利用无线射频技术进行井下-地面信息传递装置及方法与流程

本发明属于油气井工程领域，特别涉及一种利用无线射频技术进行井下-地面信息传递装置及方法。

背景技术：

油气井工程领域中，能否及时探知井下信息，了解深井井况，对于油气井工程的顺利开展和质量改善是至关重要的，高效的信息传递技术可以保证对井下工况的充分了解，提高工程质量，并且对后续工程的进行有指导作用。然而，在深井、超深井开采工程中，现有的信息传输技术仍存在难以进行有线传输和无线传输信号传达的问题。如常见的电信号、磁信号等当下应用比较广泛的无线信息传递技术，在深井、超深井工况下也难以进行直接的井下-地面信息传递，因此，井下信息难以顺利传输，不利于工程的顺利进行，从而影响了固井质量。因此，现有技术迫切需要一种能够实现无线信息传输，并不会明显的受井深影响的井下-地面信息传输技术，以克服现有技术中的种种缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种利用无线射频技术进行井下-地面信息传递装置及方法，其特征在于，所述利用无线射频技术进行井下-地面信息传递装置包括：下入到油气井5内预设位置的套管1，套管1内投入永磁材料球7，套管1内投入橡胶空心胶塞6，套管1外面固定可变径扶正器2，在可变径扶正器2内中部装有收束箍3，套管1与所在油气井5的井壁之间形成环柱状空间4，该环柱状空间4用于容置钻井液；橡胶空心胶塞6中装入耐高温射频电子标签603；在收束箍3上装有耐高温传感器308和耐高温井下读写器303。

所述橡胶空心胶塞的结构及组成，包括裙摆状密封圈组602、胶塞体604、上橡胶盖601、下橡胶盖605耐高温射频电子标签603组成；其中，裙摆状密封圈组602设置在胶塞体604外圈，上橡胶盖601用螺钉连接在胶塞体604顶端，下橡胶盖605用螺钉连接在胶塞体604底端，耐高温射频电子标签603内置于胶塞体604内部；当套管1内压力在1～3mpa时，上橡胶盖601、下橡胶盖605被冲破。

所述扶正器的收束箍3包括高温电池组301、高温电池室302、耐高温井下读写器303、控制电路板304、控制室305、收束钢带306、磁信号控制开关307、耐高温传感器308和耐高温传感器放置槽309组成；高温电池室302、收束钢带306固定在可变径扶正器2中部；高温电池组301置于高温电池室302中，耐高温井下读写器303、控制室305与高温电池室302固定，耐高温传感器308置于耐高温传感器放置槽309内；控制电路板304和磁信号控制开关307安装在控制室305内；高温电池组301分别与耐高温井下读写器303、耐高温传感器308和控制电路板304连接；磁信号控制开关307被磁性激活后，高温电池组301给耐高温传感器308耐高温井下读写器303和控制电路板304供电；

所述耐高温射频电子标签与所述耐高温井下读写器分别对应，不同井段的不同耐高温井下读写器对应不同的耐高温射频电子标签；所述耐高温射频电子标签的数量与所述耐高温井下读写器数量相关，且依此考虑所述橡胶空心胶塞的内腔大小。

所述橡胶空心胶塞上端装有裙摆状密封圈(骨架为ly12，外缘材料一般为丁腈橡胶)，所述密封圈密封胶塞与套管空隙，以便井内施压使所述橡胶盖冲破。

所述耐高温射频电子标签需耐高温、不溶于钻井液的耐高温硬质塑料进行密封。

所述利用无线射频技术进行井下-地面信息传递装置，其特征在于，所述永磁球体为永磁体与轻密度的耐高温塑料制成轻量化、强磁球体。

一种利用无线射频技术进行井下-地面信息传递方法，其特征在于，将耐高温传感器308和耐高温井下读写器303安装在扶正器2收束箍3上，随套管1下入到井下预设位置；套管1与油气井的内壁5之间形成环柱状空间4；将一定数量永磁球体(7)先从井口投入套管(1)内，流至环柱状空间4内，经过扶正器2位置时，永磁球体7发出的磁信号被磁信号控制开关307接收，并激活耐高温传感器(308)和耐高温井下读写器303一段时间后，向套管1内投入装有耐高温射频电子标签603的橡胶空心胶塞6，在橡胶空心胶塞6到达套管1预设位置后，由井口向套管1内加压；压力达到1～3mpa时，橡胶空心胶塞6的上橡胶盖601、下橡胶盖605被钻井液冲破，耐高温射频电子标签603被释放出；耐高温射频电子标签603流至环柱状空间4内，耐高温井下读写器303将多个耐高温传感器308收集的环境信息写入耐高温射频电子标签603内，随钻井液从环柱状空间4上涌；耐高温射频电子标签603与地面读写器进行信息传递，在地表由地面读写器读取信息；顺利获取井下信息，以便于详细了解井下状况，有助于后续工程的调整，提高工程质量。

所述耐高温传感器收集井下信息为井下温度、压力信息。

本发明的有益效果是本发明结构原理简单合理，通过利用无线射频技术可远距离进行信息传输的特性，结合特殊的机械结构，在不改变常规井下工程工艺的情况下，利用无线传输技术，实现井下-地面的信息传递，从而有效掌握井下信息，有效实现了井下-地面的无线信息传输，解决了深井、超深井井下信息难以探知和传输到地面的问题，对井内各节段情况有充分了解，有助于后续的洗井固井，提高了后续工程的质量。耐高温射频电子标签的的存储容量及形体大小都需要依据实际工况进行设计调整，有益于适用多种环境。

附图说明

图1是井下-地面的无线信息传输装置的结构示意图。

图2是橡胶空心胶塞的结构示意图。

图3是收束箍组件结构示意图。其中，a为收束箍剖面图；b为收束箍组件aa剖面图。

具体实施方式

本发明提供一种利用无线射频技术进行井下-地面信息传递装置及方法，下面结合附图和实施例对本发明予以进一步说明。

图1所示是井下-地面的无线信息传输装置的结构示意图。该利用无线射频技术进行井下-地面信息传递装置包括：下入到油气井5内预设位置的套管1，套管1内先后投入永磁球体7、橡胶空心胶塞6，套管1外面固定可变径扶正器2，在可变径扶正器2内中部装有收束箍3，套管1与所在油气井5的井壁之间形成环柱状空间4，该环柱状空间4用于容置钻井液；橡胶空心胶塞6中装入耐高温射频电子标签603；在收束箍3上装有耐高温传感器308和耐高温井下读写器303。所述耐高温射频电子标签603与所述耐高温井下读写器303分别对应，不同井段的不同耐高温井下读写器对应不同的耐高温射频电子标签；二者数量相关，且依此考虑所述橡胶空心胶塞的内腔大小。

图2所示是橡胶空心胶塞的结构示意图。该橡胶空心胶塞包括裙摆状密封圈组602、胶塞体604、上橡胶盖601、下橡胶盖605耐高温射频电子标签603组成；其中，裙摆状密封圈组602设置在胶塞体604外圈，上橡胶盖601用螺钉连接在胶塞体604顶端，下橡胶盖605用螺钉连接在胶塞体604底端，耐高温射频电子标签603内置于胶塞体604内部；当套管1内压力在1～3mpa时，上橡胶盖601、下橡胶盖605被钻井液冲破。

图3所示是收束箍组件结构示意图。其中，a为收束箍剖面图；b为收束箍组件aa剖面图。所述扶正器的收束箍3包括高温电池组301、高温电池室302、耐高温井下读写器303、控制电路板304、控制室305、收束钢带306、磁信号控制开关307、耐高温传感器308和耐高温传感器放置槽309组成；高温电池室302、收束钢带306固定在可变径扶正器2中部；高温电池组301置于高温电池室302中，耐高温井下读写器303、控制室305与高温电池室302固定，耐高温传感器308置于耐高温传感器放置槽309内；控制电路板304和磁信号控制开关307安装在控制室305内；高温电池组301分别与耐高温井下读写器303、耐高温传感器308和控制电路板304连接；磁信号控制开关307被磁性激活后，高温电池组301给耐高温传感器308、耐高温井下读写器303和控制电路板304供电。

实施例

一种利用无线射频技术进行井下-地面信息传递方法，首先将耐高温传感器308和耐高温井下读写器303安装在扶正器2收束箍3上，随套管1下入到井下预设位置；套管1与油气井的内壁5之间形成环柱状空间4；将一定数量永磁球体(7)先从井口投入套管1内，流至环柱状空间4内，经过扶正器2位置时，橡胶空心胶塞6发出的磁信号被磁信号控制开关307接收，并激活耐高温传感器308和耐高温井下读写器303；一段时间后，向套管1内投入装有耐高温射频电子标签603的橡胶空心胶塞6，在橡胶空心胶塞6到达套管1预设位置后，由井口向套管1内加压；压力达到1～3mpa时，橡胶空心胶塞6的上橡胶盖601、下橡胶盖605被钻井液冲破，耐高温射频电子标签603被释放出；耐高温射频电子标签603流至环柱状空间4内，耐高温井下读写器303将多个耐高温传感器308收集的环境信息写入耐高温射频电子标签603内，随钻井液从环柱状空间4上涌；耐高温射频电子标签605与地面读写器进行信息传递，在地表由地面读写器读取信息。