基于互频原理的注水井无线供电智能测控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于互频原理的注水井无线供电智能测控系统,其包括注水管柱、存储式一体化智能配水器、井下分层流量实时测调仪以及地面控制系统，该配水器设于注水管柱内，该配水器和该测调仪均与地面控制系统连接；该测调仪包括电能无线发射模块和第一无线通讯模块；配水器包括相互连接的电能无线接收模块和第二无线通讯模块，第一、第二无线通讯模块之间能够通过无线方式实现双向数据通信；当该配水器和该测调仪接近时，电能无线发射模块和电能无线接收模块能以互频方式相匹配。本发明专利技术可实现对配水器的无线供电、无线通讯与实时控制，保证注水系统井下自动调控工作，提高测调效率与注水质量，并还可有效减少投捞次数，节约注采成本。

Intelligent measurement and control system for wireless power supply of water injection well based on mutual frequency principle

The invention discloses an intelligent control system of injection wells wireless power supply based on the principle of mutual frequency, which includes a water injection pipe column, storage type integrated intelligent water regulator, downhole flow real-time measuring and adjusting apparatus and control system on the ground, the water dispenser is arranged on the water injection pipe column, the water dispenser and the measuring and adjusting apparatus and the ground is connected to the control system; the measuring and adjusting apparatus includes a power wireless transmitting module and a first wireless communication module; a water distributor includes interconnected power wireless receiving module and the second wireless communication module between the first and second wireless communication module can realize bidirectional data communication by wireless; when the water dispenser and the measuring and adjusting apparatus is close to power wireless transmitting module and wireless power receiving module with frequency matching each other. The invention can realize the water distributor of wireless power supply, wireless communication and real-time control, ensure the water injection system of underground automatic control work, improve the efficiency and quality of water testing, and also can effectively reduce the number of cast fishing, saving the cost of injection production.

【技术实现步骤摘要】
基于互频原理的注水井无线供电智能测控系统
本专利技术涉及一种注水井无线供电智能测控系统，具体涉及一种基于“互频”技术的集无线供电、无线通信与控制、免更换电池的注水井无线供电智能测控系统，其可被应用于石油开采领域。
技术介绍
随着油田的开发，地层压力递减，且地层结构复杂，层间压力各不相同，为了保持地层压力，解决层间矛盾，将注水合理地分配到各层段，多采用井下分层配注系统，对渗透性好、吸水能力强的层控制注水；对渗透性差、吸水能力弱的层加强注水，从而使高、中、低、渗透性的地层都能发挥注水的作用，实现油田长期高产稳产，提高最终采收率。现有的井下分层配注系统，各层配水器与堵塞器配合使用，堵塞器内置一次性耐高温电池，电池可持续供电时间短，需要频繁投捞堵塞器来更换电池，耗时长且成本高；从测调系统上看，该技术采用投入测调仪测试井下数据后，在井上完成堵塞器定标后，由投捞器放入井下相应位置，由于井下各层压力不同需要逐层调配，且由于地层压力会随时间发生变化，因此得反复投捞堵塞器，无法连续工作；受测调系统限制，该井下分层配注系统还至少存在这些问题：调配过程和测调过程不同步，测调数据和测调结果无法在地面同时获取，且过程繁琐、精度低、成本高昂。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种基于互频原理的注水井无线供电智能测控系统，以克服现有技术的不足。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术实施例提供了一种基于互频原理的注水井无线供电智能测控系统,其包括注水管柱、存储式一体化智能配水器、井下分层流量实时测调仪以及地面控制系统，所述存储式一体化智能配水器设于注水管柱下端，所述存储式一体化智能配水器和井下分层流量实时测调仪均与所述地面控制系统连接；所述井下分层流量实时测调仪包括电能无线发射模块和第一无线通讯模块；所述存储式一体化智能配水器包括电能无线接收模块和第二无线通讯模块，所述电能无线接收模块与所述第二无线通讯模块连接，所述第一无线通讯模块与第二无线通讯模块之间能够通过无线方式实现双向数据通信；当所述存储式一体化智能配水器和井下分层流量实时测调仪接近时，所述电能无线发射模块和电能无线接收模块能以互频方式相匹配。进一步的，所述电能无线发射模块包括发射谐振体，所述发射谐振体包括发射磁感组和与发射磁感组连接的谐振器，所述电能无线接收模块包括接收谐振体，所述接收谐振体包括接收磁感组和与接收磁感组连接的谐振器，当在所述电能无线发射模块中输入设定频率的交流电信号时，所述发射谐振体的固有频率被所述接收谐振体影响而达到选定工作频率的选定带宽范围内，使所述发射谐振体达到谐振状态，同时所述接收谐振体的固有频率被所述发射谐振体影响而达到设定频率范围，使所述接收谐振体与发射谐振体产生谐振，实现电能在所述电能发射模块和电能接收模块之间的无线传输，再由所述电能无线接收模块将接收到的电能输出给负载设备。进一步的，所述电能无线发射模块包括依次串联的电源变换电路、谐振器、发射磁感组和无线电能控制电路，所述无线电能控制电路还与所述电源变换电路连接。更进一步的，所述发射磁感组包括驱动线圈和与驱动线圈连接的磁性材料。具体的，驱动线圈与磁性材料胶粘连接。进一步的，所述电能无线接收模块包括依次串联的接收磁感组、谐振器和电源变换电路。更进一步的，所述接收磁感组包括驱动线圈和与驱动线圈连接的磁性材料。具体的，驱动线圈与磁性材料胶粘连接。优选的，所述井下分层流量实时测调仪经测调电缆与所述地面控制系统连接，所述存储式一体化智能配水器与所述地面控制系统无线连接而实现双向数据通信，当所述地面控制系统输入控制信号并无线传输给所述存储式一体化智能配水器时，所述存储式一体化智能配水器可于井下独立工作。进一步的，所述测调电缆的一端与所述地面控制系统连接，所述测调电缆的另一端经过电缆绞车和天地滑轮组后，再穿过防喷系统，之后与所述井下分层流量实时测调仪连接。更进一步的，所述防喷系统设于所述注水管柱的上端。优选的，所述井下分层流量实时测调仪还包括电缆接头、测调仪主体和机械定位装置，所述电能无线发射模块与所述第一无线通信模块串联连接，且所述电能无线发射模块和第一无线通信模块设置于所述测调仪主体中，所述电缆接头、测调仪主体和机械定位装置依次连接。优选的，所述存储式一体化智能配水器包括工作筒主体、上接头、连接套、扶正体、支架、导向体和下接头，所述上接头、工作筒主体、支架以及下接头依次连接，所述连接套、扶正体以及导向体依次连接，且所述连接套、扶正体和导向体设置于所述工作筒主体内。进一步的，所述工作筒主体的中心通道侧边设置有桥式通道和偏心主通道。进一步的，所述存储式一体化智能配水器中还包括具有测控和数据存储功能的测控电路、可充电电池组、电机、传感器模块和智能水嘴，所述电机与所述智能水嘴连接，所述传感器模块与所述测控电路连接，所述电能无线接收模块分别与所述测控电路、传感器模块、第二无线通讯模块、电机和可充电电池组连接。其中，所述传感器模块可用于换算出注水的流量，所述可充电电池组至少用于驱动所述电机运转，所述电机控制所述智能水嘴开启阀的开度，从而控制该层注水量。所述的具有测控和数据存储功能的测控电路可根据设定的程序，定时开、关机，并可根据测量到的所述智能水嘴开启阀(即压差调整阀)的开度，同时存所述储传感器模块采集的数据。进一步优选的，所述传感器模块包括温度传感器、流量传感器和压力传感器。其中，所述流量传感器可采用差压式、涡流式、电磁式、超声波式等，但不限于此。所述压力传感器采用扩散硅为测量晶体的压电传感器，还可采用液柱式传感器、弹性式传感器等，但不限于此。进一步优选的，所述测控电路还包含电池组保护电路，所述电池组保护电路与可充电电池组连接。其中，所述电池组保护电路用于对所述可充电电池组的过充、过放、过流等进行保护。该电池组保护电路还可具有与单片机连接的端口，所述单片机可以读取可充电电池组的电压和余量以及温度等数据。进一步优选的，所述测控电路还包含绝对时间时钟芯片和存储芯片，所述绝对时间时钟芯片用以对保存的各个数据冠以时间方便查阅和形成图标曲线，所述存储芯片用于保存传感器模块采集的数据，以保证掉电不丢失数据。当所述发射磁感组与所述接收磁感组的位置对正时，所述发射谐振体与所述接收谐振体自动相应并达到互频共振，所述测控电路捕捉这一变化，并通过所述无线通讯模块传递信号反馈给所述地面控制系统，以使井上操作人员可以判别所述井下分层流量实时测调仪的具体位置。进一步的，所述井下分层流量实时测调仪经由所述测调电缆与所述地面控制系统的数据传递方式为电力载波通信。优选的，所述电能无线发射模块所发射的电能为整体直流供电。优选的，该注水井无线供电智能测控系统包括多个沿竖直方向串联设置的存储式一体化智能配水器，所述的多个存储式一体化智能配水器与所述井下分层流量实时测调仪连接，从而达到分层精细注水的目的。优选的，该注水井无线供电智能测控系统还包括封隔器，所述封隔器设于所述存储式一体化智能配水器内，或者，所述封隔器与所述注水管柱串联设置。优选的，所述注水管柱的底部还设有水力循环凡尔。优选的，所述电能无线发射模块所在区段的测调仪主体的外壳由非金属材料组成。优选的，所述电能无线接收模块所在区段的存储式一体化智能配水器的中心通道内壁由非金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于互频原理的注水井无线供电智能测控系统,其特征在于：包括注水管柱、存储式一体化智能配水器、井下分层流量实时测调仪以及地面控制系统，所述存储式一体化智能配水器设于注水管柱内，所述存储式一体化智能配水器和井下分层流量实时测调仪均与所述地面控制系统连接；所述井下分层流量实时测调仪包括电能无线发射模块和第一无线通讯模块；所述存储式一体化智能配水器包括电能无线接收模块和第二无线通讯模块，所述电能无线接收模块与所述第二无线通讯模块连接，所述第一无线通讯模块与第二无线通讯模块之间能够通过无线方式实现双向数据通信；当所述存储式一体化智能配水器和井下分层流量实时测调仪接近时，所述电能无线发射模块和电能无线接收模块能以互频方式相匹配。

【技术特征摘要】
1.一种基于互频原理的注水井无线供电智能测控系统,其特征在于：包括注水管柱、存储式一体化智能配水器、井下分层流量实时测调仪以及地面控制系统，所述存储式一体化智能配水器设于注水管柱内，所述存储式一体化智能配水器和井下分层流量实时测调仪均与所述地面控制系统连接；所述井下分层流量实时测调仪包括电能无线发射模块和第一无线通讯模块；所述存储式一体化智能配水器包括电能无线接收模块和第二无线通讯模块，所述电能无线接收模块与所述第二无线通讯模块连接，所述第一无线通讯模块与第二无线通讯模块之间能够通过无线方式实现双向数据通信；当所述存储式一体化智能配水器和井下分层流量实时测调仪接近时，所述电能无线发射模块和电能无线接收模块能以互频方式相匹配。2.根据权利要求1所述的基于互频原理的注水井无线供电智能测控系统，其特征在于：所述电能无线发射模块包括发射谐振体，所述发射谐振体包括发射磁感组和与发射磁感组连接的谐振器，所述电能无线接收模块包括接收谐振体，所述接收谐振体包括接收磁感组和与接收磁感组连接的谐振器，当在所述电能无线发射模块中输入设定频率的交流电信号时，所述发射谐振体的固有频率被所述接收谐振体影响而达到选定工作频率的选定带宽范围内，使所述发射谐振体达到谐振状态，同时所述接收谐振体的固有频率被所述发射谐振体影响而达到设定频率范围，使所述接收谐振体与发射谐振体产生谐振，实现电能在所述电能发射模块和电能接收模块之间的无线传输，再由所述电能无线接收模块将接收到的电能输出给负载设备；优选的，所述电能无线发射模块包括依次串联的电源变换电路、谐振器、发射磁感组和无线电能控制电路，所述无线电能控制电路还与所述电源变换电路连接；优选的，所述发射磁感组包括驱动线圈和与驱动线圈连接的磁性材料；优选的，所述电能无线接收模块包括依次串联的接收磁感组、谐振器和电源变换电路；优选的，所述接收磁感组包括驱动线圈和与驱动线圈连接的磁性材料。3.根据权利要求1所述的基于互频原理的注水井无线供电智能测控系统，其特征在于：所述井下分层流量实时测调仪经测调电缆与所述地面控制系统连接，所述存储式一体化智能配水器与所述地面控制系统无线连接而实现双向数据通信；优选的，所述测调电缆的一端与所述地面控制系统连接，所述测调电缆的另一端经过电缆绞车和天地滑轮组后，再穿过防喷系统，之后与所述井下分层流量实时测调仪连接；优选的，所述防喷系统设于所述注水管柱的上端。4.根据权利要求1或2所述的基于互频原理的注水井无线供电智能测控系统，其特征在于：所述井下分层流量实时测调仪还包括电缆接头、测调仪主体和机械定位装置，所述电能无线发射模块与所述第一无线通信模块串联连接，且所述电能无线发射模块和第一无线通信模块设置于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶劲平，
申请(专利权)人：长春中际互频科技有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22