阅读说明：本技术 一种实现柱塞井内仪器数据无线传输的方法 (Method for realizing wireless transmission of instrument data in plunger well ) 是由 汪开义 李聪 罗毅 刘炜嵘 强小军 于 2019-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种实现柱塞井内仪器数据无线传输的方法,该方法是在井口设置地面控制仪,地面控制仪与井口天线组件连接,并在井下设置井下压力计；地面控制仪定时通过井口天线组件扫描并尝试与井下压力计建立无线通讯；当井下压力计在气体能量推动下到达井口防喷管时,地面控制仪会通过井口天线组件与井下压力计建立无线连接,从而将一个运行周期内的压力温度测试数据无线传输给地面控制仪。本发明可靠实现了井下测试数据的无线传输。功耗降低,工作时间长。不会对原有柱塞排水采气工艺的功能实现造成任何影响。地面控制仪和井口天线组件的安装不需要对气井井口设备做任何改动,属于无损安装,不破坏和影响井口装置的正常功能。(The invention discloses a method for realizing wireless transmission of instrument data in a plunger well, which is characterized in that a ground control instrument is arranged at a well head, the ground control instrument is connected with a well head antenna assembly, and an underground pressure gauge is arranged underground; the ground control instrument regularly scans through the wellhead antenna assembly and tries to establish wireless communication with the underground pressure gauge; when the underground pressure gauge reaches the wellhead blowout preventer under the pushing of gas energy, the ground control instrument can establish wireless connection with the underground pressure gauge through a wellhead antenna assembly, so that pressure and temperature test data in one operation period are wirelessly transmitted to the ground control instrument. The invention reliably realizes the wireless transmission of the underground test data. The power consumption is reduced, and the working time is long. The function of the original plunger water drainage gas production process can not be affected. The ground control instrument and the wellhead antenna assembly are installed without changing the wellhead equipment of the gas well, and the method belongs to lossless installation and does not damage or influence the normal function of a wellhead device.)

一种实现柱塞井内仪器数据无线传输的方法

技术领域

本发明涉及一种实现柱塞井内仪器数据无线传输的方法，属于油田井下仪器技术领域。

背景技术

柱塞气举排水采气工艺具有设备投资少、使用寿命长、安装维护成本低、举升效率高等优点，该技术在国内外致密气田得到了广泛应用，是低产气井排水采气的主体技术。柱塞气举排水采气技术的原理可形象比喻为一个冲程很长的气动泵，是以柱塞作为活塞，把整个油管作为泵筒。开井生产时，井底气体能量将柱塞连同积液从井底上推到井口，关井后，柱塞回落到井底。准确的制定开关井周期对于优化柱塞气举排水采气工艺至关重要，而柱塞井内的压力和温度数据则是制定开关井周期的主要依据。目前柱塞井内压力和温度数据主要是通过下入存储式压力计的方式获取，由于该方式获取的数据只是上一段时间的历史数据，无法做到精确调控。为了及时获取井内的压力和温度数据，行业内开展了柱塞井内数据无线传输的研究和相关产品开发，但是受制于技术难度，尚无成熟的产品应用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种实现柱塞井内仪器数据无线传输的方法，以满足柱塞井压力和温度数据及时获取的需求，从而克服现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的一种实现柱塞井内仪器数据无线传输的方法，该方法是在井口设置地面控制仪，地面控制仪与井口天线组件连接，并在井下设置井下压力计；地面控制仪定时通过井口天线组件扫描并尝试与井下压力计建立无线通讯；当井下压力计在气体能量推动下到达井口防喷管时，地面控制仪会通过井口天线组件与井下压力计建立无线连接，从而将一个运行周期内的压力温度测试数据无线传输给地面控制仪。

前述无线传输的方法中，所述井口天线组件位于井口防喷管下方的出水横管管口处，井口天线组件经天线支杆与地面控制仪连接。

前述无线传输的方法中，所述井下压力计外形尺寸与普通柱塞相同，既能实现普通柱塞的排水功能，又能测试井下压力计所在位置的压力和温度；井下压力计顶部设有压力计天线组件，压力计天线组件周围的柱塞体上设有透波槽，柱塞体既能确保压力计天线组件的防护，又能让无线信号穿透出去；当井下压力计从井底上冲到井口防喷管时，压力计天线组件与井口天线组件进行无线通讯。

前述无线传输的方法中，所述井下压力计设有主机，主机位于柱塞体内，柱塞体下端设有保护罩；主机上下端分别设有抗冲击组件，主机上下两端圆周方向分别设有阻尼胶圈；防止井下压力计在上行和下行时产生的冲击和振动损坏主机。

前述无线传输的方法中，所述井下压力计内设有一次性锂电池、负责采集和存储井下温度和压力数据的压力/温度传感器、用于分析和处理温度和压力信息的微处理器、将信息编制成无线信号的无线通讯模块和用于与井口天线组件建立无线连接的压力计天线组件。

前述无线传输的方法中，所述井下压力计的无线通讯模块的开启通过设定相应的温度门限进行控制；当井下压力计测得实时温度低于设定门限值时表示井下压力计即将到达井口防喷管，无线模块打开；而温度高于设定门限值时表示井下压力计远离井口防喷管，无线模块关闭；以减小井下压力计的电能消耗，提高井下压力计的单次工作时间，降低运行成本。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明可靠实现了井下测试数据的无线传输。井下压力计通过温度门限控制无线模块开关，功耗降低，工作时间大幅增加。井下压力计与普通柱塞外形尺寸一样，不会对原有柱塞排水采气工艺的功能实现造成任何影响。地面控制仪和井口天线组件的安装不需要对气井井口设备做任何改动，属于无损安装，不破坏和影响井口装置的正常功能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是井口天线组件所在位置示意图；

图3是井下压力计的结构示意图。

附图中的标记为： 1-地面控制仪、2-井口天线组件、3-井下压力计、4-井口防喷管、5-出水横管、6-天线支杆、7-压力计天线组件、8-柱塞体、9-透波槽、10-主机、11-保护罩、12-抗冲击组件、13-阻尼胶圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明的一种实现柱塞井内仪器数据无线传输的方法，如图1～图3所示，该方法是在井口设置地面控制仪1，地面控制仪1与井口天线组件2连接，并在井下设置井下压力计3；地面控制仪1定时通过井口天线组件2扫描并尝试与井下压力计3建立无线通讯；当井下压力计3在气体能量推动下到达井口防喷管4时，地面控制仪1会通过井口天线组件2与井下压力计3建立无线连接，从而将一个运行周期内的压力温度测试数据无线传输给地面控制仪1。如图2所示，井口天线组件2位于井口防喷管4下方的出水横管5管口处，井口天线组件2经天线支杆6与地面控制仪1连接。如图3所示，井下压力计3外形尺寸与普通柱塞相同，既能实现普通柱塞的排水功能，又能测试井下压力计3所在位置的压力和温度；井下压力计3顶部设有压力计天线组件7，压力计天线组件7周围的柱塞体8上设有透波槽9，柱塞体8既能确保压力计天线组件7的防护，又能让无线信号穿透出去；当井下压力计3从井底上冲到井口防喷管4时，压力计天线组件7与井口天线组件2进行无线通讯。井下压力计5设有主机10，主机10位于柱塞体8内，柱塞体8下端设有保护罩11；主机10上下端分别设有抗冲击组件12，主机10上下两端圆周方向分别设有阻尼胶圈13；防止井下压力计5在上行和下行时产生的冲击和振动损坏主机10。

所述井下压力计3内设有一次性锂电池、负责采集和存储井下温度和压力数据的压力/温度传感器、用于分析和处理温度和压力信息的微处理器、将信息编制成无线信号的无线通讯模块和用于与井口天线组件2建立无线连接的压力计天线组件。井下压力计3的无线通讯模块的开启通过设定相应的温度门限进行控制；当井下压力计3测得实时温度低于设定门限值时表示井下压力计3即将到达井口防喷管4，无线模块打开；而温度高于设定门限值时表示井下压力计3远离井口防喷管4，无线模块关闭；以减小井下压力计3的电能消耗，提高井下压力计3的单次工作时间，降低运行成本。

实施例

本例的构成如图1所示，整个无线传输装置主要由地面控制仪1、井口天线组件2和井下压力计3组成，地面控制仪1定时扫描并尝试与井下压力计3建立无线通讯，当井下压力计3在气体能量推动下到达井口防喷管4时，会和地面控制仪1通过井口天线组件2建立无线连接，从而将一个运行周期内的压力温度测试数据无线传输给地面控制仪1。

井下压力计3内部安装有无线通讯模块、天线组件、压力/温度传感器、微处理器和一次性锂电池，负责采集和存储井下温度和压力数据，同时通过无线传输的方式将数据传输给地面控制仪。井下压力计3外形尺寸与普通柱塞相同，既能实现普通柱塞的排水功能，又能测试压力温度，当井下压力计3从井底上冲到井口防喷管4时与井口天线组件2进行无线通讯。由于无线通讯功耗较大，而井下压力计3为一次性锂电池供电，为了延长井下压力计3的工作时间，井下压力计3的无线通讯模块的开启受温度控制。由于井口温度较井底温度低许多，因此可以通过设置相应的温度门限，当井下压力计3测得实时温度低于该门限值时，意味着井下压力计3即将到达井口，无线模块打开。而温度高于该门限值时，意味着井下压力计3离井口还较远，无线模块关闭。通过该温度控制无线模块开关的方案可大幅减小井下压力计3的电能消耗，提高井下压力计3的单次工作时间，降低运行成本。

井下压力计3的设计方案如图2所示，压力计天线组件7安装于井下压力计3的顶端，这样就保证了井下压力计3上行到达井口时井下压力计3上的压力计天线组件7和井口天线组件2之间的距离最短，提高了无线通讯的可靠性。压力计天线组件7周围的柱塞体8上开有透波槽9，确保压力计天线组件7在做好安全防护的前提下还能让无线信号穿透出去。井下压力计的主机10置于柱塞体8内，主机10上下端各安装一个抗冲击组件12，同时主机10圆周方向还设计有两道阻尼胶圈12，防止井下压力计3在上行和下行时产生的冲击和振动损坏井下仪主机10。

井口天线组件2主要是用于地面控制仪1与井下压力计3之间建立无线通讯，结构如图3所示。井口天线组件2安装于井口的出水横管5处，井口天线组件2通过天线支杆6紧贴井口防喷管4内壁放置，保证在井下压力计3到达井口时井口天线组件2与压力计天线组件7之间的距离最短，提高无线通讯的可靠性。井口天线组件2伸入出水横管5内的部分外径设计的非常小，不影响出水横杆处的出水功能。

地面控制仪1含无线通讯模块、微处理器、GPRS模块、太阳能板和可充电电池。可通过无线通讯模块与井下压力计通讯压力温度数据、时间表及其它命令，并将压力温度数据通过GPRS模块上传到服务器软件。地面控制仪1外形小巧，可通过卡箍安装在井口防喷管4的出水管处，自带太阳能供电系统，不需要额外电源。

压力计天线组件7作为无线通讯的核心元器件，在高温高压气井内必须加上保护罩11加以保护，方案中选用增强型工程塑料聚醚醚酮（PEEK）作为保护罩11的材质。同时，通过选用小直径的圆柱状铜管天线，从而可将天线保护罩设计为小内径的圆柱状零件，提高了天线保护罩的耐压指标，可满足60MPa的抗压要求。

通过采用上述技术方案，本发明具有下面几个特点：可靠实现了井下测试数据的无线传输。井下压力计通过温度门限控制无线模块开关，功耗降低，工作时间大幅增加。井下压力计与普通柱塞外形尺寸一样，不会对原有柱塞排水采气工艺的功能实现造成任何影响。地面控制仪和井口天线组件的安装不需要对气井井口设备做任何改动，属于无损安装，不破坏和影响井口装置的正常功能。。