RU2698373C1 - Программируемый универсальный зонд - Google Patents
Программируемый универсальный зонд Download PDFInfo
- Publication number
- RU2698373C1 RU2698373C1 RU2018137733A RU2018137733A RU2698373C1 RU 2698373 C1 RU2698373 C1 RU 2698373C1 RU 2018137733 A RU2018137733 A RU 2018137733A RU 2018137733 A RU2018137733 A RU 2018137733A RU 2698373 C1 RU2698373 C1 RU 2698373C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- probe
- antenna
- receiver
- mode
- power
- Prior art date
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 138
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 25
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
- G01V3/081—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices the magnetic field is produced by the objects or geological structures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/18—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging
- G01V3/30—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with electromagnetic waves
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F5/00—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes
- E02F5/16—Machines for digging other holes in the soil
- E02F5/18—Machines for digging other holes in the soil for horizontal holes or inclined holes
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/12—Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
- E21B43/121—Lifting well fluids
- E21B43/126—Adaptations of down-hole pump systems powered by drives outside the borehole, e.g. by a rotary or oscillating drive
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/26—Drilling without earth removal, e.g. with self-propelled burrowing devices
- E21B7/267—Drilling devices with senders, e.g. radio-transmitters for position of drilling tool
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
- G01R1/02—General constructional details
- G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
- G01R1/067—Measuring probes
- G01R1/06788—Hand-held or hand-manipulated probes, e.g. for oscilloscopes or for portable test instruments
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
- G01V3/10—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
- G01V3/10—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils
- G01V3/104—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils using several coupled or uncoupled coils
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/15—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for use during transport, e.g. by a person, vehicle or boat
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/15—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for use during transport, e.g. by a person, vehicle or boat
- G01V3/165—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for use during transport, e.g. by a person, vehicle or boat operating with magnetic or electric fields produced or modified by the object or by the detecting device
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
- G01V3/10—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils
- G01V3/104—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils using several coupled or uncoupled coils
- G01V3/105—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils using several coupled or uncoupled coils forming directly coupled primary and secondary coils or loops
- G01V3/107—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils using several coupled or uncoupled coils forming directly coupled primary and secondary coils or loops using compensating coil or loop arrangements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/12—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with electromagnetic waves
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к локационному оборудованию, применяемому при строительстве скважин методом бестраншейной технологии, и используется в системах позиционирования для горизонтально-направленного бурения. Технический результат - повышение надежности и эффективности работы буровой головки, обеспечение возможности программирования мощности зонда, обеспечение возможности программирования режима засыпания/незасыпания, обеспечение возможности изменения рабочей частоты взаимодействия зонда и приемника оператора на любую другую во время бурения без изъятия зонда из головки бурения, обеспечение режима адаптации к буровой голове, обеспечение возможности определения системы управления, которая программирует зонд. Программируемый универсальный зонд содержит корпус с установленным в нем управляемым источником электропитания для обеспечения узлов зонда питающим напряжением, контроллер, включающий систему акселерометрических датчиков, микроконтроллер и температурный датчик, антенный узел, состоящий из ферритовой передающей антенны, и измеритель излучаемой мощности, состоящий из датчика тока с усилителем для измерения потребляемой мощности антенным узлом. Антенный узел оснащен силовыми ключами и усилителем входных сигналов. Ферритовая антенна выполнена приемопередающей, с возможностью приема параметров работы зонда в режиме программирования и с возможностью передачи информации на приемник в режиме работы. Приемник и программируемый универсальный зонд имеют совместимый протокол приёма-передачи данных. 1 ил.
Description
Изобретение относится к локационному оборудованию, применяемому при строительстве скважин методом бестраншейной технологии, и используется в системах позиционирования для горизонтально-направленного бурения.
Известно, что возможности электронного зонда, размещаемого в головке бурового инструмента, по дистанции (глубине) устойчивой передачи сигнала на приемное устройство ограничены уровнем промышленных электромагнитных помех в точке приема, и что уровень спектральных составляющих помех может сильно отличаться друг от друга в разных участках местности. Для увеличения соотношения уровня сигнала принимаемых данных к уровню помех для конкретных условий бурения используются электронные зонды, наиболее подходящие по рабочей частоте, на которой уровень промышленных помех в точке бурения минимален.
Известен электронный зонд типа FX/FXL для системы локации F2 производства компании DCI США, состоящий из блока питания в металлическом корпусе и соединенного с последним пластмассового корпуса, в котором размещены измерительный блок, включающий в себя датчик наклона продольной оси по отношению к горизонту, датчик вращения или крена ("часов"), импульсный стабилизатор, а также блок обработки сигналов на основе микроконтроллера и антенное устройство в виде усилителя мощности (антенного драйвера) с ферритовой антенной. При этом блок обработки сигналов служит и для формирования сигнала возбуждения антенны, передающей сигналы датчиков на поверхность. Все перечисленные элементы, помещенные в пластиковый корпус, залиты влагостойким компаундом. Пластиковый корпус обеспечивает свободное распространение силовых линий переменного магнитного поля. Буровая головка имеет участок с продольными сквозными щелями для беспрепятственного выхода магнитных силовых линий. [http://gnb-electronics.ru/oborudovanie-gnb/sonde-digitrak-f2-f5/fxl12/ опубл. 10. 06. 2018 г.] [1]
Недостатком такого зонда, который имеет только одну рабочую частоту, является недоступность выбора оптимальной частоты, что сужает его эксплуатационные возможности и снижает эффективность работы зонда из-за влияния промышленных электромагнитных помех.
Известен электронный зонд, содержащий датчик угла наклона и датчик вращения бурового инструмента, связанные выходами с блоком обработки сигналов датчиков, выполненным на основе первого микроконтроллера. Выход блока подключен к входу блока формирования сигнала определенной частоты для возбуждения магнитной антенны, выполненного на основе второго микроконтроллера. При этом выходы датчиков соединены одновременно со вторым и третьим входами блока, выход которого через антенный усилитель мощности подключен к передающей антенне. Зонд снабжен также блоком формирования напряжений питания от встроенного или внешнего источника. [RU 163669, G01V3/11, опубл. 27.07.2016 г.] [3]
Недостатком данного аналога зонда является то, что зонд не является программируемым: в аналоге изначально встроены фиксированные параметры (частоты), которые пользователь может выбрать перед началом производства работ. Для этого необходимо извлечь зонд из буровой головки и произвести настройку на необходимые параметры рабочей частоты. Поэтому данный аналог ограничен для пользователя изготовителем.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является зонд американской компании Digital Control Inc. системы Falcon F5. Он устанавливается непосредственно в буровую головку максимально близко к рабочему инструменту и предназначен для измерения и передачи по радиоканалу на приемник оператора информации о положении бурового инструмента под землей (наклон, поворот), его температуры, остаточной емкости элементов электропитания. Перед установкой зонда в буровую головку программируется рабочая частота его радиоканала по инфракрасному каналу. [http://archive.digital-control.com/russian/products/classic/f5/f5-overview опубл. 01. 06. 2018 г.] [2]
Недостатком данного аналога зонда является то, что в известном решении отсутствует возможность перестройки зонда по рабочей частоте без извлечения из буровой головки, так как зонд имеет фиксированные рабочие частоты, для изменения которых необходимо его извлечь из буровой головки. Отсутствует возможность изменения таких параметров, как мощность излучения радиоканала, режим «засыпания» (отключения электропитания и, при необходимости, возобновления). Кроме того, при установке в буровые головки с геометрией продольных щелей, не соответствующей рекомендованной производителем (ряд головок для работы в скальных породах, тяжелых грунтах), происходит большое потребление энергии от батареи питания, что значительно сокращает время работы зонда от одного комплекта электропитания. Программирование зонда осуществляется по инфракрасному каналу, и это не позволяет, например, изменять рабочие частоты передачи по радиоканалу на приемник оператора информации о положении бурового инструмента под землей при установленном в буровую головку зонде.
Техническими проблемами предлагаемого решения являются расширение возможности пользователя по изменению параметров зонда с целью оптимизации их под конкретный проект, создание зонда для буровой головки, обеспечивающего указанные выше параметры, устранение недостатков аналогов.
Техническими результатами заявленного изобретения являются повышение надежности и эффективности работы буровой головки, обеспечение возможности программирования мощности зонда (программное управление изменением мощности передатчика зонда), обеспечение возможности программирования режима засыпания / не засыпания зонда (программное управление режимом электропитания зонда), обеспечение возможности изменения рабочей частоты взаимодействия зонда и приемника оператора на любую другую во время бурения без изъятия зонда из головки бурения, обеспечение режима адаптации к буровой голове (насколько хорошо она пропускает радиосигнал), обеспечение возможности определения системы управления, которая программирует зонд.
Указанные технические результаты достигаются тем, что в программируемом универсальном зонде содержащем корпус с установленным в нем управляемым источником электропитания для обеспечения узлов зонда питающим напряжением, контроллер, включающий систему акселерометрических датчиков, микроконтроллер и температурный датчик, антенный узел, состоящий из ферритовой передающей антенны, и измеритель излучаемой мощности, состоящий из датчика тока с усилителем для измерения потребляемой мощности антенным узлом, согласно предлагаемому изобретению антенный узел оснащен силовыми ключами и усилителем входных сигналов, а ферритовая антенна выполнена приемопередающей, с возможностью приема параметров работы зонда в режиме программирования и с возможностью передачи информации на приемник в режиме работы, при этом приемник и программируемый универсальный зонд имеют совместимый протокол приёма-передачи данных.
Расширение возможности пользователя по изменению параметров зонда с целью оптимизации их под конкретный проект осуществляется за счет возможности программирования параметров зонда, таких, как программирование мощности зонда (программное управление изменением мощностью передатчика зонда), программирование режима засыпания / не засыпания зонда (программное управление режимом электропитания зонда, возможность изменения рабочей частоты взаимодействия зонда и приемника оператора на любую другую во время бурения без изъятия зонда из головки бурения, наличие режима адаптации к буровой голове (насколько хорошо она пропускает радиосигнал), определение системы управления, которая программирует зонд. Возможность указанного выше программирования обеспечивается за счет того, что в меню приемника имеющего совместимый протокол приёма-передачи данных системы СЕНСЕ, устанавливается значение параметров и режимов работы зонда: уровень мощности излучения, режим засыпания, рабочая частота, разрешение смены частоты в процессе бурения. Для осуществления программирования по команде оператора о завершении установки параметров приемник формирует кодовую посылку, в которой каждому из параметров отведено свое строго определенное место. В кодовую посылку автоматически добавляется информация о модели программирующего приемника. Кодовая посылка передается приемником, непрерывно повторяясь в виде модулированного низкочастотного электромагнитного излучения. После включения программируемого универсального зонда, он переходит на 10 секунд в режим приема и «ожидает» кодовой посылки от приемника. В случае ее отсутствия, либо несоответствующего формата, зонд через 10 секунд переходит в режим излучения в соответствии с ранее запрограммированными параметрами. В случае приема кодовой посылки от приемника соответствующего формата антенным узлом зонда, закодированные в ней параметры сохраняются в памяти микроконтроллера зонда, и зонд переходит к работе в соответствии с вновь полученными параметрами.
Программирование мощности зонда осуществляется передачей кодовой посылки от приемника в виде низкочастотного электромагнитного сигнала, далее который принимается антенным узлом, при этом происходит декодирование и распознавание кодовой посылки в микроконтроллере зонда. В соответствии с заданным уровнем мощности излучения, микроконтроллер устанавливает предельно допустимую подводимую мощность источника электропитания. Для этого измеряется ток потребления и изменяется величина питающего его напряжение таким образом, чтобы подводимая мощность от источника электропитания была постоянной. Измерение тока потребления зонда осуществляется датчиком тока с усилителем, выход которого связан с микроконтроллером, управление величиной выходного напряжения и расчет потребляемой мощности осуществляет также микроконтроллер. Работа зонда на разных мощностях, позволяет избежать перегрузок, обеспечить нормальную работу зонда при использовании буровых головок с не оптимальной геометрией щелей (другие зонды автоматически отключаются) и получить максимально эффективный сигнал при применении головок с верным исполнением щелей, т.е. «адаптировать» зонд к параметрам бурового инструмента.
Режим засыпания зонда обеспечивается микроконтроллером и контроллером, включающим систему акселерометрических датчиков. Зонд «засыпает» при условии его неподвижности на продолжении заданного времени. Заданное время поступает при программировании зонда, если оно равно нулю, зонд не засыпает. Неподвижность зонда определяется не изменяющимися данными его системы акселерометрических датчиков, которые выдают информацию в микроконтроллер. Микроконтроллер высчитывает время неподвижного состояния зонда и переводит его в «спящий режим» - через время, которое также может быть заранее задано при программировании с приемника. В этом режиме микроконтроллер переводит в режим малого потребления электропитания все элементы зонда, и сам зонд «засыпает». При этом происходит значительная экономия по электропитанию зонда. Просыпание зонда происходит при начале его перемещения или вращения: система акселерометрических датчиков в этом случае вырабатывает сигнал пробуждения для микроконтроллера, который, в свою очередь, дает разрешения на подключение электропитание зонда.
При необходимости смены частоты передачи сигнала от зонда приемнику (совпадение промышленных частот работающего вблизи с производимыми работами, промышленного оборудования, создающего помехи для зонда и вызывающего некорректную работу), в процессе бурения предусмотрена возможность смены «частоты» методом установки зонда в определенное положение по «часам» (часовой циферблат) на заданное время. В случае получения разрешения на возможность смены частоты, зонд можно перевести в режим программирования путем фиксации положения зонда в определенных позициях «по часам». Для этого последовательно фиксируют положения зонда на «10 часов» в течение периода 15-30 секунд, затем в положении «2 часа» в течение периода 15-30 секунд, затем в положении «7 часов» в течение периода 15-30 секунд акселерометры подают сигнал микроконтроллеру на переход в режим программирования. Затем зонд устанавливается в положение по часам, которое соответствует желаемой частоте. (Например, при переходе на частоту 30 кГц нужно выставить положение «5 часов»). После этого частота переключается на приемнике путем ручного выбора в меню на индикаторе приемника посредством клавиатуры, после чего необходимо зафиксировать положение зонда на «9 часов» для подтверждения переключения и вывода зонда из режима программирования. После возвращения в режим локации приемника последний начинает отображать актуальную информацию на запрограммированной частоте.
Для запрета на смену частоты в кодовой посылке от Приемника - Зонду присутствует соответствующая информация, которая учитывается программой микроконтроллера. Кроме того, в кодовой посылке присутствует и информация о модели программирующего приемника, поэтому смена частоты возможна только на допустимую для данной модели зонда.
Программируемый универсальный зонд иллюстрируется чертежами, где на фигуре представлена структурная схема устройства.
Программируемый универсальный зонд содержит управляемый источник электропитания 1 (фигура), контроллер 2, антенный узел 3, измеритель излучаемой мощности 4. Управляемый источник электропитания 1 выполнен с возможностью обеспечения всех узлов программируемого универсального зонда питающим напряжением. Величина питающего напряжения, подаваемого на антенный узел 3, установлена контроллером 2 в соответствии с режимом работы зонда. Контроллер 2 включает в себя систему акселерометрических датчиков 5, микроконтроллер 6 и температурный датчик 7. Микроконтроллер 6 выполнен с возможностью приема данных программирования режимов работы программируемого универсального зонда, обработки информации акселерометрических датчиков 5, управления работой всех узлов в соответствии с заданным режимом. Антенный узел 3 состоит из ферритовой приемо-передающей антенны 8, силовых ключей 9 и усилителя входных сигналов 10. В режиме программирования приемо-передающая антенна 8 является приемной (принимает параметры работы зонда), в рабочем режиме — передающей (передается информация на приемник). Измеритель излучаемой мощности 4 представляет собой датчик тока 11 с усилителем 12, последний выполнен с возможностью обеспечения измерения потребляемой мощности антенным узлом 3 и использования в режиме адаптации к буровой головке. Управляемый источник электропитания 1 содержит сменные химические элементы 13. Программирование осуществляется с приемника 14 посредством клавиатуры 15 и индикатора 16.
Программируемый универсальный зонд работает следующим образом. Управляемый источник электропитания 1 вырабатывает питающее напряжение для всех узлов. После подачи питания контроллер 2 переводит зонд в режим программирования. Кодовая посылка от приемника в виде низкочастотного электромагнитного сигнала программирования (в котором закодирована информация о режимах работы зонда) от внешнего устройства преобразуется приемо-передающей антенной 8 в электрический сигнал, усиливается антенным узлом 3 и подается на контроллер 2. После получения данных о режимах работы контроллер 2 вырабатывает соответствующие команды, и зонд переходит в режим передачи. Если в течение заданного времени программирование не происходит, зонд переходит в режим передачи в соответствии с последними данными программирования. В режиме программирования можно запрограммировать частоту излучения приемо-передающей антенны 8 (изменяется частота соответствующих сигналов, вырабатываемых контроллером 2 для антенного узла 3), мощность излучения, определяющаяся величиной напряжения, подаваемого на антенный узел 3, устанавливающаяся контроллером 2, режим «засыпания», т.е. время нахождения зонда без движения до его отключения с целью экономии электроэнергии источника; протокол передачи данных (зонд может быть совместим с различными системами локации (даже разных производителей); включение режима адаптации к буровой головке. Режим адаптации к буровой головке в зонде реализован возможностью измерения и поддержания постоянной заданной потребляемой мощности антенным узлом 3, то есть, программируя потребляемую мощность можно снизить возможность неэффективных потерь энергии (соответственно уменьшается дальность обнаружения зонда до оптимальной величины) при работе с буровыми головками, у которых геометрия продольных щелей не соответствует рекомендации производителя (заужены, укорочены или смещены), и, наоборот, при размерах продольных щелей, превышающих рекомендованные, увеличивается дальность обнаружения зонда с сохранением потребляемой мощности.
Программируемый универсальный зонд используется следующим образом. В меню приемника 14, например, системы SNS производитель ООО «СЕНСЕ ГНБ» [http://sense-inc.ru/] устанавливают значение параметров и режимов работы зонда: уровень мощности излучения, режим засыпания, рабочая частота, разрешение смены частоты в процессе бурения. По команде оператора о завершении установки параметров, приемник 14 формирует кодовую посылку в виде низкочастотного электромагнитного сигнала, в которой каждому из параметров отведено свое строго определенное место. В кодовую посылку автоматически добавляется информация о модели программирующего приемника 14. Кодовая посылка передается приемником 14, непрерывно повторяясь в виде модулированного низкочастотного электромагнитного излучения. После установки в зонд сменных химических элементов 13, зонд переходит на 10 секунд в режим приема и «ожидает» кодовой посылки. В случае ее отсутствия, либо несоответствующего формата, зонд через 10 секунд переходит в режим излучения в соответствии с ранее запрограммированными параметрами. В случае приема посылки соответствующего формата антенным узлом зонда закодированные в ней параметры сохраняются в памяти микроконтроллера 6 зонда, и зонд переходит к работе в соответствии с вновь полученными параметрами. Прием низкочастотного электромагнитного сигнала в зонде осуществляется антенным узлом 3, декодирование и распознавание посылки происходит в микроконтроллере 6 зонда. В соответствии с заданным уровнем мощности излучения, микроконтроллер 6 устанавливает предельно допустимую подводимую мощность электропитания. Для этого: измеряется ток потребления и изменяется величина питающего его напряжения измерителем излучаемой мощности 4 таким образом, чтобы подводимая мощность была постоянной. Измерение тока потребления зонда осуществляется датчиком тока 11 с усилителем 12, выход которого связан с микроконтроллером 6, управление величиной выходного напряжения и расчет потребляемой мощности осуществляет микроконтроллер 6. Таким образом, реализуется работа зонда на разных мощностях, одновременно это позволяет избежать перегрузок, обеспечить нормальную работу зонда при использовании буровых головок с неоптимальной геометрией щелей (обычно другие зонды автоматически отключаются) и получить максимально эффективный сигнал при применении головок с верным исполнением щелей, т. е. «адаптировать» зонд к параметрам бурового инструмента. Режим засыпания обеспечивается контролером 2, включающим в себя микроконтроллер 6 и систему акселерометрических датчиков 5. Зонд «засыпает» при условии его неподвижности на продолжении заданного времени. Заданное время устанавливается при программировании зонда: если оно равно нулю, зонд не засыпает. Неподвижность зонда определяется неизменяющимися данными его системы акселерометрических датчиков 5, которые выдают информацию в микроконтроллер 6. Микроконтроллер 6 высчитывает время неподвижного состояния зонда и переводит его в «спящий режим» - через время, которое выставлено приемником 14. В этом режиме микроконтроллер 6 переводит в режим малого потребления все элементы зонда и сам «засыпает». Просыпание зонда происходит при начале его перемещения или вращения: система акселерометрических датчиков 5, в этом случае вырабатывает сигнал пробуждения для микроконтроллера 6. В процессе бурения предусмотрена возможность смены частоты методом установки зонда в определенное положение по «часам» на заданное время. В случае получения разрешения на возможность смены частоты, зонд можно перевести в режим программирования путем фиксации положения зонда в определенных позициях «по часам».
Сам процесс состоит из нескольких последовательных действий. При последовательной фиксации положения зонда на «10 часов» в течение периода 15-30 секунд, затем в положении «2 часа» в течение периода 15-30 секунд, затем в положении «7 часов» в течение периода 15-30 секунд система акселерометрических датчиков 5 подает сигнал микроконтроллеру на переход в режим программирования. Затем зонд устанавливается в положение «по часам», которое соответствует желаемой частоте (например, при переходе на частоту 30 кГц нужно выставить положение «5 часов»), после чего частота переключается на приемнике 14. Далее фиксируется положение зонда на «9 часов» для подтверждения переключения и вывода зонда из режима программирования. Для запрета на смену частоты в кодовой посылке от приемника 14 - зонду присутствует соответствующая информация, которая учитывается программой микроконтроллера 6, кроме того, в кодовой посылке присутствует и информация о модели программирующего приемника, поэтому смена частоты возможна только на допустимую для данной модели.
При использовании программируемого универсального зонда становится возможным программирование частоты зонда, программирование мощности зонда, программирование режима засыпания/незасыпания зонда, возможность переключения частоты зонда на любую другую во время бурения, наличие режима адаптации к буровой голове. Зонд имеет общепринятую для систем навигации этого класса цилиндрическую форму, разделенную на две части: пластиковую и металлическую. Часть, где располагается антенна, изготавливается из радиопрозрачного пластика, часть для батареи питания — металлическая.
Claims (1)
- Программируемый универсальный зонд для буровых головок машин горизонтально-направленного бурения, содержащий корпус с установленным в нем управляемым источником электропитания для обеспечения узлов зонда питающим напряжением, контроллер, включающий систему акселерометрических датчиков, микроконтроллер и температурный датчик, антенный узел, состоящий из ферритовой передающей антенны, и измеритель излучаемой мощности, состоящий из датчика тока с усилителем для измерения потребляемой мощности антенным узлом, отличающийся тем, что антенный узел оснащен силовыми ключами и усилителем входных сигналов, а ферритовая антенна выполнена приемопередающей, с возможностью приема параметров работы зонда в режиме программирования и с возможностью передачи информации на приемник в режиме работы, при этом приемник и программируемый универсальный зонд имеют совместимый протокол приёма-передачи данных.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018137733A RU2698373C1 (ru) | 2018-10-26 | 2018-10-26 | Программируемый универсальный зонд |
| PCT/RU2019/000716 WO2020085945A1 (ru) | 2018-10-26 | 2019-10-08 | Программируемый универсальный зонд |
| CN201980052456.3A CN112771242B (zh) | 2018-10-26 | 2019-10-08 | 可编程通用探头 |
| US17/159,459 US11048009B2 (en) | 2018-10-26 | 2021-01-27 | Programmable universal probe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018137733A RU2698373C1 (ru) | 2018-10-26 | 2018-10-26 | Программируемый универсальный зонд |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2698373C1 true RU2698373C1 (ru) | 2019-08-26 |
Family
ID=67733695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018137733A RU2698373C1 (ru) | 2018-10-26 | 2018-10-26 | Программируемый универсальный зонд |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11048009B2 (ru) |
| CN (1) | CN112771242B (ru) |
| RU (1) | RU2698373C1 (ru) |
| WO (1) | WO2020085945A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2745480C1 (ru) * | 2019-12-31 | 2021-03-25 | Елена Алексеевна Тареева | Приемник системы локации для горизонтально-направленного бурения |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5337002A (en) * | 1991-03-01 | 1994-08-09 | Mercer John E | Locator device for continuously locating a dipole magnetic field transmitter and its method of operation |
| US6606032B1 (en) * | 1999-02-22 | 2003-08-12 | Radiodetection Limited | Controlling a sonde carried by a boring tool |
| RU121600U1 (ru) * | 2011-12-21 | 2012-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" (МИЭТ) | Малогабаритный радиозонд |
| RU2549944C1 (ru) * | 2014-04-09 | 2015-05-10 | Александр Леонидович Наговицын | Электронный зонд для буровых головок установок горизонтально направленного бурения |
| RU163669U1 (ru) * | 2016-02-01 | 2016-07-27 | Александр Леонидович Наговицын | Электронный зонд с управляемым по частоте режимом работы, размещаемый в головке бурового инструмента |
| RU173105U1 (ru) * | 2017-05-30 | 2017-08-11 | Общество с ограниченной ответственностью "СЕНСЕ ГНБ" | Диэлектрическая буровая головка для машин горизонтально направленного бурения |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1769645A (zh) * | 2004-11-03 | 2006-05-10 | 长沙中联重工科技发展股份有限公司 | 水平定向钻进导向定位方法及定位仪 |
| US9330561B2 (en) * | 2013-03-04 | 2016-05-03 | Hello Inc. | Remote communication systems and methods for communicating with a building gateway control to control building systems and elements |
| US9406220B2 (en) * | 2013-03-04 | 2016-08-02 | Hello Inc. | Telemetry system with tracking receiver devices |
| CN204877442U (zh) * | 2015-07-02 | 2015-12-16 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 一种固井组合测井仪 |
| WO2017149526A2 (en) * | 2016-03-04 | 2017-09-08 | May Patents Ltd. | A method and apparatus for cooperative usage of multiple distance meters |
-
2018
- 2018-10-26 RU RU2018137733A patent/RU2698373C1/ru active
-
2019
- 2019-10-08 CN CN201980052456.3A patent/CN112771242B/zh active Active
- 2019-10-08 WO PCT/RU2019/000716 patent/WO2020085945A1/ru not_active Ceased
-
2021
- 2021-01-27 US US17/159,459 patent/US11048009B2/en active Active - Reinstated
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5337002A (en) * | 1991-03-01 | 1994-08-09 | Mercer John E | Locator device for continuously locating a dipole magnetic field transmitter and its method of operation |
| US6606032B1 (en) * | 1999-02-22 | 2003-08-12 | Radiodetection Limited | Controlling a sonde carried by a boring tool |
| RU121600U1 (ru) * | 2011-12-21 | 2012-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" (МИЭТ) | Малогабаритный радиозонд |
| RU2549944C1 (ru) * | 2014-04-09 | 2015-05-10 | Александр Леонидович Наговицын | Электронный зонд для буровых головок установок горизонтально направленного бурения |
| RU163669U1 (ru) * | 2016-02-01 | 2016-07-27 | Александр Леонидович Наговицын | Электронный зонд с управляемым по частоте режимом работы, размещаемый в головке бурового инструмента |
| RU173105U1 (ru) * | 2017-05-30 | 2017-08-11 | Общество с ограниченной ответственностью "СЕНСЕ ГНБ" | Диэлектрическая буровая головка для машин горизонтально направленного бурения |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2745480C1 (ru) * | 2019-12-31 | 2021-03-25 | Елена Алексеевна Тареева | Приемник системы локации для горизонтально-направленного бурения |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11048009B2 (en) | 2021-06-29 |
| US20210149071A1 (en) | 2021-05-20 |
| WO2020085945A1 (ru) | 2020-04-30 |
| CN112771242B (zh) | 2023-05-05 |
| CN112771242A (zh) | 2021-05-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5519388A (en) | Method and apparatus for active temperature compensation in a radiowave transmitter | |
| US10274350B2 (en) | Mobile device and method for meter configuring and data collection | |
| EP2963396B1 (en) | Pulsed radar level gauging with efficent start-up | |
| JP2015048957A (ja) | 空調機制御システム、センサ機器制御方法及びプログラム | |
| JP2013508826A (ja) | 電磁気ベースの局所的な位置決め機能を用いて製造工程を最適化するシステムおよび方法 | |
| CN100472379C (zh) | 用于检查机械件尺寸的系统和方法 | |
| RU2698373C1 (ru) | Программируемый универсальный зонд | |
| US11368923B2 (en) | Wireless communication apparatus, electronic timepiece, transmission power control method, and storage medium | |
| JP2023112161A (ja) | 衛星電波受信装置、電子時計、測位制御方法及びプログラム | |
| EP3528531B1 (en) | Transmission signal strength adaptation of a bluetooth connection between two communication apparatuses based on a non-continuous change of communication state | |
| US10036798B1 (en) | Positioning apparatus and positioning method | |
| CN100530258C (zh) | 收发器以及用于收发器的调整系统 | |
| US20140292581A1 (en) | Method and System for Determining Locations of Smartkeys | |
| US11536595B2 (en) | Dual sensor | |
| JP2009100416A (ja) | 無線システム | |
| EP2028764B2 (en) | Method and circuit for saving power of remote control according to user position | |
| JP6199202B2 (ja) | 無線通信装置 | |
| JP2003194915A (ja) | 測位装置および測位システム | |
| JP2008287569A (ja) | 送信装置および受信装置 | |
| JP2019041186A (ja) | 通信端末、情報処理装置及び通信システム | |
| JP4849884B2 (ja) | 生体情報送信機 | |
| KR20220048910A (ko) | 링크 셋업을 위한 통신 방법 및 장치 | |
| KR100674375B1 (ko) | 리모컨신호 발생장치 | |
| KR200396979Y1 (ko) | 리모컨신호 발생장치 | |
| JP2023013288A (ja) | 電子機器、電子機器の制御方法およびプログラム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| TC4A | Change in inventorship |
Effective date: 20200730 |