[发明专利]地面信号发送装置、井下信号接收装置及数据传输系统

摘要

本发明公开了一种地面信号发送装置、井下信号接收装置及数据传输系统，设置在地面端的地面信号发送装置包括地面控制器、地面发射电路和地面发射天线，控制指令依次经地面控制器和地面发射电路的处理后，通过地面发射天线发射出去。与常规脉冲遥控指令传输方式相比，本发明无须开停泵，不耽误钻进时间，不容易产生误操作，可靠性更高；数据帧结构更灵活、更复杂，能发出的控制命令更多样(传统开停泵只能发固定的几个指令)，可以在钻进过程中实时优化井下执行机构工况和控制其工作，对钻井安全高效有重大的积极意义。另外，本发明结构简单、可靠性高、在国内现有技术水平和加工工艺下容易实现，经现场应用证明，使用效果良好。

主权项

1.一种地面信号发送装置，其特征在于，所述地面信号发送装置设置在地面端，其包括依次连接的地面控制器、地面发射电路和地面发射天线，控制指令依次经所述地面控制器和所述地面发射电路的处理后，通过所述地面发射天线发射出去，其中，所述地面信号发送装置以确定的发射功率发射处理后的控制指令，所述发射功率根据井下感应电压确定，包括：根据所述地面发射天线的第一埋地电极和第二埋地电极的输入阻抗计算整个地面天线模块的输入阻抗Z；根据所述输入阻抗Z，计算下行信号在钻柱上引起的激励电流分布：I₀为施加在地面发射天线上的激励电流，γ为传播常数，h为井下信号接收装置到地面的距离；根据对所述激励电流积分获得井下信号接收装置所处位置处的电场分量E，其中E的表达公式为：ω是发射信号载波频率转换得到的角频率，μ₀为地层磁导率，l为地面发射天线包括的第二埋地电极的长度，k₁为传播波数，Z为地面发射模块的输入阻抗，b为钻柱的半径；根据电场分量E计算井下信号接收装置的感应电压由此确定出所述发射功率。