导向钻井工具稳定平台试验数据无线通信系统.pdf

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1、石油机械2010年第38卷第4期CHINAPETROLEUMMACHINERY一57一．．应用技术导向钻井工具稳定平台试验数据无线通信系统程为彬马彬陈世琳郭颖娜李耀东(1．西安石油大学电子工程学院2．青海油田采油三厂)摘要旋转导向钻井工具稳定平台研发过程中，有大量参数调试和数据回放，通常停机后再利用仿真工具进行数据存取，实时性和通用性受到限制。为此，设计了旋转导向钻井工具稳定平台试验数据无线通信系统。该系统既可保证数据的无障碍传输，又可避免相互之间的串扰。试验表明，该系统实现了调试设备与稳定平台之间的不间断、实时数据传输，提高了稳定平台的调试可

2、视性和开发效率，也适用于旋转垂直钻井工具稳定平台的试验研究。关键词旋转导向钻井工具稳定平台试验数据无线通信试验数据处理、分析，以提高开发效率。0引言1无线红外收发功能设计国内研制的调制式旋转导向钻井工具是在全旋转状态下实现导向钻井的¨J。作为控制轴的稳定1．1红外收发原理平台是整个工具的关键，其作用是通过数据采集和红外通讯以红外光线作为通讯载体，通过红外处理，根据对象特性和参数特征，依据确定的算法光在空气中的传播来传输数据，由红外发射器和红计算出相应的控制量，保证在钻井工具中产生一个外接收器来完成_7J。发射端发送的数字信号经过不受钻杆旋转影响

3、、相对稳定的平台，从而能够在适当的调制编码后，由红外发射器将电信号转变成钻柱、工具和导向块旋转时，使钻井工具稳定地跟一定频率的红外光信号，以红外光线的有无来表示踪预置的钻进轨迹，实现斜井和水平井的钻传输的是数据“1”和“0”。进。一。当接收器接收到信号时会输出低电平，否则输近年来，西安石油大学张绍槐研究团队在旋转出高电平，从而将时有时无的红外光信号解调成电导向钻井工具稳定平台开发研究过程中，由于没有信号，由PC机恢复出原数据。合适的调试手段，试验时要进行大量的参数调试和红外收发装置由红外收发电路和PC机2部分数据回放与分析，通常是停机后再利用仿

4、真工具对组成。收发电路完成红外信号的收发，以及光信号其进行读写，实时性和通用性都不甚理想。旋转导和数字信号的相互变换；PC机完成信号的检测、向钻井工具稳定平台高速旋转工作，有线方式无法链路通断及信号的处理；收发电路与PC机的接口进行连续的数据传输，需要利用无线通信来实现调是通过RS232串口来实现。试设备与稳定平台之间的数据传输。在对比常用的1．2红外收发电路设计短距离无线通信技术后，采用功耗小、受外界干扰红外发射电路如图1a所示，串行数据由PC小、方向性强、通用性好的红外收发电路来实现无机送出，经过电平转换器将RS232电平转换为1TrL线数

5、据收发，通过无线通信实现调试设备与旋转稳电平，送到TX发射端驱动Q管。当输入的数据定平台之间的不问断数据传输，并利用PC机进行是“1”时，Q管导通，数据通过红外发射管Ls基金项目：陕西省A然科学基金项目“垂直钻井工具小角度姿态测量与控制技术研究”(sjo8E216)；中国石油天然气集团公司中青年创新基金项目“智能旋转垂直钻井_T具稳定平台关键控制系统研究”(07E1014)；陕西省教育厅专项科研计划基金项目“旋转导向钻井工具电磁转矩稳定控制理论与方法研究”(09JK687)。一58一石油机械2010年第38卷第4期以红外光的形式向外发送。当输入

6、的数据是“0’设计思想：应用通用的红外收发二极管，通过时，Q管截止，LS不发射红外光。计算和工艺安装，采用较少的器件和简单的结构，确保无障碍数据传输。具体实现上可以采用正四边形、正六边形和正八边形等结构形式。从结构上而言，采用正四边形和正六边形比较简单，下面以正六边形为例说明具体的设计过程。#2．2安装方案设计红外收发装置结构如图3所示，该收发装置采用正六边形结构形式，每个边框上均装有收发模图l红外收发电路块，正六边形框架可以从图3中AB处分开，便于红外接收电路如图1b所示，由红外接收管安装、移动和拆卸。LS。和二极管D等组成。红外接收管LS：

7、接收从发射管发送的光信号，经过电平转换器并送至Pc机的串口，由微处理器对数据进行处理。当LS：接收到红外光后，A点为“0”，否则A点为“1”。在接收端与RX之间接1个二极管，这是为了更好地实现多路接收信号的“或”关系，保证旋转运动中数据接收的可靠性。，．．．．．—。。。．。．Lr．．_1．．．．．．——．．．，．。1．3收发电路与PC机之间的通信图3红外收发装置结构示意图PC机与红外收发电路之间的通信结构如图2l一隔离板；2一稳定平台；3一计算机；4一所示。接收二根管；5一发射二极管；6一收发装置。通用红外收发二极管的辐射角为30。，将2组辐射

8、角为30。的红外收发二极管模块组合为辐射角为60。的红外收发二极管组模块，这样正六边形的每一个¨边]框恰中好对应于1个收发组模块，如图4aN示。图2通