CN102562038A - 一种井下地层的压力及温度直读测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井下地层的压力及温度直读测试系统，克服目前测试技术依赖于经验而存在着一定盲目性的缺陷，该系统包括：数据采集及无线收发短节，用于接收中继收发器发送的指令，根据该指令采集地层的压力信息及温度信息，并通过低频电磁波将所采集到的压力信息及温度信息发送给中继收发器；中继收发器，用于接收数据采集处理器发出的指令并通过低频电磁波发送给数据采集及无线收发短节，接收数据采集及无线收发短节所采集到的压力信息及温度信息并发送给数据采集处理器；数据采集处理器，用于产生指令并发送给中继接收器，接收中继收发器发送的数据采集及无线收发短节所采集到的压力信息及温度信息。本发明增加了井下无线通讯的距离。
Description
技术领域
本发明涉及地球勘探技术，尤其涉及一种井下地层的压力及温度直读测试系统。
背景技术
传统的钻杆测试技术，温度压力传感器随几千米的钻杆下放到目标地层，只有当测试结束起出工具后，地面才能读出地层压力资料。由于测试过程中地面不能够读出井下压力温度信息，因而在开关井过程中，不可避免地依赖于经验，导致操作存在着一定程度的盲目性。由于时间分配失误或过早结束测试未能取得满意的地层压力恢复资的，或者盲目地延长测试时间，增加测试施工时间，都会造成不必要的浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服目前井下地层的压力及温度测试技术依赖于经验而存在着一定盲目性的缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种井下地层的压力及温度直读测试系统，包括数据采集及无线收发短节、中继收发器以及数据采集处理器，其中：
数据采集及无线收发短节，用于接收中继收发器发送的指令，根据该指令采集地层的压力信息及温度信息，并通过低频电磁波将所采集到的压力信息及温度信息发送给中继收发器；
中继收发器，用于接收数据采集处理器发出的指令并通过低频电磁波发送给数据采集及无线收发短节，接收数据采集及无线收发短节所采集到的压力信息及温度信息并发送给数据采集处理器；
数据采集处理器，用于产生指令并发送给中继接收器，接收中继收发器发送的数据采集及无线收发短节所采集到的压力信息及温度信息。
优选地，该系统包括：
数据接口盒，连接在中继收发器与数据采集处理器之间，用于对中继收发器与数据采集处理器之间传输的数据进行编解码处理。
优选地，数据接口盒通过单芯电缆与中继收发器连接。
优选地，中继收发器位于井下。
优选地，中继收发器位于井下绝缘短节的定位阻止环处。
优选地，数据采集处理器用于根据数据采集及无线收发短节所采集到的压力信息及温度信息显示地层的压力曲线及温度曲线。
与现有技术相比，本发明的实施例在井下利用低频电磁波进行通讯，同时采用绝缘短节来阻隔无线电磁波信号的损失，增加了井下无线通讯的距离。本发明的实施例采用电缆进行信号的长距离传输，既克服了电磁波传输距离短的不足，也克服了在井下利用电缆传输仪器管串连接不方便的不足。本发明的实施例采用无线通讯技术，加上无线通讯距离长，可以和各种测试阀、封隔器进行配接，增加了测试管串、直读系统连接的灵活性；同时也能够减少在施工过程中，沉砂对直读系统性能的影响。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是图1所示实施例在作业现场的示意图。
图3是本发明实施例中的数据采集及无线收发短节的结构示意图。
图4是本发明实施例中的中继收发器的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
如图1和图2所示，本发明实施例的井下地层的压力及温度直读测试系统主要包括数据采集及无线收发短节7、数据采集处理器3、数据接口盒2以及中继收发器5。
数据接口盒2通过单芯电缆1与中继收发器5连接，为中继收发器5提供电能，接收中继收发器5上传的FSK编码并对FSK编码进行解码，获得解码数据发送给地面的数据采集处理器3；接收数据采集系统3发送给井下仪器的指令，对指令进行编码后将编码指令通过单芯电缆1发送给中继收发器5。
中继收发器5，位于井下，可通过拖撬设备（比如图2所示的拖撬车11等）的控制将中继收发器5下放到井下的指定深度（如绝缘短节的定位阻止环处），使得中继收发器5能够接收到数据采集及无线收发短节7以低频电磁波为载波所发射的采集信息；通过单芯电缆1与位于地面的数据接口盒2连接，接收数据接口盒2发送的编码指令并对编码指令进行解码后重新编码，以低频电磁波为载波将重新编码的指令发送给数据采集及无线收发短节7；接收数据采集及无线收发短节7以低频电磁波为载波所发射的采集信息，对该采集信息进行解码，并把解码后的数据进行FSK编码，获得FSK编码信号发送给数据接口盒2。
数据采集处理器3用于根据操作人员的操作产生相应的指令发送给地面的数据接口盒2，接收数据接口盒2发送过来的解码数据，对解码数据进行处理并根据处理结果显示出地层的压力曲线及温度曲线，为操作人员开关井操作提供参考。
绝缘短节上下两端均绝缘，中继收发器5位于绝缘短节中的定位阻止环处时，能顺利地与数据采集及无线收发短节7建立无线通讯，其作用主要是降低了无线信号的衰减量，提高了井下无线通讯质量。
数据采集及无线收发短节7，主要用于采集地层压力信息及温度信息，对包含地层压力信息及温度信息的采集信息进行存储，同时对采集信息进行编码后通过天线以低频电磁波为载波发射给中继收发器5；接收中继收发器5以低频电磁波为载波所发射的重新编码后的指令并进行解码，把解码所获得的指令发送给传感器（如温度和压力采集功能集成在一起的温度压力传感器），传感器按照指令要求采集地层压力信息及温度信息，并按照指令要求上传地层压力信息及温度信息。
测试阀及其它测试工具6位于绝缘短节和数据采集及无线收发短节7之间，主要用于在试油作业时完成开关井作业，同时保证工作在井下的作业安全。封隔器及射孔设备8主要用于在试油作业时完成射开地层的作业，同时确保所射开的地层与环空进行隔离分开，数据采集及无线收发短节7位于测试阀等测试工具与封隔器等设备之间。
本发明的实施例中，数据采集及无线收发短节7由电池供电，中继收发器5由单芯电缆1供电。
如图3所示，数据采集及无线收发短节7主要包括将电池提供的电能进行逆变处理的电源逆变器，与电源逆变器相连的控制、采集和存储板，与该控制、采集和存储板相连的传感器及电磁直读板，以及与电磁直读板相连的感应天线。由传感器采集地层的压力信息和温度信息，由控制、采集和存储板对所采集到的压力信息和温度信息进行处理，通过电磁直读板把经过处理的压力和温度信息发送给感应天线，天线产生低频电磁波发射到地层中。
中继收发器5位于绝缘短节中，主要包括感应天线、与感应天线相连的电磁直读板、与电磁直读板相连接的主控制板，与主控制板相连的FSK通信控制板，以及将地面的110V电源进行变压稳压后传递给FSK通信控制板的电源变压器和稳压电路板，如图4所示。中继收发器5在绝缘短节的两端，通过感应天线接收绝缘短节两端的电磁波信息，然后通过放大、滤波、解码等处理，通过电磁直读板读出低频电磁波所携带的压力信息和温度信息，发送给主控制板，经过译码编码后，发送给FSK通信控制板，由FSK通信控制板把经过编码的压力和温度信息通过单芯电缆1发送到地面的数据接口盒。经过地面的数据采集处理器的处理，能够实时显示出井下的温度以及压力信息，从而达到直读的目的。
本发明的实施例在应用时，配套应用的绝缘短节上下两端绝缘，中继收发器到达此位置时，能够顺利地与压力采集及无线发射短节建立无线通讯，其作用主要是提高无线信号强度，提高井下无线通讯质量。在绝缘短节的下端外圆上安装有绝缘扶正器，确保仪器管串在套管中使用时，绝缘短节的上下端不同时与套管接触，提高无线通讯可靠性能。
数据采集及无线收发短节上安装有感应天线、特种绝缘密封环、三支压力计以及一根电池，主要作用是采集地层的压力及温度信息并进行存储，同时把压力及温度信息进行编码，通过感应天线以低频电磁波为载波发射给中继收发器。接收中继收发器所发射的电磁波信号并进行解码，把解码出的指令信息发送给传感器，传感器按照指令要求采集地层的温度及压力信息，并按照指令要求上传温度及压力信息。
本发明的实施例在试油过程中，数据采集及无线收发短节、绝缘短节随封隔器及射孔设备、测试阀及其它测试工具通过测试钻杆下入到目标地层。传感器采集地层的压力信息及温度信息，并存储在自带的存储芯片上。当测试阀关闭后，单芯电缆携带中继收发器由测试钻杆内的贯通孔中下入到绝缘短节处。操作工程师通过位于地面的数据采集处理器3经同样位于地面的数据接口盒，通过单芯电缆向井下的中继收发器发送指令。中继收发器收到指令后，通过地层向数据采集及无线收发短节发送携带有地面指令的无线电磁波。数据采集及无线收发短节在接收到无线电磁波后对电磁波所携带指令进行译码，之后按照地面指令的要求向中继收发器发送载有数据的无线电磁波。中继收发器接收低频电磁波经解析处理后通过单芯电缆发送到地面的数据接口盒，通过数据采集处理器进行解释处理，操作人员在地面就可实时观察井下目标地层的压力、温度信息，从而达到直读的目的。操作工程师通过观察目标地层的压力信息，可以准确掌握开关井时机，减少测试作业的时间浪费。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (6)
1.一种井下地层的压力及温度直读测试系统，包括数据采集及无线收发短节、中继收发器以及数据采集处理器，其中：
数据采集及无线收发短节，用于接收中继收发器发送的指令，根据该指令采集地层的压力信息及温度信息，并通过低频电磁波将所采集到的压力信息及温度信息发送给中继收发器；
中继收发器，用于接收数据采集处理器发出的指令并通过低频电磁波发送给数据采集及无线收发短节，接收数据采集及无线收发短节所采集到的压力信息及温度信息并发送给数据采集处理器；
数据采集处理器，用于产生指令并发送给中继接收器，接收中继收发器发送的数据采集及无线收发短节所采集到的压力信息及温度信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，该系统包括：
数据接口盒，连接在中继收发器与数据采集处理器之间，用于对中继收发器与数据采集处理器之间传输的数据进行编解码处理。
3.根据权利要求2所述的系统，其中：
数据接口盒通过单芯电缆与中继收发器连接。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其中：
中继收发器位于井下。
5.根据权利要求4所述的系统，其中：
中继收发器位于井下绝缘短节的定位阻止环处。
6.根据权利要求1所述的系统，其中：
数据采集处理器用于根据数据采集及无线收发短节所采集到的压力信息及温度信息显示地层的压力曲线及温度曲线。
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