一種井下與地面信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種井下與地面信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及方法，屬于石油鉆井【技術(shù)領(lǐng)域】。所述網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括：井下測(cè)量節(jié)點(diǎn)，用于測(cè)量井下的信息數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)變換節(jié)點(diǎn)，用于將所述測(cè)量得到的信息數(shù)據(jù)變換為網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)；數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)，用于將所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)降孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)；地面旋轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)，用于將所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸給地面服務(wù)器；地面服務(wù)器，用于處理所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)，得到指令信息，并將所述指令信息返回地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)；其中，所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)為與采用的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議一致的數(shù)據(jù)信號(hào)。本發(fā)明通過(guò)有纜鉆柱傳輸井下信息到地面實(shí)現(xiàn)了雙向的高速通信網(wǎng)絡(luò)，可以高速傳輸數(shù)據(jù)。
【專利說(shuō)明】一種井下與地面信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油鉆井【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種井下與地面信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著隨鉆測(cè)井、導(dǎo)向技術(shù)的發(fā)展，隨鉆測(cè)井方法不斷豐富，如聲波測(cè)井、方位密度中子測(cè)井、實(shí)時(shí)電阻率圖像測(cè)井、多探測(cè)深度的定量成像測(cè)井、近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向測(cè)井、以及旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向測(cè)井等。多樣化的隨鉆測(cè)井、導(dǎo)向技術(shù)為鉆井工作人員進(jìn)行實(shí)時(shí)決策提供豐富的井下信息，分析判斷正在鉆遇地層的地質(zhì)和工程情況，從而適時(shí)地調(diào)整鉆進(jìn)方向，控制最有利的井眼軌跡，實(shí)現(xiàn)預(yù)期鉆井目的，并大大節(jié)約鉆井工作時(shí)間，降低損耗。而這些得到的井下信息通常采用泥漿脈沖傳輸、電磁波傳輸?shù)葌鬏敺绞絺鬏數(shù)降孛婀┿@井工作人員進(jìn)行使用。
[0003]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問(wèn)題:
[0004]隨鉆測(cè)井技術(shù)的發(fā)展直接使得測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)量迅速增加，傳統(tǒng)的井下信息的傳輸方式要受到鉆井深度的影響，其最高傳輸速率小于幾十比特，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足大容量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊蟆?br>
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種井下與地面信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及方法。所述技術(shù)方案如下:
[0006]一方面，提供了一種井下與地面信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0007]井下測(cè)量節(jié)點(diǎn)，用于測(cè)量井下的信息數(shù)據(jù)；
[0008]數(shù)據(jù)變換節(jié)點(diǎn)，用于將所述測(cè)量得到的信息數(shù)據(jù)變換為網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào);
[0009]數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)，用于將所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)降孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)；
[0010]地面旋轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)，用于將所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸給地面服務(wù)器；
[0011]地面服務(wù)器，用于處理所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)，得到指令信息，并將所述指令信息返回所述地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)；還用于采用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議與所述井下測(cè)量節(jié)點(diǎn)、所述數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)、所述數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)、所述地面旋轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行雙向通信；
[0012]其中，所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)為與采用的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議一致的數(shù)據(jù)信號(hào)。
[0013]所述地面服務(wù)器，還用于:
[0014]將所述井下的信息數(shù)據(jù)和所述指令信息通過(guò)公共信息網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線衛(wèi)星或微波方式發(fā)送到世界各地的其他用戶。
[0015]所述井下測(cè)量節(jié)點(diǎn)，包括:
[0016]井下隨鉆測(cè)井短節(jié)、地質(zhì)導(dǎo)向短節(jié)或旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向短節(jié)，所述井下隨鉆測(cè)井短節(jié)、地質(zhì)導(dǎo)向短節(jié)或旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向短節(jié)內(nèi)各自放置傳感器和中央處理器CPU，采用傳感器測(cè)得井下隨鉆測(cè)井信息、地質(zhì)導(dǎo)向信息或旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向信息，由CPU根據(jù)所述井下隨鉆測(cè)井信息、地質(zhì)導(dǎo)向信息或旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向信息計(jì)算得到井下的數(shù)據(jù)信息。
[0017]所述數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)，具體用于:
[0018]將所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)降孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)的過(guò)程中，如果所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)強(qiáng)度衰減，對(duì)所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行放大后繼續(xù)進(jìn)行傳輸，直至傳輸?shù)剿龅孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)。
[0019]所述數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)，具體采用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議將所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)降孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)，所述網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議為令牌環(huán)網(wǎng)協(xié)議或以太網(wǎng)協(xié)議或ProfiBus DP總線協(xié)議或CAN總線協(xié)議。
[0020]另一方面，提供了一種井下與地面信息傳輸方法，所述方法包括:
[0021]井下測(cè)量節(jié)點(diǎn)測(cè)量井下的信息數(shù)據(jù)；
[0022]數(shù)據(jù)變換節(jié)點(diǎn)將所述測(cè)量得到的信息數(shù)據(jù)變換為網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)；
[0023]數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)將所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)降孛嫘D(zhuǎn)短節(jié);
[0024]由所述地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)將所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸給地面服務(wù)器；
[0025]所述地面服務(wù)器處理所述數(shù)據(jù)信號(hào)得到指令信息，并將所述指令信息返回所述地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)；還用于采用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議與所述井下測(cè)量節(jié)點(diǎn)、所述數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)、所述數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)、所述地面旋轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行雙向通信；
[0026]其中，所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)為與采用的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議一致的數(shù)據(jù)信號(hào)。
[0027]所述地面服務(wù)器處理所述數(shù)據(jù)信號(hào)得到指令信息，并將所述指令信息返回所述地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)，還包括:
[0028]將所述井下的信息數(shù)據(jù)或所述指令信息通過(guò)公共信息網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線衛(wèi)星或微波方式發(fā)送到地面用戶。
[0029]所述測(cè)量井下的信息數(shù)據(jù)，具體為:
[0030]在井下隨鉆測(cè)井短節(jié)、地址導(dǎo)向短節(jié)或旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向短節(jié)內(nèi)各自放置傳感器和中央處理器CPU，采用傳感器測(cè)得井下隨鉆測(cè)井信息、地質(zhì)參數(shù)導(dǎo)向信息或旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向信息，由CPU根據(jù)所述井下隨鉆測(cè)井信息、地質(zhì)參數(shù)導(dǎo)向信息或旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向信息計(jì)算得到井下的數(shù)據(jù)信
肩、O
[0031]所述將所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)降孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)，包括:
[0032]將所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)降孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)的過(guò)程中，如果所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)強(qiáng)度衰減，對(duì)所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行放大后繼續(xù)進(jìn)行傳輸，直至傳輸?shù)剿龅孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)。
[0033]所述將所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)降孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)，包括:
[0034]采用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議將所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)降孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)，所述網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議為令牌環(huán)網(wǎng)協(xié)議或以太網(wǎng)協(xié)議或Profi Bus DP總線協(xié)議或CAN總線協(xié)議。
[0035]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是:
[0036]通過(guò)將測(cè)量得出的井下信息數(shù)據(jù)變換為網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)，并通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)降孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)，由地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)發(fā)送給地面服務(wù)器，由地面服務(wù)器處理后得到指令信息，將指令信息返回地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)，實(shí)現(xiàn)了雙向的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳輸，可以高速實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0037]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0038]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的井下與地面信息傳輸方法流程圖；
[0039]圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的井下與地面信息傳輸方法流程圖；
[0040]圖3是本發(fā)明實(shí)施例二提供的井下與地面信息傳輸上行數(shù)據(jù)鏈路流程圖；
[0041]圖4是本發(fā)明實(shí)施例二提供的井下與地面信息傳輸下行數(shù)據(jù)鏈路流程圖；
[0042]圖5是本發(fā)明實(shí)施例三提供的井下與地面信息傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖6是本發(fā)明實(shí)施例三提供的井下與地面信息傳輸實(shí)際系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖7是本發(fā)明實(shí)施例三提供的井下與地面信息傳輸通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0046]實(shí)施例一
[0047]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種井下與地面信息傳輸方法，所述方法包括:
[0048]井下測(cè)量節(jié)點(diǎn)測(cè)量井下的信息數(shù)據(jù)；
[0049]數(shù)據(jù)變換節(jié)點(diǎn)將測(cè)量得到的信息數(shù)據(jù)變換為網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)；
[0050]數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)將網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)降孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)；
[0051]由地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)將網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸給地面服務(wù)器；
[0052]地面服務(wù)器處理數(shù)據(jù)信號(hào)得到指令信息，并將指令信息返回地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)；還用于采用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議與所述井下測(cè)量節(jié)點(diǎn)、所述數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)、所述數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)、所述地面旋轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行雙向通信；
[0053]其中，網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)為與采用的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議一致的數(shù)據(jù)信號(hào)。
[0054]本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)將測(cè)量得出的井下信息數(shù)據(jù)變換為網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)，并通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)降孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)，由地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)發(fā)送給地面服務(wù)器，由地面服務(wù)器處理后得到指令信息，將指令信息返回地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)，實(shí)現(xiàn)了雙向的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳輸，可以高速實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。
[0055]實(shí)施例二
[0056]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種井下與地面信息傳輸方法，參見(jiàn)圖2，方法流程包括:
[0057]201:測(cè)量節(jié)點(diǎn)測(cè)量井下的信息數(shù)據(jù)；
[0058]具體地，井下測(cè)量的工具可以包括隨井測(cè)量短節(jié)、地質(zhì)導(dǎo)向節(jié)點(diǎn)和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向節(jié)點(diǎn)中的一種或幾種，井下測(cè)量的工具作為信息傳輸網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，在這些井下測(cè)量工具的內(nèi)部放置傳感器和中央處理器CPU，傳感器可以是溫度傳感器、壓力傳感器、井斜傳感器、方位傳感器、電阻率傳感器、伽馬傳感器、地層密度傳感器等傳感器中的一種或幾種，使用傳感器測(cè)得各種井下信息(包括井下溫度、壓力、井斜等工程參數(shù)以及電阻率、伽馬、孔隙度等地質(zhì)參數(shù))，交由CPU進(jìn)行計(jì)算、編碼等功能，CPU還用于接收地面服務(wù)器發(fā)來(lái)的指令信息或采用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議將測(cè)量的井下信息直接發(fā)送給地面服務(wù)器。
[0059]202:將測(cè)量得到的信息數(shù)據(jù)變換為網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)；
[0060]由各種傳感器采集得到的信息數(shù)據(jù)在與采用的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議一致時(shí)可以直接發(fā)送到信息傳輸網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸，如果不一致，則需要變換為與采用的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議一致的網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)，將測(cè)量得到的信息數(shù)據(jù)變換為網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)變換節(jié)點(diǎn)作為信息傳輸網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，在數(shù)據(jù)變換節(jié)點(diǎn)內(nèi)部放置CPU。在本發(fā)明中可以采用的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議包括:令牌環(huán)網(wǎng)協(xié)議或以太網(wǎng)協(xié)議或ProfiB us DP總線協(xié)議或CAN總線協(xié)議。數(shù)據(jù)變換節(jié)點(diǎn)也可以直接采用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議將網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送給地面服務(wù)器并接收地面服務(wù)器發(fā)來(lái)的指令信息。
[0061]203:將網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)降孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)；
[0062]在網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過(guò)有纜鉆柱傳輸一定距離后，信號(hào)強(qiáng)度將有所衰減，對(duì)所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行放大后繼續(xù)進(jìn)行傳輸，如此反復(fù)多次后，數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)由有纜鉆柱末端傳輸?shù)降孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)。放大數(shù)據(jù)信號(hào)的節(jié)點(diǎn)內(nèi)部也可以放置傳感器和CPU，用于對(duì)不同井段的地質(zhì)情況進(jìn)行測(cè)量，所得信息經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理后發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中，經(jīng)由有纜鉆柱末端傳輸?shù)降孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)。放大數(shù)據(jù)信號(hào)的節(jié)點(diǎn)也可以直接采用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議將放大的網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送給地面服務(wù)器并接收地面服務(wù)器發(fā)來(lái)的指令信肩、O
[0063]204:由地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)將網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸給地面服務(wù)器；
[0064]具體地，地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)可以采用有線或者無(wú)線的方式將有纜鉆柱中網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸給地面服務(wù)器，無(wú)線方式即采用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議直接與地面服務(wù)器雙向通信。采用地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)實(shí)現(xiàn)有纜鉆柱與地面服務(wù)器之間的信息傳遞，可以用于多種鉆井方式，能夠與主流鉆井裝備頂驅(qū)兼容使用，節(jié)約鉆井時(shí)間，減少鉆井事故。地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)將網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸給地面服務(wù)器，至此完成數(shù)據(jù)信號(hào)上行鏈路的傳輸。
[0065]205:地面服務(wù)器處理網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)，得到指令信息，并將指令信息返回地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)；
[0066]地面服務(wù)器接收到地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)后，經(jīng)過(guò)專家軟件分析數(shù)據(jù)信號(hào)，得出實(shí)時(shí)更新的鉆井決策方案的指令信息，并將指令信息返回地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)，由地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)采用有線或者無(wú)線的方式將指令信息返回有纜鉆柱，通過(guò)有纜鉆柱發(fā)送給井下對(duì)應(yīng)位置的CPU中，進(jìn)行實(shí)時(shí)指導(dǎo)鉆井，實(shí)現(xiàn)對(duì)井眼軌跡的跟蹤和指導(dǎo)。至此整個(gè)系統(tǒng)形成一條雙向高速的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。地面服務(wù)器還用于完成網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的制定，信息錯(cuò)誤校驗(yàn)，過(guò)程控制等，按照網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議規(guī)范，為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所有測(cè)量和處理數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)分配唯一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)地址，具有唯一可辨性，該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)地址存儲(chǔ)于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件CPU中，控制系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)之間通信機(jī)制，實(shí)現(xiàn)雙向閉環(huán)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。
[0067]206:將指令信息通過(guò)公共信息網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線衛(wèi)星或微波方式發(fā)送到地面用戶。
[0068]地面服務(wù)器還可以將接收到的井下的信息數(shù)據(jù)或指令信息通過(guò)公共信息網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線衛(wèi)星或微波方式傳遞給世界各地的其他用戶，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息共享。
[0069]具體地，參見(jiàn)圖3，以令牌環(huán)網(wǎng)協(xié)議為例，說(shuō)明上行數(shù)據(jù)鏈路工作流程，該方法包括:
[0070]301:所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上電準(zhǔn)備開(kāi)始工作；
[0071]302:地面服務(wù)器節(jié)點(diǎn)發(fā)出驗(yàn)證信息，輪詢其他節(jié)點(diǎn)的工作情況；
[0072]303:各節(jié)點(diǎn)依次發(fā)回確認(rèn)信息；
[0073]304:地面服務(wù)器判斷是否超時(shí)，如果超時(shí)，返回步驟302繼續(xù)發(fā)出驗(yàn)證信息，輪詢其他節(jié)點(diǎn)的工作情況；如果不超時(shí)，繼續(xù)下一步驟305 ；
[0074]該步驟中采用地面服務(wù)器監(jiān)控令牌的方式可以有效的發(fā)現(xiàn)故障節(jié)點(diǎn)，降低故障影響。
[0075]305:地面服務(wù)器節(jié)點(diǎn)發(fā)出網(wǎng)絡(luò)令牌，其他節(jié)點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)程序；
[0076]306:取得網(wǎng)絡(luò)令牌的節(jié)點(diǎn)開(kāi)始工作，按照約定的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)；
[0077]該步驟具體包括:井下測(cè)量節(jié)點(diǎn)測(cè)量井下的信息數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)變換節(jié)點(diǎn)將測(cè)量得到的信息數(shù)據(jù)變換為網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)，數(shù)據(jù)信號(hào)為帶有令牌幀標(biāo)示的數(shù)據(jù)信息，通過(guò)有纜鉆柱將網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)降孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)；由地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)將網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸給地面服務(wù)器。
[0078]307:地面服務(wù)器判斷令牌是否超時(shí)，如果超時(shí)，返回步驟305，如果不超時(shí)，繼續(xù)下一步驟308 ；
[0079]308:各個(gè)節(jié)點(diǎn)結(jié)束發(fā)送數(shù)據(jù)后，同時(shí)釋放令牌；
[0080]309:地面服務(wù)器處理接收到的其他各個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，得到指令信息，上行數(shù)據(jù)鏈路工作完成。
[0081]參見(jiàn)圖4，以令牌環(huán)網(wǎng)協(xié)議為例，說(shuō)明下行數(shù)據(jù)鏈路工作流程，該方法包括:
[0082]401:地面服務(wù)器接收其他各個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，得到指令信息，和錯(cuò)誤處理方案；
[0083]402:地面服務(wù)器發(fā)出令牌和帶有目標(biāo)節(jié)點(diǎn)地址的數(shù)據(jù)，發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)
占.[0084]403:對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)，發(fā)回確認(rèn)信息；
[0085]404:地面服務(wù)器判斷是否超時(shí)，如果超時(shí)，發(fā)送節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤報(bào)告，返回步驟402，如果不超時(shí)，繼續(xù)下一步驟405;
[0086]405:地面服務(wù)器發(fā)送控制指令，控制其他節(jié)點(diǎn)工作及故障的排除；
[0087]406:各個(gè)節(jié)點(diǎn)收到相應(yīng)指令，按照指令執(zhí)行，并返回?cái)?shù)據(jù)，釋放令牌；
[0088]407:地面服務(wù)器判斷令牌是否超時(shí)，如果超時(shí)，發(fā)送節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤報(bào)告，返回步驟402，如果不超時(shí)返回步驟401繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
[0089]上行鏈路數(shù)據(jù)與下行鏈路數(shù)據(jù)采用頻率分割或自適應(yīng)回波抵消技術(shù)減弱雙向傳輸引起的回波干擾。
[0090]本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)將測(cè)量得出的井下信息數(shù)據(jù)變換網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)，并通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)降孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)，由地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)發(fā)送給地面服務(wù)器，由地面服務(wù)器處理后返回地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)，通過(guò)有纜鉆柱可以高速傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了井下信息數(shù)據(jù)與地面之間雙向高速的傳輸數(shù)據(jù)，還可以將指令信息通過(guò)公共信息網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線衛(wèi)星或微波方式傳遞給地面其他用戶，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息共享。
[0091]實(shí)施例三
[0092]參見(jiàn)圖5，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種井下與地面信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
[0093]井下測(cè)量節(jié)點(diǎn)501，用于測(cè)量井下的信息數(shù)據(jù)；
[0094]數(shù)據(jù)變換節(jié)點(diǎn)502，用于將測(cè)量得到的信息數(shù)據(jù)變換為網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào);
[0095]數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)503，用于將網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)降孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)；
[0096]地面旋轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)504，用于將網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸給地面服務(wù)器；
[0097]地面服務(wù)器505，用于處理網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)，得到指令信息，并將指令信息返回地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)；還用于采用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議與所述井下測(cè)量節(jié)點(diǎn)、所述數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)、所述數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)、所述地面旋轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行雙向通信；
[0098]其中，網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)為與采用的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議一致的數(shù)據(jù)信號(hào)。
[0099]具體地，參見(jiàn)圖6，為本發(fā)明井下與地面信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，其中地面系統(tǒng)包括:地面服務(wù)器601，地面旋轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)602，地面服務(wù)器601和地面旋轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)602可以采用有線或者無(wú)線的方式傳輸數(shù)據(jù)；井下系統(tǒng)包括:
[0100]數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)603，有纜鉆柱604，數(shù)據(jù)變換節(jié)點(diǎn)605，井下測(cè)量節(jié)點(diǎn)606，其中，地面服務(wù)器601主要由硬件和軟件兩部分組成，其硬件部分主要包括數(shù)據(jù)采集處理電路，用于接收地面旋轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)602發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)，軟件部分包括專家解釋軟件，專家解釋軟件完成數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的制定，信息錯(cuò)誤校驗(yàn)，過(guò)程控制等，并按照高速網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的規(guī)范，為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)分配唯一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)地址，具有唯一可辨性，該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)地址存儲(chǔ)于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件CPU中，控制系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)之間通信機(jī)制，實(shí)現(xiàn)雙向閉環(huán)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。井下的測(cè)量數(shù)據(jù)高速傳到地面，地面的指令也能快速地傳到井下設(shè)備，井下設(shè)備之間也可以相互傳遞、接收和執(zhí)行指令。數(shù)據(jù)變換節(jié)點(diǎn)605用于將井下測(cè)量節(jié)點(diǎn)606測(cè)量得到的井下信息進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)；數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)603用于數(shù)據(jù)信號(hào)在有纜鉆柱604中傳輸?shù)倪^(guò)程中數(shù)據(jù)信號(hào)出現(xiàn)衰減時(shí)，進(jìn)行放大。
[0101]應(yīng)用高速智能網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖7所示，其中井下數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)即為數(shù)據(jù)變換節(jié)點(diǎn)；井下中繼節(jié)點(diǎn)即為數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)；旋轉(zhuǎn)短節(jié)節(jié)點(diǎn)即為地面旋轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)。
[0102]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)將測(cè)量得出的井下信息數(shù)據(jù)變換為網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)，并通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)降孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)，由地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)發(fā)送給地面服務(wù)器，由地面服務(wù)器處理后得到指令信息，將指令信息返回地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)，實(shí)現(xiàn)了雙向的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳輸，可以高速實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。
[0103]需要說(shuō)明的是:上述實(shí)施例提供的井下與地面信息傳輸系統(tǒng)在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)時(shí)，僅以上述各功能模塊的劃分進(jìn)行舉例說(shuō)明，實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述實(shí)施例提供的井下與地面信息傳輸系統(tǒng)與井下與地面信息傳輸方法實(shí)施例屬于同一構(gòu)思，其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程詳見(jiàn)方法實(shí)施例，這里不再贅述。
[0104]上述本發(fā)明實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。
[0105]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過(guò)硬件來(lái)完成，也可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，上述提到的存儲(chǔ)介質(zhì)可以是只讀存儲(chǔ)器，磁盤(pán)或光盤(pán)等。
[0106]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種井下與地面信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 井下測(cè)量節(jié)點(diǎn)，用于測(cè)量井下的信息數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)變換節(jié)點(diǎn)，用于將所述測(cè)量得到的信息數(shù)據(jù)變換為網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)； 數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)，用于將所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)降孛嫘D(zhuǎn)短節(jié); 地面旋轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)，用于將所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸給地面服務(wù)器； 地面服務(wù)器，用于處理所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)，得到指令信息，并將所述指令信息返回所述地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)；還用于采用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議與所述井下測(cè)量節(jié)點(diǎn)、所述數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)、所述數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)、所述地面旋轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行雙向通信； 其中，所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)為與采用的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議一致的數(shù)據(jù)信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述地面服務(wù)器，還用于: 將所述井下的信息數(shù)據(jù)或所述指令信息通過(guò)公共信息網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線衛(wèi)星或微波方式發(fā)送到世界各地的其他用戶。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述井下測(cè)量節(jié)點(diǎn)，包括: 井下隨鉆測(cè)井短節(jié)、地質(zhì)導(dǎo)向短節(jié)或旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向短節(jié)，所述井下隨鉆測(cè)井短節(jié)、地質(zhì)導(dǎo)向短節(jié)或旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向短節(jié)內(nèi)各自放置傳感器和中央處理器CPU，采用傳感器測(cè)得井下隨鉆測(cè)井信息、地質(zhì)導(dǎo)向信息或旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向信息，由CPU根據(jù)所述井下隨鉆測(cè)井信息、地質(zhì)參數(shù)導(dǎo)向信息或旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向信息 算得到井下的數(shù)據(jù)信息。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)，具體用于: 將所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)降孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)的過(guò)程中，如果所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)強(qiáng)度衰減，對(duì)所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行放大后繼續(xù)進(jìn)行傳輸，直至傳輸?shù)剿龅孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)，具體采用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議將所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)剿龅孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)，所述網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議為令牌環(huán)網(wǎng)協(xié)議或以太網(wǎng)協(xié)議或Profi Bus DP總線協(xié)議或CAN總線協(xié)議。
6.一種井下與地面信息傳輸方法，其特征在于，所述方法包括: 井下測(cè)量節(jié)點(diǎn)測(cè)量井下的信息數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)變換節(jié)點(diǎn)將所述測(cè)量得到的信息數(shù)據(jù)變換為網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)； 數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)將所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)降孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)； 由所述地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)將所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸給地面服務(wù)器； 所述地面服務(wù)器處理所述數(shù)據(jù)信號(hào)得到指令信息，并將所述指令信息返回所述地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)；還用于采用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議與所述井下測(cè)量節(jié)點(diǎn)、所述數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)、所述數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)、所述地面旋轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行雙向通信； 其中，所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)為與采用的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議一致的數(shù)據(jù)信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述地面服務(wù)器處理所述數(shù)據(jù)信號(hào)得到指令信息，并將所述指令信息返回所述地面旋轉(zhuǎn)短節(jié)，還包括: 將所述井下的信息數(shù)據(jù)或指令信息通過(guò)公共信息網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線衛(wèi)星或微波方式發(fā)送到世界各地的其他用戶。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量井下的信息數(shù)據(jù)，具體為:在井下隨鉆測(cè)井短節(jié)、地質(zhì)導(dǎo)向短節(jié)或旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向短節(jié)內(nèi)各自放置傳感器和中央處理器CPU，采用傳感器測(cè)得井下隨鉆測(cè)井信息、地質(zhì)參數(shù)導(dǎo)向信息或旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向信息，由CPU根據(jù)所述井下隨鉆測(cè)井信息、地質(zhì)參數(shù)導(dǎo)向信息或旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向信息計(jì)算得到井下的數(shù)據(jù)信息。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述將所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)剿龅孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)，包括: 將所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)剿龅孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)的過(guò)程中，如果所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)強(qiáng)度衰減，對(duì)所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行放大后繼續(xù)進(jìn)行傳輸，直至傳輸?shù)剿龅孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述將所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)剿龅孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)，包括: 采用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議將所述網(wǎng)絡(luò)傳輸格式的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)有纜鉆柱傳輸?shù)剿龅孛嫘D(zhuǎn)短節(jié)，所述網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議為令牌環(huán)網(wǎng)協(xié)議或以太網(wǎng)協(xié)議或Profi Bus DP總線協(xié)議或CAN總線協(xié)議 。
【文檔編號(hào)】E21B47/12GK103883315SQ201210563515
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月21日
【發(fā)明者】石林, 鄒來(lái)方, 黃衍福, 潘興明, 孫成芹, 石倩, 李顯義, 郭建莊, 沈克, 郭彪, 劉延輝, 馬瑞, 路勝杰, 尹文穎, 石穎, 劉加良, 史宏江 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院, 北京石油機(jī)械廠