專利名稱：油氣井無纜信號傳輸方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬油氣井勘探領(lǐng)域，涉及一種油氣井中壓力溫度等信號的傳輸方法及其系統(tǒng)，尤其涉及一種油氣井無纜信號傳輸方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
井下壓力、溫度、流量、密度等試井資料是進(jìn)行油藏分析必須提供的重要資料。長期以來，準(zhǔn)確、實時地獲取這些重要試井資料的技術(shù)問題一直困擾著石油開采工作者。目前這些參數(shù)的觀測方法甚多，但這些方法均采用專門敷設(shè)電纜的有線傳輸方式。這種方式就必須要將電纜及所需參數(shù)的相應(yīng)傳感器穿過油管與套管之間的間隙送入井下，井下各種傳感器獲得的信號再通過該敷設(shè)電纜輸送到地面的接收裝置。大多數(shù)油井套管與油管之間間隙較小，且油井深達(dá)千余米以上，實際操作中往往需停產(chǎn)將電纜放到井底，一年內(nèi)又要進(jìn)行多次測試，費時費力耗資巨大。因此，設(shè)計一種在油氣井中既能夠進(jìn)行直讀又可以簡化施工的數(shù)據(jù)傳輸方法就很有意義了。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可實時測量井下壓力、安全可靠、成本低廉的油氣井無纜信號傳輸方法及其系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明提供了一種油氣井無纜信號傳輸方法，其特殊之處在于所述油氣井無纜信號傳輸方法包括以下步驟1)獲取油氣井井下壓力和/或溫度的電信號；2)將步驟1)所獲得到的電信號進(jìn)行電聲轉(zhuǎn)換，得到聲波振動信號；3)將聲波振動信號通過油管串進(jìn)行傳輸。一種油氣井無纜信號傳輸系統(tǒng)，其特殊之處在于所述油氣井無纜信號傳輸系統(tǒng)包括井下數(shù)據(jù)采集發(fā)送器以及與井下數(shù)據(jù)采集發(fā)送器通過油氣管道連接在一起的地面接收器。上述井下數(shù)據(jù)采集發(fā)送器包括用于采集井下壓力信號和/或溫度信號的井下傳感器、用于對井下傳感器所采集到的壓力信號和/或溫度信號進(jìn)行電聲換能控制的井下控制電路、用于對壓力信號和/或溫度信號轉(zhuǎn)換成聲波振動信號的電聲換能器以及電池短節(jié)；所述井下傳感器通過井下控制電路接入電聲換能器；所述電池短節(jié)接入井下控制電路。上述電聲換能器是超磁致伸縮電聲換能器，所述超磁致伸縮電聲換能器包括激勵部件、碟簧、加重塊、勵磁繞組以及超磁致伸縮棒；所述勵磁繞組環(huán)繞設(shè)置在超磁致伸縮棒上；所述加重塊的一端與超磁致伸縮棒同軸連接在一起，加重塊的另一端設(shè)置有碟簧；所述井下控制電路觸發(fā)激勵部件后與勵磁繞組電性連接。上述激勵部件包括激勵插座以及與激勵插座相適配的激勵插頭。上述加重塊是圓柱體。
上述地面接收器包括用于接收來自電聲換能器發(fā)出的聲波振動信號的振動信號接收傳感器、用于控制振動信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換成壓力信號的地面控制器以及用于對地面控制器轉(zhuǎn)換成的壓力信號進(jìn)行顯示的顯示模塊；所述振動信號接收傳感器通過地面控制器接入顯示模塊。上述地面接收器還包括用于對振動信號接收傳感器所接收到的聲波振動信號進(jìn)行放大以及濾波處理的放大濾波模塊；所述振動信號接收傳感器通過放大濾波模塊接入地面控制器。上述地面接收器還包括用于對地面控制器所轉(zhuǎn)換成的壓力信號進(jìn)行存儲的存儲模塊；所述存儲模塊接入地面控制器上述顯示模塊是顯示器；所述存儲模塊是存儲介質(zhì)。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明所提供的油氣井無纜信號傳輸方法及其系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括井下數(shù)據(jù)采集發(fā)送器和地面接收器兩部分，井下數(shù)據(jù)采集發(fā)送器將測得的壓力信號和/或溫度信號，通過超磁致伸縮電聲換能器轉(zhuǎn)換成聲波振動信號沿油管串傳輸?shù)降孛?。在井口，地面接收器通過振動信號接收傳感器將聲波振動信號接收，再經(jīng)解碼電路進(jìn)行解碼，送入地面接收器即可得井下壓力和/或溫度實際數(shù)據(jù)，最后顯示和保存壓力和/或溫度數(shù)據(jù)，可對油氣井下的壓力和/或溫度進(jìn)行實時測量，采集資料與數(shù)據(jù)分析處理可同步進(jìn)行；同時，由于本發(fā)明利用油管串傳輸壓力信號，省去了傳輸電纜的使用，簡化了施工工藝，不易發(fā)生電纜碰傷等事故，安全可靠，并且節(jié)約了系統(tǒng)成本，還可用于常規(guī)壓力計難以施工的大斜度井和封隔器分采井等，市場前景廣闊。


圖1是本發(fā)明所提供的測量系統(tǒng)的框架示意圖；圖2是本發(fā)明所提供的測量系統(tǒng)中井下部分較佳實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明所提供的測量系統(tǒng)中地面部分較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；其中1-井下數(shù)據(jù)采集發(fā)送器；11-通信上電插頭；12-電池短節(jié)；13-井下控制器電源；14-溫度傳感器；15-井下控制電路；16-壓力傳感器；17-電聲換能器；171-激勵插座； 172-激勵插頭；173-碟簧；174-加重塊；175-超磁致伸縮棒；176-勵磁繞組；18-底座； 19-油氣管道；2-地面接收器；21-振動信號接收傳感器；22-地面控制器；23-顯示模塊； 24-存儲模塊；25-放大濾波模塊；26-出油口。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種油氣井無纜信號傳輸方法，該油氣井無纜信號傳輸方法包括以下步驟1)利用各種傳感器獲取油氣井井下壓力和/或溫度的電信號；例如壓力信號是通過壓力傳感器來獲取；溫度信號是通過溫度傳感器來獲取，當(dāng)然也可以有其他的獲取方式， 本發(fā)明在此不進(jìn)行限定。2)將步驟1)所獲得到的電信號進(jìn)行電聲轉(zhuǎn)換，得到聲波振動信號；
3)將聲波振動信號通過油管串進(jìn)行傳輸。本發(fā)明的原理是通過井下數(shù)據(jù)采集發(fā)送器將井下傳感器所采集到的信號值通過超磁致伸縮電聲換能器轉(zhuǎn)換為聲波振動編碼信號，聲波振動編碼信號沿油管串向井口傳播，地面接收器將再將接收到的聲波振動編碼信號通過解碼等處理轉(zhuǎn)換成實際信號值。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。參見圖1，本發(fā)明為解決油氣井下壓力及溫度等數(shù)據(jù)測量而提供了一種油氣井無纜信號傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)的原理是利用油氣井下所或得到的聲波振動信號，通過油管串傳輸井下傳感器所測得的壓力信號和或溫度信號。井下數(shù)據(jù)采集發(fā)送器1將采集到的壓力信號和/或溫度信號通過超磁致伸縮電聲換能器轉(zhuǎn)換為聲波振動編碼信號，聲波振動編碼信號沿油氣管道19串向地面井口傳播，地面接收器2再將接收到的聲波振動編碼信號通過解碼等處理轉(zhuǎn)換成壓力信號值。本發(fā)明所提供的油氣井無纜信號傳輸系統(tǒng)，包括井下數(shù)據(jù)采集發(fā)送器1以及與井下數(shù)據(jù)采集發(fā)送器1通過油氣管道19連接在一起的地面接收器2，本發(fā)明所采集到的壓力信號使用油氣管道19串進(jìn)行傳輸，不需要通信電纜，與傳統(tǒng)的壓力測量系統(tǒng)有著本質(zhì)的區(qū)別。參見圖2，井下數(shù)據(jù)采集發(fā)送器1包括用于采集井下壓力信號的壓力傳感器16、用于采集井下溫度信號的溫度傳感器、用于對井下傳感器16所采集到的壓力信號進(jìn)行電聲換能控制的井下控制電路15、用于對壓力信號轉(zhuǎn)換成聲波振動信號的電聲換能器17以及電池短節(jié)12 ；井下傳感器通過井下控制電路15接入電聲換能器17 ；電池短節(jié)12接入井下控制電路15。電聲換能器17是超磁致伸縮電聲換能器，超磁致伸縮電聲換能器包括激勵部件、 碟簧173、加重塊174、勵磁繞組176以及超磁致伸縮棒175 ；勵磁繞組176環(huán)繞設(shè)置在超磁致伸縮棒175上，加重塊174的一端與超磁致伸縮棒175同軸連接在一起，加重塊174的另一端設(shè)置有碟簧173 ；井下控制電路15觸發(fā)激勵部件后與勵磁繞組176電性連接；激勵部件包括激勵插座171以及與激勵插座171相適配的激勵插頭172 ；加重塊174可以是圓柱體。井下數(shù)據(jù)采集發(fā)送器1自上往下依次安裝通信上電插頭11、電池短節(jié)12、井下控制器電源13、溫度傳感器14、井下控制電路15、壓力傳感器16、激勵插座171、激勵插頭 172、碟簧173、加重塊174、超磁致伸縮棒175以及和底座18 ；通信上電插頭11在于實現(xiàn)PC 機(jī)與井下控制電路15之間的通信以及控制電池短節(jié)12的通斷。電池短節(jié)12是用兩組電池并聯(lián)而成，每組電池為15節(jié)3. 6V的電池串聯(lián)，并用熱縮管包裹，整體電池短節(jié)12的外殼由環(huán)氧布棒絕緣材料制成。參見圖3，地面接收器2包括用于接收來自電聲換能器17發(fā)出的聲波振動信號的振動信號接收傳感器21、用于對振動信號接收傳感器21所接收到的聲波振動信號進(jìn)行放大以及濾波處理的放大濾波模塊25、用于控制振動信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換成壓力信號的地面控制器 22以及用于對地面控制器22轉(zhuǎn)換成的壓力信號進(jìn)行顯示的顯示模塊23 ；振動信號接收傳感器21依次通過放大濾波模塊25以及地面控制器22接入顯示模塊23。放大濾波模塊25 對振動信號接收傳感器接收到的微小聲波振動編碼信號進(jìn)行放大、濾波等處理。地面控制器22是將處理后的編碼信號進(jìn)行解碼、保存、顯示等處理。存儲模塊M是將井下采集到的
5壓力信號值存儲到U盤里。振動信號接收傳感器21是固定在油氣井地面油管的出油口沈處，接收沿油管串傳播的聲波振動信號；地面控制器22包括數(shù)據(jù)顯示、誤碼顯示、信號接收指示、保護(hù)等功能。除此之外，地面接收器2還包括用于對地面控制器22所轉(zhuǎn)換成的壓力信號進(jìn)行存儲的存儲模塊M ；存儲模塊M接入地面控制器22 ；顯示模塊23可以是顯示器；存儲模塊 24可以是存儲介質(zhì)，例如U盤、光盤、硬盤等都存儲介質(zhì)都是可以的。本發(fā)明在使用時，油氣井下傳感器將測得的壓力數(shù)據(jù)和/或溫度數(shù)據(jù)，送入井下控制電路15，井下控制電路15將壓力數(shù)據(jù)編碼，井下控制電路15使用編碼信號激勵超磁致伸縮電聲換能器17的勵磁線圈，使超磁致伸縮電聲換能器17的內(nèi)部磁場發(fā)生改變，位于超磁致伸縮電聲換能器17內(nèi)部的超磁致伸縮棒175發(fā)生伸縮形變，在加重塊174的作用下產(chǎn)生振動編碼信號。位于井口的地面控制器2 (如圖3所示)，使用振動信號接收傳感器21接收井下發(fā)送的聲波振動信號，通過解碼處理可以得到井下的實際壓力數(shù)據(jù)，最后保存數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種油氣井無纜信號傳輸方法，其特征在于所述油氣井無纜信號傳輸方法包括以下步驟1)獲取油氣井井下壓力和/或溫度的電信號；2)將步驟1)所獲得到的電信號進(jìn)行電聲轉(zhuǎn)換，得到聲波振動信號；3)將聲波振動信號通過油管串進(jìn)行傳輸。
2.一種油氣井無纜信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述油氣井無纜信號傳輸系統(tǒng)包括井下數(shù)據(jù)采集發(fā)送器以及與井下數(shù)據(jù)采集發(fā)送器通過油氣管道連接在一起的地面接收器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的油氣井無纜信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述井下數(shù)據(jù)采集發(fā)送器包括用于采集井下壓力信號和/或溫度信號的井下傳感器、用于對井下傳感器所采集到的壓力信號和/或溫度信號進(jìn)行電聲換能控制的井下控制電路、用于對壓力信號和/ 或溫度信號轉(zhuǎn)換成聲波振動信號的電聲換能器以及電池短節(jié)；所述井下傳感器通過井下控制電路接入電聲換能器；所述電池短節(jié)接入井下控制電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的油氣井無纜信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述電聲換能器是超磁致伸縮電聲換能器，所述超磁致伸縮電聲換能器包括激勵部件、碟簧、加重塊、勵磁繞組以及超磁致伸縮棒；所述勵磁繞組環(huán)繞設(shè)置在超磁致伸縮棒上；所述加重塊的一端與超磁致伸縮棒同軸連接在一起，加重塊的另一端設(shè)置有碟簧；所述井下控制電路觸發(fā)激勵部件后與勵磁繞組電性連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的油氣井無纜信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述激勵部件包括激勵插座以及與激勵插座相適配的激勵插頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的油氣井無纜信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述加重塊是圓柱體。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5或6所述的油氣井無纜信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于 所述地面接收器包括用于接收來自電聲換能器發(fā)出的聲波振動信號的振動信號接收傳感器、用于控制振動信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換成壓力信號的地面控制器以及用于對地面控制器轉(zhuǎn)換成的壓力信號進(jìn)行顯示的顯示模塊；所述振動信號接收傳感器通過地面控制器接入顯示模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的油氣井無纜信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述地面接收器還包括用于對振動信號接收傳感器所接收到的聲波振動信號進(jìn)行放大以及濾波處理的放大濾波模塊；所述振動信號接收傳感器通過放大濾波模塊接入地面控制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的油氣井無纜信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述地面接收器還包括用于對地面控制器所轉(zhuǎn)換成的壓力信號進(jìn)行存儲的存儲模塊；所述存儲模塊接入地面控制器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的油氣井無纜信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述顯示模塊是顯示器；所述存儲模塊是存儲介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明及一種油氣井無纜信號傳輸方法及其系統(tǒng)，該油氣井無纜信號傳輸系統(tǒng)包括井下數(shù)據(jù)采集發(fā)送器以及與井下數(shù)據(jù)采集發(fā)送器通過油氣管道連接在一起的地面接收器。本發(fā)明提供了一種可實時測量井下壓力、安全可靠、成本低廉的油氣井無纜信號傳輸方法及其系統(tǒng)。
文檔編號G08C23/00GK102305065SQ201110160898
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者周明剛, 王磊, 程雙元, 許攀峰 申請人:西安思坦儀器股份有限公司