基于互頻原理的注水井無(wú)線供電智能測(cè)控系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種基于互頻原理的注水井無(wú)線供電智能測(cè)控系統(tǒng),其包括注水管柱、存儲(chǔ)式一體化智能配水器、井下分層流量實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)儀以及地面控制系統(tǒng)，該配水器設(shè)于注水管柱內(nèi)，該配水器和該測(cè)調(diào)儀均與地面控制系統(tǒng)連接；該測(cè)調(diào)儀包括電能無(wú)線發(fā)射模塊和第一無(wú)線通訊模塊；配水器包括相互連接的電能無(wú)線接收模塊和第二無(wú)線通訊模塊，第一、第二無(wú)線通訊模塊之間能夠通過(guò)無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通信；當(dāng)該配水器和該測(cè)調(diào)儀接近時(shí)，電能無(wú)線發(fā)射模塊和電能無(wú)線接收模塊能以互頻方式相匹配。本發(fā)明專利技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)配水器的無(wú)線供電、無(wú)線通訊與實(shí)時(shí)控制，保證注水系統(tǒng)井下自動(dòng)調(diào)控工作，提高測(cè)調(diào)效率與注水質(zhì)量，并還可有效減少投撈次數(shù)，節(jié)約注采成本。

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.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
基于互頻原理的注水井無(wú)線供電智能測(cè)控系統(tǒng)
本專利技術(shù)涉及一種注水井無(wú)線供電智能測(cè)控系統(tǒng)，具體涉及一種基于“互頻”技術(shù)的集無(wú)線供電、無(wú)線通信與控制、免更換電池的注水井無(wú)線供電智能測(cè)控系統(tǒng)，其可被應(yīng)用于石油開(kāi)采領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
隨著油田的開(kāi)發(fā)，地層壓力遞減，且地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，層間壓力各不相同，為了保持地層壓力，解決層間矛盾，將注水合理地分配到各層段，多采用井下分層配注系統(tǒng)，對(duì)滲透性好、吸水能力強(qiáng)的層控制注水；對(duì)滲透性差、吸水能力弱的層加強(qiáng)注水，從而使高、中、低、滲透性的地層都能發(fā)揮注水的作用，實(shí)現(xiàn)油田長(zhǎng)期高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，提高最終采收率。現(xiàn)有的井下分層配注系統(tǒng)，各層配水器與堵塞器配合使用，堵塞器內(nèi)置一次性耐高溫電池，電池可持續(xù)供電時(shí)間短，需要頻繁投撈堵塞器來(lái)更換電池，耗時(shí)長(zhǎng)且成本高；從測(cè)調(diào)系統(tǒng)上看，該技術(shù)采用投入測(cè)調(diào)儀測(cè)試井下數(shù)據(jù)后，在井上完成堵塞器定標(biāo)后，由投撈器放入井下相應(yīng)位置，由于井下各層壓力不同需要逐層調(diào)配，且由于地層壓力會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化，因此得反復(fù)投撈堵塞器，無(wú)法連續(xù)工作；受測(cè)調(diào)系統(tǒng)限制，該井下分層配注系統(tǒng)還至少存在這些問(wèn)題：調(diào)配過(guò)程和測(cè)調(diào)過(guò)程不同步，測(cè)調(diào)數(shù)據(jù)和測(cè)調(diào)結(jié)果無(wú)法在地面同時(shí)獲取，且過(guò)程繁瑣、精度低、成本高昂。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的主要目的在于提供一種基于互頻原理的注水井無(wú)線供電智能測(cè)控系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種基于互頻原理的注水井無(wú)線供電智能測(cè)控系統(tǒng),其包括注水管柱、存儲(chǔ)式一體化智能配水器、井下分層流量實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)儀以及地面控制系統(tǒng)，所述存儲(chǔ)式一體化智能配水器設(shè)于注水管柱下端，所述存儲(chǔ)式一體化智能配水器和井下分層流量實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)儀均與所述地面控制系統(tǒng)連接；所述井下分層流量實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)儀包括電能無(wú)線發(fā)射模塊和第一無(wú)線通訊模塊；所述存儲(chǔ)式一體化智能配水器包括電能無(wú)線接收模塊和第二無(wú)線通訊模塊，所述電能無(wú)線接收模塊與所述第二無(wú)線通訊模塊連接，所述第一無(wú)線通訊模塊與第二無(wú)線通訊模塊之間能夠通過(guò)無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通信；當(dāng)所述存儲(chǔ)式一體化智能配水器和井下分層流量實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)儀接近時(shí)，所述電能無(wú)線發(fā)射模塊和電能無(wú)線接收模塊能以互頻方式相匹配。進(jìn)一步的，所述電能無(wú)線發(fā)射模塊包括發(fā)射諧振體，所述發(fā)射諧振體包括發(fā)射磁感組和與發(fā)射磁感組連接的諧振器，所述電能無(wú)線接收模塊包括接收諧振體，所述接收諧振體包括接收磁感組和與接收磁感組連接的諧振器，當(dāng)在所述電能無(wú)線發(fā)射模塊中輸入設(shè)定頻率的交流電信號(hào)時(shí)，所述發(fā)射諧振體的固有頻率被所述接收諧振體影響而達(dá)到選定工作頻率的選定帶寬范圍內(nèi)，使所述發(fā)射諧振體達(dá)到諧振狀態(tài)，同時(shí)所述接收諧振體的固有頻率被所述發(fā)射諧振體影響而達(dá)到設(shè)定頻率范圍，使所述接收諧振體與發(fā)射諧振體產(chǎn)生諧振，實(shí)現(xiàn)電能在所述電能發(fā)射模塊和電能接收模塊之間的無(wú)線傳輸，再由所述電能無(wú)線接收模塊將接收到的電能輸出給負(fù)載設(shè)備。進(jìn)一步的，所述電能無(wú)線發(fā)射模塊包括依次串聯(lián)的電源變換電路、諧振器、發(fā)射磁感組和無(wú)線電能控制電路，所述無(wú)線電能控制電路還與所述電源變換電路連接。更進(jìn)一步的，所述發(fā)射磁感組包括驅(qū)動(dòng)線圈和與驅(qū)動(dòng)線圈連接的磁性材料。具體的，驅(qū)動(dòng)線圈與磁性材料膠粘連接。進(jìn)一步的，所述電能無(wú)線接收模塊包括依次串聯(lián)的接收磁感組、諧振器和電源變換電路。更進(jìn)一步的，所述接收磁感組包括驅(qū)動(dòng)線圈和與驅(qū)動(dòng)線圈連接的磁性材料。具體的，驅(qū)動(dòng)線圈與磁性材料膠粘連接。優(yōu)選的，所述井下分層流量實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)儀經(jīng)測(cè)調(diào)電纜與所述地面控制系統(tǒng)連接，所述存儲(chǔ)式一體化智能配水器與所述地面控制系統(tǒng)無(wú)線連接而實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通信，當(dāng)所述地面控制系統(tǒng)輸入控制信號(hào)并無(wú)線傳輸給所述存儲(chǔ)式一體化智能配水器時(shí)，所述存儲(chǔ)式一體化智能配水器可于井下獨(dú)立工作。進(jìn)一步的，所述測(cè)調(diào)電纜的一端與所述地面控制系統(tǒng)連接，所述測(cè)調(diào)電纜的另一端經(jīng)過(guò)電纜絞車和天地滑輪組后，再穿過(guò)防噴系統(tǒng)，之后與所述井下分層流量實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)儀連接。更進(jìn)一步的，所述防噴系統(tǒng)設(shè)于所述注水管柱的上端。優(yōu)選的，所述井下分層流量實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)儀還包括電纜接頭、測(cè)調(diào)儀主體和機(jī)械定位裝置，所述電能無(wú)線發(fā)射模塊與所述第一無(wú)線通信模塊串聯(lián)連接，且所述電能無(wú)線發(fā)射模塊和第一無(wú)線通信模塊設(shè)置于所述測(cè)調(diào)儀主體中，所述電纜接頭、測(cè)調(diào)儀主體和機(jī)械定位裝置依次連接。優(yōu)選的，所述存儲(chǔ)式一體化智能配水器包括工作筒主體、上接頭、連接套、扶正體、支架、導(dǎo)向體和下接頭，所述上接頭、工作筒主體、支架以及下接頭依次連接，所述連接套、扶正體以及導(dǎo)向體依次連接，且所述連接套、扶正體和導(dǎo)向體設(shè)置于所述工作筒主體內(nèi)。進(jìn)一步的，所述工作筒主體的中心通道側(cè)邊設(shè)置有橋式通道和偏心主通道。進(jìn)一步的，所述存儲(chǔ)式一體化智能配水器中還包括具有測(cè)控和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的測(cè)控電路、可充電電池組、電機(jī)、傳感器模塊和智能水嘴，所述電機(jī)與所述智能水嘴連接，所述傳感器模塊與所述測(cè)控電路連接，所述電能無(wú)線接收模塊分別與所述測(cè)控電路、傳感器模塊、第二無(wú)線通訊模塊、電機(jī)和可充電電池組連接。其中，所述傳感器模塊可用于換算出注水的流量，所述可充電電池組至少用于驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述電機(jī)控制所述智能水嘴開(kāi)啟閥的開(kāi)度，從而控制該層注水量。所述的具有測(cè)控和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的測(cè)控電路可根據(jù)設(shè)定的程序，定時(shí)開(kāi)、關(guān)機(jī)，并可根據(jù)測(cè)量到的所述智能水嘴開(kāi)啟閥(即壓差調(diào)整閥)的開(kāi)度，同時(shí)存所述儲(chǔ)傳感器模塊采集的數(shù)據(jù)。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述傳感器模塊包括溫度傳感器、流量傳感器和壓力傳感器。其中，所述流量傳感器可采用差壓式、渦流式、電磁式、超聲波式等，但不限于此。所述壓力傳感器采用擴(kuò)散硅為測(cè)量晶體的壓電傳感器，還可采用液柱式傳感器、彈性式傳感器等，但不限于此。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述測(cè)控電路還包含電池組保護(hù)電路，所述電池組保護(hù)電路與可充電電池組連接。其中，所述電池組保護(hù)電路用于對(duì)所述可充電電池組的過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流等進(jìn)行保護(hù)。該電池組保護(hù)電路還可具有與單片機(jī)連接的端口，所述單片機(jī)可以讀取可充電電池組的電壓和余量以及溫度等數(shù)據(jù)。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述測(cè)控電路還包含絕對(duì)時(shí)間時(shí)鐘芯片和存儲(chǔ)芯片，所述絕對(duì)時(shí)間時(shí)鐘芯片用以對(duì)保存的各個(gè)數(shù)據(jù)冠以時(shí)間方便查閱和形成圖標(biāo)曲線，所述存儲(chǔ)芯片用于保存?zhèn)鞲衅髂K采集的數(shù)據(jù)，以保證掉電不丟失數(shù)據(jù)。當(dāng)所述發(fā)射磁感組與所述接收磁感組的位置對(duì)正時(shí)，所述發(fā)射諧振體與所述接收諧振體自動(dòng)相應(yīng)并達(dá)到互頻共振，所述測(cè)控電路捕捉這一變化，并通過(guò)所述無(wú)線通訊模塊傳遞信號(hào)反饋給所述地面控制系統(tǒng)，以使井上操作人員可以判別所述井下分層流量實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)儀的具體位置。進(jìn)一步的，所述井下分層流量實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)儀經(jīng)由所述測(cè)調(diào)電纜與所述地面控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞方式為電力載波通信。優(yōu)選的，所述電能無(wú)線發(fā)射模塊所發(fā)射的電能為整體直流供電。優(yōu)選的，該注水井無(wú)線供電智能測(cè)控系統(tǒng)包括多個(gè)沿豎直方向串聯(lián)設(shè)置的存儲(chǔ)式一體化智能配水器，所述的多個(gè)存儲(chǔ)式一體化智能配水器與所述井下分層流量實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)儀連接，從而達(dá)到分層精細(xì)注水的目的。優(yōu)選的，該注水井無(wú)線供電智能測(cè)控系統(tǒng)還包括封隔器，所述封隔器設(shè)于所述存儲(chǔ)式一體化智能配水器內(nèi)，或者，所述封隔器與所述注水管柱串聯(lián)設(shè)置。優(yōu)選的，所述注水管柱的底部還設(shè)有水力循環(huán)凡爾。優(yōu)選的，所述電能無(wú)線發(fā)射模塊所在區(qū)段的測(cè)調(diào)儀主體的外殼由非金屬材料組成。優(yōu)選的，所述電能無(wú)線接收模塊所在區(qū)段的存儲(chǔ)式一體化智能配水器的中心通道內(nèi)壁由非金屬本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于互頻原理的注水井無(wú)線供電智能測(cè)控系統(tǒng),其特征在于：包括注水管柱、存儲(chǔ)式一體化智能配水器、井下分層流量實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)儀以及地面控制系統(tǒng)，所述存儲(chǔ)式一體化智能配水器設(shè)于注水管柱內(nèi)，所述存儲(chǔ)式一體化智能配水器和井下分層流量實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)儀均與所述地面控制系統(tǒng)連接；所述井下分層流量實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)儀包括電能無(wú)線發(fā)射模塊和第一無(wú)線通訊模塊；所述存儲(chǔ)式一體化智能配水器包括電能無(wú)線接收模塊和第二無(wú)線通訊模塊，所述電能無(wú)線接收模塊與所述第二無(wú)線通訊模塊連接，所述第一無(wú)線通訊模塊與第二無(wú)線通訊模塊之間能夠通過(guò)無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通信；當(dāng)所述存儲(chǔ)式一體化智能配水器和井下分層流量實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)儀接近時(shí)，所述電能無(wú)線發(fā)射模塊和電能無(wú)線接收模塊能以互頻方式相匹配。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于互頻原理的注水井無(wú)線供電智能測(cè)控系統(tǒng),其特征在于：包括注水管柱、存儲(chǔ)式一體化智能配水器、井下分層流量實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)儀以及地面控制系統(tǒng)，所述存儲(chǔ)式一體化智能配水器設(shè)于注水管柱內(nèi)，所述存儲(chǔ)式一體化智能配水器和井下分層流量實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)儀均與所述地面控制系統(tǒng)連接；所述井下分層流量實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)儀包括電能無(wú)線發(fā)射模塊和第一無(wú)線通訊模塊；所述存儲(chǔ)式一體化智能配水器包括電能無(wú)線接收模塊和第二無(wú)線通訊模塊，所述電能無(wú)線接收模塊與所述第二無(wú)線通訊模塊連接，所述第一無(wú)線通訊模塊與第二無(wú)線通訊模塊之間能夠通過(guò)無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通信；當(dāng)所述存儲(chǔ)式一體化智能配水器和井下分層流量實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)儀接近時(shí)，所述電能無(wú)線發(fā)射模塊和電能無(wú)線接收模塊能以互頻方式相匹配。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于互頻原理的注水井無(wú)線供電智能測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于：所述電能無(wú)線發(fā)射模塊包括發(fā)射諧振體，所述發(fā)射諧振體包括發(fā)射磁感組和與發(fā)射磁感組連接的諧振器，所述電能無(wú)線接收模塊包括接收諧振體，所述接收諧振體包括接收磁感組和與接收磁感組連接的諧振器，當(dāng)在所述電能無(wú)線發(fā)射模塊中輸入設(shè)定頻率的交流電信號(hào)時(shí)，所述發(fā)射諧振體的固有頻率被所述接收諧振體影響而達(dá)到選定工作頻率的選定帶寬范圍內(nèi)，使所述發(fā)射諧振體達(dá)到諧振狀態(tài)，同時(shí)所述接收諧振體的固有頻率被所述發(fā)射諧振體影響而達(dá)到設(shè)定頻率范圍，使所述接收諧振體與發(fā)射諧振體產(chǎn)生諧振，實(shí)現(xiàn)電能在所述電能發(fā)射模塊和電能接收模塊之間的無(wú)線傳輸，再由所述電能無(wú)線接收模塊將接收到的電能輸出給負(fù)載設(shè)備；優(yōu)選的，所述電能無(wú)線發(fā)射模塊包括依次串聯(lián)的電源變換電路、諧振器、發(fā)射磁感組和無(wú)線電能控制電路，所述無(wú)線電能控制電路還與所述電源變換電路連接；優(yōu)選的，所述發(fā)射磁感組包括驅(qū)動(dòng)線圈和與驅(qū)動(dòng)線圈連接的磁性材料；優(yōu)選的，所述電能無(wú)線接收模塊包括依次串聯(lián)的接收磁感組、諧振器和電源變換電路；優(yōu)選的，所述接收磁感組包括驅(qū)動(dòng)線圈和與驅(qū)動(dòng)線圈連接的磁性材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于互頻原理的注水井無(wú)線供電智能測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于：所述井下分層流量實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)儀經(jīng)測(cè)調(diào)電纜與所述地面控制系統(tǒng)連接，所述存儲(chǔ)式一體化智能配水器與所述地面控制系統(tǒng)無(wú)線連接而實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通信；優(yōu)選的，所述測(cè)調(diào)電纜的一端與所述地面控制系統(tǒng)連接，所述測(cè)調(diào)電纜的另一端經(jīng)過(guò)電纜絞車和天地滑輪組后，再穿過(guò)防噴系統(tǒng)，之后與所述井下分層流量實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)儀連接；優(yōu)選的，所述防噴系統(tǒng)設(shè)于所述注水管柱的上端。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于互頻原理的注水井無(wú)線供電智能測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于：所述井下分層流量實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)儀還包括電纜接頭、測(cè)調(diào)儀主體和機(jī)械定位裝置，所述電能無(wú)線發(fā)射模塊與所述第一無(wú)線通信模塊串聯(lián)連接，且所述電能無(wú)線發(fā)射模塊和第一無(wú)線通信模塊設(shè)置于所述...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：葉勁平，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：長(zhǎng)春中際互頻科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：吉林,22