一种使用无线电能传输的有缆智能分注系统技术方案

本发明专利技术涉及一种使用无线电能传输的有缆智能分注系统，包括地面控制器、油管段和工具段，油管段包括油管和地面电缆，工具段包括井下控制器和若干层有缆智能分注仪，油管段和工具段之间设置有有缆无线传输短节，有缆无线传输短节上端通过地面电缆和油管分别连接地面控制器和井口采油树，有缆无线传输短节下端连接井下控制器，井下控制器从有缆无线传输短节获取地面控制器下行通信指令后通过电缆载波通信发送给有缆智能分注仪，井下控制器同时获取各层有缆智能分注仪的上行回复数据信号后传输给有缆无线传输短节，有缆无线传输短节通过电缆载波通信回传给地面控制器。本发明专利技术的有缆智能分注系统可实现无线电能传输与双向无线数据通信，通信效率高。通信效率高。通信效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种使用无线电能传输的有缆智能分注系统


[0001]本专利技术属于油田分层注水
，具体涉及到一种使用无线电能传输的有缆智能分注系统。

技术介绍

[0002]油田在开采一段时间以后，由于生产层产出液不断增加，地层能量随时间不断损失，导致采油效率减低，甚至采油工作无法进行。注水是油田补充地层能量、提高采收率最有效的方法之一。为了有效降低层间和层内差异，油田采用分层注水工艺技术来实现均衡注采开发。各大油田均陆续推广有缆智能分注技术。有缆智能分注技术实现了注水全过程的实时监测和注水量自动调配、自动验封等功能，大幅降低了人工测调成本，有力提升了油田的注水智能化和信息化水平。有缆智能分注技术尤其适合应用于大斜度井和水平井中，具备很高的推广价值。
[0003]常规的有缆智能分注技术中，有缆智能分注井下工艺管柱主要由工具段和油管段组成，其中油管段占主要长度，在工具段施工完成后，油管段的施工，地面电缆需要使用电缆护卡绑在油管外表面，从工具段一直延伸到井口，每根油管均需要绑一个电缆护卡，导致施工时间较长、工序较为繁琐、维护不便，作业费用也相对较高，且地面电缆在下放过程中还存在损伤风险。
[0004]使用湿接头技术的有缆智能分注系统可以有效的解决施工复杂的问题，降低了成本，但常规湿接头对接，不仅占用中心通道，导致无法下放其他测井仪器，而且重复性、稳定性差，使用周期短。
[0005]波码式无缆智能分注技术的油管段则无外绑电缆，地面与井下的双向通信使用波码形式完成，但存在通信效率低下的问题，完成一次通信往往需要几十分钟，且无法实时监测井下仪器的工作电压、电流、电池电量等工作状态参数是否正常，并且常规波码式无缆智能分注仪无法在仪器电池耗尽后补充电能，不可重复使用。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种使用无线电能传输的有缆智能分注系统，其采用无线电能传输技术，以解决现有使用湿接头技术的有缆智能分注系统重复使用性差、施工复杂、维护困难及无缆智能分注技术通信效率低、无缆智能分注仪不可重复使用的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种使用无线电能传输的有缆智能分注系统，包括地面控制器、井口采油树、油管段和工具段，所述油管段包括油管和穿设在所述油管内的地面电缆，所述工具段包括井下控制器和与所述井下控制器通过油管及钢管电缆连接的若干层过电缆封隔器和有缆智能分注仪，若干层的所述过电缆封隔器和有缆智能分注仪依次通过油管及钢管电缆串接，其特征在于：所述工具段还包括有缆无线传输短节，所述有缆无线传输短节的上端通过所述
地面电缆连接所述地面控制器、通过所述油管连接所述井口采油树，所述有缆无线传输短节的下端连接所述的井下控制器，所述井下控制器从所述有缆无线传输短节获取所述地面控制器的下行通信指令后通过电缆载波通信发送给若干层的所述有缆智能分注仪，所述井下控制器同时获取各层所述有缆智能分注仪的上行回复数据信号后传输给所述的有缆无线传输短节，所述有缆无线传输短节通过电缆载波通信再将所述上行回复数据信号回传给所述的地面控制器。
[0008]进一步，所述的有缆无线传输短节包括发射短节和接收短节，所述的接收短节安装在所述工具段的上端，所述接收短节的上端通过油管延伸连接所述的井口采油树，所述接收短节的下端电连接所述的井下控制器，所述发射短节上端通过地面电缆连接所述的地面控制器，所述发射短节插接在所述的接收短节内时，所述发射短节与所述地面控制器之间通过双向电缆载波通信，所述发射短节与所述接收短节之间进行无线电能传输和双向无线数据通信。
[0009]进一步，所述井下控制器内设置有储能电池组和井下控制器控制组件；所述发射短节和所述接收短节对接时，所述的井下控制器控制组件与所述的接收短节通信连接，所述井下控制器控制组件通过所述的接收短节获取电源为所述的有缆智能分注仪供电，所述发射短节与所述接收短节分离时，所述的储能电池组为所述的有缆智能分注仪供电。
[0010]进一步，所述发射短节的轴向设置有发射短节中心过流通道，所述发射短节中心过流通道的外周设置有能量发射线圈和发射短节无线通信模块，所述接收短节的轴向设置有接收短节中心过流通道，所述接收短节中心过流通道的外周设置有能量接收线圈和接收短节无线通信模块；所述发射短节与所述接收短节对接时，所述能量发射线圈与所述能量接收线圈互感耦合，所述发射短节无线通信模块与所述接收短节无线通信模块双向无线数据通信。
[0011]进一步，所述发射短节内还设置有位于所述发射短节中心过流通道外周的发射短节控制组件，所述发射短节控制组件与所述的发射短节无线通信模块电连接；所述接收短节内还设置有位于所述接收短节中心过流通道外周的接收短节控制组件，所述接收短节无线通信模块电连接井下控制器控制组件。
[0012]进一步，所述发射短节控制组件包括发射短节发解码电路和与其电连接的发射短节主控电路，所述发射短节发解码电路将所述的下行通信指令解析处理后经过发射短节主控电路发送给所述的发射短节无线通信模块，所述发射短节无线通信模块再将下行通信指令无线发送给所述的接收短节无线通信模块；所述井下控制器控制组件包括井下控制器发解码电路和与其电连接的井下控制器主控电路，所述井下控制器主控电路从所述接收短节无线通信模块获取下行通信指令后通过所述的井下控制器发解码电路发送给所述的有缆智能分注仪；所述井下控制器发解码电路同时从所述有缆智能分注仪获取上行回复数据信号，所述井下控制器主控电路将所述上行回复数据信号回传给所述的接收短节无线通信模块，所述接收短节无线通信模块将再将所述上行回复数据信号无线发送给所述的发射短节无线通信模块；所述发射短节主控电路则从所述发射短节无线通信模块获取所述上行回复数据信号后回传给所述发射短节发解码电路，所述发射短节发解码电路再将所述上行回复数据信号回传给所述地面控制器。
[0013]进一步，所述发射短节控制组件还包括发射短节电源电路、驱动电路、逆变电路和
与逆变电路电连接的发射补偿电路，所述发射短节主控电路将从发射短节电源电路获取的直流电源送入驱动电路与逆变电路处理后，由发射补偿电路传输给所述能量发射线圈；所接收短节控制组件还包括接收短节电源电路和与其连接的整流滤波电路及接收补偿电路，所述能量接收线圈将其与所述能量发射线圈互感耦合获得的交流电源通过所述接收补偿电路和整流滤波电路转变为直流电源传输给所述的接收短节电源电路；所述的井下控制器控制组件还包括井下控制器电源电路和与其连接的井下控制器主控电路，所述井下控制器电源电路从所述接收短节电源电路获取直流电源后通过所述的井下控制器主控电路为所述的储能电池组充电。
[0014]进一步，所述接收短节还包括接收短节外护管，所述接收短节外护管的上端设置有接收短节上接头，所述接收短节外护管的下端设置有接收短节下接头，所述接收短节中心过流通道设置在所述接收短节外护管的中心并贯通所述的接收短节上接头和接收短节下接头，所述能量接收线圈和所述接收短节无线通信模块设置在所述接收短节中心过流通道外周的接收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用无线电能传输的有缆智能分注系统，包括地面控制器（1
‑
1）、井口采油树、油管段和工具段，所述油管段包括油管（1
‑
2）和穿设在所述油管（1
‑
2）内的地面电缆（1
‑
3），所述工具段包括井下控制器（1
‑
6）和与所述井下控制器通过油管（1
‑
2）及钢管电缆（1
‑
7）连接的若干层过电缆封隔器（1
‑
8）和有缆智能分注仪（1
‑
9），若干层的所述过电缆封隔器（1
‑
8）和有缆智能分注仪（1
‑
9）依次通过油管（1
‑
2）及钢管电缆（1
‑
7）串接，其特征在于：所述工具段还包括有缆无线传输短节，所述有缆无线传输短节的上端通过所述地面电缆（1
‑
3）连接所述地面控制器（1
‑
1）、通过所述油管（1
‑
2）连接所述井口采油树，所述有缆无线传输短节的下端连接所述的井下控制器（1
‑
6），所述井下控制器（1
‑
6）从所述有缆无线传输短节获取所述地面控制器（1
‑
1）的下行通信指令后通过电缆载波通信发送给若干层的所述有缆智能分注仪（1
‑
9），所述井下控制器（1
‑
6）同时获取各层所述有缆智能分注仪（1
‑
9）的上行回复数据信号后传输给所述的有缆无线传输短节，所述有缆无线传输短节通过电缆载波通信再将所述上行回复数据信号回传给所述的地面控制器（1
‑
1）。2.根据权利要求1所述的一种使用无线电能传输的有缆智能分注系统，其特征在于：所述的有缆无线传输短节包括发射短节（1
‑
4）和接收短节（1
‑
5），所述的接收短节（1
‑
5）安装在所述工具段的上端，所述接收短节（1
‑
5）的上端通过油管（1
‑
2）延伸连接所述的井口采油树，所述接收短节（1
‑
5）的下端电连接所述的井下控制器（1
‑
6），所述发射短节（1
‑
4）上端通过地面电缆（1
‑
3）连接所述的地面控制器（1
‑
1），所述发射短节（1
‑
4）插接在所述的接收短节（1
‑
5）内时，所述发射短节（1
‑
4）与所述地面控制器（1
‑
1）之间通过双向电缆载波通信，所述发射短节（1
‑
4）与所述接收短节（1
‑
5）之间进行无线电能传输和双向无线数据通信。3.根据权利要求1或2所述的一种使用无线电能传输的有缆智能分注系统，其特征在于：所述井下控制器（1
‑
6）内设置有储能电池组（4
‑
4）和井下控制器控制组件（4
‑
2）；所述发射短节（1
‑
4）和所述接收短节（1
‑
5）对接时，所述的井下控制器控制组件（4
‑
2）与所述的接收短节（1
‑
5）通信连接，所述井下控制器控制组件（4
‑
2）通过所述的接收短节（1
‑
5）获取电源为所述的有缆智能分注仪（1
‑
9）供电，所述发射短节（1
‑
4）与所述接收短节（1
‑
5）分离时，所述的储能电池组（4
‑
4）为所述的有缆智能分注仪（1
‑
9）供电。4.根据权利要求3所述的一种使用无线电能传输的有缆智能分注系统，其特征在于：所述发射短节（1
‑
4）的轴向设置有发射短节中心过流通道（3
‑
6），所述发射短节中心过流通道（3
‑
6）的外周设置有能量发射线圈（3
‑
3）和发射短节无线通信模块（3
‑
5），所述接收短节（1
‑
5）的轴向设置有接收短节中心过流通道（2
‑
8），所述接收短节中心过流通道（2
‑
8）的外周设置有能量接收线圈（2
‑
3）和接收短节无线通信模块（2
‑
5）；所述发射短节（1
‑
4）与所述接收短节（1
‑
5）对接时，所述能量发射线圈（3
‑
3）与所述能量接收线圈（2
‑
3）互感耦合，所述发射短节无线通信模块（3
‑
5）与所述接收短节无线通信模块（2
‑
5）双向无线数据通信。5.根据权利要求4所述的一种使用无线电能传输的有缆智能分注系统，其特征在于：所述发射短节（1
‑
4）内还设置有位于所述发射短节中心过流通道（3
‑
6）外周的发射短节控制组件（3
‑
9），所述发射短节控制组件（3
‑
9）与所述的发射短节无线通信模块（3
‑
5）电连接；所述接收短节（1
‑
5）内还设置有位于所述接收短节中心过流通道（2
‑
8）外周的接收短节控制组件（2
‑
11），所述的接收短节无线通信模块（2
‑
5）电连接所述井下控制器控制组件（4
‑
2）。6.根据权利要求5所述的一种使用无线电...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰孟平，李希孝，孙智威，彭伯秋，牛云鹏，柴金勇，
申请(专利权)人：西安洛科电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：