随钻测控双向无线通讯模拟测试装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种随钻测控双向无线通讯模拟测试装置，属于钻井通讯领域，其包括机箱，所述机箱内设置进气管，和并联连接所述进气管的主气路和辅助气路；连通所述进气管的气体注入装置；设置在所述进气管上的压力采集模块，用于测量所述进气管的压力；连接所述主气路和辅助气路的气路控制模块，用于控制主气路和辅助气路的气体压力；以及上位计算机，所述上位计算机连接所述压力采集模块和气路控制模块，所述上位计算机预设双向通讯模拟程序。

Bidirectional Wireless Communication Analog Testing Device and Method for Measuring and Controlling While Drilling

【技术实现步骤摘要】
随钻测控双向无线通讯模拟测试装置和方法
本专利技术涉及一种随钻测控双向无线通讯模拟测试装置和方法，属于钻探通讯领域。
技术介绍
目前，石油钻井能够到达地下几千米的深度，井眼直径一般小于1米，造成井眼细长，在这样的井眼中如果利用电缆等有线方式传输井下信息，技术难度大，成本高。因此，现有的石油钻井井下信息传输通常采用无线通讯方式。在随钻测控领域中，利用无线通讯装置实现地面与井下信息的双向、实时传递，指导钻井作业安全、高效进行。在多种井下无线通讯方式中，利用泥浆脉冲双向传递地面与井下信息已经成为随钻测控领域一种通用的方法。主要过程包括两个方面：第一，井下向地面传输信息的上传通讯。井下由脉冲编码电路及脉冲发生器组成，地面由压力脉冲采集器及解码电路组成，能够实时向地面传输井下轨迹、地层参数等信息，已经成为随钻测量技术的重要组成部分。第二，地面向井下传输信息的下传通讯。地面由脉冲编码电路及压力脉冲发生装置组成，井下由脉冲采集器及解码电路组成，能够实时向井下传递地面指令，常用于新型的旋转导向钻井系统中。以上两个方面的装置可以单独使用，作为井下与地面的通讯桥梁，协助完成某种具体的钻井作业，也可以同时使用，构成井下与地面闭环控制系统，极大提高钻井自动化水平。但是，在无线通讯装置的研制与应用中，由于钻井环境恶劣，现场干扰多，压力值较高等因素，造成装置设计参数不合理，编解码信号不可靠等问题，提高了装置研制的难度，增加了研发成本。为了降低无线通讯装置的研发成本，研究并验证无线通讯编解码算法，研究并验证装置的智能控制方法，从而进一步提高现场无线通讯装置的可靠性及安全性，可以采用模拟测试装置及方法。然而，目前还没有一套完整的随钻测控双向无线通讯模拟测试装置及方法。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出了一种随钻测控双向无线通讯模拟测试装置，能够通过气体压力变化模拟随钻测控双向无线通讯信号。本专利技术提出了一种随钻测控双向无线通讯模拟测试装置，包括：机箱，所述机箱内设置进气管，和并联连接所述进气管的主气路和辅助气路；连通所述进气管的气体注入装置；设置在所述进气管上的压力采集模块，用于测量所述进气管的压力；连接所述主气路和辅助气路的气路控制模块，用于控制主气路和辅助气路的气体压力；以及上位计算机，所述上位计算机连接所述压力采集模块和气路控制模块，所述上位计算机预设双向通讯模拟程序。本专利技术的进一步改进在于，所述主气路包括主气管，所述主气管的进气端连接所述进气管，所述主气管的出气端设置主节流阀。本专利技术的进一步改进在于，所述辅助气路包括辅助气管，所述辅助气管的进气端连接所述进气管，所述辅助气管的出气端设置辅助节流阀。本专利技术的进一步改进在于，所述气路控制模块包括设置在所述主气路的主路电磁阀，设置在所述辅助气路的辅路电磁阀，以及连接所述主路电磁阀和所述辅路电磁阀的电磁阀控制模块，所述电磁阀控制模块连接所述上位计算机。本专利技术的进一步改进在于，所述压力采集模块包括连接所述进气管的气体压力传感器，以及连接所述气体压力传感器的压力数据采集模块；其中，所述压力数据采集模块通过所述气体压力传感器采集所述进气管的气压值，并将所述气压值传送至上位计算机。本专利技术的进一步改进在于，所述气体注入装置包括低压气泵，所述低压气泵上设置溢流阀和压力表。本专利技术的进一步改进在于，所述箱体上设置连通所述进气管的第一流量计，以及连通所述辅助气路的第二流量计。根据本专利技术的另一个方面，提出了一种随钻测控双向无线通讯模拟测试方法，利用根据随钻测控双向无线通讯模拟测试装置实现，包括：步骤一，检测设备是否正常；步骤二，启动气体注入装置，将主气路内的气压调节到设定值并达到气压平衡，同时记录主气路的压力和流量变化；之后打开辅助气路，并将辅助气路内的气压调节到设定值并达到气压平衡，同时记录辅助气路的压力和流量变化；步骤三，上位计算机根据预设的程序控制气路控制模块改变主气路和辅助气路内的气压以模拟发送脉冲信号，所述压力采集模块测量进气管内的气压模拟接收脉冲信号。本专利技术的进一步改进在于，在步骤一中检测设备是否正常的步骤包括，首先打开气体注入装置、主气路的出气端和辅助气路的出气端，并检验第一流量计、第二流量计以及上位计算机的压力数据是否为零。本专利技术的进一步改进在于，根据模拟的不同工况的条件，改变主气路和辅助气路的压力并达到平衡，重复步骤三以模拟不同工况条件下进行模拟通讯测试。本专利技术的进一步改进在于，所述气路控制模块通过所述主气路模拟上传通讯脉冲信号，并通过所述辅助气路模拟下传通讯脉冲信号。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：在本专利技术所述的随钻测控双向无线通讯模拟测试装置和方法中，通过该装置，可以进行随钻测控双向无线通讯的室内模拟实验。在实验过程中可以改进随钻测控无线通讯的设计，验证系统的准确性，也可以作为随钻测控无线通讯测试平台及通讯算法的开发平台。本专利技术装置体积小，成本低，安全可靠，便于维护，降低了随钻无线通讯试验难度。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施方案的随钻测控双向无线通讯模拟测试装置结构示意图；图2是根据本专利技术的一个实施方案的随钻测控双向无线通讯模拟测试方法中，模拟上传通讯波形示意图；图3是根据本专利技术的一个实施方案的随钻测控双向无线通讯模拟测试方法中，模拟下传通讯波形示意图。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。在附图中各附图标记的含义如下：1、机箱，2、压力采集模块，3、气路控制模块，4、上位计算机，5、气体注入装置，11、进气管，12、主气路，13、辅助气路，14、主气管，15、主节流阀，16、辅助气管，17、辅助节流阀，18、第一流量计，19、第二流量计，21、气体压力传感器，22、压力数据采集模块，31、主路电磁阀，32、辅路电磁阀。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。图1示意性地显示了根据本专利技术的一个实施例所述随钻测控双向无线通讯模拟测试装置和方法。根据本专利技术的随钻测控双向无线通讯模拟测试装置和方法尤其能够通过气体压力变化模拟随钻测控双向无线通讯信号。如图1所示，本实施例所述的一种随钻测控双向无线通讯模拟测试装置，包括机箱1。所述机箱1内设置进气管11，所述进气管11设置在所述机箱1的入口。所述进气管11的一端设置在所述机箱1的外部，另一端设置在所述机箱1的内部。所述机箱1内还设有主气路12和辅助气路13，其中，所述主气路12和辅助气路13并联连接所述进气管11。本实施例所述装置还包括气体注入装置5，所述气体注入装置5设置在所述机箱1外，并连接所述进气管11。所述进气管11上设置压力采集模块2，用于测量所述进气管11内的气体压力。所述主气路12和所述辅助气路13上设置气体控制模块，用于控制主气路12和辅助气路13的气体压力。本实施例所述装置还包括上位计算机4，所述上位计算机4连接所述压力采集模块2和气路控制模块3。所述上位计算机4预设双向通讯模拟程序，能够控制所述气路控制模块3改变主气路12和辅助气路13的气体压力，并能够控制压力采集模块2测量进气管11内的气体压力。在使用根据本实施例所述装置时，气体注入装置5在所述进气管11内不断充入气体，使进气管11、主气路12和辅助气路13内的气体压力达到平衡。上位计算机4通过预设的双向通讯模拟程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种随钻测控双向无线通讯模拟测试装置，其特征在于，包括：机箱(1)，所述机箱(1)内设置进气管(11)，和并联连接所述进气管(11)的主气路(12)和辅助气路(13)；连通所述进气管(11)的气体注入装置(5)；设置在所述进气管(11)上的压力采集模块(2)，用于测量所述进气管(11)的压力；连接所述主气路(12)和辅助气路(13)的气路控制模块(3)，用于控制主气路(12)和辅助气路(13)的气体压力；以及上位计算机(4)，所述上位计算机(4)连接所述压力采集模块(2)和气路控制模块(3)，所述上位计算机(4)预设双向通讯模拟程序。

【技术特征摘要】
1.一种随钻测控双向无线通讯模拟测试装置，其特征在于，包括：机箱(1)，所述机箱(1)内设置进气管(11)，和并联连接所述进气管(11)的主气路(12)和辅助气路(13)；连通所述进气管(11)的气体注入装置(5)；设置在所述进气管(11)上的压力采集模块(2)，用于测量所述进气管(11)的压力；连接所述主气路(12)和辅助气路(13)的气路控制模块(3)，用于控制主气路(12)和辅助气路(13)的气体压力；以及上位计算机(4)，所述上位计算机(4)连接所述压力采集模块(2)和气路控制模块(3)，所述上位计算机(4)预设双向通讯模拟程序。2.根据权利要求1所述的随钻测控双向无线通讯模拟测试装置，其特征在于，所述主气路(12)包括主气管(14)，所述主气管(14)的进气端连接所述进气管(11)，所述主气管(14)的出气端设置主节流阀(15)。3.根据权利要求1所述的随钻测控双向无线通讯模拟测试装置，其特征在于，所述辅助气路(13)包括辅助气管(16)，所述辅助气管(16)的进气端连接所述进气管(11)，所述辅助气管(16)的出气端设置辅助节流阀(17)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的随钻测控双向无线通讯模拟测试装置，其特征在于，所述气路控制模块(3)包括设置在所述主气路(12)的主路电磁阀(31)，设置在所述辅助气路(13)的辅路电磁阀(32)，以及连接所述主路电磁阀(31)和所述辅路电磁阀(32)的电磁阀控制模块，所述电磁阀控制模块连接所述上位计算机(4)。5.根据权利要求4所述的随钻测控双向无线通讯模拟测试装置，其特征在于，所述压力采集模块(2)包括连接所述进气管(11)的气体压力传感器(21)，以及连接所述气体压力传感器(21)的压力数据采集模块(22)；其中，所述压力数据采集模块(22)通过所述气体压力传...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔谦，张卫，李三国，郑奕挺，亢武臣，米金泰，倪卫宁，李新，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11