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1、(10)授权公告号 CN 204041062 U(45)授权公告日 2014.12.24CN204041062U(21)申请号 201420265156.8(22)申请日 2014.05.23E21B 47/06(2012.01)E21B 47/12(2012.01)G08C 17/02(2006.01)(73)专利权人中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司采油工艺研究院地址 430035 湖北省武汉市硚口区古田二路南泥湾大道37号汇丰企业总部第五栋(72)发明人王宇琦 姚强 古莉华 张文静宋俊(74)专利代理机构北京思创毕升专利事务所 11218代理人赵宇(54) 实用新型名称一种气井气举柱。
2、塞式井下压力数据无线传输系统(57) 摘要本实用新型为一种气井气举柱塞式井下压力数据无线传输系统，其包括井下井下压力监测装置、无线数据回读仪；井下井下压力监测装置包括压力监测模块和数据传输模块；压力监测模块与所述数据传输模块电连接；无线数据回读仪包括数据回读模块和所述数据传输模块；数据回读模块和所述数据传输模块电连接；井下井下压力监测装置为中空结构，无线数据回读仪下部密封设置在井下井下压力监测装置中，且二者中的数据传输模块相连接；无线数据回读仪通过气举提升至井口；本实用新型可以在不动管柱和不采用通讯电缆的情况下，实现气井排水采气和井下压力数据无线回读，并可对天然气井进行井下压力的长期监测，具有。
3、施工简单、方便，而且安全等优点。(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书6页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书2页 说明书6页 附图1页(10)授权公告号 CN 204041062 UCN 204041062 U1/2页21.一种气井气举柱塞式井下压力数据无线传输系统，其特征在于：所述系统包括井下压力监测装置和无线数据回读仪；所述井下压力监测装置包括压力监测模块和井下装置天线(7)；所述压力监测模块与井下装置天线(7)电连接；所述无线数据回读仪包括信号采集控制模块和回读仪天线(12)；所述信号采集控制模块与所述回读仪天线(12)电连接；所述井下装置。
4、天线(7)与所述回读仪天线(12)通过电磁耦合连接，实现井下压力数据的无线传输。2.根据权利要求1所述的一种气井气举柱塞式井下压力数据无线传输系统，其特征在于：所述井下压力监测装置包括机械外筒(1)和中心管(6)；所述井下装置天线(7)设置在所述中心管(6)底端，所述机械外筒(1)套接在所述中心管(6)和所述井下装置天线(7)外部，所述压力监测模块设置在所述机械外筒(1)与中心管(6)之间的环缝中；所述无线数据回读仪包括柱塞外筒(8)；所述柱塞外筒插入设置在所述中心管(6)内部，所述回读仪天线(12)设置在所述信号采集控制模块底端，所述柱塞外筒(8)套接设置在所述信号采集控制模块以及所述回读仪。
5、天线(12)外侧；所述井下压力监测装置与所述无线数据回读仪配合工作实现井下压力的无线传输，关井时，所述无线数据回读仪下行至所述井下压力监测装置内部，井下压力数据由所述井下装置天线(7)通过无线方式传输至所述回读仪天线(12)；开井时，井内高压气体将所述无线数据回读仪举升至井口并回收，完成井下压力数据的采集和无线回读过程。3.根据权利要求1或2所述的一种气井气举柱塞式井下压力数据无线传输系统，其特征在于：所述压力监测模块包括第一高温电池(3)、压力测量控制电路(4)以及压力传感器(5)；所述第一高温电池(3)与所述压力测量控制电路(4)电连接，用于向所述压力测量控制电路(4)供电；所述压力传感器。
6、(5)的信号输出端与所述压力测量控制电路(4)的信号输入端相连接，所述压力传感器(5)用于采集压力模拟信号，所述压力监测控制信号(4)将压力模拟信号放大并转换为数字信号保存；压力测量控制电路(4)的信号输出端与所述井下装置天线(7)的信号输入端相连接。4.根据权利要求1或2所述的一种气井气举柱塞式井下压力数据无线传输系统，其特征在于：所述信号采集控制模块包括第二高温电池(9)和回读控制电路(10)；所述第二高温电池(9)与所述回读控制电路(10)电连接，用于向所述回读控制电路(10)供电；所述回读控制电路(10)的控制端与所述回读仪天线(12)的信号输入端相连接；通过所述回读控制电路(10)向。
7、所述回读仪天线(12)发送无线通讯开启命令，使所述回读仪天权 利 要 求 书CN 204041062 U2/2页3线(12)与井下装置天线(7)建立无线通讯；井下压力数据依次传输至所述井下装置天线(7)、回读仪天线(12)以及回读控制电路(10)并保存。5.根据权利要求3所述的一种气井气举柱塞式井下压力数据无线传输系统，其特征在于：所述系统还包括第一单芯接线柱(13)；所述第一单芯接线柱(13)设置在所述井下装置天线(7)与所述压力测量控制电路(4)之间；所述第一单芯接线柱(13)与所述压力测量控制电路(4)的连接端设置有密封圈，所述第一单芯接线柱(13)与所述井下装置天线(7)的连接端设置有。
8、密封胶套。6.根据权利要求4所述的一种气井气举柱塞式井下压力数据无线传输系统，其特征在于：所述系统还包括第二单芯接线柱(11)；所述第二单芯接线柱(11)设置在所述回读仪天线(12)与回读控制电路(10)之间；所述第二单芯接线柱(11)与所述回读控制电路(10)的连接端设置有密封圈，所述第二单芯接线柱(11)与所述回读仪天线(12)的连接端设置有密封胶套。7.根据权利要求2所述的一种气井气举柱塞式井下压力数据无线传输系统，其特征在于：所述系统还包括减震器(2)；所述减震器(2)套接设置在所述中心管(6)顶部；所述柱塞外筒(8)顶部为变径结构，所述减震器(2)支撑住所述柱塞外筒(8)顶部的变径段。
9、。8.根据权利要求1或2所述的一种气井气举柱塞式井下压力数据无线传输系统，其特征在于：所述井下装置天线(7)为螺旋天线、单振子天线或三振子天线中的其中一种；所述回读仪天线(12)为螺旋天线、单振子天线或三振子天线中的其中一种。9.根据权利要求8所述的一种气井气举柱塞式井下压力数据无线传输系统，其特征在于：所述井下装置天线(7)和回读仪天线(12)均为三振子天线。权 利 要 求 书CN 204041062 U1/6页4一种气井气举柱塞式井下压力数据无线传输系统技术领域0001 本实用新型涉及一种用于石油天然气领域的井下测量设备，尤其涉及一种气井柱塞式井下压力数据无线传输系统。背景技术0002 现。
10、阶段，国内气田要获取稳定、可靠的井底压力，普遍应用的方法是采用试井钢丝或油管管柱携带存储式压力计在井下进行气井压力测试，但是该方法在实际应用中存在一定的缺陷，主要表现在气井井下压力的测试缺乏实时性、录取的资料不够全面、准确，难以覆盖气井的整个生产过程。传统的气井柱塞排水采气工艺，只能单一的完成生产中后期产量低、携液能力差的气井排水采气工艺要求，不能同时获取生产过程井下压力实际情况。0003 如图1所示，中国专利CN202152676U提供了一种用于气井在线测量的柱塞装置及柱塞排液采气系统，其包括仪器工作筒总成、柱塞中心筒、柱塞滑套和减震器总成；仪器工作筒总成位于柱塞装置的顶部，柱塞中心筒与柱塞。
11、滑套构成柱塞装置的主体，减震器总成位于柱塞装置的底部；仪器工作筒总成内置测量仪器和通信模块，用于气井生产时，柱塞装置在井口与井底之间往返，不断将井下的测量仪器测量的数据在井口利用通信模块通过无线数据传输的方式传至地面以供分析。柱塞排液采气系统包括防喷管总成、柱塞；柱塞内置测量仪器和通信模块，用于不断将井下的测量仪器测量的数据在井口利用通信模块传至防喷管总成内置的通信模块。该系统能适应生产中后期产量低、携液能力差的气井排水采气工艺要求，可以满足气井连续排水采气生产和天然气柱塞气举井的在线测量需求。但针对柱塞气举技术的工艺特点，要使柱塞在气井油管内正常起、下，需要对气井井口生产闸门进行相应调整，期。
12、间将停止气井的正常生产，井口闸门调整后，势必影响井下压力变化，难以测得正常生产状态下井下的实际压力值；该技术只能测得柱塞下井阶段的井下压力，柱塞装置不能长期置于井下进行生产过程全程监测，难以为作业措施和产能预测提供及时、全面的资料依据。实用新型内容0004 本实用新型为了解决现阶段气井井下压力监测的及时性、数据的全面性较差、作业措施工艺复杂以及传统柱塞只能实现排水采气、功能单一的问题，提供了一种气井气举柱塞式井下压力数据无线传输系统。0005 本实用新型的技术方案如下：0006 一种气井气举柱塞式井下压力数据无线传输系统，所述系统包括井下压力监测装置和无线数据回读仪；0007 所述井下压力监测。
13、装置包括压力监测模块和井下装置天线7；所述压力监测模块与井下装置天线7电连接；0008 所述无线数据回读仪包括信号采集控制模块和回读仪天线12；所述信号采集控制模块与所述回读仪天线12电连接；说 明 书CN 204041062 U2/6页50009 所述井下装置天线7与所述回读仪天线12通过电磁耦合连接，实现井下压力数据的无线传输。0010 无线数据回读仪具备井下数据回读、井下存储器数据清除以及井下工作参数设置三个功能，均依靠与井下压力监测装置之间建立无线通讯来实现。0011 井下装置天线7可根据生产情况以及气井需要监测的具体深度，随油管连接，并下入到任何目的深度。0012 回读仪天线12的作。
14、用是将信号采集控制模块发出的指令以无线方式发送给井下压力监测装置，以及接收井下装置天线7发送来的井下压力数据。0013 所述井下压力监测装置包括机械外筒1和中心管6；0014 所述井下装置天线7设置在所述中心管6底端，所述机械外筒1套接在所述中心管6和所述井下装置天线7外部，所述压力监测模块设置在所述机械外筒1与中心管6之间的环缝中；0015 机械外筒1的作用是实现对压力监测模块的密封保护；0016 所述无线数据回读仪包括柱塞外筒8；0017 所述柱塞外筒插入设置在所述中心管6内部，所述回读仪天线12设置在所述信号采集控制模块底端，所述柱塞外筒8套接设置在所述信号采集控制模块以及所述回读仪天线。
15、12外侧；0018 柱塞外筒8的作用是完成排水采气以及保护数据回读模块；0019 所述井下压力监测装置与所述无线数据回读仪配合工作实现井下压力的无线传输，关井时，所述无线数据回读仪下行至所述井下压力监测装置内部，井下压力数据由所述井下装置天线7通过无线方式传输至所述回读仪天线12；开井时，井内高压气体将所述无线数据回读仪举升至井口并回收，完成井下压力数据的采集和无线回读过程。0020 所述压力监测模块包括第一高温电池3、压力测量控制电路4以及压力传感器5；0021 所述第一高温电池3与所述压力测量控制电路4电连接，用于向所述压力测量控制电路4供电；0022 所述压力传感器5的信号输出端与所述压。
16、力测量控制电路4的信号输入端相连接，所述压力传感器5用于采集压力模拟信号，所述压力监测控制信号4将压力模拟信号放大并转换为数字信号保存；压力测量控制电路4的信号输出端与所述井下装置天线7的信号输入端相连接相连接。0023 压力测量控制电路4通过单片机软件控制，对井下压力数据进行等间隔时间的长期无间断采集，并将采集到的压力数据存储在存储器内，压力测量控制电路4为采样工作时提供正常数据采样所需工作电压，采样间歇时电路自行休眠，可降低电池能耗；0024 所述信号采集控制模块包括第二高温电池9和回读控制电路10；0025 所述第二高温电池9与所述回读控制电路10电连接，用于向所述回读控制电路10供电；。
17、0026 所述回读控制电路10的控制端与所述回读仪天线12的信号输入端相连接；通过所述回读控制电路10向所述回读仪天线12发送无线通讯开启命令，使所述回读仪天线12与井下装置天线7建立无线通讯；井下压力数据依次传输至所述井下装置天线7、回读仪天线12以及回读控制电路10并保存。说 明 书CN 204041062 U3/6页60027 回读控制电路10的作用是以等间隔方式不断向井下发出无线通讯开启指令，并控制其与井下压力监测装置建立无线数据通讯后进行数据无线回读。0028 压力测量控制电路4与回读控制电路10中均设有单片机软件模块。0029 回读控制电路10的单片机软件模块负责向压力测量控制电路。
18、4发出数据回读指令、负责向压力测量控制电路4发送采样间隔设置及清存储器设置指令，实现对采样间隔进行修改和对存储器进行清理。0030 压力测量控制电路4的单片机软件模块负责接收回读控制电路10发出的回读指令、负责接收回读控制电路10发出的采样间隔设置及清存储器设置指令。0031 为了达到隔离混合液体，避免电路短路的目的，所述系统还包括第一单芯接线柱13；0032 所述第一单芯接线柱13设置在所述井下装置天线7与所述压力测量控制电路4之间；0033 所述第一单芯接线柱13与所述压力测量控制电路4的连接端设置有密封圈，所述第一单芯接线柱13与所述井下装置天线7的连接端设置有密封胶套。0034 为了达。
19、到隔离混合液体，避免电路短路的目的，所述系统还包括第二单芯接线柱11；0035 所述第二单芯接线柱11设置在所述回读仪天线12与回读控制电路10之间；0036 所述第二单芯接线柱11与所述回读控制电路10的连接端设置有密封圈，所述第二单芯接线柱11与所述回读仪天线12的连接端设置有密封胶套。0037 所述系统还包括减震器2；0038 所述减震器2套接设置在所述中心管6顶部；0039 所述柱塞外筒8顶部为变径结构，所述减震器2支撑住所述柱塞外筒8顶部的变径段。0040 所述井下装置天线7以及回读仪天线12分别3为SFF-50-3-1射频同轴电缆，根据电磁波发射方式不同，可选用螺旋天线、单振子天线。
20、或三振子天线中的任意一种。0041 1)螺旋天线：单根射频同轴电缆以螺旋状绕在聚醚醚酮树脂套外，螺距5mm；0042 2)单振子天线：单根射频同轴电缆以直线放置于聚醚醚酮树脂套外，长度50mm；0043 3)三振子天线：三根射频同轴电缆以直线状间隔120对称放置于聚醚醚酮树脂套外，每根天线长度50mm。0044 将无线数据回读仪与井下压力监测装置相距约35米，井下压力监测装置分别配接上述三种天线结构，进行无线数据通信，并检测信号强度，测得信号强度指示值如表1所示：0045 表10046 天线结构信号强度指示值通信方向性螺旋天线26全向单振子天线71有方向性说 明 书CN 204041062 U。
21、4/6页7三振子天线68全向0047 通过上述试验可看出，在三种结构天线中，三振子天线有效辐射功率最大，无线数据发送效果最好，螺旋天线有效辐射功率最小，无线数据发送效果最差。0048 因此，为了获取较好的无线数据发送效果，所述井下装置天线7和回读仪天线12均为三振子天线，即采用三根射频同轴电缆以直线状间隔120度对称放置于聚醚醚酮树脂套外，每根所述射频同轴电缆的长度为50mm。0049 在具体实施中，0050 所述柱塞外筒8为变径筒体，所述柱塞外筒8顶部的变径段设置在所述减震器2上。0051 所述系统还包括计算机软件处理系统；0052 所述计算机软件处理系统设置在井口处，将取出的无线数据回读仪。
22、与计算机软件处理系统相连接，对无线数据回读仪内的回读数据进行回放、转化以及数据处理。0053 所述第一高温电池3和第二高温电池9均为聚合物高温锂电池，额定电压为3.6V、额定电流为50mA、额定容量为6.2Ah、耐温为150、外径为25mm；0054 对电路供电，电路采用间歇性工作的节能模式设计，正常采样工作电流6mA，休眠状态电流0.02mA，考虑到高温下电池放电容量60以及控制电路的消耗，电池可在井下工作600天以上。0055 所述压力传感器5的外径为16mm，量程及精度为060Mpa0.05F.S，耐温为150，零点漂移为0.2mV，灵敏度为510mV/V，输入阻抗8K，供电为310V；。
23、0056 井下装置天线7的骨架外径为84mm，厚度5mm。0057 本实用新型的工作原理是：0058 首先，在地面通过第一高温电池3为压力测量控制电路4供电，设置采样间隔时间，控制电路自检完好后，将机械外筒1上端朝上，接于油管下端随油管下入目的深度，开始井下数据的采集，由压力传感器5进行压力数据采集，经过压力测量控制电路4的A/D转换器将压力传感器5采集到的压力模拟信号放大并转化为数字信号存储在压力测量控制电路4中的存储器，等待下步回读指令。0059 当需要对井下数据进行回读时，在地面通过第二高温电池为回读控制电路10供电，设置并选择柱塞式无线数据回读仪下井参数；然后从井口投掷无线数据回读仪下。
24、井，其依靠自身重力下落至井下压力监测装置上方的减震器2；由回读控制电路10通过回读仪天线12以等间隔方式不断向井下发送无线通讯开启指令，当井下装置天线7检测并接收到指令信号后，两者之间无线通讯建立；随即开始由井下装置天线7向回读仪天线12传输数据，并由回读控制电路10控制将无线回读到的数据存储在存储器中，数据传输完成后，无线数据回读仪被井下气体推送至井口防喷管，由捕捉器捕获，取出无线数据回读仪，并将其连接至计算机进行数据的回放、转化以及数据处理；至此完成一个完整的数据采集、无线数据传输、数据运载、数据回读和排水采气的全过程。0060 本实用新型结合传统柱塞排水采气工艺，采用先进的无线数据通讯方。
25、式，可以在不动管柱和不采用通讯电缆的情况下，通过无线数据回读仪一趟起下，实现气井排水采气和井下压力数据无线回读，具有施工简单、方便，而且安全等优点；并且，本实用新型可对天说 明 书CN 204041062 U5/6页8然气井进行井下压力的长期监测，监测时间可覆盖气井生产的整个过程，录取的资料更全面、完整和及时，可以随时反复读取。附图说明0061 图1为现有技术中的柱塞装置及柱塞排液采气系统结构示意图；0062 图2为本实用新型的一种气井气举柱塞式井下压力数据无线传输系统的结构示意图；0063 图3为本实用新型的井下压力监测装置结构示意图；0064 图4为本实用新型的无线数据回读仪的结构示意图；。
26、0065 附图标号说明：0066 1-机械外筒；2-减震器；3-第一高温电池；4-压力测量控制电路；0067 5-压力传感器；6-中心管；7-井下装置天线；8-柱塞外筒；0068 9-第二高温电池；10-回读控制电路；11-第二单芯接线柱；0069 12-回读仪天线；13-第一单芯接线柱；0070 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地说明，本实用新型的保护范围不局限于下述的具体实施方式。具体实施方式0071 如图2、图3、图4所示，一种气井气举柱塞式井下压力数据无线传输系统，所述系统包括井下压力监测装置和无线数据回读仪；0072 所述井下压力监测装置包括机械外筒1、中心管6、压。
27、力监测模块以及井下装置天线7；0073 所述机械外筒1和中心管6均为中空筒体；所述井下装置天线7设置在所述中心管6下端，所述机械外筒1套接在所述中心管6和所述井下装置天线7外部，所述压力监测模块设置在所述机械外筒1与中心管6之间的环缝中；所述压力监测模块与井下装置天线7电连接；0074 井下装置天线7的骨架外径为84mm，厚度5mm；0075 所述压力监测模块包括第一高温电池3、压力测量控制电路4以及压力传感器5；0076 所述第一高温电池3与所述压力测量控制电路4电连接，用于向所述压力测量控制电路4供电；0077 所述压力传感器5的信号输出端与所述压力测量控制电路4的信号输入端相连接，所述压。
28、力传感器5用于采集压力模拟信号，所述压力监测控制信号4将压力模拟信号放大并转换为数字信号保存；压力测量控制电路4的信号输出端与所述井下装置天线7的信号输入端相连接相连接。0078 所述系统还包括第一单芯接线柱13；0079 所述第一单芯接线柱13设置在所述井下装置天线7与所述压力测量控制电路4之间；0080 所述第一单芯接线柱13与所述压力测量控制电路4的连接端设置有密封圈，所述第一单芯接线柱13与所述井下装置天线7的连接端设置有密封胶套。说 明 书CN 204041062 U6/6页90081 所述无线数据回读仪包括柱塞外筒8、信号采集控制模块以及回读仪天线12；0082 所述柱塞外筒8为中。
29、空变径筒体，所述柱塞外筒8套接设置在所述信号采集控制模块以及所述回读仪天线12外侧；0083 所述柱塞外筒8顶部位于所述中心管6顶部上方。0084 所述信号采集控制模块包括第二高温电池9和回读控制电路10；0085 所述第二高温电池9与所述回读控制电路10电连接，用于向所述回读控制电路10供电；0086 所述回读控制电路10的控制端与所述回读仪天线12的信号输入端相连接；通过所述回读控制电路10向所述回读仪天线12发送无线通讯开启命令，使所述回读仪天线12与井下装置天线7建立无线通讯；井下压力数据依次传输至所述井下装置天线7、回读仪天线12以及回读控制电路10并保存。0087 回读控制电路10。
30、的作用是以等间隔方式不断向井下发出无线通讯开启指令，并控制其与井下压力监测装置建立无线数据通讯后进行数据无线回读。0088 所述系统还包括第二单芯接线柱11；0089 所述第二单芯接线柱11设置在所述回读仪天线12与回读控制电路10之间；0090 所述第二单芯接线柱11与所述回读控制电路10的连接端设置有密封圈，所述第二单芯接线柱11与所述回读仪天线12的连接端设置有密封胶套。0091 所述系统还包括减震器2；0092 所述减震器2套接设置在所述中心管6顶部；0093 所述柱塞外筒8顶部的变径段设置在所述减震器2上。0094 所述井下装置天线7以及回读仪天线12分别3为SFF-50-3-1射频。
31、同轴电缆，具体为三振子天线，即采用三根射频同轴电缆以直线状间隔120度对称放置于聚醚醚酮树脂套外，每根所述射频同轴电缆的长度为50mm。0095 所述第一高温电池3和第二高温电池9均为聚合物高温锂电池，额定电压为3.6V、额定电流为50mA、额定容量为6.2Ah、耐温为150、外径为25mm；0096 对电路供电，电路采用间歇性工作的节能模式设计，正常采样工作电流6mA，休眠状态电流0.02mA，考虑到高温下电池放电容量60以及控制电路的消耗，电池可在井下工作600天以上。0097 所述压力传感器5的外径为16mm，量程及精度为060Mpa0.05F.S，耐温为150，零点漂移为0.2mV，灵。
32、敏度为510mV/V，输入阻抗8K，供电为310V。0098 所述井下装置天线7与所述回读仪天线12通过电磁耦合连接；关井时，所述无线数据回读仪下行至所述井下压力监测装置内部，井下压力数据由所述井下装置天线7通过无线方式传输至所述回读仪天线12；开井时，井内高压气体将所述无线数据回读仪举升至井口并回收，完成井下压力数据的采集和无线回读过程。0099 上述技术方案只是本实用新型的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本实用新型公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本实用新型上述具体实施方式所描述的结构，因此前面描述的方式只是优选地，而并不具有限制性的意义。说 明 书CN 204041062 U1/1页10图1图2图3图4说 明 书 附 图CN 204041062 U10。