CN109209351A - 一种基于压电纤维自供电的抽油机井下信号测量与无线传输系统 - Google Patents
一种基于压电纤维自供电的抽油机井下信号测量与无线传输系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109209351A CN109209351A CN201811266564.4A CN201811266564A CN109209351A CN 109209351 A CN109209351 A CN 109209351A CN 201811266564 A CN201811266564 A CN 201811266564A CN 109209351 A CN109209351 A CN 109209351A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal measurement
- piezoelectric fabric
- self
- wireless transmission
- internal container
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 239000004744 fabric Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 37
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 claims abstract description 27
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 claims description 26
- 239000003129 oil well Substances 0.000 claims description 12
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims 1
- 210000003371 toe Anatomy 0.000 claims 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 8
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 32
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 3
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000002463 transducing effect Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001023788 Cyttus traversi Species 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/06—Measuring temperature or pressure
- E21B47/07—Temperature
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
- E21B41/0085—Adaptations of electric power generating means for use in boreholes
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/06—Measuring temperature or pressure
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/12—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
- E21B47/13—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling by electromagnetic energy, e.g. radio frequency
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
- H02N2/186—Vibration harvesters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于压电纤维自供电的抽油机井下信号测量与无线传输系统，由若干个信号测量与无线传输装置和地面无线发射/接收装置组成，信号测量与无线传输装置可以代替接箍用来连接抽油杆，抽油杆上下运动过程中，油液会在挡流片背面产生涡流，带动振动片会发生振动，振动片带动压电纤维振动产生电能，测量与无线传输装置中的柔性印刷电路板上有传感器信号处理电路、无线发送接收电路和主控制电路等，通过ZigBee无线通讯协议与地面通讯，实现了装置的自供电的井下无线通讯，结构简单，安装方便，适应性强，解决了现有技术中存在的成本高以及施工难度大的问题，可以根据不同的井深采用不同的安装方式适应不同的工作环境。
Description
技术领域
本发明关于油田井下监测技术，特别是关于油井井下直读监测技术，具体的讲是一种基于压电纤维自供电的抽油机井下信号测量与无线传输系统。
背景技术
在如今的采油工程中，有各式各样的采油方式，但是最主要使用的是有杆采油的方式。有杆采油使用细长的抽油杆连接着地下数千米的抽油泵，通过固定在地面的抽油机带动抽油杆上下运动达到抽油目的。
抽油杆是抽油机井的细长杆件，它上接抽油机的悬绳器，下接抽油泵起传递动力的作用。抽油杆单根长度为7.62、8或9.14米，材质一般是低碳合金钢经过调质处理, 单根抽油杆的两端加工成外螺纹，然后用一种叫接箍的标准连接件将一根根抽油杆连接起来，接箍的两端加工成内螺纹，长度一般为100毫米，外径比抽油杆稍大，这样在油管内通过抽油杆将地下油层处的油泵活塞与抽油机“驴头”上的悬绳器相连接，通过抽油机往复运动来泵油。
目前随着油价的下跌，各油田生产单位越来越重视生产节能增效，如对抽油机改为变频控制，实现可调的抽油频次，对注水井的注水压力和流量的优化改变来提升产油量，但目前这些参数的设定均是基于操作人员的经验，因为缺乏井下环境数据的测量，如注水井中注水压力和流量均很大，在油井中抽上来的是含水量很高的原油，就会造成能量的极大浪费。另一方面，目前的油井深度一般在2～3千米左右，新疆克拉玛依的油井深度可达6～7千米，而井下工况十分复杂，工作环境非常恶劣，不仅受到机、杆、泵等抽油设备的影响，还直接受到砂、蜡、气、水的影响，故障率很高，为了保证抽油井正常生产，延长抽油设备使用寿命，就必须及时、准确地掌握抽油井的工作状况，诊断抽油井所存在的故障。
我国现有的油井在生产过程中，几乎没有对油井井下环境参数进行监测，目前对于抽油井的工况主要通过采油工程技术员对抽油机示功图的分析和油井的管理经验确定，诊断结果准确性不高，情况复杂时只能通过抽出所有井下抽油杆和油管来查探情况，但该方法容易导致判断错误或投入不必要的测试作业费，并且很少存在可以直接检测井下其他数据的信号测量与无线传输部分。专利网公布了“一种利用压电技术发电的流体管道系统”（申请号：201510039957.1）这种发电的装置可以实现将流体流动产生的动能转换成电能，但是并不适用在油田抽油的环境中，因为抽油井的抽油管道中有抽油杆，抽油杆并不会转动。专利网公布的 “一种压电式流体发电机”（申请号：201610459316.6）是通过将流体流动过程中的脉动，带动压电薄膜的振动来达到发电的目的，这种装置同样不适合油田抽油的环境。专利网公布的“一种抽油杆井下受力信号测量与无线传输部分”（申请号：201310399077.6）这种井下受力信号测量与无线传输部分虽然可以通过设计了一个测试短节连接在抽油杆上测试井下的压力但是其电源是通过大容量蓄电池的方式供电，实际上井下空间非常有限，不可能提供很大容量的蓄电池，充电不方便，只有当修井时取出更换才行，一旦修井周期较长，电池可能已耗完，影响工作。专利网公布的 “井下密封式载荷传感器”（申请号：200910072873.2）与前者类似，但是同样没有解决前面所述的问题。常见的自供电信号测量与无线传输部分如专利网公布的“一种拉压式振动俘能器”（申请号：201510007482.8）是一种通过振动体带动惯性块运动从而使得压电振子振动发电，但是该发明是单端固定在振动体上的，与抽油环境并不能很好地相适应。除此之外也有人尝试直接放电缆下去，但是在抽油过程中电线易被拉断，同时布线后也会干扰修井工作。
发明内容
本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供抽油机油井井下信号测量与无线传输系统，其可以实现装置自供电，结构简单，安装方便，适应性强，解决了现有技术中存在的成本高以及施工难度大的问题，可以根据不同的井深采用不同的安装方式适应不同的工作环境。
本发明采取的技术方案是：整个系统由若干个信号测量与无线传输装置组成，每个信号测量与无线传输装置分为发电部分和信号测量与无线传输部分，供电部分固定在抽油杆上，信号测量与无线传输部分安装在所需深度的两根抽油杆之间，同时能替代接箍的作用。供电部分由压电纤维固定架、振动片、挡流片和压电纤维组成，两片压电纤维固定架通过螺栓连接后固定在抽油杆上，压电纤维一端与压电纤维固定架相连接，一端与振动片相连接，振动片与挡流片通过螺栓连接，振动片可以沿着压电纤维固定架上的槽口上下移动，压电纤维引出导线从压电纤维固定架边上的槽口引出，将发电极并联之后与接插件的母头相连。信号测量与无线传输部分由短节外壳、内部容器封盖、内部容器外壳、蓄电池、柔性印刷电路板、传感器、螺纹封盖和橡胶密封塞组成，短节外壳两端设置有内螺纹，并且两端都能与抽油杆配合，短节外壳还可以替代接箍的作用，短节外壳上开有小孔，可以固定接插件的公头，该公头可以和压电纤维引出的母头相连接，短节外壳固定的接插件公头引出导线，并将另一端制成另一接插件母头，螺纹封盖上有方形的小孔，使用工具可以旋转螺纹封盖，上螺纹封盖没有卡扣，下螺纹封盖有四个卡扣，内部容器外壳通过四个卡槽固定在下螺纹封盖上，内部容器封盖上也有四个卡扣可以固定在内部容器外壳上，内部容器封盖上还有一个开口，用于固定接插件公头，内部容器外壳内安装有传感器，蓄电池和柔性印刷电路板；传感器，蓄电池都和柔性印刷电路板相连，柔性印刷电路板上引出导线与固定在内部容器封盖上的接插件公头相连，短节外壳内部的接插件公头和母头相连。
当抽油机工作时，抽油杆上下运动过程中，油液充满抽油管，当抽油杆向上提或者下降的过程中，由于液体阻力使得挡流片相对于压电纤维固定架往下或者往上移动，挡流片带动振动片运动，固定在振动片上相对的两片压电纤维一片被拉伸一片被放松，可以确保压电纤维始终承受合理的应力，可靠性高，而且由于挡流片在运动的时候，油液会在其背面产生涡流，带动振动片会发生振动，振动片带动压电纤维振动产生电荷，柔性印刷电路板中具有整流稳压电路、充放电管理电路可以将交变的电流转化成直流充入蓄电池中, 传感器可以根据测试要求更换，柔性印刷电路板中更换为相应的传感信号放大、调理电路，通过蓄电池供电，并将数据存储在柔性印刷电路板的内存中，柔性印刷电路板上还有信号处理电路、无线信号发射和无线中继电路，可以将传感器采集到的信号通过无线的方式发射出去，也可以接收无线信号进行信号的中继。
进一步，短节外壳与抽油杆相连，短节外壳要具有足够的强度，采用优质的碳素结构钢为原料制造而成，具有不易生锈，不易腐蚀的特点，其外形与接箍相仿，两端为内螺纹，可代替接箍标准件。
进一步，所述的四个卡扣和下螺纹封盖是一体化制造的，卡扣和下螺纹封盖可以是塑料制成。
进一步，所述的压电纤维是D33压电材料，极化方向与测量时的施力方向相同，隔一定距离均布地粘接在压电纤维固定架和振动片之间。
进一步，所述的无线传输为ZigBee协议，ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗、高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。ZigBee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。
进一步，本装置的安装位置需要根据不同的井深和井下环境来综合考虑，若只需要测量最底部的数据，本装置可以每隔一定的距离安装一个，最下方的装置用于发射无线信号，其余的用于无线中继，使得无线信号一层层接力传输到地面被接收装置接收。
进一步，若需要测量油井内指定深度的数据，每一个中继也可以发射自己所在位置的传感器检测到的数据，作为一个新的信号测量与无线传输装置，将接收到的其他信号测量与无线传输装置发送的数据放大后发射出去。
在本发明中，利用抽油杆和油液相对运动，将机械能转化成电能，可以实现抽油井下的自供电测量，本发明的优点在于：1.可以在传统的线缆式供电难以实现的抽油井下通过自供电实现井下环境参数的检测，同时相对于现用的井下测量装置的发明，具有不必隔一段时间就更换一次蓄电池的优点；2.由于是在井下直接测量温度，其准确性较高，而且结构简单不需要对现有的抽油杆做改动即可使用；3.可以根据不同的测试条件，更换不同的传感器，以实现井下不同环境参数额测量；4.通过无线中继的方式解决了油井下不同深度的信号测量，实现了抽油机井下生产数据的无缆直读测试，解决了现有技术中存在的成本高以及施工难度大的问题。
附图说明
图1 是本发明的原理示意图。
图2 是本发明在井下一种布置示意图。
图3是本发明的安装视图。
图4是信号测量与无线传输部分剖视图。
图5是下螺纹封盖的俯视图。
图6 是柔性印刷电路板的示意图。
图7是供电部分的内部示意图。
图8是供电部分沿A-A的剖视图。
图9是供电部分的示意图。
图10是振动片和挡流片的装配示意图。
图11是振动片和挡流片装配图沿B-B的剖视图。
图12是内部容器的装配示意图。
图中套管1，绝缘扶正器2，油管3，抽油杆4，信号测量与无线传输装置501，地面无线接收/发射装置502，供电部分51，压电纤维固定架511，振动片512，挡流片513，压电纤维514，信号测量与无线传输部分52，短节外壳521，上橡胶密封盖522，上螺纹封盖523，下螺纹封盖524，卡扣5241，下橡胶密封盖525，内部容器封盖531，内部容器外壳532，传感器533，蓄电池534，柔性印刷电路板535，柔性印刷电路板主体5351，柔性印刷电路板端口5352，接箍6。
具体实施方式
如图所示，抽油井由套管1，绝缘扶正器2，油管3组成，其中抽油杆4在油管3之中运动。井下自供电装置5由供电部分51和信号测量与无线传输部分52组成，现有的抽油杆一般由接箍6连接，信号测量与无线传输部分52，在所需要测量的位置，将接箍6替换成信号测量与无线传输部分52，信号测量与无线传输部分52安装在两根抽油杆之间用于替代接箍的作用，信号测量与无线传输部分52的短节外壳521的两端都设置有内螺纹，可以和抽油杆端的外螺纹配合。
供电部分51固定在抽油杆4上，供电部分51由压电纤维固定架511、振动片512、挡流片513和压电纤维514组成，两片压电纤维固定架511通过螺栓连接后固定在抽油杆4上，压电纤维514一端与压电纤维固定架511相连接，一端与振动片512相连接，振动片512与挡流片513通过螺栓连接，振动片512可以沿着压电纤维固定架511上的槽口上下移动，压电纤维514引出导线从压电纤维固定架511边上的槽口引出，将发电极并联之后与接插件的母头相连。信号测量与无线传输部分52由短节外壳521、内部容器封盖531、内部容器外壳532、蓄电池534、柔性印刷电路板535、传感器533、上螺纹封盖523，下螺纹封盖524、上橡胶密封塞522和下橡胶密封盖525组成，短节外壳521两端设置有内螺纹，并且两端都能与抽油杆配合，短节外壳521还可以替代接箍的作用，短节外壳521上开有小孔，可以固定接插件的公头，该公头可以和压电纤维514引出的母头相连接，短节外壳521固定的接插件公头引出导线，并将另一端制成另一接插件母头，螺纹封盖上有方形的小孔，使用工具可以旋转螺纹封盖，上螺纹封盖523没有卡扣，下螺纹封盖524有四个卡扣，内部容器外壳通过四个卡槽固定在下螺纹封盖上524，内部容器封盖531上也有四个卡扣可以固定在内部容器外壳上532，内部容器封盖531上还有一个开口，用于固定接插件公头，内部容器外壳532内安装有传感器533，蓄电池534和柔性印刷电路板535；传感器533，蓄电池534都和柔性印刷电路板535相连，柔性印刷电路板535上引出导线与固定在内部容器封盖531上的接插件公头相连，短节外壳521内部的接插件公头和母头相连。
当抽油机工作时，抽油杆上下运动过程中，油液充满抽油管，当抽油杆向上提或者下降的过程中，由于液体阻力使得挡流片513相对于压电纤维固定架511往下或者往上移动，挡流片513带动振动片512运动，固定在振动片512上的相对的两片压电纤维514一片被拉伸一片被放松，可以确保压电纤维514始终承受合理的应力，可靠性高，而且由于挡流片513在运动的时候，油液会在其背面产生涡流，带动振动片512会发生振动，振动片512带动压电纤维514振动产生电荷，柔性印刷电路板535中具有整流稳压电路、充放电管理电路可以将交变的电流转化成直流充入蓄电池534中, 传感器533可以根据测试要求更换，柔性印刷电路板535中更换为相应的传感信号放大、调理电路，通过蓄电池534供电，并将数据存储在柔性印刷电路板535的内存中，柔性印刷电路板535上还有信号处理电路、无线信号发射和无线中继电路，可以将传感器533采集到的信号通过无线的方式发射出去，也可以接收无线信号进行信号的中继。
短节外壳521与抽油杆相连，短节外壳521要具有足够的强度，采用优质的碳素结构钢为原料制造而成，具有不易生锈，不易腐蚀的特点，其外形与接箍相仿，两端为内螺纹，可代替接箍6标准件。
所述的四个卡扣5241和下螺纹封盖524是一体化制造的，卡扣和下螺纹封盖可以是塑料制成。
所述的压电纤维514是D33压电材料，极化方向与测量时的施力方向相同，隔一定距离均布地粘接在压电纤维固定架511和振动片512之间。
所述的振动片512与挡流片513通过螺栓连接。
所述的供电部分51和信号测量与无线传输部分52之间通过接插件连接，安装时先断开接插件，待到两个部分都安装完毕后，用接插件连接。
所述的柔性印刷电路板535由柔性印刷电路板主体5351和柔性印刷电路板端口5352组成，柔性印刷电路板主体5351所有输入输出端口都与柔性印刷电路板端口5352相连，柔性印刷电路板端口5352是一个接插件，与传感器533和蓄电池相连534。
传感器533，蓄电池534，柔性印刷电路板535都通过胶固定在内部容器外壳532内部，内部容器封盖531，内部容器外壳532装配，二者通过卡扣连接。
本发明的一种实施方式为如图2所示，在井下所需深度将接箍替换为信号测量与无线传输装置501，之后每隔一定距离安装一个信号测量与无线传输装置，这些装置在结构上相同，仅在功能上不同。
所述的每隔一定距离为相邻的信号测量与无线传输装置的无线信号覆盖范围内的任意距离。
无线中继装置，可以接收信号测量与无线传输装置501、地面无线接收/发射装置502和其他无线中继装置的信号，地面无线接收/发射装置502可以接收到井下传输上来的信号，也可以将信号传输到井下。
所述的无线传输为ZigBee协议，ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗、高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。ZigBee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。
本发明的另外一种实施方式，若需测量井下一个或者多个指定位置的数据，那么将指定位置的接箍替换为本系统中的信号测量与无线传输装置501，信号测量与无线传输装置501可以测量该位置的数据，同时可以接收其他信号测量与无线传输装置501和地面无线发射/接收装置发出来的数据，以及将自身检测到的数据发射出去。
安装信号测量与无线传输装置501时需要保证在无线覆盖范围内至少有另一个信号测量与无线传输装置501。
所述的无线传输为ZigBee协议，ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗、高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。ZigBee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。
本文中所描述的具体实施实例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (9)
1.一种基于压电纤维自供电的抽油机井下信号测量与无线传输系统，其特征在于：由供电部分和信号测量与无线传输部分组成，供电部分由压电纤维固定架，振动片，挡流片，压电纤维组成；信号测量与无线传输部分由短节外壳、内部容器封盖、内部容器外壳、蓄电池、柔性印刷电路板、传感器、螺纹封盖和橡胶密封塞组成，短节外壳两端设置有内螺纹，并且两端都能与抽油杆配合，短节外壳还可以替代接箍的作用，短节外壳上开有小孔，可以固定接插件的公头，该公头可以和压电纤维引出的母头相连接，短节外壳固定的接插件公头引出导线，并将另一端制成另一接插件母头，螺纹封盖上有方形的小孔，使用工具可以旋转螺纹封盖，上螺纹封盖没有卡扣，下螺纹封盖有四个卡扣，内部容器外壳通过四个卡槽固定在下螺纹封盖上，内部容器封盖上也有四个卡扣可以固定在内部容器外壳上，内部容器封盖上还有一个开口，用于固定接插件公头，内部容器外壳内安装有传感器，蓄电池和柔性印刷电路板；传感器，蓄电池都和柔性印刷电路板相连，柔性印刷电路板上引出导线与固定在内部容器封盖上的接插件公头相连，短节外壳内部的接插件公头和母头相连。
2.如权利要求1所述的一种基于压电纤维自供电的抽油机井下信号测量与无线传输系统，其特征在于：所述的压电纤维之间并不相连，短边固定在振动片上。
3.如权利要求1所述的一种基于压电纤维自供电的抽油机井下信号测量与无线传输系统，其特征在于：所述的振动片与挡流片连接处做成阶梯，并通过螺栓连接。
4.如权利要求1所述的一种基于压电纤维自供电的抽油机井下信号测量与无线传输系统，其特征在于：螺纹封盖上面有方形小孔，可以使用方头的工具旋转螺纹封盖，使之进入短节外壳。
5.如权利要求1所述的一种基于压电纤维自供电的抽油机井下信号测量与无线传输系统，其特征在于：传感器，蓄电池，柔性印刷电路板都通过胶固定在内部容器外壳内，并将端口引出到固定在内部容器封盖上的接插件上。
6.如权利要求1所述的一种基于压电纤维自供电的抽油机井下信号测量与无线传输系统，其特征在于：供电部分的导线制成接插件母头后与固定在短节外壳上小孔上的接插件公头相连，小孔设置有密封处理。
7.如权利要求1所述的一种基于压电纤维自供电的抽油机井下信号测量与无线传输系统，其特征在于：下螺纹封盖上的四个卡扣可以和内部容器外壳上的凹槽配合，将内部容器外壳固定在下螺纹封盖上。
8.如权利要求1所述的一种基于压电纤维自供电的抽油机井下信号测量与无线传输系统，其特征在于：信号测量与无线传输装置的安装位置需要根据不同的井深和井下环境来综合考虑，若只需要测量最底部的数据，本装置可以每隔一定的距离安装一个，最下方的装置用于发射/接收无线信号，其余的用于无线中继，使得无线信号可以覆盖地面与整个抽油井。
9.如权利要求1所述的一种基于压电纤维自供电的抽油机井下信号测量与无线传输系统，其特征在于：若需要测量油井内指定深度的数据，每一个信号测量与无线传输装置既是中继也可以发射自己所在位置的传感器检测到的数据，将接收到的其他信号测量与无线传输装置发送的数据放大后发射出去。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811266564.4A CN109209351A (zh) | 2018-10-29 | 2018-10-29 | 一种基于压电纤维自供电的抽油机井下信号测量与无线传输系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811266564.4A CN109209351A (zh) | 2018-10-29 | 2018-10-29 | 一种基于压电纤维自供电的抽油机井下信号测量与无线传输系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109209351A true CN109209351A (zh) | 2019-01-15 |
Family
ID=64996909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811266564.4A Withdrawn CN109209351A (zh) | 2018-10-29 | 2018-10-29 | 一种基于压电纤维自供电的抽油机井下信号测量与无线传输系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109209351A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109763792A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-05-17 | 中国地质大学（武汉） | 一种随钻式的振动俘能器 |
| CN112593864A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-04-02 | 电子科技大学 | 自供能智能钻杆系统及井下数据传输方法 |
| CN115038151A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-09-09 | 电子科技大学 | 一种基于自供能的随钻通讯中继节点 |
-
2018
- 2018-10-29 CN CN201811266564.4A patent/CN109209351A/zh not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109763792A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-05-17 | 中国地质大学（武汉） | 一种随钻式的振动俘能器 |
| CN112593864A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-04-02 | 电子科技大学 | 自供能智能钻杆系统及井下数据传输方法 |
| CN115038151A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-09-09 | 电子科技大学 | 一种基于自供能的随钻通讯中继节点 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109267999A (zh) | 一种基于压电晶体自供电的抽油机井下信号测量与无线传输系统 | |
| CN107688100B (zh) | 一种基于涡激振动的管道流流速监测自供电传感器 | |
| CN109209351A (zh) | 一种基于压电纤维自供电的抽油机井下信号测量与无线传输系统 | |
| US20090080291A1 (en) | Downhole gauge telemetry system and method for a multilateral well | |
| CN105006991A (zh) | 叠层压电式井下能量采集装置 | |
| CN203522580U (zh) | 全方向振动能量收集装置 | |
| CN111622742B (zh) | 一种流体自发电参数检测与通信系统 | |
| CN105863616A (zh) | 一种煤矿井下防爆钻孔轨迹声波随钻测量系统及方法 | |
| CN106499372B (zh) | 集成电磁式流量计智能配注器 | |
| US20090079199A1 (en) | Electric generator operated by reciprocating wellbore pump and monitoring system used therewith | |
| CN205580557U (zh) | 一种水井自动抽水试验装置 | |
| CN201288544Y (zh) | 流量验封组合测试仪 | |
| CN101539015A (zh) | 井下无线压力传输发送器 | |
| CN102305065A (zh) | 油气井无缆信号传输方法及其系统 | |
| CN202100254U (zh) | 油气井无缆信号传输系统 | |
| CN109184670A (zh) | 一种基于电磁感应发电原理自供电的抽油机井下信号测量与无线传输系统 | |
| CN109113719A (zh) | 一种基于压电效应的抽油机井下自供电测量装置 | |
| CN219412567U (zh) | 用于测向下孔干孔测井换能器 | |
| CN107130957A (zh) | 一种油气井井下监测系统及用于该监测系统的自供电方法 | |
| CN203161209U (zh) | 伽马多项检测水泥密度测井仪 | |
| CN112593864A (zh) | 自供能智能钻杆系统及井下数据传输方法 | |
| CN109138981A (zh) | 一种基于电磁感应发电原理的井下自供电测量装置 | |
| CN201738908U (zh) | 超声波测控配水装置 | |
| CN206468341U (zh) | 一种基于lora技术的油田示功图采集传感器 | |
| CN109138980A (zh) | 一种基于压电晶体的抽油机井下自供电测量装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20190115 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |