專(zhuān)利名稱(chēng)：一種油井固相介質(zhì)中聲波調(diào)制傳輸及解析設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是指 一種油井固相介質(zhì)中聲波調(diào) 制傳輸及解析設(shè)備。
背景技術(shù)：
油井動(dòng)態(tài)測(cè)試一直是油田開(kāi)發(fā)的重要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，隨著油井的連續(xù) 抽汲，井下各儲(chǔ)集層的各種物理參量(壓力、溫度、產(chǎn)液量、含水率 等)每時(shí)每刻都在變化，有時(shí)變化非常大。工程技術(shù)人員要依據(jù)井下 動(dòng)態(tài)測(cè)試的各種資料來(lái)同步完成油氣資源評(píng)價(jià)和注水開(kāi)發(fā)等 一 系列采 油工程措施，急需獲得油井井下實(shí)時(shí)的各種物理參量。目前石油現(xiàn)場(chǎng) 大量使用常用的井下測(cè)試儀分為單參數(shù)和多參數(shù)兩種，工作方式分為兩大類(lèi)， 一類(lèi)是井下數(shù)據(jù)存儲(chǔ)式，約占90%;另一類(lèi)是電纜直讀式， 約占10%。其中，采用井下數(shù)據(jù)存儲(chǔ)式采集數(shù)據(jù)時(shí)，將測(cè)試儀用測(cè)井 鋼絲系吊下井，懸停在井下測(cè)試深度。下井儀中自帶供電電池，儀器 內(nèi)由單片機(jī)系統(tǒng)程序控制采集數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)依次存入存儲(chǔ)器內(nèi)。 測(cè)試周期(通常十幾天或幾個(gè)月)完成后，通過(guò)鋼絲將下井儀取回地 面，然后回收存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)。這種方式作業(yè)成本較低，但回 收的數(shù)據(jù)不是井下實(shí)時(shí)的采集的數(shù)據(jù)，而是間隔很久的。電纜直讀式測(cè)試儀采用電纜把下井儀和地面井口記錄儀聯(lián)接起 來(lái)，通過(guò)電纜給下井儀供電，同時(shí)發(fā)送指令，控制下井儀采集數(shù)據(jù)， 然后再把下井儀的采集的數(shù)據(jù)利用纜芯傳輸?shù)降孛嬗涗泝x。電纜通過(guò) 專(zhuān)用卡具卡持在油井固相介質(zhì)上，如油管外部，實(shí)時(shí)傳輸井下的作業(yè) 數(shù)據(jù)。但由于井口通徑狹窄及井口動(dòng)力機(jī)械設(shè)備全是金屬部件，稍有 不慎就會(huì)造成電纜破損甚至卡斷，存在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中斷的問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明在于提供一種油井固相介質(zhì)中聲波調(diào)制傳輸及 解析設(shè)備，以解決上述油井作業(yè)過(guò)程中，數(shù)據(jù)在采集過(guò)程中容易中斷 的問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種油井固相介質(zhì)中聲波調(diào)制傳輸 及解析設(shè)備，包括連接油管兩端的下井儀和地面接收儀，下井儀包括連接測(cè)量地下油井參數(shù)設(shè)備的五芯滑環(huán)，與五芯滑 環(huán)連接、接收測(cè)量的油井參數(shù)并按預(yù)定時(shí)刻發(fā)送的單片機(jī)，接收連接 的單片機(jī)發(fā)送的油井參數(shù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼的數(shù)據(jù)編碼器，將連接的數(shù) 據(jù)編碼器編碼后的數(shù)據(jù)脈沖進(jìn)行功放的功率驅(qū)動(dòng)器，將來(lái)自連接的功 率驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)脈沖轉(zhuǎn)換為超聲波傳輸?shù)接凸艿膲弘姄Q能器；地面接收儀包括與油管連接接收超聲波并轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)脈沖的壓 電換能器，將壓電換能器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)脈沖進(jìn)行濾波、放大、整形的通 信線路板。其中，壓電換能器與功率驅(qū)動(dòng)器之間通過(guò)二芯滑環(huán)連接。 其中，單片機(jī)、數(shù)據(jù)編碼器、功率驅(qū)動(dòng)器與壓電換能器之間通過(guò) 航空插頭連接。其中，五芯滑環(huán)與單片機(jī)安裝在密封的控制艙中，數(shù)據(jù)編碼器、 功率驅(qū)動(dòng)器與壓電換能器安裝在密封的儀器艙中，儀器艙與控制艙之 間通過(guò)接頭密封連接，儀器艙連接有上接頭，上接頭具有錐度為1: 16、螺距為2.54的錐管螺紋。其中，壓電換能器與通信線路板安裝在密封的艙殼中，艙殼連接 有下接頭，下接頭具有錐度為1: 16、螺距為2.54的錐管螺紋。 其中，通信線路板還連接顯示并處理數(shù)據(jù)脈沖的計(jì)算機(jī)。 其中，單片機(jī)、通信線路板還連接有通信插座。 其中，所述通信插座為RS-232、 RS-422、 RS485或USB串口 。 上述實(shí)施例中的油井作業(yè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，可實(shí)時(shí)將地下油井內(nèi)采 集到參數(shù)實(shí)時(shí)采集，并通過(guò)油井中的油管采用超聲波傳輸?shù)降孛嫔希?該設(shè)備結(jié)構(gòu)筒單，且能夠?qū)崟r(shí)采集參數(shù)，由于采用超聲波技術(shù)傳輸，與通過(guò)電纜采集參數(shù)的方式相比，不會(huì)出現(xiàn)電纜卡斷導(dǎo)致的數(shù)據(jù)中斷的現(xiàn)象；由于使用聲波技術(shù)，避免使用大量電纜導(dǎo)致的高成本，可有效降低信息傳遞的資金投入。


圖1是實(shí)施例中設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖；圖2是實(shí)施例中下井儀的結(jié)構(gòu)圖；圖3是實(shí)施例中地面接收儀的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
為清楚說(shuō)明本發(fā)明的設(shè)備，下面給出優(yōu)選的實(shí)施例并結(jié)合附圖詳細(xì)i兌明。參見(jiàn)圖1，圖l是實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，在該實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集設(shè) 備包括套管7中的參數(shù)測(cè)試儀1,參數(shù)測(cè)試儀1采用傳感器測(cè)量地下油 井參數(shù)，并將測(cè)量到的參數(shù)傳送到下井儀2中，下井儀2將接收到的 參數(shù)通過(guò)連接的油管6傳送到地面，地面上與油管連接的接收儀8將 接收到的參數(shù)恢復(fù)并顯示到屏幕上。'下井儀2還連接篩管4、抽油泵5，連接處通過(guò)接箍3固定，抽油 泵5將采集的石油通過(guò)油管6傳送到地面，地面上有與油管6連接的 井口裝置12,井口裝置12連接套管閥門(mén)9、油管閥門(mén)10、抽油桿11、 及接收儀8。實(shí)施例中的下井儀2的結(jié)構(gòu)可參見(jiàn)圖2,接頭203將儀器艙202 和控制艙205連接在一起，儀器艙202和控制艙205的兩端安裝有上 接頭201和下接頭207,接頭203、上接頭201、下接頭207上具有密 封膠圈205,上接頭201連接壓電換能器209，壓電換能器209通過(guò)二 芯滑環(huán)210連接功率驅(qū)動(dòng)器211,功率驅(qū)動(dòng)器211與數(shù)據(jù)編碼器213 之間使用航空插頭212同軸鎖緊，接頭203上具有通信插座216，用 于單片機(jī)220連接計(jì)算機(jī)，通信插座216可釆用RS-232、 RS-422、RS485、或USB等串口，數(shù)據(jù)編碼器213上的連線通過(guò)過(guò)線孔208連 接控制搶205內(nèi)的單片機(jī)220,單片機(jī)220兩端通過(guò)航空插頭212連 接電池206和接頭203，單片機(jī)220的連線通過(guò)過(guò)線孔208連接五芯 滑環(huán)225,五芯滑環(huán)225上具有鎖緊環(huán)226。上接頭201上具有用于連 接的石油專(zhuān)用錐管螺紋(2.5英寸錐管螺紋，螺距為2.54CM,錐度為 1: 16)。下井儀的下部，旋下下接頭207后，可將石油井下參數(shù)測(cè)試儀l (單參數(shù)或多參數(shù))與其組合對(duì)接，將下井儀2再連接到油管6下部， 然后隨油管6管柱下井至測(cè)試層位。當(dāng)井下參數(shù)測(cè)試儀1采集到井下 動(dòng)態(tài)參數(shù)(如壓力，溫度，流量，含水率等)后，經(jīng)內(nèi)部滑環(huán)接口將 參數(shù)送入單片機(jī)220中，由單片機(jī)220將其按時(shí)序存入存儲(chǔ)器中。當(dāng) 到達(dá)向地面發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)刻，單片機(jī)220發(fā)出指令，將數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)中調(diào) 出送至數(shù)據(jù)編碼器213內(nèi)，數(shù)據(jù)編碼器213按時(shí)序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)分 時(shí)排列，形成不同時(shí)間間隔的電脈沖，該系列電脈沖送入功率驅(qū)動(dòng)器 211，進(jìn)行功率放大；然后激發(fā)超聲壓電換能器209,由壓電換能器209 將電脈沖包絡(luò)調(diào)制成對(duì)應(yīng)的聲脈沖。由于超聲壓電換能器2 09具有較 高的固有頻率，并且其振動(dòng)方向?yàn)檩S向聚能，于是會(huì)發(fā)出具有較大能 量的軸向聲脈沖。該聲脈沖能量高，振幅大，能夠通過(guò)儀器上接頭傳 入油管接箍3和油管6 (也包括油管中的油桿11 )，并依次向上傳播。 石油現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，油管6和油管接箍3旋緊時(shí)是使用專(zhuān)用液壓鉗低速 旋緊，所有聯(lián)接處均為專(zhuān)用油管螺紋(錐度螺紋)，油管6內(nèi)外耐壓幾 十個(gè)兆帕而無(wú)泄漏，所以聲脈沖在金屬油管(固相介質(zhì)，聲速高)內(nèi) 傳播時(shí)，在每根油管內(nèi)聲能量損耗極小，在穿越與油管接箍相聯(lián)接的 螺紋界面時(shí)，聲反射率很低，聲透射率很高，聲能量衰減很小。由于 油管內(nèi)外的油氣水三相介質(zhì)，其密度低，聲速低，聲阻抗高，對(duì)沿金 屬油管6內(nèi)部傳播的聲脈沖散射和吸收很小，所以聲脈沖能夠在固相 介質(zhì)中(鋼鐵油管)傳播相當(dāng)遠(yuǎn)的距離而聲強(qiáng)衰減較小。下井儀2將參數(shù)測(cè)試儀1測(cè)試的信號(hào)采用超聲波通過(guò)油管6傳遞 到地面的接收儀8，由接收儀8接收并恢復(fù)。接收儀8的結(jié)構(gòu)圖可參見(jiàn)圖3,包括安裝有上接頭302、下接頭 304的艙殼303,'并在連接處安裝有密封膠圏205;艙殼303內(nèi)安裝有 托架309，托架309內(nèi)安裝有電池206及壓緊彈簧311，托架309上卡 持有通信線路板310，通信線路板310通過(guò)過(guò)線孔308與上接頭302 上安裝的通信插座216連接，通過(guò)通信插座216實(shí)現(xiàn)與外部計(jì)算機(jī)連 接，通信插座216可采用RS-232、 RS-422、 RS485、或USB等串口 ， 壓電換能器316上具有接線端子315,壓電換能器316通過(guò)螺釘317 固定在下接頭304上。下接頭304上具有用于連接的石油專(zhuān)用錐管螺 紋(2.5英寸錐管螺紋，螺距為2.54CM,錐度為1: 16)。地面接收儀8旋接在地面井口裝置12上。當(dāng)井下沿油管上傳的聲 脈沖到達(dá)后，會(huì)引起地面接收儀8內(nèi)部安裝的超聲壓電換能器316同 頻共振，而其它地面音頻聲源與油管內(nèi)上傳的超聲包絡(luò)調(diào)制脈沖相比， 幅度很小，不能使其產(chǎn)生共振，從而把傳輸上來(lái)的系列聲脈沖轉(zhuǎn)換成 系列電脈沖。電脈沖經(jīng)接收儀8內(nèi)的通信線路板310濾波、放大、整序相同類(lèi)別的數(shù)據(jù)脈沖，然后在通信線路板310指令下，送入大規(guī)模 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)。最后使用通訊線與地面計(jì)算機(jī)連接，即可把全部 測(cè)試數(shù)據(jù)輸出，形成實(shí)時(shí)的圖文測(cè)試資料，從而實(shí)現(xiàn)地下的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí) 傳輸?shù)接吞锏孛嫔?。上述?shí)施例中的油井作業(yè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，可實(shí)時(shí)將地下油井內(nèi)采 集到參數(shù)實(shí)時(shí)采集，并通過(guò)油井中的油管采用超聲波傳輸?shù)降孛嫔希?該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且能夠?qū)崟r(shí)采集參數(shù)，由于采用超聲波技術(shù)傳輸， 與通過(guò)電纜采集參數(shù)的方式相比，不會(huì)出現(xiàn)電纜卡斷導(dǎo)致的數(shù)據(jù)中斷 的現(xiàn)象；由于使用聲波技術(shù)，避免使用大量電纜導(dǎo)致的高成本，可有 效降低信息傳遞的資金投入。對(duì)于本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中所闡述的設(shè)備，凡在本發(fā)明的精神和原 則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種油井固相介質(zhì)中聲波調(diào)制傳輸及解析設(shè)備，其特征在于，包括連接油管(6)兩端的下井儀(2)和地面接收儀(8)，下井儀(2)包括連接測(cè)量地下油井參數(shù)設(shè)備的五芯滑環(huán)(255)，與五芯滑環(huán)(255)連接、接收測(cè)量的油井參數(shù)并按預(yù)定時(shí)刻發(fā)送的單片機(jī)(220)，接收連接的單片機(jī)(220)發(fā)送的油井參數(shù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼的數(shù)據(jù)編碼器(213)，與數(shù)據(jù)編碼器(213)連接、將編碼后的數(shù)據(jù)脈沖進(jìn)行功放的功率驅(qū)動(dòng)器(211)，將來(lái)自連接的功率驅(qū)動(dòng)器(211)的數(shù)據(jù)脈沖轉(zhuǎn)換為超聲波傳輸?shù)接凸?6)的壓電換能器(209)；地面接收儀(8)包括與油管(6)連接接收超聲波并轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)脈沖的壓電換能器(316)，將壓電換能器(316)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)脈沖進(jìn)行濾波、放大、整形的通信線路板(310)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，壓電換能器(209) 與功率驅(qū)動(dòng)器(211)之間通過(guò)二芯滑環(huán)(210)連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，單片機(jī)(220 )、 數(shù)據(jù)編碼器(213)、功率驅(qū)動(dòng)器(211 )與壓電換能器(209 )之間通 過(guò)航空插頭(212)連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，五芯滑環(huán)(225 ) 與單片機(jī)(220 )安裝在密封的控制艙(205 )中，數(shù)據(jù)編碼器(213)、 功率驅(qū)動(dòng)器(211 )與壓電換能器(209 )安裝在密封的儀器艙(202 ) 中，儀器艙(202 )與控制艙(205 )之間通過(guò)接頭(203 )密封連接， 儀器艙(2Q2)連接有上接頭(201)，上接頭(201)具有錐度為1: 16、螺距為2.54CM的錐管螺紋。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，壓電換能器(316) 與通信線路板(310)安裝在密封的艙殼(303 )中，艙殼(303 )連接 有下接頭(304 ),下接頭(304 )具有錐度為1: 16、螺距為2.54CM 的錐管螺紋。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，通信線路板(310) 還連接顯示并處理數(shù)據(jù)脈沖的計(jì)算機(jī)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，單片機(jī)(220 )、通信線路板(310)還連接有通信插座。
8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述通信插座為 RS-232、 RS-422、 RS485或USB串口 。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種油井固相介質(zhì)中聲波調(diào)制傳輸及解析設(shè)備，包括連接油管兩端的下井儀和地面接收儀，下井儀包括連接測(cè)量地下油井參數(shù)設(shè)備的五芯滑環(huán)，與五芯滑環(huán)連接、接收測(cè)量的油井參數(shù)并按預(yù)定時(shí)刻發(fā)送的單片機(jī)，接收連接的單片機(jī)發(fā)送的油井參數(shù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼的數(shù)據(jù)編碼器，將連接的數(shù)據(jù)編碼器編碼后的數(shù)據(jù)脈沖進(jìn)行功放的功率驅(qū)動(dòng)器，將來(lái)自連接的功率驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)脈沖轉(zhuǎn)換為超聲波傳輸?shù)接凸艿膲弘姄Q能器；地面接收儀包括與油管連接接收超聲波并轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)脈沖的壓電換能器，將壓電換能器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)脈沖進(jìn)行濾波、放大、整形的通信線路板。該設(shè)備實(shí)時(shí)將參數(shù)實(shí)時(shí)采集通過(guò)油井中的油管采用超聲波傳輸?shù)降孛嫔?，避免使用電纜成本。
文檔編號(hào)E21B47/12GK101220742SQ20081000718
公開(kāi)日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2008年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月3日
發(fā)明者丁繼龍, 鮑洪濤 申請(qǐng)人:王曉東;許吉慶