[发明专利]一种电极式近钻头无线短传调制方法及装置

说明书

本发明公开了一种电极式近钻头无线短传调制方法及装置，属于近钻头随钻测井技术领域。该方法包括：通过近钻头测量短节对参数进行测量，获取参数信息并打包成数据包发送至发射处理器部；通过发射处理器部对数据包进行二进制移频键控调制，根据设定的发射功率和驱动源功率，将已调制数据包经过放大电路和驱动电路后加载到发射体正极和发射体负极，通过发射体正极和发射体负极将经过放大电路和驱动电路的已调制数据包发射至接收体，实现电极式无线短传调制。本发明能够实现近钻头无线短传任意长度的调制发射。实现方法简单，根据实际钻井现场的需要可在下井前灵活配置需要发射的信息，方面现场操作人员使用，提高作业效率，降低钻井风险。

技术领域

本发明属于近钻头随钻测井技术领域，具体涉及一种电极式近钻头无线短传调制方法及装置。

背景技术

电极式近钻头无线短传主要用于随钻测井过程中将近钻头的测量数据通过无线的方式跨过螺杆传输至MWD(随钻测量Measure While Drilling)系统。数据通过MWD系统的泥浆波脉冲发生器或者电磁波技术传输至地面系统，从而指导钻井作业人员判断当前钻头附件的钻遇地层情况和钻进姿态。

如图1所示，近钻头无线短传装置由发射体和接收体组成，发射体与近钻头测量短节电气和机械连接，发射体通过隔离层(GAP)将发射体分割为发射正极和发射负极。发射体与接收体中间跨接螺杆,接收体也通过隔离层分割为接收正极和接收负极，接收体的接收负极与发射体的接收负极机械硬链接(通过螺杆)，这样由发射正极到接收正极，再到发射负极构成了一个电流回路，实现将近钻头测量短节的信息传送至随钻测量系统MWD的功能。由于螺杆的结构特点，一般情况下不能使用贯穿线实现发射和接收装置的有线通讯，除非改造螺杆结构，使用预埋在螺杆中的贯穿线实现有线通讯。但这种结构有其使用的局限性，基本被摒弃。近钻头短传的发展方向是无线传输方式。无线短传主要使用电极式或者线圈式两种方式实现。

现阶段，近钻头主要提供给地面现场作业人员的信息主要包括钻遇地层的伽马参数和井斜信息。有的作业还需要提供钻头的钻速和近钻头测量短节电池状态等信息。伽马信息有助于提高钻井作业的钻遇率(钻井在油气层或者煤层中的比例)，而井斜、钻速和电池状态可以辅助钻井作业，提高钻井的效率。由于实际作业钻进的速度很慢(与钻遇地层的岩性成分有关，一般钻进速度在10米/小时)，因此近钻头的无线传输的信息量不高，同时由于MWD系统上传需要借助于泥浆波或者电磁波，传输速率在0.5-6bps，因此实际应用中，无线短传的速率达到20bps即可满足要求。

经典的信号传输方式有基带传输和调制载波传输两种。基带传输就是对发送的码元不做任何调整，直接按照二进制的形式加载到信道，这种方式适用于近距离、高速通讯。例如高速串口通讯、SPI通讯等，优点是传输速率快，但是传输距离短，抗干扰能力差。另外一种就是载波通讯，例如FSK(调频键控调制)，PSK(相位键控调制)等。在近钻头无线短传领域，不宜采用基带传输方式，载波通讯适用于此领域的低速率、干扰大的环境。

发明内容

为了解决以上问题，本发明采用2FSK，即二进制调频键控的调制方式，提供一种电极式近钻头无线短传调制方法及装置，实现随钻过程中近钻头测量短节的信号调制方法，电路实现简单。

根据本发明的第一方面，提供一种电极式近钻头无线短传调制方法，所述方法包括：

通过近钻头测量短节对参数进行测量，获取参数信息并打包成数据包发送至发射处理器部；

通过发射处理器部对数据包进行二进制移频键控调制，根据设定的发射功率和驱动源功率，将已调制数据包经过放大电路和驱动电路后加载到发射体正极和发射体负极，

通过发射体正极和发射体负极将经过放大电路和驱动电路的已调制数据包发射至接收体，实现电极式无线短传调制。

进一步的，所述参数包括钻井井斜信息、伽马信息、转数信息、仪器状态信息和/或温度信息。