[發(fā)明專利]井下信息交互短節(jié)、系統(tǒng)及其工作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410138774.0
• 申請日: 2014-04-08
• 公開（公告）號: CN104975849A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴文潮;秦金立;馬蘭榮;倪衛(wèi)寧;趙晨熙;尹慧博;韓鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院
• 主分類號: E21B47/13
• 分類號: E21B47/13
• 代理公司: 北京聿宏知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯(lián)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油氣開發(fā)與勘探技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種井下信息交互短節(jié)、系統(tǒng)及其工作方法。

背景技術(shù)

在石油工程中的鉆井、固井、完井、測錄井等各個作業(yè)環(huán)節(jié)中，操作人員需要根據(jù)作業(yè)需求，將地面對井下工具/儀器的操作控制信息傳遞到井下工具，或?qū)⒕聦疀r環(huán)境（諸如井眼尺寸變化、井下溫度和壓力等信息）的測量信息傳遞到地面終端。目前，主要存在以下三種信息交互方式：

1）依托鉆完井管柱實現(xiàn)信息傳遞：操作者通過上提、下壓或旋轉(zhuǎn)管柱等方式使得井下與井壁（或套管）相對位置固定的工具形成一定的拉、壓、扭轉(zhuǎn)等載荷的信息，從而將對井下工具的操作命令（或意圖）傳遞至井下。例如，機械式封隔器坐封、機械式懸掛器通過旋轉(zhuǎn)管柱達到一定圈數(shù)后實現(xiàn)丟手等。

2）通過電纜或液壓管線進行通信：操作者對工具的操作命令（或意圖），或井下測量工具所測量的信息，是通過連接在井下工具/儀器上并一直延伸到井口的若干根電纜或液壓管線實現(xiàn)，例如：電纜坐封橋塞，通過連接在橋塞上的電纜傳遞井口操作命令，以實現(xiàn)橋塞的點火坐封和測井工具儀器的測井作業(yè)。

3）依托鉆井泥漿的液體傳送信息：將對井下工具/儀器的操作信息，轉(zhuǎn)換成在鉆完井管柱內(nèi)形成的帶有特定頻率的泥漿液體壓力脈沖或形成特定的液體壓力系列，或?qū)⒕聹y量的信息通過井下特殊裝置，轉(zhuǎn)換成特定的泥漿脈沖信息傳遞至地面。例如：多級滑套完井管柱施工，地面加壓，管柱內(nèi)先后形成15MPa、20MPa、30MPa的壓力系列，形成操作封隔器做封、懸掛器坐掛等信息，從而操作工具執(zhí)行相應(yīng)的動作。又例如：隨鉆測井用的泥漿脈沖發(fā)生器，在井下將測量的壓力、溫度等信息轉(zhuǎn)換成泥漿的循環(huán)壓力脈沖傳遞至地面。

上述三種方法分別存在以下弊端：

1）在依托管柱實現(xiàn)信息傳遞的方法中，只是通過簡單的上提下放或旋轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)地面人員對井下工具的操作，由于在深井、超深井、大斜度井中，操作的壓力幅度難以控制，因此難以保證信息的準(zhǔn)確性，而且該方法僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)信息的單向傳遞。

2）在通過線纜實現(xiàn)信息傳遞的方法中，電纜通過管內(nèi)下入井中，井內(nèi)空間減小，幾千米長的線纜會給工具的順利入井到位帶來很大的阻力，而且由于線纜比較脆弱，因此在井下惡劣環(huán)境下幾千米深的下入過程中，難以保證線纜的完整性、安全性和可靠性。

3）在依托泥漿液體傳送信息的方法中，由于在深井、超深井井況中，過大的液體壓力或壓力脈沖會給工具施工的安全性帶來較大的隱患，而且在較深的井中，壓力信息的衰減現(xiàn)象比較嚴(yán)重，因此也難以實現(xiàn)信息的準(zhǔn)確傳遞。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種簡單、安全、高效的井下信息交互短節(jié)、系統(tǒng)及其工作方法。其中：

井下信息交互短節(jié)，包括：

產(chǎn)生磁場的天線，用于接收或者發(fā)送信號；

信號傳輸線，用于通信連接所述天線與井下工具/儀器的信號讀寫器。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述井下信息交互短節(jié)進一步還包括：

腔體；

接頭，其與所述腔體的一端連接；

端蓋，其與所述腔體的另一端連接；

基體，其設(shè)置在所述腔體內(nèi)部，并與所述腔體內(nèi)壁、接頭和端蓋圍合成一腔室；

其中，所述天線設(shè)置在所述腔室內(nèi)部的基體上，所述信號傳輸線設(shè)置在所述腔室外部，且所述天線通過一信號連接器連接所述信號傳輸線。

進一步地，上述井下信息交互短節(jié)的基體上還包括至少一個傳壓孔，用以保持所述腔室內(nèi)外的壓力平衡。

優(yōu)選地，上述基體為陶瓷割縫管或金屬割縫管。

井下信息交互系統(tǒng)，包括：

可移動的射頻標(biāo)簽；

上述井下信息交互短節(jié)；

帶有射頻信號讀寫器的井下工具/儀器，其當(dāng)所述射頻標(biāo)簽移動到所述井下信息交互短節(jié)的天線產(chǎn)生的磁場中時，通過所述井下信息交互短節(jié)與所述射頻標(biāo)簽進行信息交互。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述井下信息交互系統(tǒng)的射頻標(biāo)簽采用膠囊封裝，能夠在地面與井下之間往復(fù)移動，以將地面信息攜帶至井下和/或?qū)⒕滦畔魉椭恋孛妗?/p>

進一步地，上述井下信息交互系統(tǒng)還可以包括：

地面信息處理裝置，其用于對所述射頻標(biāo)簽中的信息進行讀寫。

此外，本發(fā)明還提供上述井下信息交互系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟：

井下信息交互短節(jié)產(chǎn)生磁場；

當(dāng)射頻標(biāo)簽移動到井下信息交互短節(jié)產(chǎn)生的磁場中時，通過井下信息交互短節(jié)將包含有地面信息的射頻信號發(fā)送給帶有射頻信號讀寫器的井下工具/儀器。