[发明专利]钻井液无线随钻仪地面对井下仪器的控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制系统，具体涉及一种钻井液无线随钻仪地面对井下仪器的控制系统及控制方法。

背景技术

钻井液无线随钻仪采用电池供电，当停钻时，井下仪器不应耗电。为此，井下仪器的工作与否及工作方式受地面控制，控制它的是泥浆泵的开或停。泥浆泵开与停，对井下的影响有两种，一种是泥浆泵开时，钻杆（无线随钻仪安装在钻杆上）会因泥浆流动而震动；另一种是泥浆会循环流动。

以往通常采用两种方法来使井下仪器接收泥浆泵开启的信号，一是在井下循环泥浆内安装一个机械开关，有循环流动时，开关导通，否则就断；二是在井下仪器上加装加速度传感器，判断加速度值来确定泥浆泵工作与否。

但是使用过程中，上述两种方法都不稳定，前者机械开关经常损坏，后者在复杂井下环境下，仪器常常需要加装大量的减震装置，直接导致了仪器反应敏感性不够，工作不可靠，出现有的井行，有的井不行，在同一口井上，有的层行，有的层不行。而这种情况一旦发生，就要将几千米的钻杆从井下提上来，更换仪器或机械开关后再重新放下钻杆，每次的损失达几万元。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种钻井液无线随钻仪地面对井下仪器的控制系统及控制方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

钻井液无线随钻仪地面对井下仪器的控制系统，包括设置于扶正器内的振动板，所述振动板上安装三轴加速度传感器和MCU，所述三轴加速度传感器连接至MCU的AD转换模块，所述MCU接收地面泥浆泵的开、停信号，并将触发信号发送至无线随钻仪井下仪器。

所述扶正器固定于承压管的顶端，承压管内部从上到下依次设有密封减震圈、减震器、接插件以及无线随钻仪井下仪器。

所述控制系统以及承压管均设置于无磁钻铤内部中央位置。

所述无磁钻铤安装于钻头与钻杆之间。

上述控制系统的控制方法，步骤如下：

1）泥浆泵开启，扶正器震动，进入步骤2）；泥浆泵未开启，扶正器没有外力使其震动，无线随钻仪井下仪器工作到预先设置的延迟时间后关机；

2）扶正器内振动板的三轴加速度传感器输出信号给MCU的AD转换模块，当MCU接收到的信号强度大于设置值时，进入步骤3）；

3）根据AD转换模块检测到的三轴加速度传感器的震动强度，以及预先设定的灵敏度，MCU输出一个触发信号，并发送至无线随钻仪井下仪器，从而使其工作。

本发明的工作原理：

制作一块振动板，在这块板上安装三轴加速度传感器和MCU，三轴加速度传感器用于检测各个方向的震动，MCU通过AD转换模块检测到三轴加速度传感器的震动强度，并根据预先设定的灵敏度，输出一个触发信号。将振动板安装在震动稳定的扶正器内，扶正器原先的作用是将无线随钻仪的各个部分连接起来，使仪器置于无磁钻铤中央的装置，并对仪器有减震作用，由于扶正器两端的接插件之间用贯通高温线连接，因此，安装在扶正器的振动板输出就可能通过其中的三根连接线，将触发信号输入到无线随钻仪井下仪器，另外，MCU接收地面泥浆泵的开、停信号，从而实现通过泥浆泵控制无线随钻仪井下仪器的工作与否及工作方式。

无线随钻仪工作时，首先将无线随钻仪井下仪器的几个部分（如探管、驱动、伽玛、脉冲器、电池等）用扶正器和承压管连接安装在一起，再将连接一体的仪器放置在无磁钻铤内，无磁钻铤作为钻杆的一部分，安装在钻头与钻杆之间。

钻井过程中，当泥浆泵未开启时，泥浆不流动，扶正器没有外力使其震动，不会输出触发信号；当泥浆泵开启时，泥浆会在无磁钻铤内流动，扶正器就会被震动，三轴加速度传感器输出信号给MCU的AD转换模块，当MCU接收到的信号强度大于设置值时，MCU就会将触发信号发送至无线随钻仪井下仪器，从而使其工作。当泥浆泵停止工作时，仪器工作到预先设置的延迟时间后关机。在工作过程中，地面人为控制泥浆泵的开启时间长度，可控制无线随钻仪井下仪器的不同工作方式。

本发明的有益效果是，本发明利用扶正器内安装振动板，既解决了减震的问题，又不会引起仪器反应敏感性下降，彻底解决了现有控制系统控制过程不稳定的问题，实现了有效可靠的控制，提高钻井效率，节约人力、物力。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

其中1.无磁钻铤，2.扶正器，3.减震器，4.承压管，5.密封减震圈，6.无线随钻仪井下仪器，7.接插件，8.振动板。

具体实施方式