专利名称：油气井无缆信号传输方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明属油气井勘探领域，涉及一种油气井中压力温度等信号的传输方法及其系统，尤其涉及一种油气井无缆信号传输方法及其系统。
背景技术：
井下压力、温度、流量、密度等试井资料是进行油藏分析必须提供的重要资料。长期以来，准确、实时地获取这些重要试井资料的技术问题一直困扰着石油开采工作者。目前这些参数的观测方法甚多，但这些方法均采用专门敷设电缆的有线传输方式。这种方式就必须要将电缆及所需参数的相应传感器穿过油管与套管之间的间隙送入井下，井下各种传感器获得的信号再通过该敷设电缆输送到地面的接收装置。大多数油井套管与油管之间间隙较小，且油井深达千余米以上，实际操作中往往需停产将电缆放到井底，一年内又要进行多次测试，费时费力耗资巨大。因此，设计一种在油气井中既能够进行直读又可以简化施工的数据传输方法就很有意义了。
发明内容
为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可实时测量井下压力、安全可靠、成本低廉的油气井无缆信号传输方法及其系统。本发明的技术解决方案是本发明提供了一种油气井无缆信号传输方法，其特殊之处在于所述油气井无缆信号传输方法包括以下步骤1)获取油气井井下压力和/或温度的电信号；2)将步骤1)所获得到的电信号进行电声转换，得到声波振动信号；3)将声波振动信号通过油管串进行传输。一种油气井无缆信号传输系统，其特殊之处在于所述油气井无缆信号传输系统包括井下数据采集发送器以及与井下数据采集发送器通过油气管道连接在一起的地面接收器。上述井下数据采集发送器包括用于采集井下压力信号和/或温度信号的井下传感器、用于对井下传感器所采集到的压力信号和/或温度信号进行电声换能控制的井下控制电路、用于对压力信号和/或温度信号转换成声波振动信号的电声换能器以及电池短节；所述井下传感器通过井下控制电路接入电声换能器；所述电池短节接入井下控制电路。上述电声换能器是超磁致伸缩电声换能器，所述超磁致伸缩电声换能器包括激励部件、碟簧、加重块、励磁绕组以及超磁致伸缩棒；所述励磁绕组环绕设置在超磁致伸缩棒上；所述加重块的一端与超磁致伸缩棒同轴连接在一起，加重块的另一端设置有碟簧；所述井下控制电路触发激励部件后与励磁绕组电性连接。上述激励部件包括激励插座以及与激励插座相适配的激励插头。上述加重块是圆柱体。
上述地面接收器包括用于接收来自电声换能器发出的声波振动信号的振动信号接收传感器、用于控制振动信号进行转换成压力信号的地面控制器以及用于对地面控制器转换成的压力信号进行显示的显示模块；所述振动信号接收传感器通过地面控制器接入显示模块。上述地面接收器还包括用于对振动信号接收传感器所接收到的声波振动信号进行放大以及滤波处理的放大滤波模块；所述振动信号接收传感器通过放大滤波模块接入地面控制器。上述地面接收器还包括用于对地面控制器所转换成的压力信号进行存储的存储模块；所述存储模块接入地面控制器上述显示模块是显示器；所述存储模块是存储介质。本发明的优点是本发明所提供的油气井无缆信号传输方法及其系统，该系统包括井下数据采集发送器和地面接收器两部分，井下数据采集发送器将测得的压力信号和/或温度信号，通过超磁致伸缩电声换能器转换成声波振动信号沿油管串传输到地面。在井口，地面接收器通过振动信号接收传感器将声波振动信号接收，再经解码电路进行解码，送入地面接收器即可得井下压力和/或温度实际数据，最后显示和保存压力和/或温度数据，可对油气井下的压力和/或温度进行实时测量，采集资料与数据分析处理可同步进行；同时，由于本发明利用油管串传输压力信号，省去了传输电缆的使用，简化了施工工艺，不易发生电缆碰伤等事故，安全可靠，并且节约了系统成本，还可用于常规压力计难以施工的大斜度井和封隔器分采井等，市场前景广阔。
图1是本发明所提供的测量系统的框架示意图；图2是本发明所提供的测量系统中井下部分较佳实施例结构示意图；图3是本发明所提供的测量系统中地面部分较佳实施例的结构示意图；其中1-井下数据采集发送器；11-通信上电插头；12-电池短节；13-井下控制器电源；14-温度传感器；15-井下控制电路；16-压力传感器；17-电声换能器；171-激励插座； 172-激励插头；173-碟簧；174-加重块；175-超磁致伸缩棒；176-励磁绕组；18-底座； 19-油气管道；2-地面接收器；21-振动信号接收传感器；22-地面控制器；23-显示模块； 24-存储模块；25-放大滤波模块；26-出油口。
具体实施例方式本发明提供了一种油气井无缆信号传输方法，该油气井无缆信号传输方法包括以下步骤1)利用各种传感器获取油气井井下压力和/或温度的电信号；例如压力信号是通过压力传感器来获取；温度信号是通过温度传感器来获取，当然也可以有其他的获取方式， 本发明在此不进行限定。2)将步骤1)所获得到的电信号进行电声转换，得到声波振动信号；
3)将声波振动信号通过油管串进行传输。本发明的原理是通过井下数据采集发送器将井下传感器所采集到的信号值通过超磁致伸缩电声换能器转换为声波振动编码信号，声波振动编码信号沿油管串向井口传播，地面接收器将再将接收到的声波振动编码信号通过解码等处理转换成实际信号值。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。参见图1，本发明为解决油气井下压力及温度等数据测量而提供了一种油气井无缆信号传输系统，该系统的原理是利用油气井下所或得到的声波振动信号，通过油管串传输井下传感器所测得的压力信号和或温度信号。井下数据采集发送器1将采集到的压力信号和/或温度信号通过超磁致伸缩电声换能器转换为声波振动编码信号，声波振动编码信号沿油气管道19串向地面井口传播，地面接收器2再将接收到的声波振动编码信号通过解码等处理转换成压力信号值。本发明所提供的油气井无缆信号传输系统，包括井下数据采集发送器1以及与井下数据采集发送器1通过油气管道19连接在一起的地面接收器2，本发明所采集到的压力信号使用油气管道19串进行传输，不需要通信电缆，与传统的压力测量系统有着本质的区别。参见图2，井下数据采集发送器1包括用于采集井下压力信号的压力传感器16、用于采集井下温度信号的温度传感器、用于对井下传感器16所采集到的压力信号进行电声换能控制的井下控制电路15、用于对压力信号转换成声波振动信号的电声换能器17以及电池短节12 ；井下传感器通过井下控制电路15接入电声换能器17 ；电池短节12接入井下控制电路15。电声换能器17是超磁致伸缩电声换能器，超磁致伸缩电声换能器包括激励部件、 碟簧173、加重块174、励磁绕组176以及超磁致伸缩棒175 ；励磁绕组176环绕设置在超磁致伸缩棒175上，加重块174的一端与超磁致伸缩棒175同轴连接在一起，加重块174的另一端设置有碟簧173 ；井下控制电路15触发激励部件后与励磁绕组176电性连接；激励部件包括激励插座171以及与激励插座171相适配的激励插头172 ；加重块174可以是圆柱体。井下数据采集发送器1自上往下依次安装通信上电插头11、电池短节12、井下控制器电源13、温度传感器14、井下控制电路15、压力传感器16、激励插座171、激励插头 172、碟簧173、加重块174、超磁致伸缩棒175以及和底座18 ；通信上电插头11在于实现PC 机与井下控制电路15之间的通信以及控制电池短节12的通断。电池短节12是用两组电池并联而成，每组电池为15节3. 6V的电池串联，并用热缩管包裹，整体电池短节12的外壳由环氧布棒绝缘材料制成。参见图3，地面接收器2包括用于接收来自电声换能器17发出的声波振动信号的振动信号接收传感器21、用于对振动信号接收传感器21所接收到的声波振动信号进行放大以及滤波处理的放大滤波模块25、用于控制振动信号进行转换成压力信号的地面控制器 22以及用于对地面控制器22转换成的压力信号进行显示的显示模块23 ；振动信号接收传感器21依次通过放大滤波模块25以及地面控制器22接入显示模块23。放大滤波模块25 对振动信号接收传感器接收到的微小声波振动编码信号进行放大、滤波等处理。地面控制器22是将处理后的编码信号进行解码、保存、显示等处理。存储模块M是将井下采集到的
5压力信号值存储到U盘里。振动信号接收传感器21是固定在油气井地面油管的出油口沈处，接收沿油管串传播的声波振动信号；地面控制器22包括数据显示、误码显示、信号接收指示、保护等功能。除此之外，地面接收器2还包括用于对地面控制器22所转换成的压力信号进行存储的存储模块M ；存储模块M接入地面控制器22 ；显示模块23可以是显示器；存储模块 24可以是存储介质，例如U盘、光盘、硬盘等都存储介质都是可以的。本发明在使用时，油气井下传感器将测得的压力数据和/或温度数据，送入井下控制电路15，井下控制电路15将压力数据编码，井下控制电路15使用编码信号激励超磁致伸缩电声换能器17的励磁线圈，使超磁致伸缩电声换能器17的内部磁场发生改变，位于超磁致伸缩电声换能器17内部的超磁致伸缩棒175发生伸缩形变，在加重块174的作用下产生振动编码信号。位于井口的地面控制器2 (如图3所示)，使用振动信号接收传感器21接收井下发送的声波振动信号，通过解码处理可以得到井下的实际压力数据，最后保存数据。
权利要求
1.一种油气井无缆信号传输方法，其特征在于所述油气井无缆信号传输方法包括以下步骤1)获取油气井井下压力和/或温度的电信号；2)将步骤1)所获得到的电信号进行电声转换，得到声波振动信号；3)将声波振动信号通过油管串进行传输。
2.一种油气井无缆信号传输系统，其特征在于所述油气井无缆信号传输系统包括井下数据采集发送器以及与井下数据采集发送器通过油气管道连接在一起的地面接收器。
3.根据权利要求2所述的油气井无缆信号传输系统，其特征在于所述井下数据采集发送器包括用于采集井下压力信号和/或温度信号的井下传感器、用于对井下传感器所采集到的压力信号和/或温度信号进行电声换能控制的井下控制电路、用于对压力信号和/ 或温度信号转换成声波振动信号的电声换能器以及电池短节；所述井下传感器通过井下控制电路接入电声换能器；所述电池短节接入井下控制电路。
4.根据权利要求3所述的油气井无缆信号传输系统，其特征在于所述电声换能器是超磁致伸缩电声换能器，所述超磁致伸缩电声换能器包括激励部件、碟簧、加重块、励磁绕组以及超磁致伸缩棒；所述励磁绕组环绕设置在超磁致伸缩棒上；所述加重块的一端与超磁致伸缩棒同轴连接在一起，加重块的另一端设置有碟簧；所述井下控制电路触发激励部件后与励磁绕组电性连接。
5.根据权利要求4所述的油气井无缆信号传输系统，其特征在于所述激励部件包括激励插座以及与激励插座相适配的激励插头。
6.根据权利要求5所述的油气井无缆信号传输系统，其特征在于所述加重块是圆柱体。
7.根据权利要求2或3或4或5或6所述的油气井无缆信号传输系统，其特征在于 所述地面接收器包括用于接收来自电声换能器发出的声波振动信号的振动信号接收传感器、用于控制振动信号进行转换成压力信号的地面控制器以及用于对地面控制器转换成的压力信号进行显示的显示模块；所述振动信号接收传感器通过地面控制器接入显示模块。
8.根据权利要求7所述的油气井无缆信号传输系统，其特征在于所述地面接收器还包括用于对振动信号接收传感器所接收到的声波振动信号进行放大以及滤波处理的放大滤波模块；所述振动信号接收传感器通过放大滤波模块接入地面控制器。
9.根据权利要求8所述的油气井无缆信号传输系统，其特征在于所述地面接收器还包括用于对地面控制器所转换成的压力信号进行存储的存储模块；所述存储模块接入地面控制器。
10.根据权利要求9所述的油气井无缆信号传输系统，其特征在于所述显示模块是显示器；所述存储模块是存储介质。
全文摘要
本发明及一种油气井无缆信号传输方法及其系统，该油气井无缆信号传输系统包括井下数据采集发送器以及与井下数据采集发送器通过油气管道连接在一起的地面接收器。本发明提供了一种可实时测量井下压力、安全可靠、成本低廉的油气井无缆信号传输方法及其系统。
文档编号G08C23/00GK102305065SQ201110160898
公开日2012年1月4日 申请日期2011年6月16日 优先权日2011年6月16日
发明者周明刚, 王磊, 程双元, 许攀峰 申请人:西安思坦仪器股份有限公司