一种钻井采集参数IC浮子传递读取系统的制作方法

技术领域：

本发明涉及勘探仪器设备领域，具体是一种钻井采集参数传输系统。

背景技术：
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在地质钻探、石油钻井施工过程中，需要实时了解钻具自身的工况，如井斜、方位等钻井参数数据，还需要通过仪器测量所钻地层的岩性、含油、含水等地质参数数据，通过对检测的综合数据进行分析，控制钻出最优钻井井眼轨迹，节约勘探成本，提高油井采收率。目前，国内外有各种形式的参数传输方式，有电子线缆单点采集，多点仪器筒投掷采集，电缆测井采集，还有钻井参数mwd无线传输技术和电磁波无线传输等，在此基础上进行lwd无线导向钻井，其中：mwd是通过钻井泥浆脉冲将井下参数采集传输到地面的，数据传输速率低。电磁波无线传输技术是通过在井下安装无线信号发生装置，将井下的仪器采集参数传输到地面，其传输速率相对高些，但受到井深和泥浆及地质情况限制；电子线缆单点采集，需要停钻用电缆绞车在钻具内下入电子仪器；电缆测井采集需要将井内的钻具起初，在裸眼井筒中下入仪器采集；mwd是随钻实时数据采集，但由于钻井井深、泥浆压力高、流速快、泥浆性能复杂，mwd泥浆脉冲无线传输仪器复杂，价格昂贵，磨损严重，电池寿命有限，对钻井泥浆及施工参数要求极高，需要有专业的技术队伍进行施工及维护管理，对于常规井钻井施工，钻井成本太高，难以普及推广；电磁波无线传输技术受到井深、泥浆性能及地质环境等影响，也难以大规模推广应用。

技术实现要素：
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本发明旨在于提供一种钻井采集参数ic浮子传递读取系统，在钻井过程中即可读取井下的钻井参数，减少停钻及起下钻操作，设备损耗低，维护管理方便，便于在钻井行业大规模推广。

本发明的技术方案如下：

此种钻井采集参数ic浮子传递读取系统，由无线数传及ic读取器、ic浮子回收网及线圈、无线数传接收机、接收主机、钻井及地质参数检测仪、ic电子标签浮子投放短节、ic电子标签浮子组成，其结构组装关系如下：在井下钻 具上方设置由无磁管柱封装的钻井及地质参数检测仪，其由多种仪器组成，每种仪器有特定的硬件地址码，无磁管柱的母接箍上设有信号线缆环，在其上接有公接箍设有信号线缆环的ic电子标签浮子投放短节，两个接箍的信号线缆环导线紧贴在一起，ic电子标签浮子投放短节内设有ic电子标签浮子，短节上接有若干钻具串从井下延伸到地面，在地面钻机从井口到泥浆振动筛之间的泥浆高架管槽上设有ic浮子回收网及线圈，与其连接有无线数传及ic读取器，在驻井房中设有无线数传接收机，其通过信号线缆连接到接收主机。

在钻井施工时，先将钻头及底部钻具下井，并将装有钻井及地质参数检测仪的无磁管柱内电池启动，将无磁管柱接上钻具下井，再将ic电子标签浮子投放短节接上紧扣下井，将所有的钻具顺序下井连接直至地面，接上水龙头，连接泥浆泵开始钻井，井下的钻井及地质参数检测仪采集仪器开始工作，采集钻井井眼工况和周围地质参数，将这些不同地址码仪器输出的参数通过调制编码，由无磁管柱通过信号线缆环传递给ic电子标签浮子投放短节，由单片机电路板将数据存入内存芯片，采取定时或停泵控制方式将参数采集信息写到ic电子标签浮子中，再由电子标签浮子投放短节投放ic电子标签浮子，ic电子标签浮子在钻具外井眼环空上返泥浆的携带下，从井底返回到地面，从泥浆高架槽进入ic浮子回收网及线圈被网捞起，并由无线数传及ic读取器读取信息，通过无线数传传送给远在驻井房中的无线数传接收机，由其将信号传送给接收主机。

本发明结构新颖，解决了困扰钻井行业多年的井下数据采集传输难的问题，克服了无线随钻设备仪器昂贵、传输数率低、连续工作时间短、对钻井泥浆要求高、设备检修周期短、施工工艺复杂、施工队伍庞大等弊端，整个系统设备及仪器没有易损件，维护管理方便，可重复使用，使用成本低，可采集多种钻井及地质参数，推广应用将提高钻井生产技术水平。

附图说明：

图1为本发明的总体结构示意图。

图2为本发明的ic电子标签浮子投放短节结构示意图。

图3为本发明的ic浮子回收网及线圈示意图。

具体实施方式：以下结合附图对本发明的实施作进一步说明。

如图1所示，本发明一种钻井采集参数ic浮子传递读取系统，由无线数传及ic读取器1、ic浮子回收网及线圈2、无线数传接收机3、接收主机4、钻井及地质参数检测仪5、ic电子标签浮子投放短节6、ic电子标签浮子7组成。

其中：接收主机4为计算机配备通讯接口及控制分析软件，或为单片机设置电路控制板。

无线数传及ic读取器1和无线数传接收机3内部设有无线数据信号发射和接收装置，可进行无线信号通讯。

钻井及地质参数检测仪5为多种参数检测仪器，包括：

检测钻井参数：井斜、方位、压力、温度、摩阻力、泥浆性能、气体检测仪、岩石硬度等。

检测地质参数：电阻率、含油、含水、荧光、微量元素分析、色谱仪、放射性、同位素、微生物等。

图1中泥浆振动筛a、泥浆高架管槽b为钻机部件。

如图2所示，ic电子标签浮子投放短节6由ic读写器线圈电缆8、弹射电磁铁9、ic读写器线圈10、ic电子标签浮子7、回转挡门11、弹射电磁铁线缆12、标签浮子舱13、螺母及顶筒14、丝杠15、磁性联轴器16、步进电机17、仪器舱18、单片机电路板19、流动感应器20、电池21、参数检测信号线缆22、信号线缆接线环23组成，其结构组装关系如下，ic电子标签浮子投放短节6为一个金属管柱两端分别设有公接头和母接箍，在短节的本体侧面设有彼此间隔的仪器舱18和标签浮子舱13，在仪器舱18内设有连接电池21的单片机电路板19，单片机电路板19上设有单片机、时钟芯片和内存芯片，其通过参数检测信号线缆22连接设置在公接头端面的信号线缆接线环23，其通过ic读写器线圈线缆8连接ic读写线圈10，其通过弹射电磁铁线缆12连接弹射电磁铁9，其通过线缆与流动感应器20相连，单片机电路板19连接有步进电机17，步进电机17的电机轴连接有磁性联轴器16，磁性联轴器16由两个磁性原件组成，其中一个磁性原件设置在仪器舱18内，另一个磁原件设置在与其相隔的标签浮子舱13内；标签浮子舱13为一个侧面开口的开放舱，与短节外部的环空泥浆连通，标签浮子舱13底部设有磁性联轴器16的一个磁性原件，其上设有丝杠15， 丝杠15的丝杠螺纹连接有螺母及顶筒14，丝杠15端头设有一端光杠，光杠设有轴承，轴承座固定在标签浮子舱13的舱壁上，在螺母及顶筒14上叠放有若干个ic电子标签浮子7，在最上面的浮子处相对设有两个回转挡门11，回转挡门11侧面设有轴，并且有回力弹簧，回转挡门11上对应设有ic读写器线圈10，回转挡门11上端一侧设有半弧形的开口，开口的里侧设有弹射磁铁9。

钻井施工过程中，在泥浆泵的驱动下，钻具内泥浆高速地从钻具管内流过，流动感应器20感应到泥浆流动，通过电信号传送给单片机电路板19，单片机电路板19接收由无磁管柱参数信号线缆接线环23和参数检测信号线缆22传来的采集信号，通过时钟控制定时采集，将采集数据和时间存入单片机电路板19的内存中，当打完一个钻具单根，接下一个钻具单根时，地面控制停泵接钻具，这时钻具里的泥浆停止流动，流动感应器20将停泵信息传递给单片机电路板19，单片机电路板19控制步进电机17及与其连接的磁性联轴器16转动一定角度，与其对应的标签浮子舱13内的磁性联轴器16也随之转动，其带动丝杠15转动，丝杠5转动带动螺母及顶筒14转动前行，将ic电子标签浮子7从回转挡门11顶出，回转挡门11在门轴弹力作用下复位，这时，ic电子标签浮子7接近读写器线圈10，单片机电路板19控制系统将内存存储的信息通过ic读写器线圈10将信息写入ic电子标签浮子7中，然后，控制弹射机构9将写完信息的ic电子标签浮子7弹入环空的泥浆中，当地面接完钻具单根后，开泵钻进，钻井泥浆从钻具内流经井底的钻头，从井眼环空返回，携带着ic电子标签浮子7从井下逐渐返回地面，ic电子标签浮子7从泥浆高架管槽b流过，进入ic浮子回收网及中，当下一次钻机停泵时，系统再次控制ic电子标签浮子投放短节6动作，完成下一次信息传递。

单片机电路板19也可以设置成定时投放模式，每个一定的时间间隔进行一次投放。

流动感应器20为带有叶片的涡轮脉冲传感器，当有流体经过时，将信号传给单片机电路板19。

图2中a-a剖面所示的浮子弹射机构，由带有磁铁的连杆和弹射电磁铁9 其组成，当弹射电磁铁9加点产生磁性与连杆磁铁极性相同，排斥连杆的一端张开，在要将ic电子标签浮子7弹出时，系统给弹射电磁铁9加相反电极，吸引连杆磁铁，将ic电子标签浮子7弹出。

如图3所示，无线数传及ic读取器1和ic浮子回收网及线圈2设置在泥浆高架管槽b上，ic浮子回收网及线圈2设有网孔，网的经线为线圈，每相邻的两根经线组成线圈分别由线缆连接到无线数传及ic读取器1中，由其内的电路板控制，定时逐一对每组线圈进行高频信号读取，当从井下返上来的ic电子标签浮子7被网格拦截后，高频信号可从中读取电子标签的ic信息，通过无线数传及ic读取器1将信号无线发送到远处的无线数传接收机3和接收主机4，接收主机4根据地面记录的时间与井深关系，将井下采集的数据与井深对应起来，同时接收主机4发出报警信号，提示工作人员去现场ic浮子回收网及线圈网中取出ic电子标签浮子7，将ic电子标签浮子7回收洗净，在起钻时将c电子标签浮子投放短节6从井中起初后，将仪器舱18打开换上电池，将标签浮子舱13清洗并将ic电子标签浮子7从半弧形的开口逐一放入，即可供下次下井重复使用。