CN104481513A - 高温生产井泵下温压监测设备、传输设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高温生产井泵下温压监测设备、传输设备及系统，该系统包括高温生产井泵下温压监测设备和高温生产井泵下温压传输设备这两个分立的设备，监测设备测量井下油层的温度、压力，并以超声波信号的形式将温度、压力发送给传输设备，传输设备接收后将其生成声波信号加载于油管上传输出去，和直读式压力计相比，本发明避免了施工中捆绑电缆的工艺，降低了施工难度和风险，并且其中的超声波发射器和电声换能器的发射间隔根据需要可调，因而本发明同时也能以满足实时性的要求。此外，本发明的监测设备和传输设备均设有隔热保温体，因而其能够很好的适应高温的工作环境。

Description

高温生产井泵下温压监测设备、传输设备及系统

技术领域

本发明涉及油井温度、压力监测技术领域，尤其是涉及一种高温生产井泵下温压监测设备、传输设备及系统。

背景技术

在油田开发生产过程中，生产井的资料录取对油气井开发及生产方案的制定具有重要的指导意义。因此在油田生产井生产活动中，普遍进行生产井的压力、温度等参数的录取工作。

采用存储式压力计录取生产井资料是最普遍的形式。其特点是将压力计安装在泵下，并随泵下入生产井中。压力计监测生产井整个生产周期的压力、温度变化情况。当生产井起泵时，将压力计一同取出，并回放压力计中存储的数据，进行解释。这种方式施工简单，作业成本低，数据读取的数量受电池电量的影响很大，仪器取出时，读取的数据已经是历史数据，因此所测数据仅具有参考意义，不具备实时性。这种方式不适用于注汽吞吐生产井、汽驱生产井、火驱生产井的测试中。

采用存储式有缆压力计适用于注汽吞吐生产井、汽驱生产井、火驱生产井的测试中。这是一种在存储式压力计基础上增加一段电缆的方式，将电缆置于高温区，压力计置于低温区的办法实现在注汽吞吐生产井、汽驱生产井、火驱生产井中的测试。但这种方式仍然避免不了存储式压力计录取生产井资料的实时性差的缺点。

采用直读式压力计录取生产井资料是目前较为理想的形式。其特点是将压力计安装在泵下，并随泵下入生产井中，井下仪器与地面仪器之间通过电缆进行连接，电缆在下泵过程中，安装在油管外壁上。压力计实时监测生产井整个生产周期的压力、温度变化情况，实时进行解释。当生产井起泵时，将压力计、电缆等工具一同取出。这种方式施工复杂，作业成本高，但读取的数据实时性好，所测数据对油气井开发及生产方案的制定具有现场性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种施工简单、作业成本低且实时性好的高温生产井泵下温压监测设备、传输设备及系统。

为达到上述目的，一方面，本发明提供了一种高温生产井泵下温压监测设备，包括一腔体，所述腔体上开设有超声波传输通道，所述腔体内安装有：

传感器组，用于获取井下油层的模拟的温度、压力信号，其探头穿出所述腔体外且深入所述井下油层；

微控制器，用于将所述模拟的温度、压力信号转换成对应的数字信号，并将所述数字信号进行编码后发送至超声波发射器；

超声波发射器，其发射方向与所述超声波传输通道对应配合，用于将编码后的数字信号转换成对应的超声波信号发射出去。

本发明的高温生产井泵下温压监测设备，所述腔体为金属隔热保温腔体。

本发明的高温生产井泵下温压监测设备，所述金属隔热保温腔体包括筒形主体以及与其一端开口相连的密封端盖；所述筒形主体的另一端开口为所述超声波传输通道，所述超声波发射器封堵于所述另一端开口内；所述探头穿出所述密封端盖外深入所述井下油层。

本发明的高温生产井泵下温压监测设备，所述金属隔热保温腔体具有多层反辐射膜，且其空腔为真空空腔。

本发明的高温生产井泵下温压监测设备，所述探头为温压传导电缆，其包括传压管和传温电缆。

本发明的高温生产井泵下温压监测设备，所述高温生产井泵下温压监测设备还包括：

用以将高温生产井泵下温压监测设备固定于油管或筛管上的悬挂体，其与所述探头伸出所述腔体外的部分相连。

本发明的高温生产井泵下温压监测设备，所述超声波发射器定时将编码后的数字信号转换成对应的超声波信号发射出去。

另一方面，本发明还提供了一种高温生产井泵下温压传输设备，包括与井下的油管相连的腔体，所述腔体上开设有超声波传输通道，所述腔体内安装有：

超声波接收器，用于接收超声波信号并将其转换成对应的电信号，所述超声波信号内携带有井下油层的温度、压力信息；

微控制器，用于从电信号中提取出温度、压力信息，并根据所述温度、压力信息控制编码器；

编码器，用于在所述微控制器的控制下，将所述温度、压力信息编码成适于声波通讯要求的编码信号；

电声换能器，用于将所述编码信号转换成对应的声波信号发射出去，其发射方向与所述超声波传输通道对应配合；

共振腔，用于将所述声波信号进行放大以加载于所述油管上。

本发明的高温生产井泵下温压传输设备，所述腔体为金属隔热保温腔体。

本发明的高温生产井泵下温压传输设备，所述金属隔热保温腔体包括具有一开口端的筒形主体，以及与其开口端密封相连的端盖。

本发明的高温生产井泵下温压传输设备，所述端盖的轴向剖面大致呈H型，所述端盖在轴向方向形成有反向设置的内凹槽和外凹槽，所述内凹槽构成所述共振腔，所述超声波接收器安装于所述外凹槽内。

本发明的高温生产井泵下温压传输设备，所述金属隔热保温腔体具有多层反辐射膜，且其空腔为真空空腔。

本发明的高温生产井泵下温压传输设备，所述腔体内还安装有：

电池组，用于向高温生产井泵下温压传输设备供电；

储能器，其用于将所述电池组输出的功率进行放大以驱动所述电声换能器。

本发明的高温生产井泵下温压传输设备，所述电声换能器定时将所述编码信号转换成对应的声波信号发射出去。

再一方面本发明还提供了一种高温生产井泵下温压监测系统，包括：

上述的高温生产井泵下温压监测设备；以及，

上述的高温生产井泵下温压传输设备。

本发明的高温生产井泵下温压监测系统，所述高温生产井泵下温压监测系统还包括：

声波接收器，用于接收通过所述油管传输过来的声波信号并将其发送至地面上位机。

本发明的高温生产井泵下温压监测系统主要分成监测设备和传输设备两个分立的部分，监测设备测量井下油层的温度、压力，并以超声波信号的形式将温度、压力发送给传输设备，传输设备接收后将其生成声波信号加载于油管上传输出去，和直读式压力计相比，避免了施工中捆绑电缆的工艺，降低了施工难度和风险，并且其中的超声波发射器和电声换能器的发射间隔根据需要可调，因而本发明同时也能以满足实时性的要求。

此外，本发明的高温生产井泵下温压监测系统中，监测设备和传输设备均设有隔热保温体，因而其能够很好的适应高温的工作环境。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明实施例的高温生产井泵下温压监测系统结构示意图；

图2为本发明实施例的高温生产井泵下温压监测系统中高温生产井泵下温压监测设备的结构剖视图；

图3为本发明实施例的高温生产井泵下温压监测系统中高温生产井泵下温压传输设备的结构剖视图。

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，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

参考图1所示，本发明实施例的高温生产井泵下温压监测系统包括：高温生产井泵下温压监测设备1、高温生产井泵下温压传输设备2。其中，高温生产井泵下温压监测设备1与井下的筛管4或油管5螺纹连接，高温生产井泵下温压传输设备2与油管5的下端螺纹连接。此外，该系统还包括声波接收器3，用于接收通过油管5传输过来的声波信号并将其发送至地面上位机6，该声波接收器3本身可以是一个油管短节，其与井下的油管靠近地面的部分螺纹连接。

结合图2所示，其中，高温生产井泵下温压监测设备1包括一腔体，该腔体的一端开设有超声波传输通道，该腔体内安装有：

传感器组18，包括温度传感器和压力传感器，用于获取井下油层的模拟的温度、压力信号，其探头穿出腔体外且深入井下油层；该探头为温压传导电缆，其包括传压管13和传温电缆12，其长度由一般由油井测试方案选定，长度一般在30～80m之间；由于压力传感器不宜与高温、高压、腐蚀性强的介质直接接触，因此本发明实施例采用延长的传压管13传递压力。

微控制器17，用于将模拟的温度、压力信号转换成对应的数字信号，并将数字信号进行编码后发送至超声波发射器15，该微控制器17可为单片机等微处理器。

超声波发射器15，其发射方向与超声波传输通道对应配合，用于将编码后的数字信号转换成对应的超声波信号发射(例如定时发射，定时间隔根据需要可调，以满足实时性要求)出去。

在高温生产井泵下温压监测设备1中，腔体为金属隔热保温腔体，其包括筒形主体14b以及与其一端开口螺纹连接的密封端盖14a；筒形主体14b的另一端开口为超声波传输通道，超声波发射器15封堵于另一端开口内，探头穿出密封端盖14a外深入井下油层。此外，该金属隔热保温腔体具有多层反辐射膜，且其空腔为真空空腔。

在高温生产井泵下温压监测设备1还可以包括：

用以将高温生产井泵下温压监测设备固定于油管或筛管上的悬挂体11，其与探头伸出腔体外的部分相连。悬挂体1的连接结构和油管对应，根据油管规格进行设计。测温电缆2和传压管3上端焊接固定在悬挂体1上。

结合图3所示，其中，高温生产井泵下温压传输设备2包括与井下的油管相连的腔体，该腔体上开设有超声波传输通道，该腔体内安装有：

超声波接收器20，用于接收超声波信号并将其转换成对应的电信号，该超声波信号内携带有井下油层的温度、压力信息；

微控制器25，用于从电信号中提取出温度、压力信息，并根据温度、压力信息控制编码器24，该微控制器25可为单片机等微处理器。

编码器24，用于在微控制器25的控制下，将温度、压力信息编码成适于声波通讯要求的编码信号；

电声换能器22，用于将编码信号转换成对应的声波信号发射(例如定时发射，定时间隔根据需要可调，以满足实时性要求)出去，其发射方向与超声波传输通道对应配合；

共振腔21，用于将声波信号进行放大以加载于油管上。

在高温生产井泵下温压传输设备2中，腔体为金属隔热保温腔体，其具有多层反辐射膜，且其空腔为真空空腔；并且，该金属隔热保温腔体包括具有一开口端的筒形主体27a，以及与其开口端密封螺纹连接的端盖27b，端盖27b的轴向剖面大致呈H型，端盖27b在轴向方向形成有反向设置的内凹槽和外凹槽，内凹槽构成共振腔21，超声波接收20器安装于外凹槽内。

此外，本发明实施例的高温生产井泵下温压监测系统中，超声波发射器15与超声波接收器20的声波通讯一般为0.5米以内。

此外，本发明实施例的高温生产井泵下温压传输设备2采用电池组26供电，该电池组26安装于筒形主体27a内。为了驱动大功率的电声换能器22，筒形主体27a内还安装有储能器23，其用于将电池组26输出的功率进行放大以驱动电声换能器22。

由此可见，本发明实施例的高温生产井泵下温压监测系统主要分成监测设备和传输设备两个分立的部分，监测设备测量井下油层的温度、压力，并以超声波信号的形式将温度、压力发送给传输设备，传输设备接收后将其生成声波信号加载于油管上传输出去，从而有效的降低了施工复杂程度，降低了作业成本，提高了可靠性，和直读式压力计相比，避免了施工中捆绑电缆的工艺，降低了施工难度和风险，并且其中的超声波发射器和电声换能器的发射间隔根据需要可调，因而同时也能以满足实时性的要求。此外，需要特别说明的是，本发明实施例的高温生产井泵下温压监测系统中，监测设备和传输设备均设有隔热保温体，使之能够在高温环境中工作。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种高温生产井泵下温压监测设备，其特征在于，包括一腔体，所述腔体上开设有超声波传输通道，所述腔体内安装有：

传感器组，用于获取井下油层的模拟的温度、压力信号，其探头穿出所述腔体外且深入所述井下油层；

微控制器，用于将所述模拟的温度、压力信号转换成对应的数字信号，并将所述数字信号进行编码后发送至超声波发射器；

超声波发射器，其发射方向与所述超声波传输通道对应配合，用于将编码后的数字信号转换成对应的超声波信号发射出去。

2.根据权利要求1所述的高温生产井泵下温压监测设备，其特征在于，所述腔体为金属隔热保温腔体。

3.根据权利要求1所述的高温生产井泵下温压监测设备，其特征在于，所述金属隔热保温腔体包括筒形主体以及与其一端开口相连的密封端盖；所述筒形主体的另一端开口为所述超声波传输通道，所述超声波发射器封堵于所述另一端开口内；所述探头穿出所述密封端盖外深入所述井下油层。

4.根据权利要求2或3所述的高温生产井泵下温压监测设备，其特征在于，所述金属隔热保温腔体具有多层反辐射膜，且其空腔为真空空腔。

5.根据权利要求1所述的高温生产井泵下温压监测设备，其特征在于，所述探头为温压传导电缆，其包括传压管和传温电缆。

6.根据权利要求1所述的高温生产井泵下温压监测设备，其特征在于，所述高温生产井泵下温压监测设备还包括：

用以将高温生产井泵下温压监测设备固定于油管或筛管上的悬挂体，其与所述探头伸出所述腔体外的部分相连。

7.根据权利要求1所述的高温生产井泵下温压监测设备，其特征在于，所述超声波发射器定时将编码后的数字信号转换成对应的超声波信号发射出去。

8.一种高温生产井泵下温压传输设备，其特征在于，包括与井下的油管相连的腔体，所述腔体上开设有超声波传输通道，所述腔体内安装有：

超声波接收器，用于接收超声波信号并将其转换成对应的电信号，所述超声波信号内携带有井下油层的温度、压力信息；

微控制器，用于从电信号中提取出温度、压力信息，并根据所述温度、压力信息控制编码器；

编码器，用于在所述微控制器的控制下，将所述温度、压力信息编码成适于声波通讯要求的编码信号；

电声换能器，用于将所述编码信号转换成对应的声波信号发射出去，其发射方向与所述超声波传输通道对应配合；

共振腔，用于将所述声波信号进行放大以加载于所述油管上。

9.根据权利要求8所述的高温生产井泵下温压传输设备，其特征在于，所述腔体为金属隔热保温腔体。

10.根据权利要求9所述的高温生产井泵下温压传输设备，其特征在于，所述金属隔热保温腔体包括具有一开口端的筒形主体，以及与其开口端密封相连的端盖。

11.根据权利要求10所述的高温生产井泵下温压传输设备，其特征在于，所述端盖的轴向剖面大致呈H型，所述端盖在轴向方向形成有反向设置的内凹槽和外凹槽，所述内凹槽构成所述共振腔，所述超声波接收器安装于所述外凹槽内。

12.根据权利要求9-11任意一项所述的高温生产井泵下温压传输设备，其特征在于，所述金属隔热保温腔体具有多层反辐射膜，且其空腔为真空空腔。

13.根据权利要求8所述的高温生产井泵下温压传输设备，其特征在于，所述腔体内还安装有：

电池组，用于向高温生产井泵下温压传输设备供电；

储能器，其用于将所述电池组输出的功率进行放大以驱动所述电声换能器。

14.根据权利要求8所述的高温生产井泵下温压传输设备，其特征在于，所述电声换能器定时将所述编码信号转换成对应的声波信号发射出去。

15.一种高温生产井泵下温压监测系统，其特征在于，包括：

权利要求1-7任意一项所述的高温生产井泵下温压监测设备；以及，

权利要求8-14任意一项所述高温生产井泵下温压传输设备。

16.根据权利要求15所述的高温生产井泵下温压监测系统，其特征在于，所述高温生产井泵下温压监测系统还包括：

声波接收器，用于接收通过所述油管传输过来的声波信号并将其发送至地面上位机。