CN202215240U - 一种井下控制系统的唤醒装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于油田井下信号控制技术，采用电感线圈等电子元器件，尤其涉及用于石油天然气领域分层注水井井下智能配水器控制系统的一种井下控制系统的唤醒装置，所述装置包括电信号激发单元，电信号控制单元，控制电路，电源和投掷体；所述电信号激发单元的输出端与所述电信号控制单元的输入端连接，且所述的电信号控制单元的输出端和所述控制电路连接；本实用新型施工工艺简单，不用担心因井况不佳引起的电缆下不到位，和无线距离不准确而引起的控制失效情况发生，节约了施工时间和成本，施工安全隐患低，风险小，是一种高效、先进、成功率高的井下控制系统的唤醒方法。
Description
技术领域
本实用新型属于油田井下信号控制技术，采用电感线圈等电子元器件，尤其涉及一种用于石油天然气领域分层注水井井下智能配水器控制系统的唤醒装置。
背景技术
在现有技术中，有关井下数据交换的装置往往采用光缆等传输媒介，且对井下条件，传输介质要求，安装等存在较高要求。如，现有技术中，专利号：200720086399，其发明名称为井下数据无线交换装置。公开了一种井下数据无线交换装置，主要由井下数据测量仪和井下数据回读仪通过数据井下测量仪天线和井下数据回读仪天线无线耦合一体连接而构成。使用时，两仪器间通过天线耦合交换测量数据，数据交换完成后，再通过电缆将数据传送至地面。该装置能在不影响油井正常生产的情况下，长期工作在狭窄的油套环形空间内，以及高温、高压、高矿化度环境下，实现数据交换，获得油水井井下动态测试数据。
通过与该技术的对比分析发现，该技术存在以下方面的缺陷：
1)该技术使用时，两仪器间通过天线耦合交换测量数据，数据交换完成后，再通过电缆将数据传送至地面，整个井下数据的交换过程要借助通讯电缆的起下，施工繁琐，耗时长，对于高压注水井的指令控制和交换，起下电缆的方式存在 很大的安全隐患；
2)该技术采用的电缆起下回读仪的方式进行数据交换，某些井从环空起下，对于一些井况不佳的井，回读仪起下困难，中途存在仪器受阻的风险，难以下至目的深度，影响数据交换；
3)该技术通过天线耦合交换测量数据，在井下油水介质下，会影响数据传输的质量和效率，缩短有效传输距离；
4)采用电缆通信的方式，还存在深度误差的问题，如盘深器计深存在误差，不能准确将回读仪送至有效无线交换范围，也将影响数据的无线传输。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有技术问题，克服上述技术存在的不足而提供指令信号传输准确，信号损失少，成功率高，并易于操控的一种井下控制系统的唤醒装置。
为了实现上述发明目的，本实用新型所采取的技术方案为
一种井下控制系统的唤醒装置，所述装置包括电信号激发单元，电信号控制单元，控制电路，电源和投掷体；
所述电信号激发单元的输出端与所述电信号控制单元的输入端连接，且所述的电信号控制单元的输出端和所述控制电路连接；所述电源通过与控制电路连接，供电给所述唤醒装置；所述电信号激发单元通过所述投掷体运动切割磁力线产生感应电流，所述感应电流在所述控制电路和电信号控制单元控制下输出，即所述感应电流经所述电信号控制单元进行信号放大及模数转换为数字信号后，信号输送至所述控制电路。所述投掷体为金属钢体，且采用圆球或柱形的可导 磁材料。且所述投掷体穿过所述配水器中心管，且与所述绕线铜丝圈环面成角度穿越运动。所述电源为耐高温、高容量的高温电池。
在具体的实施中，所述电信号激发电源，电信号控制单元，控制电路和电源封装在配水器电路仓内。
在具体的实施中，所述电信号激发单元包括接箍线圈，所述接箍线圈包括导磁环、阻磁环、接箍线圈架和绕线铜丝；所述导磁环和所述阻磁环相连接在一起，接箍线圈架两头各安置一组导磁环和阻磁环的连接体，其中导磁环置于接箍线圈架和阻磁环最外部的位置；所述绕线铜丝缠绕在所述接箍线圈架上，且绕线铜丝和控制电路之间形成闭合回路。
在具体的实施中，所述的电信号控制单元包括电信号放大器和比较器。
所述电信号放大器为晶体管，所述感应电流输入放大器，进行相应倍数的信号放大，向所述比较器输出电压模拟信号；所述电信号放大器亦可采用集成运算放大器实现信号放大。所述的信号放大器在所述装置未被唤醒时处于超低能耗的工作状态，当接收到接箍线圈产生的电信号，开始正常工作进行信号放大。
所述电信号比较器的两路输入为模拟信号，输出则为二进制数字信号，且输入电压的差值增大或减小时，其输出保持恒定，当“+”输入端电压高于“-”输入端时，电压比较器输出为高电平。
在具体的实施中，所述的控制电路的核心为单片机，采用通用PIC系列单 片机，单片机型号为PIC16F883；所述单片机接收到信号比较器输出的高电平后，按预设程序向所述电源控制电路模块发送唤醒指令，激活电源控制电路，电源打破休眠状态，提供正常工作时所需的电压。
本实用新型采用上述技术方案，无需起下电缆，仅借助井口投掷的钢球即可激活井下智能配水器的控制系统，实现无线唤醒控制系统的目的。与起下电缆和其他无线通讯方式相比，本实用新型施工工艺简单，不用担心因井况不佳引起的电缆下不到位，和无线距离不准确而引起的控制失效情况发生，节约了施工时间和成本，施工安全隐患低，风险小，是一种高效、先进、成功率高的井下控制系统的唤醒方法。
附图说明
图为本实用新型的结构示意图
1-投掷体，2-阻磁环，3-导磁环，4-绕线铜丝，5-接箍线圈架，6-信号放大器，7-信号比较器，8-控制电路，9-电源，10-配水器电路仓，11-磁力线
将结合具体实施方式对结构进行说明
具体实施方式
一种井下控制系统的唤醒装置相当于一个井下系统的出发磁力开关，包括接箍线圈、投掷金属钢体1、信号放大器6、信号比较器7、单片机控制电路8及供电高温电池9。接箍线圈由阻磁环2、导磁环3、绕线铜丝4、接箍线圈架5组成。接箍线圈、信号放大器6、信号比较器7、单片机控制电路8及供电高温 电池9封装在智能配水器电路仓10内，随油管管柱一同下至措施层位。智能配水器下至井内后，假设要唤醒井下智能配水器的控制系统，让其工作，则可按照如下步骤操作：
从井口投掷金属钢体1，钢体下落穿过智能配水器中心管，由于钢体1与接箍线圈发出的磁场成一不平行的角度，将切割磁力线11；闭合的绕线铜丝4及产生感应电动势，生成感应电流；该模拟电信号经铜丝传递到处于超低能耗状态的信号放大器6，信号放大器接收到电信号打破休眠状态，将电信号放大到设计倍数后，信号送入下一级信号比较器7；信号比较器将放大后的模拟信号整形为方波型号，发送一高电平“1”至单片机控制电路8；单片机接收到这一高电平，进行识别和编码，启动单片机存储的系统工作程序，激活智能配水器的控制电路，开始按单片机的执行程序进行智能分层配水的相关工作，完成激活和唤醒控制系统的全过程。
本实用新型为一种用于石油天然气领域分层注水井井下智能配水器控制系统的唤醒装置，包括接箍线圈、投掷金属钢体、信号放大电路、信号比较器、单片机控制电路及供电高温电池。该装置利用信号激发钢体切割接箍线圈所产生的磁力线，接箍磁通量变化，闭合线圈内产生感应电动势的原理，在无需使用电缆传输信号指令的情况下，依靠从井口投放的金属钢体穿越智能配水器中心管，切割智能配水器内的接箍线圈，接箍上的感应线圈将产生的电信号，然后经电路信号放大、整形和模拟信号的转换后送至单片机，单片机接收到数字信号发出工作命令，从而实现井下控制系统的唤醒过程。
Claims (10)
1.一种井下控制系统的唤醒装置，其特征在于，所述装置包括电信号激发单元，电信号控制单元，控制电路，电源和投掷体；
所述电信号激发单元的输出端与所述电信号控制单元的输入端连接，且所述的电信号控制单元的输出端和所述控制电路连接；所述电源通过与控制电路连接，供电给所述唤醒装置；所述电信号激发单元通过所述投掷体运动切割磁力线产生感应电流，所述感应电流经所述电信号控制单元进行信号放大及模数转换为数字信号后，信号输送至所述控制电路；所述控制电路接收到数字信号，控制电路向电源控制电路发出工作指令，开始正常供电。
2.根据权利要求1所述的一种井下控制系统的唤醒装置，其特征在于，所述电信号激发电源，电信号控制单元，控制电路和电源封装在配水器电路仓内。
3.根据权利要求1所述的一种井下控制系统的唤醒装置，其特征在于，所述电信号激发单元包括接箍线圈，所述接箍线圈包括导磁环、阻磁环、接箍线圈架和绕线铜丝；所述导磁环和所述阻磁环相连接在一起，所述接箍线圈架两头各安置一组导磁环和阻磁环的连接体，其中导磁环置于接箍线圈架和阻磁环最外部的位置；所述绕线铜丝缠绕在所述接箍线圈架上，且绕线铜丝和控制电路之间形成闭合回路。
4.根据权利要求1所述的一种井下控制系统的唤醒装置，其特征在于，所述的电信号控制单元包括电信号放大器和比较器。
5.根据权利要求4所述的一种井下控制系统的唤醒装置，其特征在于，所述电信号放大器为晶体管，所述感应电流输入放大器，进行相应倍数的信号放大，向所述比较器输出电压模拟信号；所述电信号放大器亦可采用集成运算放大器实现信号放大；所述的信号放大器在所述装置未被唤醒时处于超低能耗的工作状态，当接收到接箍线圈产生的电信号，开始正常工作进行信号放大。
6.根据权利要求4所述的一种井下控制系统的唤醒装置，其特征在于，所述电信号比较器的两路输入为模拟信号，输出则为二进制数字信号，且输入电压的差值增大或减小时，其输出保持恒定，当“+”输入端电压高于“-”输入端时，电压比较器输出为高电平。
7.根据权利要求1所述的一种井下控制系统的唤醒装置，其特征在于，所述控制电路的核心为单片机，采用通用PI C系列单片机，单片机型号为PIC16F883；所述单片机接收到信号比较器输出的高电平后，按预设程序向所述电源控制电路模块发送唤醒指令，激活电源控制电路，电源打破休眠状态，提供正常工作时所需的电压。
8.根据权利要求1所述的一种井下控制系统的唤醒装置，其特征在于，所述投掷体为金属钢体，且采用圆球或柱形的可导磁材料。
9.根据权利要求1或8所述的一种井下控制系统的唤醒装置，其特征在于，所述投掷体穿过所述配水器中心管，且与所述绕线铜丝圈环面成角度穿越运动。
10.根据权利要求1或8所述的一种井下控制系统的唤醒装置，其特征在于，所述电源为耐高温、高容量的高温电池。
Priority Applications (1)
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| CN2011202163611U CN202215240U (zh) | 2011-06-24 | 2011-06-24 | 一种井下控制系统的唤醒装置 |
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| CN2011202163611U CN202215240U (zh) | 2011-06-24 | 2011-06-24 | 一种井下控制系统的唤醒装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202215240U true CN202215240U (zh) | 2012-05-09 |
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Family Applications (1)
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| CN2011202163611U Expired - Lifetime CN202215240U (zh) | 2011-06-24 | 2011-06-24 | 一种井下控制系统的唤醒装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN202215240U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109653735A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-04-19 | 西南石油大学 | 一种基于电流回路的钻井信号下传装置及信号下传方法 |
| CN109779601A (zh) * | 2019-02-18 | 2019-05-21 | 北京恒泰万博石油技术股份有限公司 | 一种旋转导向钻井系统的下传指令自适应解码方法 |
| CN110067540A (zh) * | 2018-01-19 | 2019-07-30 | 中国石油化工股份有限公司 | 实现分注测调井信号传递的系统 |
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2011
- 2011-06-24 CN CN2011202163611U patent/CN202215240U/zh not_active Expired - Lifetime
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| CN110067540A (zh) * | 2018-01-19 | 2019-07-30 | 中国石油化工股份有限公司 | 实现分注测调井信号传递的系统 |
| CN110067540B (zh) * | 2018-01-19 | 2021-09-21 | 中国石油化工股份有限公司 | 实现分注测调井信号传递的系统 |
| CN109779601A (zh) * | 2019-02-18 | 2019-05-21 | 北京恒泰万博石油技术股份有限公司 | 一种旋转导向钻井系统的下传指令自适应解码方法 |
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