CN116419179A - 一种井下和地面双向通信的编码/解码方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种井下和地面双向通信的编码/解码方法及系统，利用压力或流量波动实现注水井地面控制器和井下配水器之间信号传输，通过该编解码方法，可进行数据的解析及信号发送的控制。地面至井下通信时，通过地面控制器建立含有层位、水嘴开度的压力波码，井下智能配水器感应压力波动并完成解码，实现对不同层位配注量的测调，指令编码由唤醒码+层位码+开度码+结束码组成；井下至地面通信时，配水器作为脉冲发生器，开关水嘴产生压力和流量变化，地面利用高精度压力计监测流体波码，通过识别、整形与放大建立可识别方波完成数据的解析，指令编码由起始码+数据码+结束码+校验码组成。通过该编解码方法，可实现井下和地面的双向有效通信。
Description
技术领域
本发明属于油田注水开发技术领域，涉及一种井下和地面双向通信的编码/解码方法及系统。
背景技术
注水开发目前是长庆油田最主要的开发方式，水驱开发比例达90％以上，随着对油藏储层的深入认识，结合小层精细划分，逐渐形成了精细分注技术系列，一定程度满足了油藏的精细开发需求，从最初的偏心分注、桥式偏心至桥式同心分注，但都需要人工测调，测调工作量大，施工费用高。随着技术进步，近几年逐步实现了缆控井下数字式分注与无缆井下数字式分注技术，实现对井下小层注水量及压力的监测与控制，其中无缆井下数字式分注技术中，井下和地面的双向通信是十分重要的，急需一种可靠简单的编解码算法，来完成数据的传输及解析，从而实现井下和地面的双向稳定通信。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种井下和地面双向通信的编码/解码方法及系统，旨在解决现有技术中不能实现井下和地面的双向稳定通信的缺陷性技术问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明提出的一种井下和地面双向通信的编码/解码方法，包括如下步骤：
通过井口的电控阀开关建立井筒的压力波动，建立含有层位、水嘴开度的压力波码，实现地面至井下通信的编码过程；
井下智能配水器感应井筒内的压力波动并实现地面至井下通信的解码过程；
井下智能配水器作为脉冲发生器，开关水嘴产生压力和流量变化，建立压力波码，实现井下至地面通信的编码过程；
地面利用高精度压力计监测流体波码，通过识别、整形与放大建立可识别方波，完成数据的解析，实现井下至地面通信的解码过程。
优选地，压力波码采用压力-时长的编码方式，根据压力波码波形持续时间的长短产生特定含义的编码，井下智能配水器解析并执行该编码；
井下智能配水器全关或地层吸水状态不佳的情况下，先采用阶梯压力波的方式打开井下智能配水器，再用压力-时长编码传输指令。
优选地，地面至井下通信的指令编码由唤醒码、层位码、开度码和结束码组成；
其中，唤醒码代表唤醒各层数字式配水器；层位码代表明确执行指令的数字式配水器所处层位；开度码代表数字式配水器水嘴应打开的开度值；结束码代表提示数字式配水器指令结束。
优选地，层位码的层位为1-6层；
开度码分为16档，开度码的16个档分别为全关、开度1、开度2、开度3、开度4、开度5、开度6、开度7、开度8、开度9、开度10、开度11、开度12、开度13、开度14和全开。
优选地，唤醒码、层位码、开度码和结束码均为低位码；唤醒码、层位码、开度码和结束码之间的为高位码。
优选地，井下配水器向地面通信的指令编码由起始码、数据码、结束码和校验码组成；
其中，起始码提示开始上传数据，起始码个数为2N；数据码个数为x*N，x为上传数据每一数位的数值，数值取0-9，N代表编码发送延续时间；结束码提示该组数据上传结束，结束码为2N；校验码用于验证数据上传的真实性，校验码个数为y*N，y为上传数据的个位数值。
优选地，编码和解码过程按10进制执行。
本发明提出的一种井下和地面双向通信的编码/解码方法的系统，包括：
第一编码模块，所述第一编码模块用于通过井口的电控阀开关建立井筒的压力波动，建立含有层位、水嘴开度的压力波码，实现地面至井下通信的编码过程；
第一解码模块，所述第一解码模块用于井下智能配水器感应井筒内的压力波动并实现地面至井下通信的解码过程；
第二编码模块，所述第二编码模块用于井下智能配水器作为脉冲发生器，开关水嘴产生压力和流量变化，建立压力波码，实现井下至地面通信的编码过程；
第二解码模块，所述第二解码模块用于地面利用高精度压力计监测流体波码，通过识别、整形与放大建立可识别方波，完成数据的解析，实现井下至地面通信的解码过程。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行计算机程序时实现井下和地面双向通信的编码/解码方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现井下和地面双向通信的编码/解码方法的步骤。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提出的一种井下和地面双向通信的编码/解码方法，压力、流量波通信是在当前压力、流量的基础上增大或减小注水开关开度，从而产生压力、流量波，可提高通信效率。通信时无需井下配水器全关或者全开，有效的延长了井下配水器及电子产品的使用寿命、降低了仪器整体功耗。利用压力或流量波动实现注水井地面控制器和井下配水器之间信号传输，通过该编解码方法，可进行数据的解析及信号发送的控制。地面至井下通信时，通过地面控制器建立含有层位、水嘴开度的压力波码，井下智能配水器感应压力波动并完成解码，实现对不同层位配注量的测调；井下至地面通信时，配水器作为脉冲发生器，开关水嘴产生压力和流量变化，地面利用高精度压力计监测流体波码，通过识别、整形与放大建立可识别方波完成数据的解析。本发明提出井下和地面双向通信的编码/解码方法，可实现井下和地面的双向有效通信。
进一步地，地面至井下通信的一组指令编码由唤醒码+层位码+开度码+结束码组成，井下配水器向地面通信的指令编码由起始码+数据码+结束码+校验码组成，可大幅提高双向通信可靠性，降低误码率。
本发明提出的一种井下和地面双向通信的编码/解码方法的系统，通过将系统划分为第一编码模块、第一解码模块、第二编码模块和第二解码模块，采用模块化思想使各个模块之间相互独立，方便对各模块进行统一管理。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明井下和地面双向通信的编码/解码方法的流程图。
图2为本发明的地面控制器与井下配水器双向通信示意图。
图3为本发明的压力/流量随时间变化所构成的波形序列图。
图4为本发明的地面至井下传输指令编码图。
图5为本发明的井下至地面传输指令编码图。
图6为本发明的井下至地面传输数据图。
图7为本发明井下和地面双向通信的编码/解码系统图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明提出的一种井下和地面双向通信的编码/解码方法，如图1所示，包括如下步骤：
通过井口的电控阀开关建立井筒的压力波动，建立含有层位、水嘴开度的压力波码，实现地面至井下通信的编码过程；
井下智能配水器感应井筒内的压力波动并实现地面至井下通信的解码过程；
井下智能配水器作为脉冲发生器，开关水嘴产生压力和流量变化，建立压力波码，实现井下至地面通信的编码过程；
地面利用高精度压力计监测流体波码，通过识别、整形与放大建立可识别方波，完成数据的解析，实现井下至地面通信的解码过程。
如图2所示，为地面控制器与井下配水器双向通信示意图，地面至井下传输和井下至地面传输，具体实现步骤如下：
地面至井下传输：
地面控制系统控制前阀开关，建立注水井井筒压力波码，数字式配水器感应压力波动完成解码，并执行相应指令，实现地面与井下远程无线通信。井筒压力波码采用压力-时长的编码方式，控制前阀开关产生高、低压力波，通过该波形持续时间的长短可产生特定含义的编码，数字式配水器解析并执行该编码。
地面至井下通信的一组指令编码由唤醒码+层位码+开度码+结束码组成，如图3所示。其中，唤醒码代表唤醒各层数字式配水器，层位码代表明确执行指令的数字式配水器所处层位，层位为1-6，代表最多6层，开度码代表数字式配水器水嘴应打开的开度值，分为16档，分别为包括全关、开度1、开度2……开度14、全开，结束码代表提示数字式配水器指令结束。图中S代表编码发送延续时间，T代表配水器唤醒编码延续时间，两个参数均可设置，默认为2.5分钟。
当数字式配水器全关或地层吸水不好的情况下，先采用阶梯压力波的方式打开数字式配水器，再用压力-时长编码传输指令。
井下至地面传输：
井下配水器向地面通信的指令编码由起始码+数据码+结束码+校验码组成，4种编码均为低位码；每种编码之间的为间隔码，为高位码。其中，起始码提示开始上传数据，为2N；数据码为x*N，x为上传数据每一数位的数值(0-9)，上传数据保留小数点2位有效数值，遵循从左至右发送原则；结束码提示该组数据上传结束，为2N；校验码用于验证数据上传的真实性，为y*N，y为上传数据的个位数值。其中N代表编码发送延续时间，可设置，默认为5分钟。数据的编解码按照10进制执行。
实施例1：以地面对井下的通信为例进行说明。以图4说明，以对第二层配水器设置开度3为例，其中指令均为低位有效，低位之间的间隔时间均为S。附图3中T代表配水器唤醒编码延续时间，可以设置，此处采用5分钟，S代表间隔时间，可设置，此处采用默认值2.5分钟；层位CS为2S，表示将唤醒的配水器为第二层；配水器的开度为K1+K2组合(此处不详细赘述)，此处为3S+S，表示开度为3；开度和结束位一个S时常的间隔，结束位为2S，表示结束此组命令指令。此组码的编码时间为唤醒位耗时10分钟，层位码耗时7.5分钟，开度码耗时15分钟，结束码耗时7.5分钟，总共耗时40分钟。地面控制器通过压力及流量波的形式，将此组码传递到井下配水器，配水器接受到信号，执行第2层配水器开3的指令。
实施例2：以井下对地面的通信为例进行说明。以图5为例，井下配水器向地面通信的指令编码由起始码+数据码+结束码+校验码组成，4种编码均为低位码；每种编码之间的为间隔码，为高位码。其中，起始码提示开始上传数据，为2N；数据码为x*N，x为上传数据每一数位的数值(0-9)，上传数据保留小数点2位有效数值，遵循从左至右发送原则；结束码提示该组数据上传结束，为2N；校验码用于验证数据上传的真实性，为y*N，y为上传数据的个位数值。其中N代表编码发送延续时间，可设置，默认为5分钟。数据的编解码按照10进制执行。
如图6所示，为井下配水器向地面发送12.54数据的编码，其中起始位为2N，此处N为默认值5分钟，数据码如前所述，分别为十、个、小数点后第一位、小数点后第二位，中间间隔码时常均为2.5分钟，结束码为2N，校验码由于个位是2，此处为2N。配水器向地面发送这组指令后，地面控制器根据解析的内容解释出流量为12.54，并进行显示。
本发明提出的一种井下和地面双向通信的编码/解码方法的系统，如图7所示，包括：
第一编码模块，所述第一编码模块用于通过井口的电控阀开关建立井筒的压力波动，建立含有层位、水嘴开度的压力波码，实现地面至井下通信的编码过程；
第一解码模块，所述第一解码模块用于井下智能配水器感应井筒内的压力波动并实现地面至井下通信的解码过程；
第二编码模块，所述第二编码模块用于井下智能配水器作为脉冲发生器，开关水嘴产生压力和流量变化，建立压力波码，实现井下至地面通信的编码过程；
第二解码模块，所述第二解码模块用于地面利用高精度压力计监测流体波码，通过识别、整形与放大建立可识别方波，完成数据的解析，实现井下至地面通信的解码过程。
本发明一实施例提供的终端设备，该实施例的终端设备包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个方法实施例中的步骤。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。
所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。
所述终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。
所述处理器可以是中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述终端设备的各种功能。
所述终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
本发明提出的一种井下和地面双向通信的编码/解码方法及系统，其核心在于利用压力或流量波动实现注水井地面控制器和井下配水器之间信号传输，通过该编解码方法，可进行数据的解析及信号发送的控制。地面至井下通信时，通过地面控制器建立含有层位、水嘴开度的压力波码，井下智能配水器感应压力波动并完成解码，实现对不同层位配注量的测调，指令编码由唤醒码+层位码+开度码+结束码组成；井下至地面通信时，配水器作为脉冲发生器，开关水嘴产生压力和流量变化，地面利用高精度压力计监测流体波码，通过识别、整形与放大建立可识别方波，完成数据的解析，指令编码由起始码+数据码+结束码+校验码组成。通过该编解码方法，可实现井下和地面的双向有效通信，通信数据解析的准确率在98％以上。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种井下和地面双向通信的编码/解码方法，其特征在于，包括如下步骤：
通过井口的电控阀开关建立井筒的压力波动，建立含有层位、水嘴开度的压力波码，实现地面至井下通信的编码过程；
井下智能配水器感应井筒内的压力波动并实现地面至井下通信的解码过程；
井下智能配水器作为脉冲发生器，开关水嘴产生压力和流量变化，建立压力波码，实现井下至地面通信的编码过程；
地面利用高精度压力计监测流体波码，通过识别、整形与放大建立可识别方波，完成数据的解析，实现井下至地面通信的解码过程。
2.根据权利要求1所述的井下和地面双向通信的编码/解码方法，其特征在于，压力波码采用压力-时长的编码方式，根据压力波码波形持续时间的长短产生特定含义的编码，井下智能配水器解析并执行该编码；
井下智能配水器全关或地层吸水状态不佳的情况下，先采用阶梯压力波的方式打开井下智能配水器，再用压力-时长编码传输指令。
3.根据权利要求1所述的井下和地面双向通信的编码/解码方法，其特征在于，地面至井下通信的指令编码由唤醒码、层位码、开度码和结束码组成；
其中，唤醒码代表唤醒各层数字式配水器；层位码代表明确执行指令的数字式配水器所处层位；开度码代表数字式配水器水嘴应打开的开度值；结束码代表提示数字式配水器指令结束。
4.根据权利要求3所述的井下和地面双向通信的编码/解码方法，其特征在于，层位码的层位为1-6层；
开度码分为16档，开度码的16个档分别为全关、开度1、开度2、开度3、开度4、开度5、开度6、开度7、开度8、开度9、开度10、开度11、开度12、开度13、开度14和全开。
5.根据权利要求3所述的井下和地面双向通信的编码/解码方法，其特征在于，唤醒码、层位码、开度码和结束码均为低位码；唤醒码、层位码、开度码和结束码之间的为高位码。
6.根据权利要求1所述的井下和地面双向通信的编码/解码方法，其特征在于，井下配水器向地面通信的指令编码由起始码、数据码、结束码和校验码组成；
其中，起始码提示开始上传数据，起始码个数为2N；数据码个数为x*N，x为上传数据每一数位的数值，数值取0-9，N代表编码发送延续时间；结束码提示该组数据上传结束，结束码为2N；校验码用于验证数据上传的真实性，校验码个数为y*N，y为上传数据的个位数值。
7.根据权利要求1所述的井下和地面双向通信的编码/解码方法，其特征在于，编码和解码过程按10进制执行。
8.采用权利要求1～7中任意一项所述的井下和地面双向通信的编码/解码方法的系统，其特征在于，包括：
第一编码模块，所述第一编码模块用于通过井口的电控阀开关建立井筒的压力波动，建立含有层位、水嘴开度的压力波码，实现地面至井下通信的编码过程；
第一解码模块，所述第一解码模块用于井下智能配水器感应井筒内的压力波动并实现地面至井下通信的解码过程；
第二编码模块，所述第二编码模块用于井下智能配水器作为脉冲发生器，开关水嘴产生压力和流量变化，建立压力波码，实现井下至地面通信的编码过程；
第二解码模块，所述第二解码模块用于地面利用高精度压力计监测流体波码，通过识别、整形与放大建立可识别方波，完成数据的解析，实现井下至地面通信的解码过程。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行计算机程序时实现权利要求1至7中任意一项所述的井下和地面双向通信的编码/解码方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任意一项所述的井下和地面双向通信的编码/解码方法的步骤。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202111678843.3A CN116419179A (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种井下和地面双向通信的编码/解码方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202111678843.3A CN116419179A (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种井下和地面双向通信的编码/解码方法及系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116752935A (zh) * | 2023-08-23 | 2023-09-15 | 西安洛科电子科技股份有限公司 | 一种用于高速脉冲通信的地面控制装置及其调控方法 |
-
2021
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| CN116752935A (zh) * | 2023-08-23 | 2023-09-15 | 西安洛科电子科技股份有限公司 | 一种用于高速脉冲通信的地面控制装置及其调控方法 |
| CN116752935B (zh) * | 2023-08-23 | 2024-05-14 | 西安洛科电子科技股份有限公司 | 一种用于高速脉冲通信的地面控制装置及其调控方法 |
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