[发明专利]一种旋转导向钻井设备通讯系统的地面实验装置及其使用方法

说明书

本发明提供一种旋转导向钻井设备通讯系统的地面实验装置及其使用方法，属于石油钻井技术领域。地面实验装置的主控板与温度传感器、三轴加速度传感器、压力采集解码开发板、低平触发继电器、LED液晶显示屏均通过导线连接，正压力脉冲发生器的输入端与主控板连接，负压力脉冲发生器的输入端与压力采集解码开发板连接，正负压力脉冲发生器输出端与常闭型电磁阀连接；常闭型电磁阀与钻井液循环泵机连接。压力传感器检测到的压力脉冲传输至压力采集解码开发板，并将解码后的信号传输给主控板和地面上位机。本发明能够使旋转导向通讯系统的模拟及测试过程更加的简单便捷、快速准确，更加系统化，同时能够大大降低井下实验的所耗资金和测试周期。

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，尤其涉及一种用于旋转导向钻井设备的通讯系统实验装置及其方法

背景技术

目前，在石油钻井领域中，旋转导向钻井技术是当今国内外最具代表性、突破性和战略意义的钻井技术，得到了广泛的应用。使用旋转导向钻井技术，能够实现旋转导向钻井设备实时控制钻眼轨迹，保证实际钻眼轨迹与设定轨迹的一致性、精准性，大大提高钻井效率，降低作业风险。

目前使用的旋转导向钻井设备是一个集机、电、液于一体的闭环控制系统，其通讯系统是实现地面系统对井下信号进行实时监测及旋转导向钻井设备按照设定轨迹参数进行导向钻井的重要系统。

经对现有技术的公开文献检索，虽然指出了旋转导向钻井系统通讯系统的原理和方法。但是，井下调试不仅耗费大量资金而且测试周期较长，因此，通讯系统在投入使用前需要对其进行系统地测试，从而保证其在井下工作时能准确、快速地传输信号。遗憾的是，目前尚缺少合适的地面实验装置来进行通讯系统的模拟及测试，因此合适的旋转导向钻井设备通讯系统的地面实验装置的开发工作就显得十分必要。

发明内容

为了使钻井工具在钻井过程中的井下系统与井上系统之间双向信号传输过程更加高效和准确，本发明提出一种可行的旋转导向钻井设备的通讯系统实验装置，模拟井下信号与井上信号传输的过程，并通过上位机处理分析，为通讯系统信号传输的优化提供可行的方案依据。

为了实现上述目的，本发明的技术方案包括：

一种旋转导向钻井设备通讯系统的地面实验装置，包括温度传感器1、三轴加速度传感器2、主控板3、压力传感器A4、压力传感器B5、压力采集解码开发板A6、压力采集解码开发板B7、正压力脉冲发生器8、负压力脉冲发生器9、钻井液循环泵机A10、地面上位机11、电源模块12、LED液晶显示屏13、管路19、钻井液循环泵机B18。

所述的主控板3与温度传感器1、三轴加速度传感器2、压力采集解码开发板A6、低平触发继电器模块A14、LED液晶显示屏13均通过导线连接；温度传感器1、三轴加速度传感器2采集到的温度、加速度的传感模拟信号传输到主控板3，主控板3对传感模拟信号进行编码处理，LED液晶显示屏13显示编码处理后的信号值，并与地面上位机11接收到的信号进行验证；同时编码处理后的“高”“低”电平信号传输给低平触发继电器模块A14，控制低平触发继电器模块A14的“开”和“闭”。

所述的正压力脉冲发生器8包括低平触发继电器模块A14、常闭型电磁阀A15及其连接电路。低平触发继电器模块A14的输入端与主控板3连接，输出端与常闭型电磁阀A15的正、负极连接；常闭型电磁阀A15的输入端与钻井液循环泵机A10通过管路19连接，输出端与常闭型电磁阀A15的出水端通过管路连接；通过控制低平触发继电器模块A14的“开”和“闭”控制常闭型电磁阀A15的“通”和“断”，钻井液循环泵机A10保持工作状态，产生相应的正压力脉冲，实现测量参数信号向正压力脉冲信号的一一对应转换。

所述的压力传感器A4的压力感应部分与常闭型电磁阀A15输出端连接管路的管壁相贴，压力传感器A4的正、负极与压力采集解码开发板A6通过导线连接，压力传感器A4检测到的压力脉冲对管壁产生的压力传输至压力采集解码开发板A6，进行下传信号的解码，并将解码后的信号通过导线传输给主控板3。