CN201972697U

CN201972697U - 井下无缆声通讯接收器

Info

Publication number: CN201972697U
Application number: CN2011200227657U
Authority: CN
Inventors: 鲍洪涛; 汪泓; 宋志军; 杨志祥; 汪浩; 李瑜; 张崇刚; 孙玉香; 崔鸣; 谢长江; 王全福; 钟传鹤; 林帅; 王涛; 刘广义; 黄红兵
Original assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Priority date: 2011-01-24
Filing date: 2011-01-24
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2021-01-24

Abstract

本实用新型实施例提供一种井下无缆声通讯接收器，所述接收器包括：传感器，用于获取井下无缆声导测试仪传输的声波振动信号，并将所述声波振动信号转换成模拟电压信号；采集器，用于为所述传感器提供电源，并将所述传感器产生的模拟电压信号转换成数字信号；上位机，用于对所述采集器获取的数字信号进行滤波处理并解码，获得所述井下无缆声导测试仪传输的生产井压力测试数据。通过本实用新型实施例，减少了生产井压力测试数据传输过程中的干扰和衰减，能有效获得生产井压力测试数据。

Description

井下无缆声通讯接收器

技术领域

本实用新型涉及石油勘探，尤其涉及一种井下无缆声通讯接收器。

背景技术

在石油勘探、油气田开发领域中，需要通过一些测试应用技术将生产井压力测试数据传输到地面，以供地面的接收设备接收和使用。

目前，较为常用的是通过井下无缆声导测试仪，利用声波在油管壁传播的技术，实现将生产井压力测试数据传输到地面的接收设备。然而，在实际应用中，这种方式存在如下缺陷：

1)由于现有的接收设备抗干扰能力差，受外界干扰因素较多，导致接收数据受到影响；

2)随着测量深度的加深，井下声音发生器发出的信号经井壁传输至井口时，因功率有限(电池供电)和传输距离的增加而变得十分微弱，采用麦克记录声波信号已经无法检测声音编码信号，因而不能实现深井压力、温度数据传送；

3)井中通过编码的声波信号经井壁传送至地面，信号经过油管节箍，衰减较大，经常出现接收误码信号；

4)接收信号不能在现场实时处理，实现不了实时读取测试数据。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种井下无缆声通讯接收器，以解决目前的生产井压力测试数据传输过程中的缺陷。

本实用新型实施例的上述目的是通过如下技术方案实现的：

一种井下无缆声通讯接收器，所述接收器包括：

传感器，用于获取井下无缆声导测试仪传输的声波振动信号，并将所述声波振动信号转换成模拟电压信号；

采集器，用于为所述传感器提供电源，并将所述传感器产生的模拟电压信号转换成数字信号；

上位机，用于对所述采集器获取的数字信号进行滤波处理并解码，获得所述井下无缆声导测试仪传输的生产井压力测试数据。

通过本实用新型实施例，减少了生产井压力测试数据传输过程中的干扰和衰减，能有效获得生产井压力测试数据。

附图说明

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

图1为本实用新型实施例的井下无缆声通讯接收器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的传感器的组成框图；

图3为本实用新型实施例的传感器的机械安装示意图；

图4为本实用新型实施例的采集器的组成框图；

图5为本实用新型实施例的采集器的电路原理图；

图6为本实用新型实施例的上位机的组成框图；

图7为本实用新型实施例的维纳滤波器的滤波处理程序示意图；

图8为本实用新型实施例的井下无缆声通讯接收器的实施工艺示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

图1为本实用新型实施例提供的一种井下无缆声通讯接收器的结构示意图，请参照图1，该井下无缆声通讯接收器包括：

传感器11，用于获取井下无缆声导测试仪传输的声波振动信号，并将所述声波振动信号转换成模拟电压信号；

采集器12，用于为所述传感器提供电源，并将所述传感器产生的模拟电压信号转换成数字信号；

上位机13，用于对所述采集器获取的数字信号进行滤波处理并解码，获得所述井下无缆声导测试仪传输的生产井压力测试数据。

其中，传感器11和采集器12通过电缆连接，传感器11设置于生产井的井口内，采集器12和上位机13可以封装于一个机箱内，并设置于地面上。

其中，传感器11可以是微加速度三分量声音传感器，该微加速度三分量声音传感器是基于MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems，微电子机械系统)技术制成，并对纵波信号敏感，可以有效感应井下无缆声导测试仪传输的声波振动信号。

在一个实施例中，请参照图2，传感器11可以包括：

换能装置21，用于将井下无缆声导测试仪传输的声波振动信号转换为机械振动信号；

倍增交流电桥电路22，用于对换能装置21转换的机械振动信号进行放大；

信号畸变补偿电路23，用于对经过倍增交流电桥电路22放大的信号进行信号校正，获得模拟电压信号；

电压驱动输出电路24，用于输出经过信号畸变补偿电路23校正的模拟电压信号。

在本实施例中，该传感器可以通过图3所示的方式封装，请参照图3，其中，31为多芯电缆，用于连接采集器12；32为上锁固螺栓；33为上护线盖板；34为多芯密封胶塞；35为中继电路板；36为本实施例的传感器；37为下锁固螺栓；38为下密封仓盖板；39为油管短接。

通过本实施例的传感器，可以感应井下无缆声导测试仪传输的声波振动信号，根据该传感器的组成，完成了声波振动信号的机电转换功能。本实用新型实施例的井下无缆声通讯接收器采用该高灵敏MEMS声加速度传感器，具有在倾斜状态下除振幅发生变化外，灵敏度、失真等指标不变的特点，并且灵敏度比以往常规的检波器提高了约30％。

在一个实施例中，请参照图4，采集器12包括：

供电装置41，用于对传感器11供电；

转换装置42，用于将传感器11转换生成的模拟电压信号转换为数字信号。

在本实施例中，请参照图5，该供电装置41和转换装置42可以通过图5所示的单通道模拟信号前放与A/D转换模块完成，该单通道模拟信号前放与A/D转换模块与传感器11相连，用于对该传感器11供电，并将该传感器11转换生成的模拟电压信号转换为数字信号。

在图5所示的采集器中，除了包括单通道模拟信号前放与A/D转换模块以外，还可以包括：ARM主控制器，控制该采集器各组成部分的功能；检测/采集通道管理模块，管理该采集器与传感器之间的通路；检测信号产生模块，产生检测模块，以便检测/采集通道管理模块对该采集器与传感器之间的通路进行相应管理；逻辑控制模块，协助ARM主控制器控制该采集器各组成部分的功能；数据存储模块，存储该采集器所需的各类数据；仪器状态液晶显示，显示该采集器需要显示或处理的各类数据；单片机时间管理窗口，提供人机操作界面；上位机接口，用于连接上位机；状态测试系统，用于对该采集器的状态进行系统测试；电源模块，通过蓄电池，例如12V100Ah铝酸蓄电池为该采集器供电。以上采集器的组成是常规采集器的组成，其各组成部分的功能与现有的采集器相同，在此不再赘述。

本实施例的采集器12的电路原理如图5所示。由于传感器11的电压信号是模拟量，必须在采集器12中进行A/D(Analog/Digital，模拟数字)转换，使信号数字化。传感器11工作需要的电源由采集器12提供。采集器12将转换完成的数字信号上传给上位机13进行智能处理。

在一个实施例中，请参照图6，上位机13包括：

维纳滤波器61，用于通过维纳滤波技术对采集器12转换获得的数字信号进行滤波，获得所述声波振动信号对应的声音编码信息；

解码器62，用于对维纳滤波器61获得的声音编码信息进行解码，获得生产井压力测试数据。

图7为本实施例的维纳滤波器61的维纳滤波处理的程序示意图，请参照图7，该维纳滤波器61通过电磁兼容设计、宽频带阻抗匹配、信号、电源滤波等手段，充分压制外界电气噪声。从芯片性能筛选，工艺设计等方面保证了低噪声地震数据采集通道的工作稳定性。该维纳滤波器61可以采用常规的维纳滤波器来实现，在此不再赘述。

本实施例的解码器62采用低噪声的放大、正交相关接收、维纳最小均方误差滤波等方式，实现了接收机输出信噪比的提高。采用最大似然比检测和编码识别，实现了通讯系统中的干扰抑制及降低误码率。采用端口累加值与预定特征值作比较，满足要求时将相应的码存入CODER，否则清零出错标志位。该编码器62可以采用常规的编码器来实现，在此不再赘述。

本实施例的上位机13将采集器12传送来的数字化信号，通过维纳(Wiener)滤波技术进行滤波。滤波后得到的实际输出即是被还原的井下无缆声导测试仪发送的声音编码信息，再将编码信息解码，即可得到井下无缆声导测试仪发送的测试数据，如温度、压力等参数。由此完成了生产井压力数据的传输。

为使本实施例的井下无缆声通讯接收器的各组成部分的功能更加清楚易懂，以下结合实施工艺对本实施例的井下无缆声通讯接收器的应用进行详细说明。

图8为本实施例的井下无缆声通讯接收器的实施工艺示意图，请参照图8，其中，81为上位机，82为采集器，83为电缆，84为井口，85为传感器，86为油管，87为井下无缆声导测试仪。该井下无缆声导测试仪88随生产管柱下入井中，井口84内安装传感器85，地面安装采集器82和上位机81，传感器85与采集器82之间用电缆相连接，构成完整测试、传输、监听、滤波解码系统。当井下无缆声导测试仪87发出声音编码信号，沿管壁上传到井口84时，被井口84内的传感器85接收，转换成电信号传送到采集器82，并由上位机81滤波解码，解码后显示并存储井下的温度、压力等测试数据。

本实用新型实施例的井下无缆声通讯接收器，采用更灵敏的声波传感器，完成了微弱声音信号的电量化；采用高分辨率低噪声的A/D采集电路，将传感器输出的模拟信号数字化；通过维纳(Wiener)滤波技术提取强背景噪声干扰下的声编码信号，进而完成了测试数据的识别。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、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，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种井下无缆声通讯接收器，其特征在于，所述接收器包括：

2.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述传感器和所述采集器通过电缆连接，所述传感器设置于所述生产井的井口内，所述采集器和所述上位机设置于地面上。

3.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述传感器为微加速度三分量声音传感器。

4.根据权利要求3所述的接收器，其特征在于，所述传感器包括：

换能装置，用于将所述声波振动信号转换为机械振动信号；

倍增交流电桥电路，用于对所述换能装置转换的机械振动信号进行放大；

信号畸变补偿电路，用于对经过所述倍增交流电桥电路放大的信号进行信号校正，获得模拟电压信号；

电压驱动输出电路，用于输出经过所述信号畸变补偿电路校正的模拟电压信号。

5.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述采集器包括：

供电装置，用于对所述传感器供电；

转换装置，用于将所述模拟电压信号转换为数字信号。

6.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述上位机包括：

维纳滤波器，用于通过维纳滤波技术对所述数字信号进行滤波，获得所述声波振动信号对应的声音编码信息；

解码器，用于对所述声音编码信息进行解码，获得测试数据。