[发明专利]井下信息声波信号中继系统

说明书

本发明涉及一种井下信息声波信号中继系统，包括依次连接的上接头、仪器仓保护筒和下接头；仪器仓保护筒内安装有依次连接的换能器保护筒、仪器仓和加速度计保护筒，换能器保护筒的端部与上接头配合，仪器仓与加速度计保护筒连接的一端与仪器仓保护筒的端部连接，加速度计保护筒的端部与下接头配合；换能器保护筒内安装有换能器；仪器仓内设有电路模块，电路模块为依次连接的换能器驱动电路、编码转码电路和解码电路；加速度计保护筒内设有加速度计。本发明在保持正常钻井的同时，实现实时接收来自钻柱下部的携带钻井信息的声波信号，并将有效信号放大后再次发生，实现钻井信息的长距离稳定传输，克服了携带钻井信息的声波信号传输时的衰减问题，不依赖于钻井液和地层，抗噪声干扰能力强，实现钻井信息的真实转换，应用范围广。

技术领域

本发明属于石油与天然气钻井工程技术领域，涉及一种随钻信息传输系统具体地说，涉及一种基于声波的井下信息声波信号中继系统。

背景技术

由目前世界油气资源开采时遭遇的地质条件及自然环境条件可知，未来的石油钻井行业将遭遇地质条件更复杂、自然环境更恶劣的严峻挑战，因此，对油气钻井的井下过程监测提出了更高的要求。

井下信息的高速传输和有效获取是实现井下过程精确监测的关键，是实现快速、优质钻井的关键技术。目前已提出并应用的井下信息传输方式主要有线传输、钻井液脉冲传输、电磁波传输及声波传输四种。上述四种传输方式的前三种方式在现场应用中会存在以下问题：

(1)有线传输：虽然能够实现井下信息的快速、大量传输，但在钻井过程中钻柱的旋转易导致传输电缆磨断或绞断，影响正常钻进。

(2)钻井液脉冲传输：利用钻井液的压力波作为传输载体，对钻井液有很强的依赖性，且存在传输速率较慢、易受井下噪声干扰、不能实现信息双向传输等缺点。

(3)电磁波传输：虽然摆脱了对钻井液的依赖，且能够实现井下信息的双向传输，但存在对地层有依赖性、在地层中衰减较大、通用性差、成本高等缺点。

井下信息声波传输方式在应用过程中相比上述三种方式具有以下优点：该传输方式是以钻柱作为传输信道，以声波作为信号载体，进行井下信息的无线传输方式。由于利用钻柱作为传输信道，该信息传输方式不依赖于钻井液的存在与否及性质差异，也不受地层内磁性物质的干扰，为井下信息的高速传输提供了条件。此外，还具有成本低、结构简单、易于定向发射等优点。然而，声波在井底钻柱中传输时的衰减问题一直是制约钻井信息声波传输技术得到推广应用的瓶颈。如何对钻柱中微弱声信号进行有效检测并放大后再次发射是实现井下信息长距离传输必须解决的难题。因此，设计一种能够对钻柱中微弱声信号进行有效检测并放大后再次发射的声波信号中继系统对克服声波在井底钻柱传输过程中的衰减并拓展声波在井底钻柱中的传输距离具有十分重要的意义。

发明内容

本发明针对声波在井底钻柱中传输时衰减快、微弱声信号检测难等上述问题，提供了一种能够在钻柱信道内实时接收并再次发生井下信息的井下信息声波信号中继系统，该系统通过声波的传输实现钻井信息在钻柱中的实时接收和再次发生，进而实现井下信息在钻柱信道内高速、有效传输。

为了达到上述目的，本发明提供了一种井下信息声波信号中继系统，包括依次连接的上接头、仪器仓保护筒和下接头；所述仪器仓保护筒内安装有依次连接的换能器保护筒、仪器仓和加速度计保护筒，所述换能器保护筒的端部与上接头配合，所述仪器仓与加速度计保护筒连接的一端与所述仪器仓保护筒的端部连接，所述加速度计保护筒的端部与下接头配合；所述换能器保护筒内安装有换能器；所述仪器仓内设有电路模块，所述电路模块为依次连接的换能器驱动电路、编码转码电路和解码电路；所述加速度计保护筒内设有加速度计，加速度计接收的钻井信息传输至解码电路解码后传输至编码转码电路中进行编码和转码，编码转码后的钻井信息传输至换能器驱动电路中进行信号放大，换能器驱动电路驱动换能器将转码后的钻井信息转换成声波信号发出。