具有振动传感功能的煤层气井下压力计及其测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有振动传感功能的煤层气井下压力计及其测量方法，包括：井下数据采集装置、地面数据处理分析装置和通信装置，井下数据采集装置通过压力传感器、温度传感器和三维加速度传感器测试压力值、温度值和三维加速值，发送给地面数据处理分析装置，地面数据处理分析装置接收数据，通过高性能处理器电路单元将参数还原为井下数据采集装置的振动轨迹及幅度，建立工况数据模型，识别井下异常工况，并将采集数据、分析结果、报警信息通过无线网络发送至后台服务器。通过上述方式，本发明具有振动传感功能的煤层气井下压力计及其测量方法，能够实时采集井下实时工况数据，通过算法处理，实时还原井下工况，针对异常工况及时上报。
【专利说明】具有振动传感功能的煤层气井下压力计及其测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤层气排采领域，特别是涉及一种具有振动传感功能的煤层气井下压力计及其测量方法。
【背景技术】
[0002]智能井下压力计是煤层气智慧排采控制系统的核心仪表，其优劣直接影响到整个煤层气排采控制的可靠运行。煤层气排采过程中，压力计可以测量出井下多个参数值，比如井下的压力和温度值，根据这些测量值可以更好的判断井下有无异常现象，对煤层顺利气排采具有非常重要的意义。
[0003]然而井下工况复杂且变化多端，一些异常的剧烈振动可能会造成井下设备损坏甚至破坏井下煤层结构，从而造成重大的经济损失。通过给智能井下压力计增加振动传感功能，实时监测井下振动情况，发现异常，及时预警，以便客户及时采取防范措施，处理异常状况，避免损失。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题是提供一种具有振动传感功能的煤层气井下压力计及其测量方法，能够实时采集井下实时工况数据，通过算法处理，实时还原井下工况，针对异常工况及时上报。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是:提供一种具有振动传感功能的煤层气井下压力计，包括:井下数据采集装置、地面数据处理分析装置和通信装置，井下数据采集装置和地面数据处理分析装置通过通信装置相连接，所述井下数据采集装置包括至少一组检测装置，检测装置通过通信装置上传实时监测数据，所述检测装置包括三维加速度传感器、温度传感器和压力传感器，所述地面数据处理分析装置接收井下数据采集装置上传的实时监测数据并向井下数据采集装置供电。
[0006]在本发明一个较佳实施例中，所述通信装置为通信电缆，所述井下数据采集装置还包括管体，所述检测装置设置在管体内，所述通信电缆一端与管体相连接，另一端与地面数据处理分析装置相连接。
[0007]在本发明一个较佳实施例中，所述井下数据采集装置还包括微处理器电路单元和地面通信单元，所述微处理器电路单元分别与三维加速度传感器、温度传感器、压力传感器和地面通信单元相连接，所述地面通信单元与地面数据处理分析装置进行通信。
[0008]在本发明一个较佳实施例中，所述检测装置还包括三维角速度传感器和地磁传感器。
[0009]在本发明一个较佳实施例中，所述地面数据处理分析装置包括井下通信单元、高性能处理器电路单元和无线通信单元，所述井下通信单元、高性能处理器电路单元和无线通信单元依次连通，所述井下通信单元与井下数据采集装置进行通信。
[0010]在本发明一个较佳实施例中，所述地面数据处理分析装置通过无线网络与后台服务器相连通。
[0011]为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是:一种具有振动传感功能的煤层气井下压力计的测量方法，包括以下步骤:
a.井下数据采集装置通过压力传感器、温度传感器和三维加速度传感器分别测试压力值、温度值和三维加速值，并通过地面通信单元发送给地面数据处理分析装置装置；
b.地面数据处理分析装置通过井下通信单元接收井下数据采集装置发送的数据，并且通过高性能处理器电路单元运行数据处理及分析算法将获取的三维加速度值还原为井下数据采集装置的振动轨迹以及幅度，并结合压力、温度，建立工况数据模型，及时识别井下异常工况，提前预警，并将采集数据、分析结果、报警信息通过无线网络发送至后台服务器。
[0012]在本发明一个较佳实施例中，所述三维加速度传感器的采样速率、精度和检测加速度阈值可调，并且采集超过设置阈值瞬间的至少16组三维加速度值。
[0013]在本发明一个较佳实施例中，所述无线网络包括GSM/GPRS、WCDMA, LTE、Wifi和Zigbee0
[0014]在本发明一个较佳实施例中，所述分析算法包括以下步骤:接收及存储井下实时数据；对数据滤波预处理；计算振动轨迹以及振幅；煤气井下实时工况分析；最终分析结果数据及异常警告通过无线网络上传至服务器用于后续分析、判读和处理。
[0015]本发明的有益效果是:本发明具有振动传感功能的煤层气井下压力计及其测量方法，能够实时采集井下实时工况数据，通过算法处理，实时还原井下工况，针对异常工况及时上报。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中:
图1是本发明具有振动传感功能的煤层气井下压力计一较佳实施例的结构示意图；
图2是图1所示的井下数据采集装置的结构示意图；
图3是图1所示的地面数据处理分析装置的结构示意图；
图4是图3所示的处理算法结构示意图；
附图中各部件的标记如下:1、井下数据采集装置，2、地面数据处理分析装置，3、通信装置，4、三维加速度传感器，5、温度传感器，6、压力传感器，7、无线网络，8、后台服务器，11、微处理器电路单元，12、地面通信单元，21，井下通信单元，22、高性能处理器电路单元，23、无线通信单元。
【具体实施方式】
[0017]下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。[0018]请参阅图1和图4，一种具有振动传感功能的煤层气井下压力计，包括:井下数据采集装置1、地面数据处理分析装置2和通信装置3，井下数据采集装置I和地面数据处理分析装2置通过通信装置3相连接，井下数据采集装置I包括至少一组检测装置，检测装置通过通信装置上传实时监测数据，检测装置包括三维加速度传感器4、温度传感器5和压力传感器6，地面数据处理分析装置2接收井下数据采集装置I上传的实时监测数据并向井下数据采集装置I供电，三维加速度传感4采样速率、精度及检测加速度阈值可设置，并可以采集超过设置阈值瞬间的至少16组三维加速度值，以更精确地捕捉异常振动瞬间井下装置的振动轨迹及幅度。
[0019]另外，所述通信装置2为通信电缆，所述井下数据采集装置I还包括管体，所述检测装置设置在管体内，所述通信电缆一端与管体相连接，另一端与地面数据处理分析装置2相连接，地面数据处理分析装置3给井下数据采集装置I供电，并接收井下数据采集装置I上传的实时压力值、温度值以及三维加速度值。
[0020]另外，井下数据采集装置I还包括微处理器电路单元11和地面通信单元12，微处理器电路单元11分别与三维加速度传感器4、温度传感器5、压力传感器6和地面通信单元相12连接，地面通信单元12与地面数据处理分析装置2进行通信。
[0021]另外，检测装置还包括三维角速度传感器和地磁传感器，以进一步提升井下装置的振动检测精度。
[0022]另外，地面数据处理分析装置2包括井下通信单元21、高性能处理器电路单元22和无线通信单元23，井下通信单元21、高性能处理器电路单元22和无线通信单元23依次连通，井下通信单元21与井下数据采集装置I进行通信，地面数据处理分析装置2运行数据处理及分析算法，将获取的三维加速度值还原为井下数据采集装置I的振动轨迹及幅
度，并结合压力、温度等参数，建立工况数据模型，及时识别并上报井下异常工况，提前预
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[0023]另外，所述地面数据处理分析装置2通过无线网络7与后台服务器8相连通，地面数据处理分析装置2具有无线远传功能，可将现场采集数据、分析结果、告警等信息通过无线网络7传送至后台服务器8，以便运营维护人员及时获知、分析、判断及处理异常情况。
[0024]一种具有振动传感功能的煤层气井下压力计的测量方法，包括以下步骤:
a.井下数据采集装置I通过压力传感器6、温度传感器5和三维加速度传感器4分别测试压力值、温度值和三维加速值，并通过地面通信单元12发送给地面数据处理分析装置3，三维加速度传感器4的采样速率、精度及检测加速度阈值可设置，并可以采集超过设置阈值瞬间的至少16组三维加速度值，以更精确地捕捉异常振动瞬间井下装置的振动轨迹及幅度。此外，井下数据采集装置I可扩展增加三维角速度传感器和地磁传感器，以进一步提升井下装置的振动检测精度；
b.地面数据处理分析装置2通过井下通信单元21接收井下数据采集装置I发送的数据，并且通过高性能处理器电路单元22运行数据处理及分析算法将获取的三维加速度值还原为井下数据采集装置的振动轨迹以及幅度，并结合压力、温度，建立工况数据模型，及时识别井下异常工况，提前预警，并将采集数据、分析结果、报警信息通过无线网络7发送至后台服务器8。以便运营维护人员及时获知、分析、判断及处理异常情况。无线网络包括GSM/GPRS, WCDMA, LTE, Wifi 和 Zigbee。[0025]另外，所述分析算法包括以下步骤:接收及存储井下实时数据；对数据滤波预处理；计算振动轨迹以及振幅；煤气井下实时工况分析；最终分析结果数据及异常警告通过无线网络上传至服务器用于后续分析、判读和处理。
[0026]区别于现有技术，本发明具有振动传感功能的煤层气井下压力计及其测量方法，能够实时采集井下实时工况数据，通过算法处理，实时还原井下工况，针对异常工况及时上报。
[0027]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种具有振动传感功能的煤层气井下压力计，其特征在于，包括:井下数据采集装置、地面数据处理分析装置和通信装置，井下数据采集装置和地面数据处理分析装置通过通信装置相连接，所述井下数据采集装置包括至少一组检测装置，检测装置通过通信装置上传实时监测数据，所述检测装置包括三维加速度传感器、温度传感器和压力传感器，所述地面数据处理分析装置接收井下数据采集装置上传的实时监测数据并向井下数据采集装置供电。
2.根据权利要求1所述的具有振动传感功能的煤层气井下压力计，其特征在于，所述通信装置为通信电缆，所述井下数据采集装置还包括管体，所述检测装置设置在管体内，所述通信电缆一端与管体相连接，另一端与地面数据处理分析装置相连接。
3.根据权利要求2所述的具有振动传感功能的煤层气井下压力计，其特征在于，所述井下数据采集装置还包括微处理器电路单元和地面通信单元，所述微处理器电路单元分别与三维加速度传感器、温度传感器、压力传感器和地面通信单元相连接，所述地面通信单元与地面数据处理分析装置进行通信。
4.根据权利要求3所述的具有振动传感功能的煤层气井下压力计，其特征在于，所述检测装置还包括三维角速度传感器和地磁传感器。
5.根据权利要求3所述的具有振动传感功能的煤层气井下压力计，其特征在于，所述地面数据处理分析装置包括井下通信单元、高性能处理器电路单元和无线通信单元，所述井下通信单元、高性能处理器电路单元和无线通信单元依次连通，所述井下通信单元与井下数据采集装置进行通信。
6.根据权利要求5所述的具有振动传感功能的煤层气井下压力计，其特征在于，地面数据处理分析装置通过无线网络与后台服务器相连通。
7.—种如权利要求1所述的具有振动传感功能的煤层气井下压力计的测量方法，其特征在于，包括以下步骤: a.井下数据采集装置通过压力传感器、温度传感器和三维加速度传感器分别测试压力值、温度值和三维加速值，并通过地面通信单元发送给地面数据处理分析装置装置； b.地面数据处理分析装置通过井下通信单元接收井下数据采集装置发送的数据，并且通过高性能处理器电路单元运行数据处理及分析算法将获取的三维加速度值还原为井下数据采集装置的振动轨迹以及幅度，并结合压力、温度，建立工况数据模型，及时识别井下异常工况，提前预警，并将采集数据、分析结果、报警信息通过无线网络发送至后台服务器。
8.如权利要求7所述的具有振动传感功能的煤层气井下压力计的测量方法，其特征在于，所述三维加速度传感器的采样速率、精度和`检测加速度阈值可调，并且采集超过设置阈值瞬间的至少16组三维加速度值。
9.如权利要求7所述的具有振动传感功能的煤层气井下压力计的测量方法，其特征在于，所述无线网络包括631?/6?1?、'^0獻、1^^'^打和Zigbee。
10.如权利要求7所述的具有振动传感功能的煤层气井下压力计的测量方法，其特征在于，所述分析算法包括以下步骤:接收及存储井下实时数据；对数据滤波预处理；计算振动轨迹以及振幅；煤气井下实时工况分析；最终分析结果数据及异常警告通过无线网络上传至服务器用于后续分析、判读和处理。
【文档编号】E21B47/00GK103821500SQ201410065749
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月26日 优先权日:2014年2月26日
【发明者】李瑾, 臧伟 申请人:常州凯锐自动化控制设备有限公司