具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

随着气井的生产，井底会逐渐产生积液，当积液增多时会影响到气井的正常生产，严重时甚至会导致停产。为了提高天然气井的采收率、延长气井的生产寿命，就必须清除井底的积液。传统柱塞气举排水采气控制系统主要依靠地面控制器开关井的方式来进行作业，井下柱塞属于独立结构设计，无任何电子采集和控制部分；地面控制器只能依靠井口测量的套管压力、油管压力和柱塞到达传感器等参数进行生产制度的调整，对井下温度、压力、积液情况一无所知，这就需要人为经常调整排采制度，如果排采制度设定不合理的话，严重时可能造成柱塞被‘淹死’的情况，最终导致气井停产。目前已有智能柱塞气举排水采气控制系统在传统柱塞的基础上，增加了井下温度、压力等参数的采集与存储，但仍面临着以下几个关键问题：井下智能柱塞电池供电的续航能力；井下智能柱塞采集存储的数据如何与地面控制器通信；地面控制器如何调整井下智能柱塞的排采参数；地面控制器能否不需要频繁开关井；井下积液达到一定高度时如何让智能柱塞停止下落，继续下落可能存在井下柱塞被‘淹死’的风险；卡定密封结构使用耐高温耐磨压缩式可变径气囊的使用寿命，大多数现场半个多月就会磨损，使用寿命太短，这些都是现场存在且急需解决的问题。

下面将结合具体实施例和附图对本申请的技术方案作进一步的说明。

本申请公开了一种井下无线数智排采系统，该排采系统包括：

地面控制器1；

无线充电通信模块2，地面控制器1与无线充电通信模块2有线连接，无线充电通信模块2用于通信；

井下智能柱塞3；

防喷管4，防喷管4一端与井下智能柱塞3连接，另一端与无线充电通信模块2连接。进一步地，井下无线数智排采系统还包括太阳能光伏板5，太阳能光伏板5与地面控制器1有限连接，太阳能光伏板5用于为地面控制器1提供电源。

如图1所示，一种井下无线数智排采系统，包括地面控制器1、无线充电通信模块2、井下智能柱塞3、防喷管4(含感应线圈)、太阳能光伏板5。地面控制器1与无线充电通信模块2有线连接，给无线充电通信模块2提供电源同时支持通信。无线充电通信模块2与防喷管4(含感应线圈)通过耐高压密封接头连接。井下智能柱塞3内部的感应线圈与防喷管4(含感应线圈)内部的感应线圈在井口通过电磁感应方式实现了无线充电及无线通信的功能。太阳能光伏板5与地面控制器1有线连接，为地面控制器1提供持续能量。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

本发明提供一种井下无线数智排采系统，能够通过井下智能柱塞3实时检测并计算当前积液高度然后在井下预定位置悬停以防止柱塞被淹死。井下智能柱塞3到达井口后，地面控制器1与智能柱塞以无线方式通信以获取存储的井下采集数据，同时地面控制器1以无线方式给智能柱塞充电以延长电池续航能力。地面控制器1对井下数据分析处理后在井口以无线方式调整井下智能柱塞3的排采参数。井下智能柱塞3流通阀开关功能使地面控制器1不再需要频繁开关井操作。伴随着无线数字化智能技术的应用，系统检测和控制的自动化程度得到大幅提高，排除了井下柱塞被‘淹死’的风险，现场无需频繁开关井，井下柱塞无需更换电池，也无需定期打捞，能够长时间可靠运行，同时节约了人力管控成本，提高了系统的排水采气效率，增加了现场的产气量。

在本申请实施例中，为了取得更好的技术效果，地面控制器1包括对外太阳能接口1-1、蓄电池及充电管理电路1-2、按键显示单元1-3、对外无线充电通信模块2接口14、地面控制器1主控单元以及其他控制通信接口1-6；

其中，对外太阳能接口1-1输入端与太阳能光伏板5连接，对外太阳能接口1-1输出端与蓄电池及充电管理电路1-2连接；

蓄电池及充电管理电路1-2用于为地面控制器1提供稳定电源；

按键显示单元1-3与地面控制器1主控单元连接，且按键显示单元1-3用于参数输入、测量值和系统运行状态的显示；

对外无线充电通信模块2接口14一端与地面控制器1主控单元连接，对外无线充电通信模块2接口14另一端与无线充电通信模块2连接；

地面控制器1主控单元用于地面控制器1的数据运算处理、输出控制和通信管理。地面控制器1还包括其他通信接口，其他控制通信接口1-6与地面控制器1主控单元连接，用于扩展功能。

如图2所示，地面控制器1由对外太阳能接口1-1、蓄电池及充电管理电路1-2、按键显示单元1-3、对外无线充电通信模块2接口14、地面控制器1主控单元、其他控制通信接口1-6组成。对外太阳能接口1-1输入与太阳能光伏板5连接，对外太阳能接口1-1输出与蓄电池及充电管理电路1-2连接。蓄电池及充电管理电路1-2为地面控制器1各电路模块提供稳定电源。按键显示单元1-3与地面控制器1主控单元连接，用于参数输入、测量值和系统运行状态的显示；对外无线充电通信模块2接口14内部与地面控制器1主控单元连接，对外无线充电通信模块2接口14外部与无线模块供电通信接口2-4连接。地面控制器1主控单元负责地面控制器1的数据运算处理、输出控制和通信管理等。其他控制通信接口1-6与地面控制器1主控单元连接，用于扩展功能。

在本申请实施例中，为了取得更好的技术效果，无线充电通信模块2由防喷管4内感应线圈接口21、线圈激励及载波收发处理电路、无线充电通信模块2主控单元、无线模块供电通信接口2-4组成；

其中，防喷管4内感应线圈接口21一端与防喷管4内的感应线圈连接，另一端与线圈激励及载波收发处理电路连接；线圈激励及载波收发处理电路与无线充电通信模块2主控单元连接；无线充电通信模块2主控单元用于模块内的线圈激励管理、无线载波数据的调制与解调以及与地面控制器1的通信管理等处理任务；无线模块供电通信接口2-4一端与无线充电通信模块2主控单元连接。无线模块供电通信接口2-4远离无线充电通信模块2主控单元的一端与对外无线充电通信模块2接口14连接。

如图3所示，无线充电通信模块2总体功能由防喷管4内感应线圈接口21、线圈激励及载波收发处理电路、无线充电通信模块2主控单元、无线模块供电通信接口2-4组成。防喷管4内感应线圈接口21一端与防喷管4内的感应线圈连接，另一端与线圈激励及载波收发处理电路连接；线圈激励及载波收发处理电路与无线充电通信模块2主控单元连接；无线充电通信模块2主控单元负责模块内的线圈激励管理、无线载波数据的调制与解调以及与地面控制器1的通信管理等处理任务；无线模块供电通信接口2-4一端与无线充电通信模块2主控单元连接，另一端与地面控制器1对外无线充电通信模块2接口14连接。

另外，需要说明的是，无线充电通信模块2线圈激励及载波收发处理电路主要由线圈激励电路和载波收发处理电路组成。由于井下智能柱塞3内部电机驱动电池组为12V供电，其充电电压至少需要14.8V，若采用桥式整流加滤波的话，初级线圈激励电路至少需要产生10.5V电压，初级线圈激励采用MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)驱动方式；载波收发处理电路一方面实现载波数据的发送处理，另一方面实现载波数据的接收处理，载波发送数据的调制方式可以通过调频方式实现，1200Hz代表逻辑‘1’，2200Hz代表逻辑‘0’，常态为1200Hz逻辑‘1’；载波接收数据的解调通过连续检测接收到的不同频率信号来实现逻辑‘1’和逻辑‘0’的转换识别；通过制定字符编码格式和带校验的通信协议可以实现可靠的无线通信。

无线充电通信模块2主控单元由超低功耗单片机及其外围电路组成，主要实现无线携能通信、柱塞控制线圈到达检测和与地面控制器1的通信。

无线充电通信模块2供电通信接口主要和地面控制器1连接，地面控制器1通过两根电源线给无线充电通信模块2供电，两根通信线与无线充电通信模块2通信。

以上对本发明实施例公开的一种井下无线数智排采系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的井下无线数智排采系统及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。