μs波脉冲功率从400W～30KW，脉冲峰值电流从0.52A～544A；击穿电压有从6.8V～550V的系列值，便于各种不同电压的电路使用。
本实用新型实施例中提到的地面接口箱的功能包括：
1、将无线传感器采集的数据进行滤波、解码等，并将解码后的数据封装好后上传给PC机；
2、转发PC机发给司钻显示器的相关命令，如工具面、井斜、方位、压力、日期、时间、对话框消息等；
3、与井下探管直接连接时，转发PC机发给井下探管的相关命令以及转发井下探管上传给PC机的相关数据(如探管测试、探管配置、探管数据下载、探管电流等)。
如图4所示，本实用新型实施例二提供的随钻测量系统的结构示意图。本实施例中所述的随钻测量系统包括井下仪器200以及随钻测量地面系统100。其中，所述井下仪器200与所述随钻测量地面系统100的所述地面接口箱通信连接。井下仪器包括：随钻采集设备、收发器等。随钻测量地面系统包括：地面接口箱、上位机、司钻显示器以及至少一个用于采集随钻参数的无线传感器。所述地面接口箱通过高频段发射天线或数据线与所述上位机通信连接；所述司钻显示器通过高频段发射天线与所述地面接口箱通信连接；所述无线传感器通过高频段发射天线与所述司钻显示器通信连接，由所述司钻显示器将所述无线传感器采集到的随钻参数传输至所述地面接口箱。其中，所述高频段发射天线为发射的信号在6～15GHz的天线。
具体的，本实施例中所述的随钻测量地面系统可采用上述实施例一提供的技术方案实现，即本实施例提供的所述随钻测量地面系统的实现结构和工作原理可参见上述实施例中的相关内容，此处不再赘述。
本实施例提供的技术方案通过高频段发射天线将地面接口箱、上位机、司钻显示器以及无线传感器组建成无线局域网，省去了现场布线的工作，提高了随钻测量的效率；同时还利用了高频段无线通信增强了信号传输的可靠性。总之，本实施例极大的方便了现场的操作和施工，并提高了系统的工作稳定性和可靠性。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
可以理解的是，上述方法及交换机中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
Claims (9)
1.一种随钻测量地面系统，其特征在于，包括：地面接口箱、上位机、司钻显示器以及至少一个用于采集随钻参数的无线传感器；其中，
所述地面接口箱通过高频段发射天线或数据线与所述上位机通信连接；
所述司钻显示器通过高频段发射天线与所述地面接口箱通信连接；
所述无线传感器通过高频段发射天线与所述司钻显示器通信连接，由所述司钻显示器将所述无线传感器采集到的随钻参数传输至所述地面接口箱；
其中，所述高频段发射天线为发射的信号在6～15GHz的天线。
2.根据权利要求1所述的随钻测量地面系统，其特征在于，所述地面接口箱，包括：
第一通信单元，用于通过数据线或高频段发射天线接收所述上位机发送的数据，和/或通过所述数据线或高频段发射天线向所述上位机发送数据；
第二通信单元，用于建立所述地面接口箱与所述司钻显示器之间的无线通信连接；
数据处理单元，分别与所述第一通信单元和所述第二通信单元连接，用于对通过所述第一通信单元或第二通信单元获取到的数据进行处理，并将处理后的数据通过所述第一通信单元或第二通信单元发出至所述上位机或所述司钻显示器；
供电电路，用于为所述地面接口箱提供工作电压；
其中，当所述第一通信单元通过高频段发射天线与所述上位机进行数据交互时，所述第一通信单元和所述第二通信单元为同一个通信单元；
当所述第一通信单元通过数据线与所述上位机进行数据交互时，所述第一通信单元和所述第二通信单元为两个不同的通信单元。
3.根据权利要求2所述的随钻测量地面系统，其特征在于，所述第一通信单元为无线网卡或有线网卡；所述第二通信单元为无线网卡或蓝牙芯片。
4.根据权利要求2或3所述的随钻测量地面系统，其特征在于，所述地面接口箱，还包括：
通用同步/异步串行接收/发送器USART，与所述数据处理单元连接；
连接接口，用于连接数据线，并通过所述数据线传输所述地面接口箱与所述司钻显示器之间的交互数据；
保护电路，连接在所述USART和所述连接接口之间，用于抑制电路中存在的浪涌电压。
5.根据权利要求4所述的随钻测量地面系统，其特征在于，所述保护电路，包括：
第一瞬态阻断单元TBU1，其一端与所述USART的发送差分信号端引脚B连接，另一端与所述连接接口中对应的第一引脚连接；
第一电阻R1，其一端接地，另一端与所述USART的发送差分信号端引脚B连接；
第一气体放电管GDT1，其一端与所述USART的发送差分信号端引脚B连接，另一端接地；
瞬态抑制二极管TVS阵列芯片，包括第一连接端、第二连接端和第三连接端，其中所述第一连接端与所述连接接口中的所述第一引脚连接，所述第二连接端与所述连接接口中的第二引脚连接，所述第三连接端接地；
第二气体放电管GDT2，其一端接地，另一端与所述USART的接收差分信号端引脚A连接；
第二电阻R2，其一端与所述USART的接收差分信号端引脚A连接，另一端连接高电位；
第二瞬态阻断单元TBU2，其一端与所述USART的接收差分信号端引脚A连接，另一端与所述连接接口中对应的第二引脚连接。
6.根据权利要求2或3所述的随钻测量地面系统，其特征在于，所述地面接口箱，还包括：
USB接口单元，其与所述数据处理单元连接。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的随钻测量地面系统，其特征在于，所述无线传感器为立管压力传感器或深度传感器。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的随钻测量地面系统，其特征在于，所述司钻显示器的电源插头为防爆航空插头。
9.一种随钻测量系统，其特征在于，包括井下仪器和上述权利要求1～8中任一项所述的随钻测量地面系统；其中，
所述井下仪器与所述随钻测量地面系统的所述地面接口箱通信连接。
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|---|---|---|---|---|
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2015
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|---|---|---|---|---|
| CN105927212A (zh) * | 2016-06-16 | 2016-09-07 | 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 | 一种光线感应司钻显示系统 |
| CN107785012A (zh) * | 2016-08-26 | 2018-03-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种声控司钻显示器的控制方法 |
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| CN106640053B (zh) * | 2016-11-18 | 2019-11-08 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种随钻测量数据自动接收与处理的方法及装置 |
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