鑽進探測防碰報警系統的製作方法

2023-12-01 03:25:06

專利名稱：鑽進探測防碰報警系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及油田鑽井工程領域中所用到的一種報警裝置，具體的說是涉及一
種在鑽井過程中防止碰撞其它油井套管的裝置。
技術背景 目前，在油田鑽井工程領域中，鑽井工程作業經常會在井眼密集的區域中進行。當 遇到一些斜井時，技術人員根本無法判斷套管在地下的具體位置，因此，在鑽進過程中經常 會發生鑽頭鑽穿鄰近井套管的事故，但現有技術中尚無解決此問題的有效措施
實用新型內容
為了解決現有技術中，鑽井作業時鑽頭容易鑽穿鄰近井套管的問題，本實用新型
提供一種鑽進探測防碰報警系統，該種鑽進探測防碰報警系統能夠探測到周圍是否有臨近 井套管，具有使用方便、報警準確的特點。 本實用新型的技術方案是該種鑽進探測防碰報警系統，包括工業計算機、帶有外 設報警信號驅動電路的報警喇叭，其特徵在於所述系統還包括至少三路聲波檢測通道以 及模數轉換器、複雜可編程邏輯控制器、單片機和USB接口晶片；其中，所述聲波檢測通道 由依次連接的電容式次生傳感器、音頻信號放大器以及LC低通濾波器構成，由電容式次生 傳感器向音頻信號放大器輸出音頻信號，由音頻信號放大器向LC低通濾波器輸出增益後 的待過濾音頻信號；由所述LC低通濾波器向所述模/數轉換器輸入去除諧波後的音頻模 擬信號，進行模/數轉換；所述單片機控制模/數轉換器選擇所採集的聲波檢測通道，並將 通道號發送給所述複雜可編程邏輯控制器；所述模/數轉換器在單片機的控制下將轉換後 的數位訊號送到複雜可編程邏輯控制器中，所述複雜可編程邏輯控制器將數據和通道號組 合後，發送給USB接口晶片；由所述USB接口晶片經過電纜將信號傳送給上位的工業計算 機；由所述工業計算機控制外設報警信號驅動電路；所述模/數轉換器為AD7888型，所述 複雜可編程邏輯控制器為EPM3128型，所述單片機為PIC18F6622型，所述USB接口晶片為 FT245RL型。 本實用新型具有如下有益效果由於採取上述方案，將至少三路電容式次生傳感 器環繞距離待鑽井最近的鄰近井安置，固定於鄰近井的套管接箍處，由這些電容式次生傳 感器接收鑽頭鑽進產生的巖石振動聲波，此後通過本報警系統分析處理後決定是否報警， 從而有效解決了鑽井作業時鑽頭容易鑽穿鄰近井套管的問題，避免了生產事故的發生。

圖1是本實用新型的組成示意圖。 圖2是本實用新型的工作示意圖。 圖中1_鑽頭，2-鄰近井套管，3-電容式次生傳感器，4-報警系統主機。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步說明 由圖1所示，該種鑽進探測防碰報警系統，包括工業計算機、帶有外設報警信號驅 動電路的報警喇叭，其中，所述系統還包括至少三路聲波檢測通道以及模數轉換器、複雜可 編程邏輯控制器、單片機和USB接口晶片； 其中，所述聲波檢測通道由依次連接的電容式次生傳感器、音頻信號放大器以及 LC低通濾波器構成，由電容式次生傳感器向音頻信號放大器輸出音頻信號，由音頻信號 放大器向LC低通濾波器輸出增益後的待過濾音頻信號；在這裡可以採用B&K公司生產的 4191電容式次聲傳感器。 此後，由所述LC低通濾波器向所述模/數轉換器輸入去除諧波後的音頻模擬信 號，進行模/數轉換； 所述單片機控制模/數轉換器選擇所採集的聲波檢測通道，並將通道號發送給所 述複雜可編程邏輯控制器； 所述模/數轉換器在單片機的控制下將轉換後的數位訊號送到複雜可編程邏輯 控制器中，所述複雜可編程邏輯控制器將數據和通道號組合後，發送給USB接口晶片； 由所述USB接口晶片經過電纜將信號傳送給上位的工業計算機；由所述工業計 算機控制外設報警信號驅動電路； 所述模/數轉換器為AD7888型，所述複雜可編程邏輯控制器為EPM3128型，所述 單片機為PIC18F6622型，所述USB接口晶片為FT245RL型。 按照本方案，如圖2所示，將至少三個電容式次生傳感器環繞距離待鑽井最近的 鄰近井安置，固定於鄰近井的套管接箍處，由這些電容式次生傳感器接收鑽頭鑽進產生的 巖石振動聲波，可實現同時監控鄰近多口井的套管振動狀況。 在具體應用時，為本報警系統提供電源的部分可以包括以下兩部分入口防護部 分，由防反二極體、保險絲、LC濾波電路組成；開關電源部分，採用TPS54331晶片，將5V輸 入電源轉換為系統需要的3. 3V電源，如此使用開關電源可明顯提高系統電源效率。 本報警系統主控單元採用嵌入式PIC18F6622型單片機來實現，可以很好控制模 數轉換器AD7888採集哪一個通道，並將通道號告知複雜可編程邏輯控制器，即CPLD。 本報警系統通過USB接口晶片與上位工業計算機通信，所採集數據均由上位工業 計算機分析處理。當上位工業計算機發現鑽頭與相關套管距離有危險時將產生報警信號， 控制外設報警信號驅動電路使報警喇叭發出報警信號。 目前本系統已經進行了多次試驗應用，杏3-2-E937井和杏3_ 丁 3_斜E937井是同 平臺叢式定向井，兩井井口地面相距7米。杏3- 丁 3-斜E937井井鑽進施工時，在已施工完 的同平臺鄰近井杏3-2-E937井上安裝本報警系統，對杏3- 丁 3-斜E937井鑽進施工時鑽 頭與同平臺鄰近井杏3-2-E937的距離進行測試，當杏3- 丁 3-斜E937井鑽進至302米時， 本報警系統發出報警信號，經對杏3- 丁 3-斜E937井眼軌道數據加密測量後與杏3-2-E937 井井眼軌道數據進行防碰掃描計算，在302米處兩井相距2. 05米。對杏3- 丁 3-斜E937 井及時採取了繞障施工，避免了兩井相碰事故的發生。
權利要求一種鑽進探測防碰報警系統，包括工業計算機、帶有外設報警信號驅動電路的報警喇叭，其特徵在於所述系統還包括至少三路聲波檢測通道以及模數轉換器、複雜可編程邏輯控制器、單片機和USB接口晶片；其中，所述聲波檢測通道由依次連接的電容式次生傳感器、音頻信號放大器以及LC低通濾波器構成，由電容式次生傳感器向音頻信號放大器輸出音頻信號，由音頻信號放大器向LC低通濾波器輸出增益後的待過濾音頻信號；由所述LC低通濾波器向所述模/數轉換器輸入去除諧波後的音頻模擬信號，進行模/數轉換；所述單片機控制模/數轉換器選擇所採集的聲波檢測通道，並將通道號發送給所述複雜可編程邏輯控制器；所述模/數轉換器在單片機的控制下將轉換後的數位訊號送到複雜可編程邏輯控制器中，所述複雜可編程邏輯控制器將數據和通道號組合後，發送給USB接口晶片；由所述USB接口晶片經過電纜將信號傳送給上位的工業計算機；由所述工業計算機控制外設報警信號驅動電路；所述模/數轉換器為AD7888型，所述複雜可編程邏輯控制器為EPM3128型，所述單片機為PIC18F6622型，所述USB接口晶片為FT245RL型。
專利摘要一種鑽進探測防碰報警系統。主要解決現有技術中，鑽井作業時鑽頭容易鑽穿鄰近井套管的問題。其特徵在於系統還包括至少三路聲波檢測通道以及模數轉換器、複雜可編程邏輯控制器、單片機和USB接口晶片；其中，聲波檢測通道由依次連接的電容式次生傳感器、音頻信號放大器以及LC低通濾波器構成；由LC低通濾波器向所述模/數轉換器輸入去除諧波後的音頻模擬信號；單片機控制模/數轉換器選擇所採集的聲波檢測通道，並將通道號發送給所述複雜可編程邏輯控制器；模/數轉換器在單片機的控制下將數位訊號送到複雜可編程邏輯控制器中，數據和通道號組合後，發送給USB接口晶片傳送給上位的工業計算機驅動喇叭報警。具有報警準確、避免事故發生的特點。
文檔編號E21B44/00GK201460860SQ20092010066
公開日2010年5月12日 申請日期2009年8月21日 優先權日2009年8月21日
發明者孫文才, 朱紅巖, 李國慶 申請人:大慶油田有限責任公司