一种新型分层注水脉冲发生系统的制作方法

1.本发明属于井筒无线通信技术领域，涉及一种新型分层注水脉冲发生系统。


背景技术：

2.油井勘探、开采和利用为各个应用领域提供必需的能源基础，是保障产业格局稳定的重大工程。近年来，随着社会经济高速发展，新增油井的数量每年递增在实际勘探、开采和利用的过程中，需要实时监测和调整井下每层的注水流量和压力。目前应用的注水控制产品如桥式测调设备和桥式偏心设备，传输一组数据需要半天，一天才能完成设置，导致工作效率太慢。如何提高监测和调控效率，实现高效传输及远程数据监测及控制，提高油田开发的智能无人化程度，是当前油井勘探领域急需解决的问题，也是领域内研究的重要方向。


技术实现要素：

3.本发明旨在提供一种新型分层注水脉冲发生系统。
4.根据本发明的一方面，一种新型分层注水脉冲发生系统，包括井下设备和地面设备，井下设备包括电池组短节、流量震动传感器短节以及脉冲器短节；其中，流量震动传感器短节的一端与电池组短节螺纹连接，另一端与脉冲器短节通过密封线缆连接通信，脉冲器短节和电池组短节分别安装在钻铤接头的两侧，组装成为一个整体的密封测量系统；脉冲器短节包括上接头、阀头、平衡活塞、外壳、减速器、电机以及电路板，电路板接收到流量震动传感器短节的信号后给电机供电，控制减速器对电机转速和扭矩进行调整，控制阀头进行往复运动，关闭和开启阀头与上接头间的节流口产生压力差信号，并将发信号送到地面设备进行解码。
5.根据本发明的示例性实施例，电池组短节向流量震动传感器短节和脉冲器短节供电，所述电池组短节包含6节电池，每节电池的电量36wh。
6.根据本发明的示例性实施例，所述流量震动传感器短节包括压力传感器、振动检测芯片以及4芯玻璃密封连接器，可以检测到压力变化信号和注水流量变化信号，同时满足井下工况的密封和通信要求。
7.根据本发明的示例性实施例，所述流量震动传感器短节具有电源管理功能和信号接收功能，可以按下传信号的有或无来打开或关闭控制电路，在无下传信号时，流量震动短节关闭控制电路，使脉冲器短节处于待机状态；在接收到下传信号时，流量震动短节打开控制电路，对脉冲器短节进行供电，并将信号传输给脉冲器短节。
8.根据本发明的示例性实施例，所述脉冲器短节的外壳采用17
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4ph不锈钢材料制得。
9.根据本发明的示例性实施例，所述平衡活塞用于平衡脉冲器短节内外的压力，保护内部电路。
10.根据本发明的示例性实施例，所述地面设备包括第一天线组件、第二天线组件、地
面放大器、地面无线发射装置、第一吸盘天线、第二吸盘天线、无线收发器、连接电缆以及数据处理仪。
11.与现有技术相比，根据本发明实施例的新型分层注水脉冲发生系统，采用随钻脉冲器传输编码的原理，将快速脉冲通信应用到分层注水信号传输系统中，不影响原有功能，可以提高注水井井下双向通讯的效率和实时性以及智能无人化程度。
附图说明
12.图1为根据本发明实施例的新型分层注水脉冲发生系统的井下设备的结构示意图；
13.图2为根据本发明实施例的新型分层注水脉冲发生系统的脉冲器短节的结构示意图；
14.图3为根据本发明实施例的新型分层注水脉冲发生系统的地面设备的示意图；
15.图中，1
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电池组短节，2
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流量震动传感器短节，3
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脉冲器短节，4
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钻铤接头，31
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上接头，32
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阀头，33
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平衡活塞，34
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外壳，35
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减速器，36
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电机，37电路板，51
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第一天线组件，52
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第二天线组件，53
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地面放大器，54
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地面无线发射装置，55
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第一吸盘天线，56
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第二吸盘天线，57
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无线收发器，58
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连接电缆，59
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数据处理仪。
具体实施方式
16.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
17.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
18.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
19.如图1所示，一种新型分层注水脉冲发生系统，包括井下设备和地面设备。
20.具体的，如图1所示井下设备包括电池组短节1、流量震动传感器短节2、脉冲器短节3；其中，流量震动传感器短节2的一端与电池组短节1螺纹连接，另一端与脉冲器短节3通过密封线缆连接通信，脉冲器短节3和电池组短节1分别安装在钻铤4接头的两侧，组装成为一个整体的密封测量系统。
21.如图2所示，脉冲器短节包括上接头31、阀头32、平衡活塞33、外壳34、减速器35、电机36以及电路板37，电路板37接收到流量震动传感器短节2的信号后给电机36供电，减速器35对电机36转速和扭矩进行调整，控制阀头32进行往复运动，关闭和开启阀头32与上接头31间的节流口产生压力差信号，并将发信号送到地面设备进行解码。脉冲器短节3可以在30分钟内完成数据的上传，解决现有波码分注技术数据上传需要150分钟的不足。
22.电池组短节1向流量震动传感器短节2和脉冲器短节3供电，电池组短节1包含6节电池，每节电池的电量36wh。6节电池的总电量为216wh，而脉冲器短节3的3年待机和工作动作功耗总计199wh，可以满足每月1次测试、井下3年的工作时间的使用要求。
23.流量震动传感器短节2包括压力传感器、振动检测芯片以及4芯玻璃密封连接器，可以检测到压力变化信号和注水流量变化信号，同时满足井下工况的密封和通信要求。
24.流量震动传感器短节2具有电源管理功能和信号接收功能，可以按下传信号的有或无来关闭或打开控制电路，在无下传信号时，流量震动短节2关闭控制电路，使脉冲器短节3处于待机状态；在接收到下传信号时，流量震动短节2打开控制电路，对脉冲器短节3进行供电，并将信号传输给脉冲器短节3。
25.脉冲器短节3的外壳采用17
‑
4ph不锈钢材料制得。
26.平衡活塞33用于平衡脉冲器短节内外的压力，保护内部电路。
27.如图3所示，地面设备包括第一天线组件51、第二天线组件52、地面放大器53、地面无线发射装置54、第一吸盘天线55、第二吸盘天线56、无线收发器57、连接电缆58以及数据处理仪59。
28.本实施例的运行原理如下：
29.a、将井下设备和地面设备安装调试完成；
30.b、在需要测调注水井压力和流量时，在地面关闭和打开注水阀门，使井下的注水压力和流量发生变化；当流量震动传感器短节2采集到任意一种变化，打开控制电路向脉冲器短节3供电，并将采集到的数据传输给脉冲器短节3，脉冲器短节3将接收的信号按设定的编码方式往复阀工作，产生压力差信号并传输到地面设备；
31.c、第一天下组件51、第二天线组件52将接收到的信号通过地面放大器53放大，并通过地面无线发射装置54传输到第一吸盘天线55；第二吸盘天线56从第一吸盘天线55获得信号，并将信号通过无线收发器57、连接电缆58传输到数据处理仪59；数据处理仪59将接收的信号进行软件解码，得到井下数据，根据井下数据分析结果，调整每层注水压力和流量至既定数值，再将控制信号反馈给脉冲器短节3。
32.d、地面阀门不动时，注水压力和流量不变化，流量震动传感器短节2采集不到信号，会关闭控制电路，使脉冲器短节3处于待机状态，节约电池电量消耗。
33.上所述的具体实施方式，对本发明的目的、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，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。