一种井下无线数智排采系统的制作方法

本技术属于柱塞气举排水采气，涉及一种井下无线数智排采系统。

背景技术：

1、随着气井的生产，井底会逐渐产生积液，当积液增多时会影响到气井的正常生产，严重时甚至会导致停产。为了提高天然气的采收率，延长气井的生产寿命，就必须清除井底的积液。在相关技术中，智能柱塞气举排水采气控制系统还难以做到让智能柱塞停止下落，因此使得井下柱塞存在着被淹死的风险。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种井下无线数智排采系统，能够通过井下智能柱塞实时检测并计算当前积液高度然后在井下预定位置悬停以防止柱塞被淹死，应用无线数字化智能技术，系统检测和控制的自动化程度得到大幅提高，排除了井下柱塞被‘淹死’的风险，同时节约了人力管控成本，提高了系统的排水采气效率，增加了现场的产气量。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

3、一种井下无线数智排采系统，其特征在于：包括地面控制器和无线充电通信模块，所述地面控制器与所述无线充电通信模块有线连接，所述无线充电通信模块连接有防喷管，所述防喷管的另一端连接有井下智能柱塞，所述井下智能柱塞包括从左到右依次连接的打捞头、扶正器、传感器组件、感应线圈、控制板模块、电池模块、电机组件、卡定密封结构及导向头，其中，所述卡定密封结构包括凸轮转轴悬停结构、流通阀结构及密封结构，所述流通阀结构环状设置在所述凸轮转轴悬停结构的外周，且与凸轮转轴悬停结构抵触连接，所述流通阀结构与密封结构连接，所述电机组件驱动所述凸轮转轴悬停结构控制流通阀结构的开关，实现悬停功能。

4、进一步，所述井下智能柱塞还包括柱塞内感应线圈、无线充电管理和载波通信模块、传感器模块、数据存储管理模块、井下智能柱塞主控单元及电机驱动模块；所述无线充电管理和载波通信模块包括无线充电部分和载波通信部分，所述无线充电部分与电池模块连接，所述载波通信部分与井下智能柱塞主控单元连接，所述柱塞内感应线圈与无线充电管理和载波通信模块连接，所述传感器模块一端连接有温度传感器、压力传感器及加速度传感器连接，另一端与井下智能柱塞主控单元连接，所述井下智能柱塞主控单元还与所述数据存储管理模块及电机驱动模块连接；所述电机驱动模块的另一端通过连轴方式与凸轮转轴悬停结构连接。

5、进一步，所述井下无线数智排采系统还包括太阳能光伏板，所述太阳能光伏板与所述地面控制器有线连接，所述太阳能光伏板用于为所述地面控制器提供电源。

6、进一步，所述地面控制器包括对外太阳能接口、蓄电池及充电管理电路、按键显示单元、对外无线充电通信模块接口、地面控制器地面主控单元及其他控制通信接口；所述对外太阳能接口输入端与所述太阳能光伏板连接，所述对外太阳能接口输出端与所述蓄电池及充电管理电路连接；所述蓄电池及充电管理电路用于为所述地面控制器提供稳定电源；所述按键显示单元与所述地面控制器地面主控单元连接，且所述按键显示单元用于参数输入、测量值和系统运行状态的显示；所述对外无线充电通信模块接口一端与所述地面控制器地面主控单元连接，所述对外无线充电通信模块接口另一端与无线充电通信模块连接；所述地面控制器地面主控单元用于地面控制器的数据运算处理、输出控制和通信管理；所述其他控制通信接口与地面控制器地面主控单元连接，用于扩展功能。

7、进一步，所述无线充电通信模块包括防喷管内感应线圈接口、线圈激励及载波收发处理电路、无线充电通信模块主控单元、无线模块供电通信接口；所述防喷管内感应线圈接口一端与所述防喷管内的感应线圈连接，另一端与所述线圈激励及载波收发处理电路连接；所述线圈激励及载波收发处理电路与所述无线充电通信模块主控单元连接；所述无线充电通信模块主控单元用于模块内的线圈激励管理、无线载波数据的调制与解调以及与所述地面控制器的通信管理等处理任务；所述无线模块供电通信接口一端与所述无线充电通信模块主控单元连接。

8、进一步，所述无线模块供电通信接口远离所述无线充电通信模块主控单元的一端与所述对外无线充电通信模块接口连接。

9、进一步，所述凸轮转轴悬停结构包括凸轮和凸轮护筒，所述凸轮护筒设置在所述凸轮的外周。

10、本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

11、本实用新型提供一种井下无线数智排采系统，能够通过井下智能柱塞实时检测并计算当前积液高度然后在井下预定位置悬停以防止柱塞被淹死。井下智能柱塞到达井口后，地面控制器与智能柱塞以无线方式通信以获取存储的井下采集数据，同时地面控制器以无线方式给智能柱塞充电以延长电池续航能力。地面控制器对井下数据分析处理后在井口以无线方式调整井下智能柱塞的排采参数。井下智能柱塞流通阀开关功能使地面控制器不再需要频繁开关井操作。伴随着无线数字化智能技术的应用，系统检测和控制的自动化程度得到大幅提高，排除了井下柱塞被‘淹死’的风险，现场无需频繁开关井，井下柱塞无需更换电池，也无需定期打捞，能够长时间可靠运行，同时节约了人力管控成本，提高了系统的排水采气效率，增加了现场的产气量。

技术特征：

1.一种井下无线数智排采系统，其特征在于：包括地面控制器(1)和无线充电通信模块(2)，所述地面控制器(1)与所述无线充电通信模块(2)有线连接，所述无线充电通信模块(2)连接有防喷管(4)，所述防喷管(4)的另一端连接有井下智能柱塞(3)，所述井下智能柱塞(3)包括从左到右依次连接的打捞头(3-1)、扶正器(3-2)、传感器组件(3-3)、感应线圈(3-4)、控制板模块(3-5)、电池模块(3-6)、电机组件(3-7)、卡定密封结构(3-8)及导向头(3-9)，其中，所述卡定密封结构(3-8)包括凸轮转轴悬停结构(3-8-1)、流通阀结构(3-8-2)及密封结构(3-8-3)，所述流通阀结构(3-8-2)环状设置在所述凸轮转轴悬停结构(3-8-1)的外周，且与凸轮转轴悬停结构(3-8-1)抵触连接，所述流通阀结构(3-8-2)与密封结构(3-8-3)连接，所述电机组件(3-7)驱动所述凸轮转轴悬停结构(3-8-1)控制流通阀结构(3-8-2)的开关，实现悬停功能。

2.根据权利要求1所述的一种井下无线数智排采系统，其特征在于：所述井下智能柱塞(3)还包括柱塞内感应线圈(3-f-1)、无线充电管理和载波通信模块(3-f-2)、传感器模块(3-f-3)、数据存储管理模块(3-f-4)、井下智能柱塞主控单元(3-f-5)及电机驱动模块(3-f-6)；所述无线充电管理和载波通信模块(3-f-2)包括无线充电部分和载波通信部分，所述无线充电部分与电池模块(3-6)连接，所述载波通信部分与井下智能柱塞主控单元(3-f-5)连接，所述柱塞内感应线圈(3-f-1)与无线充电管理和载波通信模块(3-f-2)连接，所述传感器模块(3-f-3)一端连接有温度传感器、压力传感器及加速度传感器，另一端与井下智能柱塞主控单元(3-f-5)连接，所述井下智能柱塞主控单元(3-f-5)还与所述数据存储管理模块(3-f-4)及电机驱动模块(3-f-6)连接；所述电机驱动模块(3-f-6)的另一端通过连轴方式与凸轮转轴悬停结构(3-8-1)连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种井下无线数智排采系统，其特征在于：所述井下无线数智排采系统还包括太阳能光伏板(5)，所述太阳能光伏板(5)与所述地面控制器(1)有线连接，所述太阳能光伏板(5)用于为所述地面控制器(1)提供电源。

4.根据权利要求3所述的一种井下无线数智排采系统，其特征在于：所述地面控制器(1)包括对外太阳能接口(1-1)、蓄电池及充电管理电路(1-2)、按键显示单元(1-3)、对外无线充电通信模块接口(1-4)、地面控制器地面主控单元(1-5)及其他控制通信接口(1-6)；所述对外太阳能接口(1-1)输入端与所述太阳能光伏板(5)连接，所述对外太阳能接口(1-1)输出端与所述蓄电池及充电管理电路(1-2)连接；所述蓄电池及充电管理电路(1-2)用于为所述地面控制器(1)提供稳定电源；所述按键显示单元(1-3)与所述地面控制器地面主控单元(1-5)连接，且所述按键显示单元(1-3)用于参数输入、测量值和系统运行状态的显示；所述对外无线充电通信模块接口(1-4)一端与所述地面控制器地面主控单元(1-5)连接，所述对外无线充电通信模块接口(1-4)另一端与无线充电通信模块(2)连接；所述地面控制器地面主控单元(1-5)用于地面控制器(1)的数据运算处理、输出控制和通信管理；所述其他控制通信接口(1-6)与地面控制器地面主控单元(1-5)连接，用于扩展功能。

5.根据权利要求4所述的一种井下无线数智排采系统，其特征在于：所述无线充电通信模块(2)包括防喷管内感应线圈接口(2-1)、线圈激励及载波收发处理电路(2-2)、无线充电通信模块主控单元(2-3)、无线模块供电通信接口(2-4)；所述防喷管内感应线圈接口(2-1)一端与所述防喷管内的感应线圈连接，另一端与所述线圈激励及载波收发处理电路(2-2)连接；所述线圈激励及载波收发处理电路(2-2)与所述无线充电通信模块主控单元(2-3)连接；所述无线充电通信模块主控单元(2-3)用于模块内的线圈激励管理、无线载波数据的调制与解调以及与所述地面控制器(1)的通信管理等处理任务；所述无线模块供电通信接口(2-4)一端与所述无线充电通信模块主控单元(2-3)连接。

6.根据权利要求5所述的一种井下无线数智排采系统，其特征在于：所述无线模块供电通信接口(2-4)远离所述无线充电通信模块主控单元(2-3)的一端与所述对外无线充电通信模块接口(1-4)连接。

7.根据权利要求1所述的一种井下无线数智排采系统，其特征在于：所述凸轮转轴悬停结构(3-8-1)包括凸轮(3-8-1-3)和凸轮护筒(3-8-1-4)，所述凸轮护筒(3-8-1-4)设置在所述凸轮(3-8-1-3)的外周。

技术总结
本技术涉及一种井下无线数智排采系统，包括地面控制器和无线充电通信模块，地面控制器与无线充电通信模块有线连接，无线充电通信模块连接有防喷管，防喷管的另一端连接有井下智能柱塞，井下智能柱塞包括从左到右依次连接的打捞头、扶正器、传感器组件、感应线圈、控制板模块、电池模块、电机组件、卡定密封结构及导向头，其中，卡定密封结构包括凸轮转轴悬停结构、流通阀结构、及密封结构，流通阀结构设置在凸轮转轴悬停结构的外周，且与凸轮转轴悬停结构抵触连接，流通阀结构与密封结构连接，电机组件驱动凸轮转轴悬停结构控制流通阀结构的开关，实现悬停功能。

技术研发人员：牛云鹏,杨瑞军,王清宇,王杰,崔莲营
受保护的技术使用者：西安洛科电子科技股份有限公司
技术研发日：20230906
技术公布日：2024/4/29