CN107989599A - 一种柱塞压力计的低功耗无线通讯系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柱塞压力计的低功耗无线通讯系统及方法，包括地面控制仪和井下压力计，地面控制仪包括微处理器和与微处理器相连的太阳能板、可充电电池、时钟模块、无线通讯模块、天线组件和GPRS模块，井下压力计包括微处理器和与微处理器相连的一次性电池、时钟模块、无线通讯模块、天线组件和采集模块，采集模块连接有传感器，传感器包括压力传感器和温度传感器。以克服现有柱塞的缺陷，将气举排水采气、井筒压力温度采集、数据自动上传多种功能集成在柱塞一体，同时凭借有限的一次性电池容量完成较长时间的连续工作任务。属于无线通讯技术领域。

Description

一种柱塞压力计的低功耗无线通讯系统及方法

技术领域

本发明涉及无线通讯技术领域，具体涉及一种柱塞压力计的低功耗无线通讯系统及方法。

背景技术

柱塞气举排水采气作为挖掘有水气藏气井生产潜力，提高气藏采收率的一种工艺技术，在我国长庆油气田、西南油气田均有应用。目前的柱塞气举排水采气工艺中的柱塞为实体机械柱塞或存储式电子柱塞，实体机械柱塞不含电路设备，不能进行测试工作，仅起气举排水采气作用；存储式电子柱塞需定期人为投放、打捞、回放数据，浪费人力物力，不能实时监测，影响气井生产。

针对上述情况，有必要对柱塞进行开发，使其除具备基本的气举排水采气功能外，还可实时测试柱塞气举井井筒内的压力温度数据，并将数据自动上传，且能长期连续工作，以便于实时长期监测柱塞气举井运行状况，调整开关井周期，提高运行效率和采收率。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种柱塞压力计的低功耗无线通讯系统及方法，以克服现有柱塞的缺陷，将气举排水采气、井筒压力温度采集、数据自动上传多种功能集成在柱塞一体，同时凭借有限的一次性电池容量完成较长时间的连续工作任务。

为实现上述目的，拟采用这样一种柱塞压力计的低功耗无线通讯系统，包括地面控制仪和井下压力计，地面控制仪包括微处理器和与微处理器相连的太阳能板、可充电电池、时钟模块、无线通讯模块、天线组件和GPRS模块，井下压力计包括微处理器和与微处理器相连的一次性电池、时钟模块、无线通讯模块、天线组件和采集模块，采集模块连接有传感器，传感器包括压力传感器和温度传感器。

前述通讯系统中，地面控制仪安装于柱塞气举井井口防喷管出水管道外侧；

前述通讯系统中，地面控制仪的天线组件安装于出水管道内侧靠近防喷管中心管壁的位置，井下压力计的天线组件安装于开有拉槽的柱塞头中，天线组件的壳体选用透波性能良好、耐高温高压的非金属材料；

前述通讯系统中，地面控制仪与井下压力计之间的无线通讯距离大于9m。

本发明还提供了一种柱塞压力计的低功耗无线通讯方法，包括如下步骤：

步骤1，井下压力计5在时钟模块的控制下，按设定时间间隔采集压力温度原始值，压力温度标定系数存储在井下压力计中，将原始值经存储在压力计内部的压力温度标定系数换算为工程量；

步骤2，将工程量与设定阈值相比较，若工程量高于设定阈值，则认为所处位置在井底或在井底附近，关闭无线通讯模块；若工程量低于等于设定阈值，则认为所处位置在井口或在井口附近，在时钟模块的控制下定时打开无线通讯模块并发送组网信息；

温度阈值可以根据不同柱塞气举井的井况或同一柱塞气举井变化的井况及时调整，调整后的阈值通过无线通讯方式下发到井下压力计中；

步骤3，定时打开无线通讯模块后，若在规定时间内未收到地面控制仪组网信息回复，则认为组网失败，关闭无线通讯模块，等待下次定时到后再次发送组网信息；若在规定时间内收到地面控制仪组网信息，则认为组网成功，开始按规定协议格式与地面控制仪进行无线通讯，包括数据上传、阈值更新和设定时间间隔更新等；

步骤4，无线通讯完毕后，井下压力计关闭无线通讯模块、清空数据，按设定时间间隔继续采集压力温度。

与现有技术相比，本发明将气举排水采气、井筒压力温度采集、数据自动上传多种功能集成在柱塞一体，同时凭借有限的一次性电池容量完成较长时间的连续工作任务。解决了机械柱塞不能进行测试工作的问题；同时解决了存储式电子柱塞需定期人为去井场投放、打捞、回放数据的问题，节省大量人力物力，在不影响气井生产的前提下实现井况实时监测；与已有的柱塞气举控制系统相结合，根据实时监测数据及时调整开关井周期，最终提高柱塞气举井运行效率。

附图说明

附图1为柱塞压力计系统组成框图；

附图2为柱塞气举排水采气井井口无线通讯示意图；

附图3为井下压力计工作流程图；

其中，1—地面控制仪，2—地面控制仪的天线组件，3—井口防喷管，4—井口出水管，5—井下压力计，6—井下压力计的天线组件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例：

参照图1至图3，本实施例提供一种柱塞压力计的低功耗无线通讯系统，包括地面控制仪和井下压力计，地面控制仪包括微处理器和与微处理器相连的太阳能板、可充电电池、时钟模块、无线通讯模块、天线组件和GPRS模块，井下压力计包括微处理器和与微处理器相连的一次性电池、时钟模块、无线通讯模块、天线组件和采集模块，采集模块连接有传感器，传感器包括压力传感器和温度传感器。

地面控制仪安装于柱塞气举井井口防喷管出水管道外侧，地面控制仪的天线组件安装于出水管道内侧靠近防喷管中心管壁的位置，井下压力计的天线组件安装于开有拉槽的柱塞头中，天线组件的壳体选用透波性能良好、耐高温高压的非金属材料；地面控制仪与井下压力计之间的无线通讯距离大于9m，通讯环境为封闭的内径大于等于62mm的金属管，金属管内介质为气体；柱塞气举井排水采气时井下压力计随着开关井会在井筒内往复运动并按设定的采集间隔采集压力温度，因井底温度高、井口温度低，当采集的温度低于设定阈值时，判断井下压力计已到达井口，定时打开无线通讯模块。

其无线通讯方法如下：

步骤1，井下压力计5在时钟模块的控制下，按设定时间间隔采集压力温度原始值，压力温度标定系数存储在井下压力计中，将原始值经存储在压力计内部的压力温度标定系数换算为工程量；

步骤2，将工程量与设定阈值相比较，若工程量高于设定阈值，则认为所处位置在井底或在井底附近，关闭无线通讯模块；若工程量低于等于设定阈值，则认为所处位置在井口或在井口附近，在时钟模块的控制下定时打开无线通讯模块并发送组网信息；

温度阈值可以根据不同柱塞气举井的井况或同一柱塞气举井变化的井况及时调整，调整后的阈值通过无线通讯方式下发到井下压力计中；

步骤3，定时打开无线通讯模块后，若在规定时间内未收到地面控制仪组网信息回复，则认为组网失败，关闭无线通讯模块，等待下次定时到后再次发送组网信息；若在规定时间内收到地面控制仪组网信息，则认为组网成功，开始按规定协议格式与地面控制仪进行无线通讯，包括数据上传、阈值更新、设定时间间隔更新等。

步骤4，无线通讯完毕后，井下压力计关闭无线通讯模块、清空数据，按设定时间间隔继续采集压力温度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种柱塞压力计的低功耗无线通讯系统，其特征在于：包括地面控制仪和井下压力计，地面控制仪包括微处理器和与微处理器相连的太阳能板、可充电电池、时钟模块、无线通讯模块、天线组件和GPRS模块，井下压力计包括微处理器和与微处理器相连的一次性电池、时钟模块、无线通讯模块、天线组件和采集模块，采集模块连接有传感器，传感器包括压力传感器和温度传感器。

2.根据权利要求1所述一种柱塞压力计的低功耗无线通讯系统，其特征在于：地面控制仪安装于柱塞气举井井口防喷管出水管道外侧。

3.根据权利要求1所述一种柱塞压力计的低功耗无线通讯系统，其特征在于：地面控制仪的天线组件安装于出水管道内侧靠近防喷管中心管壁的位置，井下压力计的天线组件安装于开有拉槽的柱塞头中。

4.根据权利要求1所述一种柱塞压力计的低功耗无线通讯系统，其特征在于：地面控制仪与井下压力计之间的无线通讯距离大于9m。

5.一种柱塞压力计的低功耗无线通讯方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，井下压力计在时钟模块的控制下，按设定时间间隔采集压力温度原始值，将原始值经存储在压力计内部的压力温度标定系数换算为工程量；

步骤2，将工程量与设定阈值相比较，若工程量高于设定阈值，则认为所处位置在井底或在井底附近，关闭无线通讯模块；若工程量低于等于设定阈值，则认为所处位置在井口或在井口附近，在时钟模块的控制下定时打开无线通讯模块并发送组网信息；

步骤3，定时打开无线通讯模块后，若在规定时间内未收到地面控制仪组网信息回复，则认为组网失败，关闭无线通讯模块，等待下次定时到后再次发送组网信息；若在规定时间内收到地面控制仪组网信息，则认为组网成功，开始按规定协议格式与地面控制仪进行无线通讯，包括数据上传、阈值更新和设定时间间隔更新；

步骤4，无线通讯完毕后，井下压力计关闭无线通讯模块、清空数据，按设定时间间隔继续采集压力温度。