CN105756671A - 一种用于油气井的无线双向信息传输装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于油气田井的无线双向信息传输装置。所述装置由九个部分组成，包括地面信号接收及下传电路、井口密封盖板、绝缘隔离套、井筒套管、油管、下隔离连接器、信号馈电短路短节、井下信号上传及接收电路和电路密封舱体。所述装置利用井内已有管柱作为信息传送载体，实现井上与井下双向无线信息传输功能，可将井下传感器采集的数据实时或定时传输到地面，也可以将由地面设备发出的控制信号传输到井下来控制井下传感器的开启、关断或运转。本发明的优点在于：无需下入电缆，施工简单，施工成本低，可实现地面和井下信息的实时传输或分时传输。
Description
技术领域
本发明涉及油气开采领域的信息传输设备，具体涉及一种用于油气田井的无线双向信息传输装置。
背景技术
当前在石油、页岩气及煤层气注水和采油、采气井中，要获取井下传感器采集的数据或是由地面对井下的传感器进行启动及关断控制，一般采用两种方式，一种是用电缆传输信号，即通过电缆将井下传感器采集的数据传输到地面，同时将控制信号由地面传输到井下；另一种是用钢丝绳吊装的信号收发工具，即由钢丝绳吊装信号收发工具从油管内下放到井下与传感器对接来读取传感器采集的数据。
通常在采油、采气井中采油、采气工具连接在油管的尾端，传感器安装在采油、采气工具上，在注水井中配水器也是连接在油管的尾端，传感器安装在配水器内，所以由地面连接井下传感器的信号电缆在敷设时就需要随油管一同下入到井下，但这种作业方式存在以下的问题：由于电缆敷设在油管和套管之间，电缆在敷设作业时随油管下放的电缆可能与套管产生摩擦而导致电缆破损，尤其是电缆在井斜角较大的斜井中敷设时，以及电缆随油管通过大位移井的位移井段、水平井的曲率半径段和水平段时，因电缆自身重力产生拖垂使其与套管摩擦而造成破损甚至被卡断。由此看来这种有缆通讯的方式其作业成本和作业风险都是极高的。
若采用钢丝绳吊装的信号收发工具来获取井下传感器采集的数据，也存在以下几方面的问题：1.由地面下放的钢丝绳吊装信号收发工具必须与传感器对接好才能从传感器中读取数据，因此操作起来不但繁琐、费时、费力，而且一旦对接得不好数据很难成功地读出；2.当采油、采气及注水井的井斜角大于45。时，或是传感器位于水平井中的水平段上时，用钢丝绳吊装信号收发工具是几乎无法进行操作的；3.这种方式不具有数据的实时传输以及对传感器的实时控制性。从以上几个方面可以看出钢丝绳吊装信号收发工具的应用受到很大的限制。
目前在石油、页岩气及煤层气注水和采油采气井中还没有在无电缆情况下将井下信息实时上传到地面以及将地面控制信号传输到井下的双向传输技术。
发明内容
为解决当前油气开采环境中，井上、井下数据传输方面的困难和问题，本发明提供一种用于油气田井的无线双向信息传输装置。所述装置利用井内已有管柱作为信息传送载体，实现井上与井下双向无线信息传输功能，可将井下传感器采集的数据实时或定时传输到地面，也可以将由地面设备发出的控制信号传输到井下来控制井下传感器的开启、关断或运转。
为实现上述目标，本发明采用以下技术方案：
一种用于油气田井的无线双向信息传输装置。所述装置由九个部分组成，包括地面信号接收及下传电路、井口密封盖板、绝缘隔离套、井筒套管、油管、下隔离连接器、信号馈电短路短节、井下信号上传及接收电路和电路密封舱体。所述地面信号接收及下传电路与所述井口密封盖板和井筒套管相连接，所述绝缘隔离套将所述井口密封盖板、油管和井筒套管在井口处绝缘隔离开来，所述下隔离连接器在油管的尾部将油管与电路密封舱体绝缘隔离开来，所述信号馈电短路短节实现井筒套管与电路密封舱体之间的电连接，所述井下信号上传及接收电路位于所述电路密封舱体内部，并通过导线与电路密封舱体相连接，所述井筒套管在所述油管的***，两者之间通过油管防贴靠扶正器隔开。
所述的地面信号接收及下传电路由变压器、+5V稳压电源、信号发射与接收控制器、功率放大器、小信号放大器、信号滤波器、信号整形器和信号隔离器组成。所述信号隔离器由一磁环和绕制在磁环上的三组线圈构成，第一组为输入/输出线圈，第二组为信号输入线圈，第三组为信号输出线圈。所述磁环的材质为铁氧体或坡莫合金。所述变压器的一端连接外部工频电源，另一端与所述+5V稳压电源相连接；所述+5V稳压电源的一端与所述变压器相连接，另一端与所述的信号发射与接收控制器相连接；所述信号发射与接收控制器的一端分别与所述+5V稳压电源和所述信号整形器相连接，另一端与所述的功率放大器相连接；所述功率放大器的一端与所述的信号发射与接收控制器相连接，另一端与所述信号隔离器的信号输出线圈相连接；所述信号整形器的一端与所述的信号发射与接收控制器相连接，另一端与所述信号滤波器相连接；所述信号滤波器的一端与所述的信号整形器相连接，另一端与所述小信号放大器相连接；所述小信号放大器的一端与所述的信号滤波器相连接，另一端与所述信号隔离器的信号输入线圈相连接；所述信号隔离器的信号输入线圈的一端与所述小信号放大器相连接，另一端接地；所述信号隔离器的信号输出线圈的一端与所述功率放大器相连接，另一端接地；所述信号隔离器的输入/输出线圈的一端与信号输入/输出线相连接，另一端与信号地线相连接。
所述井口密封盖板上有一井口接地销，用于连接所述地面信号接收及下传电路的输出地线。
所述井筒套管的上端有一地面信号线套管连接销，用以连接所述地面信号接收及下传电路的信号输入/输出线。
所述油管的中部安装有若干油管防贴靠扶正器，其作用是避免油管与所述井筒套管发生接触，所述防贴靠扶正器采用橡胶类材料制成；在油管的尾端有一个电路舱与油管接地连线固定销，其作用是与所述电路舱体的接地线密封塞引出的地线相连接。
所述下隔离连接器由绝缘隔离短节、绝缘扶正器和连接短节组成，所述绝缘隔离短节采用玻璃钢或其他高强度绝缘材料制成，所述绝缘扶正器采用橡胶类材料制成。
所述信号馈电短路短节由馈电短路短节和馈电短路弹簧架组成。
所述井下信号上传及接收电路由控制器、功率放大器、双向信号隔离器、信号整形器、信号滤波器、小信号放大器和+5V电池组成。所述+5V电池与各功能模块均有连接，为其提供电能；所述控制器是整个电路的核心，由单片机充任。所述信号隔离器由一磁环和绕制在磁环上的三组线圈构成，第一组为输入/输出线圈，第二组为信号输入线圈，第三组为信号输出线圈。所述磁环的材质为铁氧体或坡莫合金。所述控制器的一端分别与传感器控制线和传感器数据线相连接，另一端分别与所述功率放大器和信号整形器相连接；所述功率放大器的一端与所述控制器相连接，另一端与所述信号隔离器的信号输出线圈相连接；所述信号隔离器的信号输出线圈的一端与所述功率放大器相连接，另一端接地；所述信号整形器的一端与所述控制器相连接，另一端与所述信号滤波器相连接；所述信号滤波器的一端与所述信号整形器相连接，另一端与所述小信号放大器相连接；所述小信号放大器的一端与所述信号滤波器相连接，另一端与所述信号隔离器的信号输入线圈相连接；所述信号隔离器的信号输入线圈的一端与所述小信号放大器相连接，另一端接地；所述信号隔离器的输入/输出线圈的一端与信号输入/输出线相连接，另一端与信号地线相连接。
所述井下电路舱体由电路舱本体、电路舱密封壳、接地线密封塞。
一种用于油气田井的无线双向信息传输装置，其信号传输通道由两部分构成，一部分是传输通道，另一部分是地线。所述传输通道包括所述地面信号接收及下传电路的信号输入/输出线、井筒套管、信号馈电短路短节、电路舱体、所述井下信号上传及接收电路的信号输入/输出线。所述地面信号接收及下传电路的信号输入/输出线与所述井筒套管上端的地面信号输送线套管连接销相连接，所述井筒套管井下部分的内壁与所述信号馈电短路短节的弹簧架通过弹性压力实现电接触；所述信号馈电短路短节连接在所述电路舱体上，所述井下信号上传及接收电路的信号输入/输出线与所述的电路舱体相连接，从而构成从地面信号接收及下传电路至井下信号上传及接收电路的信号传输线路。所述地线包括井口盖板、与油管连接的井口设备、油管、油管尾端的电路舱与油管接地线固定销以及位于所述电路舱体上的接地线密封塞。所述井口盖板是***的接地板，它与所述地面信号接收及下传电路的接地线、井口设备和油管相连接，形成共地；所述油管通过其尾端的电路舱与油管接地线固定销同所述电路舱体上的接地线密封塞引出的地线相连接，从而将电路舱及位于其中的所述井下信号上传及接收电路接地。
一种用于油气田井的无线双向信息传输装置，其工作过程是：
1）指令发送：首先，所述地面信号接收及下传电路中的信号发射与接收控制器根据井下传感器的工作模式，产生控制编码，并将控制编码调制为载波信号，载波频率在1KHz-100KHz，调制好的载波信号输入到所述功率放大器，经功率放大后的信号输入到所述信号隔离器的信号输出线圈内，在磁芯的互感作用下信号耦合到所述输入/输出线圈上；然后，由所述输入/输出线圈输出的信号经过所述的信号输入/输出线馈入所述信号传送通道。
2）指令信号传输：首先，由所述地面信号接收及下传电路发出的指令信号，通过所述的信号输入/输出线，连接到所述井筒套管上端的地面信号输送线套管连接销；其次，指令信号沿着所述井筒套管的井下部分，通过所述信号馈电短路短节，传递到所述电路舱体；再次，指令信号通过连接在电路舱体上的导线，传递到所述井下信号上传及接收电路的信号输入/输出线。
3）指令信号接收与处理：首先，从所述井下信号上传及接收电路的信号输入/输出线传入的指令信号传送到所述信号隔离器的信号输入/输出端；其次，该指令信号经所述信号隔离器的输入/输出线圈耦合到所述信号输入线圈上，并馈入到所述小信号放大器；再次，指令信号经所述信号滤波器及所述信号整形器处理后送入所述控制器中对信号进行解调并恢复出地面下传的指令；最后，所述控制器根据指令对井下传感器进行控制操作，以确定井下传感器的数据采集和数据上传。
4）数据发送：首先，由所述井下信号上传及接收电路发出的数据信号，通过所述的信号输入/输出线连接到所述电路舱体上；其次，数据信号通过所述信号馈电短路短节，传递到所述井筒套管上；再次，数据信号传输到所述井筒套管上端的地面信号输送线套管连接销；最后，数据信号通过所述的信号输入/输出线传输到所述地面信号接收及下传电路。
5）数据信号接收与处理：首先，从井下上传到地面的数据信号由所述地面信号接收及下传电路的信号输入/输出线进入所述信号隔离器的输入/输出线圈；其次，数据信号经互感耦合到所述信号输入线圈，并馈入到所述小信号放大器；再次，数据信号经所述信号滤波器、信号整形器处理后送入所述信号发射与接收控制器；最后在所述信号发射与接收控制器中对接收的井下传感器信号进行解调恢复数据，并将恢复出的数据存储随时等待电脑的读出。
所述指令信号与数据信号既可以分时传输，也可以同时传输。
本发明的优点和有益效果为：
1）采用井内已有管柱作为信号传输载体，无需下入电缆，施工简单，施工成本低；
2）可实现地面和井下信息的实时传输或分时传输。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明所述一种用于油气田井的无线双向信息传输装置构成图。
图中，A是地面信号接收及下传电路，B是井口密封盖板，C是绝缘隔离套，D是井筒套管，E是油管，F是下隔离连接器，G是信号馈电短路短节，H是井下信号上传及接收电路，I是密封舱体。
图2为本发明所述地面信号接收及下传电路结构图。
图中，A0是地面工频电压输入，A1是变压器，A2是+5V稳压电源，A3是信号发射与接收控制器，A4是功率放大器，A5是信号整形器，A6是信号滤波器，A7小信号放大器，A8是信号隔离器，A8-1是信号输入/输出线圈，A8-2是信号输入线圈，A8-3是信号输出线圈，A9是信号输入/输出线，A10是接地。
图3为本发明所述井下信号上传及接收电路结构图。
图中，H0是传感器控制信号线，H1是传感器数据信号线，H2是控制器，H3是功率放大器，H4是信号整形器，H5是信号滤波器，H6是小信号放大器，H7是双向信号隔离器，H7-1是信号输入/输出线圈，H7-2是信号输入线圈，H7-3是信号输出线圈，H8是+5V电池，H9是信号输入/输出线，H10是接地。
图4为本发明所述井筒套管结构图。
图中，D1是地面信号输送线套管连接销，D2是套管管体。
图5为本发明所述油管结构图。
图中，B1是井口接地销，E1是油管防贴靠扶正器，E2是电路舱与油管接地连线固定销。
图6为本发明所述下隔离连接器结构图。
图中，F1是绝缘隔离短节，F2是绝缘扶正器，F3是连接短节。
图7为本发明所述绝缘隔离套示意图。
图8为本发明所述井下电路舱体示意图。
图中，I1是电路舱本体，I2是电路舱密封壳，H是井下信号上传及接收电路，I3是接地线密封塞。
图9为本发明所述信号馈电短路短节结构图。
图中，G1是馈电短路短节，G2是馈电短路弹簧架。
具体实施方式
实施例1
一种用于油气田井的无线双向信息传输装置。所述装置由九个部分组成，包括地面信号接收及下传电路A、井口密封盖板B、绝缘隔离套C、井筒套管D、油管E、下隔离连接器F、信号馈电短路短节G、井下信号上传及接收电路H和电路密封舱体I。所述地面信号接收及下传电路A与所述井口密封盖板B和井筒套管D相连接，所述绝缘隔离套C将所述井口密封盖板B、油管E和井筒套管D在井口处绝缘隔离开来，所述下隔离连接器F在油管E的尾部将油管E与电路密封舱体I绝缘隔离开来，所述信号馈电短路短节G实现井筒套管D与电路密封舱体I之间的电连接，所述井下信号上传及接收电路H位于所述电路密封舱体I内部，并通过信号输入/输出线H8与电路密封舱体I相连接，所述井筒套管D在所述油管E的***，两者之间通过油管防贴靠扶正器E1隔开。
所述的地面信号接收及下传电路A由变压器A1、+5V稳压电源A2、信号发射与接收控制器A3、功率放大器A4、信号整形器A5、信号滤波器A6、小信号放大器A7和信号隔离器A8组成。所述信号隔离器A8由一磁环和绕制在磁环上的三组线圈构成，第一组为输入/输出线圈A8-1，第二组为信号输入线圈A8-2，第三组为信号输出线圈A8-3。所述磁环的材质为铁氧体或坡莫合金。所述变压器A1的一端连接外部工频电源A0，另一端与所述+5V稳压电源A2相连接；所述+5V稳压电源A2的一端与所述变压器A1相连接，另一端与所述的信号发射与接收控制器A3相连接；所述信号发射与接收控制器A3的一端分别与所述+5V稳压电源A2和所述信号整形器A5相连接，另一端与所述的功率放大器A4相连接；所述功率放大器A4的一端与所述的信号发射与接收控制器A3相连接，另一端与所述信号隔离器A8的信号输出线圈A8-3相连接；所述信号整形器A5的一端与所述的信号发射与接收控制器A3相连接，另一端与所述信号滤波器A6相连接；所述信号滤波器A6的一端与所述的信号整形器A5相连接，另一端与所述小信号放大器A7相连接；所述小信号放大器A7的一端与所述的信号滤波器A6相连接，另一端与所述信号隔离器A8的信号输入线圈A8-2相连接；所述信号隔离器A8的信号输入线圈A8-2的一端与所述小信号放大器A7相连接，另一端接地A10；所述信号隔离器A8的信号输出线圈A8-3的一端与所述功率放大器A4相连接，另一端接地A10；所述信号隔离器A8的输入/输出线圈A8-1的一端与信号输入/输出线A9相连接，另一端与信号地线A10相连接。
所述井口密封盖板B上有一井口接地销B1，用于连接所述地面信号接收及下传电路的输出地线A10。
所述井筒套管D的上端有一地面信号线套管连接销D1，用以连接所述地面信号接收及下传电路的信号输入/输出线A9。
所述油管E的中部安装有若干油管防贴靠扶正器E1，其作用是避免油管E与所述井筒套管D发生接触，所述防贴靠扶正器E1采用橡胶类材料制成；在油管E的尾端有一个电路舱与油管接地连线固定销E2，其作用是与所述电路舱体I的接地线密封塞I3引出的地线相连接。
所述下隔离连接器F由绝缘隔离短节F1、绝缘扶正器F2和连接短节F3组成，所述绝缘隔离短节F1采用玻璃钢或其他高强度绝缘材料制成，所述绝缘扶正器F2采用橡胶类材料制成。
所述信号馈电短路短节G由馈电短路短节G1和馈电短路弹簧架G2组成。
所述井下信号上传及接收电路H由控制器H2、功率放大器H3、信号整形器H4、信号滤波器H5、小信号放大器H6、双向信号隔离器H7和+5V电池H8组成。所述+5V电池H8与各功能模块均有连接，为其提供电能；所述控制器H2是整个电路的核心，由DSPIC3XF系列的单片机充任。所述双向信号隔离器H7由一磁环和绕制在磁环上的三组线圈构成，第一组为输入/输出线圈H7-1，第二组为信号输入线圈H7-2，第三组为信号输出线圈H7-3。所述磁环的材质为铁氧体或坡莫合金。所述控制器H2的一端分别与传感器控制线H0和传感器数据线H1相连接，另一端分别与所述功率放大器H3和信号整形器H4相连接；所述功率放大器H3的一端与所述控制器H2相连接，另一端与所述双向信号隔离器H7的信号输出线圈H7-3相连接；所述双向信号隔离器H7的信号输出线圈H7-3的一端与所述功率放大器H3相连接，另一端接地H10；所述信号整形器H4的一端与所述控制器H2相连接，另一端与所述信号滤波器H5相连接；所述信号滤波器H5的一端与所述信号整形器H4相连接，另一端与所述小信号放大器H6相连接；所述小信号放大器H6的一端与所述信号滤波器H5相连接，另一端与所述双向信号隔离器的信号输入线圈H7-2相连接；所述双向信号隔离器的信号输入线圈H7-2的一端与所述小信号放大器H6相连接，另一端接地H10；所述双向信号隔离器的输入/输出线圈H1的一端与信号输入/输出线H9相连接，另一端与信号地线相连接H10。
所述井下电路舱体I由电路舱本体I1、电路舱密封壳I2、接地线密封塞I3组成。
一种用于油气田井的无线双向信息传输装置，其信号传输通道由两部分构成，一部分是传输通道，另一部分是地线。所述传输通道包括所述地面信号接收及下传电路A的信号输入/输出线A9、井筒套管D、信号馈电短路短节G、电路舱体I、所述井下信号上传及接收电路H的信号输入/输出线H9。所述地面信号接收及下传电路A的信号输入/输出线A9与所述井筒套管D上端的地面信号输送线套管连接销D1相连接，所述井筒套管D井下部分的内壁与所述信号馈电短路短节G的弹簧架G2通过弹性压力实现电接触；所述信号馈电短路短节G连接在所述电路舱体I上，所述井下信号上传及接收电路H的信号输入/输出线H9与所述的电路舱体I相连接，从而构成从地面信号接收及下传电路A至井下信号上传及接收电路H的信号传输通道。所述地线包括井口盖板B、与油管连接的井口设备、油管E、油管E尾端的电路舱与油管接地线固定销E2以及位于所述电路舱体I上的接地线密封塞I3。所述井口盖板B是***的接地板，它与所述地面信号接收及下传电路A的接地线A10、井口设备和油管E相连接，形成共地；所述油管E通过其尾端的电路舱与油管接地线固定销E2同所述电路舱体I上的接地线密封塞I3引出的地线H10相连接，从而将电路舱I及位于其中的所述井下信号上传及接收电路H接地。
一种用于油气田井的无线双向信息传输装置，其工作过程是：
1）指令发送：首先，所述地面信号接收及下传电路A中的信号发射与接收控制器A3根据井下传感器的工作模式，产生控制编码，并将控制编码调制为载波信号，载波频率在1KHz-100KHz，调制好的载波信号输入到所述功率放大器A4，经功率放大后的信号输入到所述信号隔离器A8的信号输出线圈A8-3内，在磁芯的互感作用下信号耦合到所述输入/输出线圈A8-1上；然后，由所述输入/输出线圈A8-1输出的信号经过所述的信号输入/输出线A9馈入所述信号传送通道。
2）指令信号传输：首先，由所述地面信号接收及下传电路A发出的指令信号，通过所述的信号输入/输出线A9，连接到所述井筒套管D上端的地面信号输送线套管连接销D1；其次，指令信号沿着所述井筒套管D的井下部分，通过所述信号馈电短路短节G，传递到所述电路舱体I；再次，指令信号通过连接在电路舱体I上的导线，传递到所述井下信号上传及接收电路H的信号输入/输出线H9。
3）指令信号接收与处理：首先，从所述井下信号上传及接收电路H的信号输入/输出线H9传入的指令信号传送到所述双向信号隔离器H7的信号输入/输出端H7-1；其次，该指令信号经所述双向信号隔离器H7的输入/输出线圈H7-1耦合到所述信号输入线圈H7-2上，并馈入到所述小信号放大器H6；再次，指令信号经所述信号滤波器H5及所述信号整形器H4处理后送入所述控制器H2中对信号进行解调并恢复出地面下传的指令；最后，所述控制器H2根据指令对井下传感器进行控制操作，以确定井下传感器的数据采集和数据上传。
4）数据发送：首先，由所述井下信号上传及接收电路H发出的数据信号，通过所述的信号输入/输出线H9连接到所述电路舱体I上；其次，数据信号通过所述信号馈电短路短节G，传递到所述井筒套管D上；再次，数据信号传输到所述井筒套管D上端的地面信号输送线套管连接销D1；最后，数据信号通过所述的信号输入/输出线A9传输到所述地面信号接收及下传电路A。
5）数据信号接收与处理：首先，从井下上传到地面的数据信号由所述地面信号接收及下传电路A的信号输入/输出线A9进入所述信号隔离器A8的输入/输出线圈A8-1；其次，数据信号经互感耦合到所述信号输入线圈A8-2，并馈入到所述小信号放大器A7；再次，数据信号经所述信号滤波器A6、信号整形器A5处理后送入所述信号发射与接收控制器A3；最后在所述信号发射与接收控制器A3中对接收的井下传感器信号进行解调恢复数据，并将恢复出的数据存储随时等待电脑的读出。
所述指令信号与数据信号既可以分时传输，也可以同时传输。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种用于油气田井的无线双向信息传输装置，其特征在于：所述装置由九个部分组成，包括地面信号接收及下传电路、井口密封盖板、绝缘隔离套、井筒套管、油管、下隔离连接器、信号馈电短路短节、井下信号上传及接收电路和电路密封舱体；所述地面信号接收及下传电路与所述井口密封盖板和井筒套管相连接，所述绝缘隔离套将所述井口密封盖板、油管和井筒套管在井口处绝缘隔离开来，所述下隔离连接器在油管的尾部将油管与电路密封舱体绝缘隔离开来，所述信号馈电短路短节实现井筒套管与电路密封舱体之间的电连接，所述井下信号上传及接收电路位于所述电路密封舱体内部，并通过导线与电路密封舱体相连接，所述井筒套管在所述油管的***，两者之间通过油管防贴靠扶正器隔开。
2.如权利要求1所述的一种用于油气田井的无线双向信息传输装置，其特征在于：所述的地面信号接收及下传电路由变压器、+5V稳压电源、信号发射与接收控制器、功率放大器、小信号放大器、信号滤波器、信号整形器和信号隔离器组成；所述信号隔离器由一磁环和绕制在磁环上的三组线圈构成，第一组为输入/输出线圈，第二组为信号输入线圈，第三组为信号输出线圈，所述磁环的材质为铁氧体或坡莫合金；所述变压器的一端连接外部工频电源，另一端与所述+5V稳压电源相连接；所述+5V稳压电源的一端与所述变压器相连接，另一端与所述的信号发射与接收控制器相连接；所述信号发射与接收控制器的一端分别与所述+5V稳压电源和所述信号整形器相连接，另一端与所述的功率放大器相连接；所述功率放大器的一端与所述的信号发射与接收控制器相连接，另一端与所述信号隔离器的信号输出线圈相连接；所述信号整形器的一端与所述的信号发射与接收控制器相连接，另一端与所述信号滤波器相连接；所述信号滤波器的一端与所述的信号整形器相连接，另一端与所述小信号放大器相连接；所述小信号放大器的一端与所述的信号滤波器相连接，另一端与所述信号隔离器的信号输入线圈相连接；所述信号隔离器的信号输入线圈的一端与所述小信号放大器相连接，另一端接地；所述信号隔离器的信号输出线圈的一端与所述功率放大器相连接，另一端接地；所述信号隔离器的输入/输出线圈的一端与信号输入/输出线相连接，另一端与信号地线相连接。
3.如权利要求1所述的一种用于油气田井的无线双向信息传输装置，其特征在于：所述井口密封盖板上有一井口接地销，用于连接所述地面信号接收及下传电路的输出地线；所述井筒套管的上端有一地面信号线套管连接销，用以连接所述地面信号接收及下传电路的信号输入/输出线；所述油管的中部安装有若干油管防贴靠扶正器，其作用是避免油管与所述井筒套管发生接触，所述防贴靠扶正器采用橡胶类材料制成；在油管的尾端有一个电路舱与油管接地连线固定销，其作用是与所述电路舱体的接地线密封塞引出的地线相连接。
4.如权利要求1所述的一种用于油气田井的无线双向信息传输装置，其特征在于：所述下隔离连接器由绝缘隔离短节、绝缘扶正器和连接短节组成，所述绝缘隔离短节采用玻璃钢或其他高强度绝缘材料制成，所述绝缘扶正器采用橡胶类材料制成。
5.如权利要求1所述的一种用于油气田井的无线双向信息传输装置，其特征在于：所述信号馈电短路短节由馈电短路短节和馈电短路弹簧架组成。
6.如权利要求1所述的一种用于油气田井的无线双向信息传输装置，其特征在于：所述井下信号上传及接收电路由控制器、功率放大器、双向信号隔离器、信号整形器、信号滤波器、小信号放大器和+5V电池组成；所述+5V电池与各功能模块均有连接，为其提供电能；所述控制器是整个电路的核心，由单片机充任；所述信号隔离器由一磁环和绕制在磁环上的三组线圈构成，第一组为输入/输出线圈，第二组为信号输入线圈，第三组为信号输出线圈，所述磁环的材质为铁氧体或坡莫合金；所述控制器的一端分别与传感器控制线和传感器数据线相连接，另一端分别与所述功率放大器和信号整形器相连接；所述功率放大器的一端与所述控制器相连接，另一端与所述信号隔离器的信号输出线圈相连接；所述信号隔离器的信号输出线圈的一端与所述功率放大器相连接，另一端接地；所述信号整形器的一端与所述控制器相连接，另一端与所述信号滤波器相连接；所述信号滤波器的一端与所述信号整形器相连接，另一端与所述小信号放大器相连接；所述小信号放大器的一端与所述信号滤波器相连接，另一端与所述信号隔离器的信号输入线圈相连接；所述信号隔离器的信号输入线圈的一端与所述小信号放大器相连接，另一端接地；所述信号隔离器的输入/输出线圈的一端与信号输入/输出线相连接，另一端与信号地线相连接；所述井下电路舱体由电路舱本体、电路舱密封壳、接地线密封塞组成。
7.如权利要求1所述的一种用于油气田井的无线双向信息传输装置，其特征在于：所述装置的信号传输通道由两部分构成，一部分是传输通道，另一部分是地线；所述传输通道包括所述地面信号接收及下传电路的信号输入/输出线、井筒套管、信号馈电短路短节、电路舱体、所述井下信号上传及接收电路的信号输入/输出线；所述地面信号接收及下传电路的信号输入/输出线与所述井筒套管上端的地面信号输送线套管连接销相连接，所述井筒套管井下部分的内壁与所述信号馈电短路短节的弹簧架通过弹性压力实现电接触；所述信号馈电短路短节连接在所述电路舱体上，所述井下信号上传及接收电路的信号输入/输出线与所述的电路舱体相连接，从而构成从地面信号接收及下传电路至井下信号上传及接收电路的信号传输线路；所述地线包括井口盖板、与油管连接的井口设备、油管、油管尾端的电路舱与油管接地线固定销以及位于所述电路舱体上的接地线密封塞；所述井口盖板是***的接地板，它与所述地面信号接收及下传电路的接地线、井口设备和油管相连接，形成共地；所述油管通过其尾端的电路舱与油管接地线固定销同所述电路舱体上的接地线密封塞引出的地线相连接，从而将电路舱及位于其中的所述井下信号上传及接收电路接地。
8.如权利要求1所述的一种用于油气田井的无线双向信息传输装置，其特征在于，所述装置的工作过程是：
1）指令发送：首先，所述地面信号接收及下传电路中的信号发射与接收控制器根据井下传感器的工作模式，产生控制编码，并将控制编码调制为载波信号，载波频率在1KHz-100KHz，调制好的载波信号输入到所述功率放大器，经功率放大后的信号输入到所述信号隔离器的信号输出线圈内，在磁芯的互感作用下信号耦合到所述输入/输出线圈上；然后，由所述输入/输出线圈输出的信号经过所述的信号输入/输出线馈入所述信号传送通道；
2）指令信号传输：首先，由所述地面信号接收及下传电路发出的指令信号，通过所述的信号输入/输出线，连接到所述井筒套管上端的地面信号输送线套管连接销；其次，指令信号沿着所述井筒套管的井下部分，通过所述信号馈电短路短节，传递到所述电路舱体；再次，指令信号通过连接在电路舱体上的导线，传递到所述井下信号上传及接收电路的信号输入/输出线；
3）指令信号接收与处理：首先，从所述井下信号上传及接收电路的信号输入/输出线传入的指令信号传送到所述信号隔离器的信号输入/输出端；其次，该指令信号经所述信号隔离器的输入/输出线圈耦合到所述信号输入线圈上，并馈入到所述小信号放大器；再次，指令信号经所述信号滤波器及所述信号整形器处理后送入所述控制器中对信号进行解调并恢复出地面下传的指令；最后，所述控制器根据指令对井下传感器进行控制操作，以确定井下传感器的数据采集和数据上传；
4）数据发送：首先，由所述井下信号上传及接收电路发出的数据信号，通过所述的信号输入/输出线连接到所述电路舱体上；其次，数据信号通过所述信号馈电短路短节，传递到所述井筒套管上；再次，数据信号传输到所述井筒套管上端的地面信号输送线套管连接销；最后，数据信号通过所述的信号输入/输出线传输到所述地面信号接收及下传电路；
5）数据信号接收与处理：首先，从井下上传到地面的数据信号由所述地面信号接收及下传电路的信号输入/输出线进入所述信号隔离器的输入/输出线圈；其次，数据信号经互感耦合到所述信号输入线圈，并馈入到所述小信号放大器；再次，数据信号经所述信号滤波器、信号整形器处理后送入所述信号发射与接收控制器；最后在所述信号发射与接收控制器中对接收的井下传感器信号进行解调恢复数据，并将恢复出的数据存储随时等待电脑的读出。
9.如权利要求1或8所述的一种用于油气田井的无线双向信息传输装置，其特征在于：所述指令信号与数据信号既可以分时传输，也可以同时传输。
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