一種無線隨鉆測量用短節的制作方法

本實用新型屬于石油勘探領域，特別是涉及一種無線隨鉆測量用短節。

背景技術：

現代鉆井技術中，越來越多的傳感器被安裝在井下鉆柱中，用來進行井眼環境和參數的隨鉆測量，比如對壓力、空間姿態、溫度、伽瑪等的測量。來自傳感器的數據送到一個隨鉆測量裝置中，然后通過該裝置傳輸到地面。隨著全球油氣資源的枯竭以及社會發展對能源需求的日益增長，低壓油氣藏以及煤層氣的開發越來越受到重視，同時，為了更好地開發這類資源，更多采用的是特殊鉆井技術，如定向井、水平井、欠平衡鉆井、地質導向鉆井、氣體鉆井等需要獲取各種詳細的鉆井工藝參數和地質參數，這些參數需要在鉆井過程中實時地發送到地面，為現場工程師提供決策依據。

電磁無線隨鉆測量是利用電磁波進行井下測控系統和地面基站通信，實現鉆頭的軌跡檢測與控制以及井下勘探數據在地面處理器的實時處理。絕緣短節是無線隨鉆測量儀器進行無線通信的關鍵，它通過使上下兩端的鉆桿絕緣分別充當無線信號發射天線的兩極，從而進行無線信號的發射和接收。由于絕緣短節對于監測井下鉆具具有很重要的意義，因此，在進行井下鉆井工作前，需要對與絕緣短節相連的測量儀器進行旋轉測試。

目前的無線測試短節主要用于常溫下廠房內測試。但是，根據工作需要，有許多儀器需要進行旋轉測試，每個儀器都需要單獨的設計旋轉接頭的接口，很不方便，而且旋轉接頭的連線也經常損壞。

因此，有必要提出一種新的技術方案。

技術實現要素：

針對上述問題，本實用新型提出一種無線隨鉆測量用短節，其結構簡單、測量方便，降低了產品的損壞率。

本實用新型提供一種無線隨鉆測量用短節，所述短節包括套筒、電路板和電源模塊，電路板和電源模塊均位于所述套筒內，所述套筒的一端連接有轉接頭，套筒的另一端連接有接收裝置，所述轉接頭的另一端與待測設備連接，

所述套筒具有容納腔，所述套筒的側面開設有與所述容納腔連通的開孔，所述開孔上蓋合有蓋板，所述容納腔中設置有支架,所述支架上設置有至少一個容納槽，所述容納槽與所述開孔相對，相鄰的容納槽之間設置有擋板；

所述電路板上集成有陀螺儀模塊、MCU模塊、CAN通訊模塊、FSK調制解調模塊和無線通訊模塊，所述MCU模塊通過CAN通訊模塊和FSK調制解調模塊采集所述待測設備的測量參數，所述陀螺儀模塊采集待測設備的旋轉數據，采集的測量參數和旋轉數據通過無線通訊模塊傳輸給上位機。

進一步，所述電源模塊包括多個電池和用于監測電池狀態的充電管理電路，多個電池容納于所述容納槽中，所述電池的供電電壓為10-18V。

進一步，所述充電管理電路包括第一電源轉換模塊、第二電源轉換模塊、第一電池電壓電流檢測模塊、第二電池電壓電流檢測模塊及欠壓過壓過流保護模塊，所述第一電源轉換模塊和第二電源轉換模塊分別與電源模塊連接，所述電源模塊通過第一電源轉換模塊用于為所述電路板供電，所述電源模塊通過第二電源轉換模塊用于為所述待測設備供電；所述第一電池電壓電流檢測模塊用于監測電源模塊的電壓和電流狀態，所述第二電池電壓電流檢測模塊用于監測所述第二電源轉換模塊的電壓和電流狀態，所述欠壓過壓過流保護模塊用于監測電池與待測設備之間的電路。

進一步，所述套筒上還設置有電源指示燈和電源開關，所述電源開關用于控制電源模塊的啟閉。

進一步，所述充電管理電路還包括第一控制開關和第二控制開關，所述MCU模塊用于監測并判斷電池的電量狀態，當電池的電量低于設定電量時，所述MCU模塊控制所述第一控制開關閉合，所述電源指示燈點亮為紅色或閃爍；當電池的電量達到設定電量時，所述MCU模塊控制所述第一控制開關切斷、第二控制開關閉合，所述電源指示燈點亮為綠色。

進一步，所述上位機中設置有無線接收模塊、微處理器和USB轉串口模塊，所述無線接收模塊與微處理器之間通過異步串行通信口通信連接，所述無線接收模塊用于接收所述無線通訊模塊發送的信號，所述微處理器和USB轉串口模塊之間通過異步串行通信口通信連接。

進一步，所述上位機為監控計算機，所述監控計算機用于對接收到的數據進行同步監測、數據分析和數據存儲。

進一步，所述轉接頭的外徑小于所述套筒的外徑。

進一步，所述轉接頭與所述套筒通過螺栓固定連接，所述轉接頭與待測設備通過螺栓連接。

進一步，所述轉接頭上還設置有陀螺儀模塊接口，所述陀螺儀模塊接口用于與所述陀螺儀模塊相連接。

本實用新型的無線隨鉆測量用短節，其通過轉接頭使待測設備和短節連接提供固定，電子連線使用軟線連接，無線測試短節和待測設備一起旋轉，數據通過無線傳輸到電腦，待測設備和轉臺也只需要提供硬件連接即可，結構簡單、測量方便，降低了產品的損壞率。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它附圖。

圖1是本實用新型無線隨鉆測量用短節的結構示意圖；

圖2是圖1的A-A剖視示意圖；

圖3是本實用新型無線隨鉆測量用短節結構示意圖；

圖4是本實用新型電路結構框圖；

圖5是本實用新型無線通信模塊與上位機傳輸框圖。

其中，1-套筒，2-轉接頭，3-接收裝置，4-待測設備，5-蓋板，6-支架，7-容納槽，8-指示燈，9-電源開關，10-容納腔，11-電路板，12-擋板，13-螺栓。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

請參閱圖1至圖3，圖1是本實用新型無線隨鉆測量用短節的結構示意圖；圖2是圖1的A-A剖視示意圖；圖3是本實用新型無線隨鉆測量用短節結構示意圖。如圖1至圖3所示，本實用新型所述短節包括套筒1、電路板11和電源模塊，電路板11和電源模塊均位于所述套筒1內，所述套筒1的一端連接有轉接頭2，套筒1的另一端連接有接收裝置3，所述轉接頭2的另一端與待測設備4連接。

所述套筒1具有容納腔10，所述套筒1的側面開設有與所述容納腔10連通的開孔，所述開孔上蓋合有蓋板5。所述蓋板5是通過螺栓13連接于套筒1上，從而對開孔進行蓋合，

所述容納腔10中設置有支架6，所述支架6上設置有至少一個容納槽7，所述容納槽7與所述開孔相對，相鄰的容納槽7之間設置有擋板12。

所述電路板上集成有陀螺儀模塊、MCU模塊、CAN通訊模塊、FSK調制解調模塊和無線通訊模塊，所述MCU模塊通過CAN通訊模塊和FSK調制解調模塊采集所述待測設備的測量參數，所述陀螺儀模塊采集待測設備的旋轉數據，采集的測量參數和旋轉數據通過無線通訊模塊傳輸給上位機。

在一個實施例中，所述無線通信模塊11為Zigbee通訊模塊或wifi通訊模塊。

在再一個實施例中，待測設備和無線通訊短節之間的數據傳輸通過CAN或FS33通訊方式。

所述電源模塊包括多個電池和用于監測電池狀態的充電管理電路，多個電池容納于所述容納槽7中，所述電池的供電電壓為10-18V。通過開孔可將電池從容納槽中取出或放置到容納槽中。多個電池為5號堿性電池，多個電池為串聯連接。在一個優選的實施例中，為了保證堿性電池提供充足的電源，可采用8個堿性電池串聯，每個堿性電池的電壓為1.5V，該8個堿性電池提供的電壓為12V，8個堿性電池的容量為1500mAh。在另一個實施例中，多個電池為5號可充電鋰電池，多個可充電鋰電池為串聯和并聯連接。在一個優選的實施例中，5號可充電鋰電池為8個，該8個可充電鋰電池分為兩組，該兩組并聯連接，每組包括4個串聯的可充電鋰電池，每個可充電鋰電池的電壓為3.7V，該8個可充電鋰電池的總容量為1600mAh。

在一個實施例中，所述套筒1上還開設有充電接口。所述充電接口為電源適配器接口或USB接口，多個可充電鋰電池通過充電接口與外部電源連接。

請參閱圖4，圖4是本實用新型電路結構框圖。如圖4所示，所述充電管理電路包括第一電源轉換模塊、第二電源轉換模塊、第一電池電壓電流檢測模塊、第二電池電壓電流檢測模塊及欠壓過壓過流保護模塊，所述第一電源轉換模塊和第二電源轉換模塊分別與電源模塊連接，所述電源模塊通過第一電源轉換模塊用于為所述電路板供電，所述電源模塊通過第二電源轉換模塊用于為所述待測設備供電；所述第一電池電壓電流檢測模塊用于監測電源模塊的電壓和電流狀態，所述第二電池電壓電流檢測模塊用于監測所述第二電源轉換模塊的電壓和電流狀態，所述欠壓過壓過流保護模塊用于監測電池與待測設備之間的電路。

所述套筒1上還設置有電源指示燈8和電源開關9，所述電源開關用于控制電源模塊的啟閉。所述電源指示燈8為LED燈。

所述充電管理電路還包括第一控制開關和第二控制開關，所述MCU模塊用于監測并判斷電池的電量狀態，當電池的電量低于設定電量時，所述MCU模塊控制所述第一控制開關閉合，所述電源指示燈點亮為紅色或閃爍；當電池的電量達到設定電量時，所述MCU模塊控制所述第一控制開關切斷、第二控制開關閉合，所述電源指示燈點亮為綠色。

請參閱圖5，圖5是本實用新型無線通信模塊與上位機傳輸框圖。如圖5所示，所述上位機中設置有無線接收模塊、微處理器和USB轉串口模塊，所述無線接收模塊與微處理器之間通過異步串行通信口通信連接，所述無線接收模塊用于接收所述無線通訊模塊發送的信號，所述微處理器和USB轉串口模塊之間通過異步串行通信口通信連接。所述無線接收模塊為Zigbee接收模塊或wifi接收模塊。

所述電源模塊包括可充電鋰電池、電池保護電路和充電管理電路，所述可充電鋰電池容納于所述容納腔中，所述可充電鋰電池通過充電接口與外部電源連接。

所述電源模塊還包括電池保護電路和充電管理電路。所述電池保護電路包括過充電控制管和過放電控制管，所述MCU模塊用于監測電池電壓并進行控制，當電池充電電壓大于設定電壓時，所述MCU模塊控制所述過充電控制管切斷；當電池放電電壓小于設定電壓時，所述MCU模塊控制所述過放電控制管切斷；當電路中負載上的電流大于設定電流時，所述保護芯片控制所述過放電控制管切斷。

所述過充電控制管和過放電控制管均為MOSFET(金氧半場效晶體管，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,簡稱MOSFET)，所述過充電控制管和過放電控制管串聯連接。

所述充電管理電路還包括第一控制開關和第二控制開關，所述MCU模塊用于監測并判斷電池的電量狀態，當電池的電量低于設定電量時，所述MCU模塊控制所述第一控制開關閉合，所述電源指示燈點亮為紅色或閃爍；當電池的電量達到設定電量時，所述MCU模塊控制所述第一控制開關切斷、第二控制開關閉合，所述電源指示燈點亮為綠色。

第一控制開關和第二控制開關均為MOSFET。

在一個實施例中，所述上位機為監控計算機，所述監控計算機用于對接收到的數據進行同步監測、數據分析和數據存儲。

在一個實施例中，所述轉接頭2的外徑小于所述套筒1的外徑。待測設備4連接于轉接頭2上，由于轉接頭2的外徑較小，不僅對待測設備4和套筒1的提供一個旋轉導向，而且保證了待測設備4與套筒1能夠同步旋轉。本實用新型的轉接頭2體積較小，從而不影響在井下作業。

所述轉接頭2與所述套筒1通過螺栓固定連接，所述轉接頭2與待測設備4通過螺栓連接。

所述轉接頭2上還設置有陀螺儀模塊接口，所述陀螺儀模塊接口用于與所述陀螺儀模塊相連接。

本實用新型的第一電源轉換模塊，給電路板供電(電路中需要5V和3.3V電壓，給各功能模塊供電)，第二電源轉換模塊給待測設備供電，待測設備需要30V的電壓。

本實用新型設計有待測設備供電電壓檢測，防止因供電不足造成的數據錯誤；給待測設備供電電路中，設計有欠壓、過壓、過流保護電路，保證給待測設備供電的同時不損壞待測設備。

本實用新型電路中設計有電池電壓、電流檢測，時刻檢測電池狀態，保證進行一次完整的測試，中間不中斷。監測到電壓過低時，指示燈閃爍，提醒用戶更換電池。

本實用新型待測設備和無線測試短節之間通過FS33進行數據通訊，并設計有FSK調制解調電路。

本實用新型的無線隨鉆測量用短節，其通過轉接頭使待測設備和短節連接提供固定，電子連線使用軟線連接，無線測試短節和待測設備一起旋轉，數據通過無線傳輸到電腦，待測設備和轉臺也只需要提供硬件連接即可，結構簡單、測量方便，降低了產品的損壞率。

以上所揭露的僅為本實用新型的幾種較佳實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型之權利范圍，因此依本實用新型權利要求所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的范圍。