CN105298473A - 油气井井下生产信号传输采集***及传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油气井井下生产信号传输采集***，包括井道，还包括信号采集装置和信号中继装置；信号采集装置，信号采集装置固定设置于井道内，用于采集和存储井下生产信号；信号中继装置，信号中继装置设置于井道内并能够沿井道运动，信号中继装置在靠近信号采集装置或与信号采集装置接触时获取信号采集装置存储的井下生产信号。本发明还公开了油气井井下生产信号传输方法。本发明克服了现有的检测方式存在的井下生产信号不完整，难以对特定深度的井下生产信号进行采集的问题。

Description

油气井井下生产信号传输采集***及传输方法

技术领域

本发明涉及油气井生产领域，尤其涉及井下生产信号的传输。

背景技术

众所周知，为了提高油气井效率就必须全面的掌握井下的各种参数，及时的了解井下的动态信息。

对井下信号的检测始于20世纪30年代末期，最初只是用井下记录温度计探测井内的流体流动异常。在20世纪40年代，增加了井下记录压力计、流量计，对井下的压力、温度信号进行检测。在20世纪50年代，发展成为组合生产测井仪，温度计、压力计和流量计可以组合成一支仪器下井测量，在地面记录和显示测量值，并发展了电容持水率计和磁测井等井下检测方法。在20世纪60年代和70年代生产井井下检测构成了相对完整的体系，声波测井和放射性测井相继引入生产井井下检测，大大丰富了生产测井方法，扩大了生产井井下检测的范畴，使生产井井下检测不单可以探测井眼内流体的流动，并且可以用声波和变密度测井检查固井质量，用中子寿命测井和次生伽马能谱测井评价产层性质。

当前，对生产井井下信号的检测虽然具备了较为完善的检测设备和检测方法，但是如何将生产井井下检测装置获取的井下生产信号向井外传递却是一个难以解决的问题。

（1）生产井井道深度大，通常达到2000米以下，且井道内环境信号传输环境恶劣，采用无线信号传输井下生产信号，面临信号衰减快、信号干扰大的问题，导致无线信号难以传递至井口。利用从井道入口向下铺设的铠装电缆进行井下生产信号的传输，由于井道深度大，铠装电缆铺设距离长，铠装电缆将承受很大的拉力，且井下情况恶劣，导致铠装电缆极易破损断裂，寿命短。

（2）采用可活动的信号检测装置进行井下生产信号的传输。其具体原理如图1所示，井道1上设置有支管2，支管2上设置有通断阀3，井道1上还设置有第二通断阀7，信号检测装置8活动设置于井道1内。在需要检测井下生产信号时，关闭通断阀3，打开第二通断阀7，信号检测装置8在重力作用下向井道下方运动，信号检测装置8在运动过程中收集井下生产信号。完成收集后打开通断阀3，井道1内的油气向上运动带动信号检测装置8向上运动之井道1顶部。最后关闭第二通断阀7，从井道1顶部取出信号检测装置8，从而提取信号检测装置8中的井下生产信号。

这种方式克服了无线传输信号难以传递至井口，有线传输的铠装电缆极易破损断裂的问题。但是这种传输方式只能在信号检测装置8深入井道1内时才能收集井下生产信号，无法实现对井下生产信号的持续监测，导致得到井下生产信号不完整，无法实现对井下状况的有效监测。同时，在重力的作用下信号检测装置8自由向下运动，难以实现对特定深度的井下生产信号的采集。

发明内容

本发明的目的即在于克服现有技术的不足，提供一种能够对特定深度的井下生产信号进行持续采集，且便于将采集的生产信号传输至井口的油气井井下生产信号传输采集***。

本发明的另一个目的在于提供一种油气井井下生产信号传输方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

油气井井下生产信号传输采集***，包括井道，还包括信号采集装置和信号中继装置；信号采集装置，信号采集装置固定设置于井道内，用于采集和存储井下生产信号；信号中继装置，信号中继装置设置于井道内并能够沿井道运动，信号中继装置在靠近信号采集装置或与信号采集装置接触时获取信号采集装置存储的井下生产信号。

进一步的，还包括信号接收装置，信号接收装置固定于所述井道顶部的，信号接收装置在靠近所述信号中继装置或与所述信号中继装置接触时提取信号中继装置获取的井下生产信号。

进一步的，所述信号采集装置包括依次连接的第一信号采集模块、第一信号存储模块和第一信号传输模块；第一信号采集模块，用于采集井下生产信号；第一信号存储模块，用于存储井下生产信号：第一信号传输模块，用于向所述信号中继装置传输井下生产信号。

进一步的，所述信号中继装置包括相互连接的第二信号传输模块和第二信号存储模块；第二信号传输模块用于接收信号采集装置采集的井下生产信号；第二信号存储模块用于存储第二信号传输模块接收的井下生产信号；第二信号传输模块还用于发送第二信号存储模块中存储的井下生产信号。

进一步的，所述信号接收装置包括相互连接的第三信号传输模块和第三信号存储模块；第三信号传输模块用于接收所述信号中继装置获取的井下生产信号；第三信号存储模块用于存储第三信号传输模块接收的井下生产信号；第三信号传输模块还用于发送第三信号存储模块中存储的井下生产信号。

本发明的另一个目的通过以下技术方案实现：

油气井井下生产信号传输方法，包括如下步骤：

步骤A：信号采集装置持续采集并存储井下生产信号；

步骤B：信号中继装置沿井道向下运动；

步骤C：信号中继装置在靠近信号采集装置或与信号采集装置接触时获取信号采集装置存储的井下生产信号；

步骤D：信号中继装置沿井道向上运动至井道顶部；

步骤E：从信号中继装置中提取井下生产信号。

进一步的，所述步骤E中，由固定于井道顶部的信号接收装置在靠近信号中继装置或与信号中继装置接触时提取信号中继装置获取的井下生产信号。

进一步的，所述步骤A中：信号采集装置中的第一信号采集模块持续采集井下生产信号，第一信号存储模块存储信号采集装置采集的井下生产信号；

所述步骤C中：信号中继装置靠近信号采集装置时，信号采集装置中的第一信号传输模块将第一信号存储模块中存储的井下生产信号通过无线方式传送至信号中继装置；

或信号中继装置与信号采集装置接触时，信号采集装置中的第一信号传输模块将第一信号存储模块中存储的井下生产信号通过有线方式传送至信号中继装置。

进一步的，所述步骤C中：信号中继装置靠近信号采集装置时，信号中继装置中的第二信号传输模块通过无线方式接收信号采集装置采集的井下生产信号，第二信号存储模块存储第二信号传输模块接收的井下生产信号；

或信号中继装置与信号采集装置接触时，信号中继装置中的第二信号传输模块通过有线方式接收信号采集装置采集的井下生产信号，第二信号存储模块存储第二信号传输模块接收的井下生产信号；

所述步骤E中：第二信号传输模块通过有线或无线方式向外发送第二信号存储模块存储的井下生产信号。

进一步的，所述步骤E中：信号中继装置靠近信号接收装置时，信号接收装置中的第三信号传输模块通过无线方式接收信号中继装置获取的井下生产信号，第三信号存储模块存储第三信号传输模块接收的井下生产信号；

或信号中继装置与信号接收装置接触时，信号接收装置中的第三信号传输模块通过有线方式接收信号中继装置获取的井下生产信号，第三信号存储模块存储第三信号传输模块接收的井下生产信号。

本发明的优点和有益效果在于：

1．设置固定在井道内的信号采集装置，实现对特定深度的井下生产信号的持续采集。设置信号中继装置，实现对井下生产信号的传输。本发明克服了现有的检测方式存在的井下生产信号不完整，难以对特定深度的井下生产信号进行采集的问题。

2．设置信号接收装置，无需打开井道即可实现对信号中继装置中井下生产信号的提取。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例，下面将对描述本发明实施例中所需要用到的附图作简单的说明。显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据下面的附图，得到其它附图。

图1为现有的油气井井下生产信号传输采集的原理示意图；

图2为本发明中油气井井下生产信号传输采集***的结构示意图；

图3为本发明的工作原理框图；

其中，附图标记对应的零部件名称如下：

1-井道，2-支管，3-通断阀，4-信号采集装置，5-信号中继装置，6-信号接收装置，7-第二通断阀，8-信号检测装置，401-第一信号采集模块，402-第一信号存储模块，403-第一信号传输模块，501-第二信号传输模块，502-第二信号存储模块，601-第三信号传输模块，602-第三信号存储模块。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明，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、完整的描述。显而易见的，下面所述的实施例仅仅是本发明实施例中的一部分，而不是全部。基于本发明记载的实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下得到的其它所有实施例，均在本发明保护的范围内。

实施例：

如图2所示，油气井井下生产信号传输采集***，包括井道1，还包括信号采集装置4和信号中继装置5；信号采集装置4，信号采集装置4固定设置于井道1内，用于采集和存储井下生产信号；信号中继装置5，信号中继装置5设置于井道1内并能够沿井道1运动，信号中继装置5在靠近信号采集装置4或与信号采集装置4接触时获取信号采集装置4存储的井下生产信号。

油气井井下生产信号传输方法，包括如下步骤：

步骤A：信号采集装置4持续采集并存储井下生产信号；

步骤B：信号中继装置5沿井道1向下运动；

步骤C：信号中继装置5在靠近信号采集装置4或与信号采集装置4接触时获取信号采集装置4存储的井下生产信号；

步骤D：信号中继装置5沿井道1向上运动至井道1顶部；

步骤E：从信号中继装置5中提取井下生产信号。

需要说明的是，信号中继装置5在井道1中的运动可以由多种方式实现，例如：信号中继装置5自带动力（通过螺旋桨在充满液体的井道内运动，或通过走行部件沿井道爬行），或由重力和流体带动信号中继装置5沿井道1运动。

下面，以信号中继装置5被重力和流体带动为例，对本发明做具体说明。

如图2所示，油气井井下生产信号传输采集***，包括井道1、与井道1连接的支管2以及设置于支管2上的通断阀3，还包括信号采集装置4和信号中继装置5；信号采集装置4，信号采集装置4固定设置于井道1内，用于采集和存储井下生产信号并阻挡信号中继装置5向下运动；信号中继装置5，信号中继装置5设置于井道1内，信号中继装置5在重力的作用下沿井道1向下运动，在流体推力的作用下沿井道1向上运动，信号中继装置5在靠近信号采集装置4或与信号采集装置4接触时获取信号采集装置4存储的井下生产信号。

油气井井下生产信号传输方法，包括如下步骤：

步骤A：信号采集装置4持续采集并存储井下生产信号；

步骤B：关闭通断阀3，信号中继装置5在重力的作用下沿井道1向下运动；

步骤C：信号中继装置5在靠近信号采集装置4或与信号采集装置4接触时获取信号采集装置4存储的井下生产信号；信号中继装置5与信号采集装置4接触后停止向下运动；

步骤D：打开通断阀3，井道1中的流体从支管2流出，信号中继装置5在流体推力的作用下沿井道1向上运动至井道顶部；

步骤E：从信号中继装置5中提取井下生产信号。

设置固定在井道内的信号采集装置4，实现对特定深度的井下生产信号的持续采集。设置信号中继装置5，实现对井下生产信号的传输。本方案克服了现有的检测方式存在的井下生产信号不完整，难以对特定深度的井下生产信号进行采集的问题。

为了在不打开井道1顶部的情况下实现对信号中继装置5中的井下生产信号的提取，设置信号接收装置6，信号接收装置6固定于所述井道1顶部的，信号接收装置6在靠近所述信号中继装置5或与所述信号中继装置5接触时提取信号中继装置5获取的井下生产信号。

相对应的，步骤E中，由固定于井道1顶部的信号接收装置6在靠近信号中继装置5或与信号中继装置5接触时提取信号中继装置5获取的井下生产信号。

下面对本方案作进一步说明，如图3所示。

1．信号采集装置4包括依次连接的第一信号采集模块401、第一信号存储模块402和第一信号传输模块403；第一信号采集模块401，用于采集井下生产信号；第一信号存储模块402，用于存储井下生产信号：第一信号传输模块403，用于向所述信号中继装置5传输井下生产信号。

相对应的，所述步骤A中：信号采集装置4中的第一信号采集模块401持续采集井下生产信号，第一信号存储模块402存储信号采集装置4采集的井下生产信号；

所述步骤C中：信号中继装置5靠近信号采集装置4时，信号采集装置4中的第一信号传输模块403将第一信号存储模块402中存储的井下生产信号通过无线方式传送至信号中继装置5；

或信号中继装置5与信号采集装置4接触时，信号采集装置4中的第一信号传输模块403将第一信号存储模块402中存储的井下生产信号通过有线方式传送至信号中继装置5。

2．所述信号中继装置5包括相互连接的第二信号传输模块501和第二信号存储模块502；第二信号传输模块501用于接收信号采集装置4采集的井下生产信号；第二信号存储模块502用于存储第二信号传输模块501接收的井下生产信号；第二信号传输模块501还用于发送第二信号存储模块502中存储的井下生产信号。

相对应的，所述步骤C中：信号中继装置5靠近信号采集装置4时，信号中继装置5中的第二信号传输模块501通过无线方式接收信号采集装置4采集的井下生产信号，第二信号存储模块502存储第二信号传输模块501接收的井下生产信号；

或信号中继装置5与信号采集装置4接触时，信号中继装置5中的第二信号传输模块501通过有线方式接收信号采集装置4采集的井下生产信号，第二信号存储模块502存储第二信号传输模块501接收的井下生产信号；

所述步骤E中：第二信号传输模块501通过有线或无线方式向外发送第二信号存储模块502存储的井下生产信号。

3．所述信号接收装置6包括相互连接的第三信号传输模块601和第三信号存储模块602；第三信号传输模块601用于接收所述信号中继装置5获取的井下生产信号；第三信号存储模块602用于存储第三信号传输模块601接收的井下生产信号；第三信号传输模块601还用于发送第三信号存储模块602中存储的井下生产信号。

相对应的，所述步骤E中：信号中继装置5靠近信号接收装置6时，信号接收装置6中的第三信号传输模块601通过无线方式接收信号中继装置5获取的井下生产信号，第三信号存储模块602存储第三信号传输模块601接收的井下生产信号；

或信号中继装置5与信号接收装置6接触时，信号接收装置6中的第三信号传输模块601通过有线方式接收信号中继装置5获取的井下生产信号，第三信号存储模块602存储第三信号传输模块601接收的井下生产信号。

在上述方案中，第一信号采集模块401用于采集温度、压力、流量、密度等井下生产信号，其由压力计、流量计、温度计等现有的检测装置组成。

第一信号存储模块402、第二信号存储模块502和第三信号存储模块602为数据存储装置，例如半导体存储器（双极晶体管存储器、MOS晶体管存储器等）、磁表面存储器（磁盘、磁带等）或光存储器（光盘）等。

信号采集装置4、信号中继装置5和信号接收装置6之间的信号通过有线或无线的方式进行传递。通过无线方式进行信号传递时，第一信号传输模块403、第二信号传输模块501、第三信号传输模块601为ZigBee通信装置、NFC通信装置、Wi-Fi通信装置、BlueTooth通信装置或UWB（UtraWideband）通信装置等。

通过有线方式进行信号传递时，第一信号传输模块403包括用于信号传递的第一数据接头，第二信号传输模块501包括与第一数据接头对应的第二数据接头。当第一数据接头和第二数据接头结合时，信号中继装置5获取信号采集装置4存储的井下生产信号。第三信号传输模块603包括用于信号传递的第三数据接头，第二信号传输模块501包括与第三数据接头对应的地上数据接头，当第三数据接头和第四数据接头结合时，信号接收装置6提取信号中继装置5获取的井下生产信号。

需要说明的是，信号采集装置4、信号中继装置5之间采用有线方式传递信号，同时信号中继装置5和信号接收装置6之间采用无线方式传递信号；或信号采集装置4、信号中继装置5之间采用无线方式传递信号，同时信号中继装置5和信号接收装置6之间采用有线方式传递信号也是可行的。

信号采集装置4、信号中继装置5和信号接收装置6还可以包括用于对其内部模块进行高温高压防护的保护罩。

如上所述，便可较好的实现本发明。

Claims (10)

1.油气井井下生产信号传输采集***，包括井道（1），其特征在于：

还包括信号采集装置（4）和信号中继装置（5）；

信号采集装置（4），信号采集装置（4）固定设置于井道（1）内，用于采集和存储井下生产信号；

信号中继装置（5），信号中继装置（5）设置于井道（1）内并能够沿井道（1）运动，信号中继装置（5）在靠近信号采集装置（4）或与信号采集装置（4）接触时获取信号采集装置（4）存储的井下生产信号。

2.根据权利要求1所述的油气井井下生产信号传输采集***，其特征在于：

还包括信号接收装置（6），信号接收装置（6）固定于所述井道（1）的顶部，信号接收装置（6）在靠近所述信号中继装置（5）或与所述信号中继装置（5）接触时提取信号中继装置（5）获取的井下生产信号。

3.根据权利要求1或2所述的油气井井下生产信号传输采集***，其特征在于：

所述信号采集装置（4）包括依次连接的第一信号采集模块（401）、第一信号存储模块（402）和第一信号传输模块（403）；

第一信号采集模块（401），用于采集井下生产信号；

第一信号存储模块（402），用于存储井下生产信号：

第一信号传输模块（403），用于向所述信号中继装置（5）传输井下生产信号。

4.根据权利要求1或2所述的油气井井下生产信号传输采集***，其特征在于：

所述信号中继装置（5）包括相互连接的第二信号传输模块（501）和第二信号存储模块（502）；

第二信号传输模块（501）用于接收信号采集装置（4）采集的井下生产信号；

第二信号存储模块（502）用于存储第二信号传输模块（501）接收的井下生产信号；

第二信号传输模块（501）还用于发送第二信号存储模块（502）中存储的井下生产信号。

5.根据权利要求2所述的油气井井下生产信号传输采集***，其特征在于：

所述信号接收装置（6）包括相互连接的第三信号传输模块（601）和第三信号存储模块（602）；

第三信号传输模块（601）用于接收所述信号中继装置（5）获取的井下生产信号；

第三信号存储模块（602）用于存储第三信号传输模块（601）接收的井下生产信号；

第三信号传输模块（601）还用于发送第三信号存储模块（602）中存储的井下生产信号。

6.基于权利要求1~5中任意一项所述的***的油气井井下生产信号传输方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A：信号采集装置（4）持续采集并存储井下生产信号；

步骤B：信号中继装置（5）沿井道（1）向下运动；

步骤C：信号中继装置（5）在靠近信号采集装置（4）或与信号采集装置（4）接触时获取信号采集装置（4）存储的井下生产信号；

步骤D：信号中继装置（5）沿井道（1）向上运动至井道（1）顶部；

步骤E：从信号中继装置（5）中提取井下生产信号。

7.根据权利要求6所述的***的油气井井下生产信号传输方法，其特征在于：

所述步骤E中，由固定于井道（1）顶部的信号接收装置（6）在靠近信号中继装置（5）或与信号中继装置（5）接触时提取信号中继装置（5）获取的井下生产信号。

8.根据权利要求6或7所述的***的油气井井下生产信号传输方法，其特征在于：

所述步骤A中：信号采集装置（4）中的第一信号采集模块（401）持续采集井下生产信号，第一信号存储模块（402）存储信号采集装置（4）采集的井下生产信号；

所述步骤C中：信号中继装置（5）靠近信号采集装置（4）时，信号采集装置（4）中的第一信号传输模块（403）将第一信号存储模块（402）中存储的井下生产信号通过无线方式传送至信号中继装置（5）；

或信号中继装置（5）与信号采集装置（4）接触时，信号采集装置（4）中的第一信号传输模块（403）将第一信号存储模块（402）中存储的井下生产信号通过有线方式传送至信号中继装置（5）。

9.根据权利要求6或7所述的***的油气井井下生产信号传输方法，其特征在于：

所述步骤C中：信号中继装置（5）靠近信号采集装置（4）时，信号中继装置（5）中的第二信号传输模块（501）通过无线方式接收信号采集装置（4）采集的井下生产信号，第二信号存储模块（502）存储第二信号传输模块（501）接收的井下生产信号；

或信号中继装置（5）与信号采集装置（4）接触时，信号中继装置（5）中的第二信号传输模块（501）通过有线方式接收信号采集装置（4）采集的井下生产信号，第二信号存储模块（502）存储第二信号传输模块（501）接收的井下生产信号；

所述步骤E中：第二信号传输模块（501）通过有线或无线方式向外发送第二信号存储模块（502）存储的井下生产信号。

10.根据权利要求7所述的***的油气井井下生产信号传输方法，其特征在于：

所述步骤E中：信号中继装置（5）靠近信号接收装置（6）时，信号接收装置（6）中的第三信号传输模块（601）通过无线方式接收信号中继装置（5）获取的井下生产信号，第三信号存储模块（602）存储第三信号传输模块（601）接收的井下生产信号；

或信号中继装置（5）与信号接收装置（6）接触时，信号接收装置（6）中的第三信号传输模块（601）通过有线方式接收信号中继装置（5）获取的井下生产信号，第三信号存储模块（602）存储第三信号传输模块（601）接收的井下生产信号。