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CN114622900A - 一种基于微电流的井下信息传输装置和方法 - Google Patents

一种基于微电流的井下信息传输装置和方法 Download PDF

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Publication number
CN114622900A
CN114622900A CN202111664035.1A CN202111664035A CN114622900A CN 114622900 A CN114622900 A CN 114622900A CN 202111664035 A CN202111664035 A CN 202111664035A CN 114622900 A CN114622900 A CN 114622900A
Authority
CN
China
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underground
signal
micro
current
alternating
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Pending
Application number
CN202111664035.1A
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English (en)
Inventor
韩雄
庞东晓
李枝林
邓虎
许期聪
何超
王志敏
卢齐
黄崇君
唐贵
杨晓峰
陈科旭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China National Petroleum Corp
CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd
Original Assignee
China National Petroleum Corp
CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd
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Publication date
Application filed by China National Petroleum Corp, CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd filed Critical China National Petroleum Corp
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    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
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Abstract

本发明提供了一种基于微电流的井下信息传输装置和方法,所述井下信息传输装置包括中心金属管、井下交变微电流源、传感器和地面信号接收器,其中,中心金属管轴向设置在井筒内;井下交变微电流源固定设置在中心金属管上,井下交变微电流源输出的井下交变微电流能够搭载井下信号数据;传感器与所述井下交变微电流源相连,传感器能够测量井下信号数据并传递给井下交变微电流源进行信号加载;地面信号接收器与井口相连,地面信号接收器能够接收井下交变微电流源传输的井下信号数据并解调提取出井下信号数据。本发明具有避免井下金属套管对电磁波信号的屏蔽效应、拓展井下电传信号模式的应用场景、促进油气行业井筒井数字化信息化发展等优点。

Description

一种基于微电流的井下信息传输装置和方法
技术领域
本发明涉及油气井信息与控制工程技术领域,具体的,涉及一种基于微电流的井下信息传输装置和方法。
背景技术
石油与天然气存在地层深部,涉及高压、高温、油气水介质等复杂恶劣环境,以四川盆地为例,自上而下侏罗系—震旦系存在27个油气层高低压交替出现,安全密度窗口窄不稳定,最高地层压力147MPa(LT1井)、高含硫(罗家寨-滚子坪飞仙关组:135~200g/m3),测试产量高(磨溪009-X1井测试产量263.47×104m3/d),要实现油气安全、稳定和高效勘探开发,就必须在前期的钻探过程和后期的油气试采过程对井下情况进行掌握,而掌握井下情况最重要的一条就是如何把井下信息传导地面。随着石油行业数字化转型的大力发展,建立数字井筒成为必然趋势,如何连接井下和地面,构建信息通道迫在眉睫。
目前井筒信号传输技术主要有电缆传输、光纤传输、智能钻杆传输、泥浆脉冲传输、声波传输、电磁波传输。其中电缆和光纤传输具有速度快特点,但是由于钻井过程钻杆旋转其不能使用,而在完井中电缆传输和光纤传输面临井口高压(105MPa)释放风险,被井筒摩擦破损风险,后期井下振动损坏风险、井下腐蚀风险等多种难题,且造价高昂,目前仅仅在国内进行了试探性应用,如新疆油田分布式测温数据传输。
公开号为“CN112593864A”、名称为“自供能智能钻杆系统及井下数据传输方法”公开了一种自供能智能钻杆系统,该系统同样具有传输距离快的特点,但目前国内仍处于试验阶段,传输稳定性有待提高,且需要全井筒定制专用的穿电缆钻杆和每根钻杆对应信号感应接头,应用成本很高。泥浆脉冲传输MWD较为稳定,但其数据传输需要一次一次的依靠井下脉冲发射器来产生脉冲,传输速率慢3~5bit/s,且需要井筒泥浆循环工况环境下才能使用,在钻井关井期间、完井阶段和油气试采阶段不能使用。井下电磁波信号传输技术具有速率快、操作方便、成本低、不依赖井筒泥浆循环等特点,相比于以上集中信号传输方式优势明显,电磁波信号发射后主要通过地层传输到地面。
公开号为“CN201386571Y”、名称为“接力传输随钻信号发射接收装置”;公开号为“CN111677496A”、名称为“一种煤矿井下电磁波随钻测井仪”,分别公开了一种采用有线和无线接力传输的电磁波信号接发装置、一种煤矿井下无线电磁波随钻测井仪。上述信号传输接受装置与检测装置当天线在裸眼段时传输效果较好,但当天线位于带有金属套管的井段内时,天线被遮蔽,由于金属套管对电磁波的屏蔽和吸收作用,信号很难发射出去,而在井下油气测试阶段、完井阶段、采油采气阶段的井筒壁已经安装了金属套管,因此电磁波传输很难发射出去;而在钻井阶段,上部井段也是有金属套管的,当发射天线从下部裸眼段上提到安装有金属套管的井段时,信号也是很难发射出去。
在钻井结束后,现场转入试油完井和油气生产阶段。在这期间,井下温度、压力数据是地层产能评估、油气生产制度调整和井筒风险控制的主要依据,关系到井筒服役的长期安全性和油气采收率。目前试油作业采用储存式井下压力计,只有在试油结束后才能获取温度、压力数据,不能及时评价油气藏,效率亟待提高;油气生产期间的井下动态数据目前主要采用钢丝或电缆下入传感器到井底录取,存在工作量大,数据量覆盖时间短,难以实现对油气田广阔井区内大量井同步长期的井下动态规律实时掌握;另外井筒施工作业期间(如压裂、酸化、排液、压恢等),目前对井下工况数据一般采用地面计算预测的方式,误差较大,对于复杂深井施工风险高。传统MWD信号传输依赖井筒液循环才能用,而在试油完井阶段和油气生产阶段一般没有像钻井作业那样的井筒液体循环,因此MWD不能应用,而井下电磁波信号传输。
公开号为“CN201386571Y”、名称为“接力传输随钻信号发射接收装置”公开了一种用于采用气体介质钻、定向井或水平井过程中,接收和转发近钻头测量仪器测得的数据的接力传输随钻信号发射接收装置。但由于试油完井和生产阶段由于全井筒安装有金属套管,信号屏蔽,很难发出信号或信号极弱,无法使用。
基于以上问题,本发明提供了一种基于微电流的井下信息传输装置和方法,应用于试油完井和油气生产阶段的井下信号传输与获取,兼顾传输速率、适应更多井筒作业环境、操作简单、成本等需求。
发明内容
针对现有技术中存在的不足,本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如,本发明的目的之一在于提供一种以井筒微电流作为信号载体的基于微电流的井下信息传输装置。
为了实现上述目的,本发明一方面提供了一种基于微电流的井下信息传输装置,所述井下信息传输装置针对试油完井和油气生产阶段井筒安装有金属套管、电磁波传输存在屏蔽效应的油气井的信号传输,所述井下信息传输装置包括中心金属管、井下交变微电流源、传感器和地面信号接收器,其中,
所述中心金属管轴向设置在井筒内;
所述井下交变微电流源固定设置在中心金属管上,井下交变微电流源输出的井下交变微电流能够搭载井下信号数据;
所述传感器与所述井下交变微电流源相连,所述传感器能够测量井下信号数据并传递给井下交变微电流源进行信号加载;
所述地面信号接收器与井口相连,地面信号接收器能够接收井下交变微电流源传输的井下信号数据并解调提取出井下信号数据。
在本发明一方面的一个示例性实施例中,所述井下交变微电流源可包括交变电流驱动器、信号导通工具和金属管短节,其中,
所述金属管短节包括从上到下固定设置的上金属管和下金属管,金属管短节将交变电流驱动器产生的井下交变微电流信号输送到信号导通工具上;
所述信号导通工具将井下交变微电流信号传递到套管上。
在本发明一方面的一个示例性实施例中,所述信号导通工具可包括上信号导通工具和下信号导通工具,所述上信号导通工具设置在上金属管上端且与套管接触,所述下信号导通工具设置在下金属管下端且与套管接触。
在本发明一方面的一个示例性实施例中,所述交变电流驱动器可包括驱动电路板、线圈、驱动器外壳和驱动器中心管,其中,
所述驱动器中心管的两端分别与油管固定连接,驱动器外壳与驱动器中心管形成密封腔体,线圈和驱动电路板固定设置在所述密封腔体中。
在本发明一方面的一个示例性实施例中,所述井下信息传输装置还可包括中继器,所述中继器固定设置在中心金属管上且位于井下交变微电流源的上方,所述中继器能够并能够接收井下交变微电流源发送的微电流信号并传送给地面信号接收器。
在本发明一方面的一个示例性实施例中,所述中继器可包括驱动电路板、信号接收电路板、线圈、中继器器外壳和中继器中心管,其中,
所述中继器中心管的两端分别与中心金属管固定连接,中继器外壳与中继器中心管形成密封腔体,信号接收电路板、线圈和驱动电路板固定设置在所述密封腔体中。
在本发明一方面的一个示例性实施例中,所述井下信号数据可包括温度、压力、流量、含水率和矿化度中至少一种。
在本发明一方面的一个示例性实施例中,所述地面信号接收器可包括两根信号线、数据采集卡、信号解调模块,其中,
两根信号线的一端分别与信号获取点相连,另一端分别接入数据采集卡,数据采集卡采集电压信号传入信号解调模块。
本发明的另一方面提供了一种基于微电流的井下信息传输方法,所述方法可通过如上任意一项所述的基于微电流的井下信息传输装置来实现,且所述方法包括步骤:
将安装有井下交变微电流源和传感器的油管下入井下预定位置;
利用井下交变微电流源产生的井下交变微电流作为信号源,将传感器测量井下信号数据进行信号加载到所述井下交变微电流上;
利用井筒金属套管和地层作为井下交变微电流传导的复合介质,选取“井筒金属套管-地层”复合介质网络中任意两点间作为信号获取点,利用地面信号接收器测量这两点间的电压值,获取电压波动规律,再根据信号编码方式解调提取出井下信号数据。
在本发明另一方面的一个示例性实施例中,所述信号加载是指将所述井下信号数据编码在井下交变微电流上,使得井下交变微电流的波动方式能代表井下信号数据值。
在本发明另一方面的一个示例性实施例中,所述方法还可包括对井下发射功率和地面信号接收强度井下估算的步骤:
通过分析“井筒金属套管-地层”复合介质网络的电阻分布,利用安培定理计算各个位置点之间的电压,从而确定井下发射功率和地面信号接收强度。
现有技术相比,本发明的有益效果可包括以下的至少一项:
(1)本发明提供了一种基于微电流的井下信息传输装置,为试油完井和油气生产阶段(整个井筒都安装有金属套管)的井下信号传输提供了可行的方法,沟通井下和地面的信息通道,助力数字化转型;
(2)本发明的基于微电流的井下信息传输方法避免了传统井下信号依靠电磁波传输(电磁波天线发出的电磁波需要辐射到地层,然后从地层传到地面),当电磁波发射天线在金属套管内时,井下金属套管对电磁波信号存在屏蔽效应,信号传输距离短甚至传不出去;取而代之的是本发明利用微电流传输信号方法,微电流发射器正好利用金属套管的导电性,把信号从金属套管给传递出去,一方面主要从金属套管流到地面,一方面少部分从地层流到地面;
(3)本发明兼顾了传输速率、适应更多井筒作业环境,具有操作简单、成本低、应用范围广等优点。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述,本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚,其中:
图1示出了根据本发明一个示例性实施例的基于微电流的井下信息传输装置的结构示意图;
图2示出了图1中交变电流驱动器一个示例性实施例的结构示意图;
图3示出了根据本发明一个示例性实施例的基于微电流的井下信息传输方法中“井筒金属套管-地层”复合介质网络的电阻分布等效电路图。
附图标记:
1-地面,2-井口,3-井筒,4-中心金属管,5-金属管短节,51-上金属管,52-下金属管,6-套管,7-上信号导通工具,8-下信号导通工具,9-交变电流驱动器,91-驱动器外壳,92-驱动电路板,93-线圈,94-驱动器中心管,95-传感器,10-井下交变微电流源,11-地面信号接收器,111-接地点,112-信号解调模块,113-第一信号线,114-第二信号线,12-中继器,R1~R15-等效电阻,I-井下交变微电流源对外输出的振荡电流。
具体实施方式
在下文中,将结合示例性实施例详细地描述本发明的基于微电流的井下信息传输装置以及基于微电流的井下信息传输方法。
需要说明的是,“上”、“下”、“内”、“外”仅仅为了便于描述和构成相对的方位或位置关系,而并非指示或暗示所指的部件必须具有该特定方位或位置。
图1示出了根据本发明一个示例性实施例的基于微电流的井下信息传输装置的结构示意图;图2示出了图1中交变电流驱动器一个示例性实施例的结构示意图;图3示出了根据本发明一个示例性实施例的基于微电流的井下信息传输方法中“井筒金属套管-地层”复合介质网络的电阻分布等效电路图。
在本发明的第一示例性实施示例中,如图1中所示,基于微电流的井下信息传输装置针对试油完井和油气生产阶段整个井筒安装有金属套管、传统的利用电磁波信号传输,电磁波信号发射器在金属套管中存在屏蔽效应,电磁波发射不出去、以及因无法建立循环而无法利用MWD进行信号传输的油气井的信号传输。所述基于微电流的井下信息传输装置主要包括中心金属管4、井下交变微电流源10、传感器和地面信号接收器11。
其中,所述中心金属管4沿轴向设置在井筒3内,整个井筒3都被金属套管6包裹。
井下交变微电流源10(也即井下信号发射源)固定设置在中心金属管4上,井下交变微电流源10输出的井下交变微电流能够用于搭载井下信号数据,搭载井下信号数据后的井下交变微电流通过信号传导通路(即套管6)传递到地面。
传感器固定设置在中心金属管4或井下交变微电流源10上,传感器和井下交变微电流源10通过导线相连将其测量的井下信号数据并传递给井下交变微电流源进行信号加载。
地面信号接收器11设置在地面1上且与井口2相连,地面信号接收器能够接收井下交变微电流源10传输的井下信号数据并解调提取出井下信号数据。
在本示例性实施例中,如图1中所示,所述井下交变微电流源10可包括交变电流驱动器9、信号导通工具和金属管短节5构成,三者组成一个震荡电流回路。
其中,所述金属管短节5包括上下固定设置的上金属管51和下金属管52。金属管短节将交变电流驱动器产生的井下交变微电流信号输送到信号导通工具上。信号导通工具再将井下交变微电流信号传输到套管上。通过将井下信号数据加载到交变电流驱动器产生的井下交变微电流信号上,井下信号数据便随交变微电流信号经过金属短管和信号导通工具流入上、下套管和地层,由于套管的导电性比地层好,电流主要从套管往上走,小部分流入地层,配合适当的电源功率,井下交变微电流可以流到地面,从而加载的信号数据也传输到地面。
在本示例性实施例中,如图1中所示,所述信号导通工具可包括上信号导通工具7和下信号导通工具8。上信号导通工具7设置在上金属管51上端且与套管6接触,下信号导通工具8设置在下金属管52下端且与套管6接触。这里,上信号导通工具和下信号导通工具都采用弹簧片方式与套管接触。
在本示例性实施例中,如图2中所示,所述交变电流驱动器9可包括驱动电路板92、线圈93、驱动器外壳91和驱动器中心管94。
其中,所述驱动器中心管94的上下两端分别与上部的中心金属和下部的中心金属管固定连接,驱动器外壳91与驱动器中心管94之间形成密封腔体,线圈93和驱动电路板92固定设置在所述密封腔体中,线圈93和驱动电路板92通过导线连接。当然,驱动器中心管也可以采用中心金属管本身。这里,交变电流驱动器采用线圈耦合驱动方式,交变电流驱动器产生的信号震荡电流与线圈连接,线圈安装在驱动器中心管上,信号震荡电流使线圈感应产生变化的磁场,变化的磁场再驱动驱动器中心管产生震荡的电动势,用于驱动井下交变微电流源的振动电流回路。特别的,交变电流驱动器外壳与驱动器中心管需要绝缘,比如上扣的地方涂上绝缘漆。如图2中所示,传感器95固定设置在驱动器外壳91之下,通过导线与驱动电路板92相连。
在本示例性实施例中,如图1中所示,所述井下信息传输装置还可包括中继器12,所述中继器12固定设置在中心金属管4(这里,中心金属管可以是油管,也可以是其它井筒管)上且位于井下交变微电流源10的上方。中继器12能够并能够接收井下交变微电流源10发送的微电流信号并传送给地面信号接收器11。通过设置一个以上的中继器,能够大大增加井下交变微电流源产生的井下交变微电流传送的距离。
在本示例性实施例中,所述中继器可包括驱动电路板、信号接收电路板、线圈、中继器器外壳和中继器中心管。
其中,参考图1和2中所示,中继器的结构与井下交变微电流源10相似,区别在于中继器增加了一个信号接收电路板,信号接收电路板一端与线圈相连,另一端与驱动电路板相连。中继器中的线圈在下方井下交变微电流号发射上来的时候,会在其中产生感应电流,感应电流信号传递给信号接收电路板接,信号接收电路板将接收的感应电流信号传递给驱动电路板,驱动电路板执行相应的信号任务。
在本示例性实施例中,所述井下信号数据可包括温度、压力、流量、含汇率和矿化度中至少一种。在本示例性实施例中,如图1中所示,所述地面信号接收器11可包括第一信号线113、第二信号线114、数据采集卡、信号解调模块112。
其中,两根信号线的一端分别与信号获取点相连,另一端分别接入数据采集卡,数据采集卡采集电压信号传入信号解调模块。所述信号解调模块可以为信号解调软件,信号解调软件可以依据井下信号数据采用的编码方式,进行信号反解码,获取井下数据值。两根信号线分别与信号获取点相连,另一端接入数据采集卡,数据采集卡采集电压信号传入信号解调软件。特别的,一根信号线可接在井口2的井架上,另一根信号线可接在远地点的接地点111,然后将两根信号线的另一头与信号解调模块相连,最终形成一个地面信号接收与解调单元。这里,信号获取点可以是金属管上任意两点,或金属管于大地之间,或大地于大地之间。特别地,在地面获取信号主要采用地面金属管地面露头部分和大地之间。
在本发明的第二示例性实施例中,基于微电流的井下信息传输方法可通过上述第一示例性实施例所述的基于微电流的井下信息传输装置来实现,且所述方法包括步骤:
将安装有井下交变微电流源和传感器的油管下入井下预定位置;
利用井下交变微电流源产生的井下交变微电流作为信号源,将传感器测量井下信号数据进行信号加载到所述井下交变微电流上;
利用井筒金属套管和地层作为井下交变微电流传导的复合介质,选取“井筒金属套管-地层”复合介质网络中任意两点间作为信号获取点,利用地面信号接收器测量这两点间的电压值,获取电压波动规律,再根据信号编码方式解调提取出井下信号数据。
在本示例性实施例中,所述信号加载是指将所述井下信号数据编码在井下交变微电流上,使得井下交变微电流的波动方式能代表井下信号数据值。
在本实施例中,所述方法还可包括对井下发射功率和地面信号接收强度井下估算的步骤:
通过分析“井筒金属套管-地层”复合介质网络的电阻分布,利用安培定理计算各个位置点之间的电压,从而确定井下发射功率和地面信号接收强度。具体来讲,所先分析基于微电流的井下信息传输装置的电阻分别,等效成如图3中所示的“井筒金属套管-地层”复合介质网络电路图,利用安培定理计算每一个位置的电阻(即R1~R15)的电压,从而确定井下交变微电流源的发射功率和地面接收器接收的信号强度。其中,I表示井下交变微电流源对外输出的振荡电流。
在本实施例中,为了避免井场发电机等用电设备的电磁干扰,推荐采用金属屏蔽栏在大型用电设备前边设置隔离。
为了更好地理解本发明的上述示例性实施例,下面结合具体示例对其进行进一步说明。
以GS19井为例,该井位于四川安岳县某地,由于本井井下工况复杂,常规作业方式无法对本井试油的井下情况进行精确掌握情况,容易发生事故。采用本发明的基于微电流的井下信息传输装置进行井下监测,为工程师提供支撑。其中,发射器下入深度:4512m,中继器设计下入深度:2995m。试验日期:20XX.3.28~4.17日。
实验效果:采用该装置工作了456小时,实时获取了4512m井深的温度、压力数据2281组,地面收到井下传输上来的平均信号强度2.5×10-5V。期间该井由于地层喷岩屑和以前漏失的钻井液,堵塞了井口和地面流程管线。若采用现有的信息获取方式,井口无法推断井底情况。但,采用本发明的基于微电流的井下信息传输装置实现下入井下,持续实时监测显示井底压力,为防止井控事故发生起到预警作用,保证了作业安全。同时,通过后期将所述井下信息传输装置起出后,将其井下压力计存储的数据与地面接收的数据进行对比,两者数据一致,说明该监测装置和方法的可靠性。
综上所述,本发明的有益效果可包括以下的至少一项:
(1)本发明提供了一种基于微电流的井下信息传输装置,为试油完井和油气生产阶段(整个井筒都安装有金属套管)的井下信号传输提供了可行的方法,沟通井下和地面的信息通道,助力数字化转型;
(2)本发明的基于微电流的井下信息传输方法避免了传统井下信号依靠电磁波传输(电磁波天线发出的电磁波需要辐射到地层,然后从地层传到地面),当电磁波发射天线在金属套管内时,井下金属套管对电磁波信号存在屏蔽效应,信号传输距离短甚至传不出去;取而代之的是本发明利用微电流传输信号方法,微电流发射器正好利用金属套管的导电性,把信号从金属套管给传递出去,一方面主要从金属套管流到地面,一方面少部分从地层流到地面;
(3)本发明兼顾了传输速率、适应更多井筒作业环境,具有操作简单、成本低等优点。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明,但是本领域技术人员应该清楚,在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下,可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (11)

1.一种基于微电流的井下信息传输装置,所述井下信息传输装置针对试油完井和油气生产阶段井筒安装有金属套管、电磁波传输存在屏蔽效应的油气井的信号传输,其特征在于,所述井下信息传输装置包括中心金属管、井下交变微电流源、传感器和地面信号接收器,其中,
所述中心金属管轴向设置在井筒内;
所述井下交变微电流源固定设置在中心金属管上,井下交变微电流源输出的井下交变微电流能够搭载井下信号数据;
所述传感器与所述井下交变微电流源相连,所述传感器能够测量井下信号数据并传递给井下交变微电流源进行信号加载;
所述地面信号接收器与井口相连,地面信号接收器能够接收井下交变微电流源传输的井下信号数据并解调提取出井下信号数据。
2.根据权利要求1所述的基于微电流的井下信息传输装置,其特征在于,所述井下交变微电流源包括交变电流驱动器、信号导通工具和金属管短节,其中,
所述金属管短节包括从上到下固定设置的上金属管和下金属管,金属管短节将交变电流驱动器产生的井下交变微电流信号输送到信号导通工具上;
所述信号导通工具将井下交变微电流信号传递到套管上。
3.根据权利要求2所述的基于微电流的井下信息传输装置,其特征在于,所述信号导通工具包括上信号导通工具和下信号导通工具,所述上信号导通工具设置在上金属管上端且与套管接触,所述下信号导通工具设置在下金属管下端且与套管接触。
4.根据权利要求1所述的基于微电流的井下信息传输装置,其特征在于,所述交变电流驱动器包括驱动电路板、线圈、驱动器外壳和驱动器中心管,其中,
所述驱动器中心管的两端分别与中心金属管固定连接,驱动器外壳与驱动器中心管形成密封腔体,线圈和驱动电路板固定设置在所述密封腔体中。
5.根据权利要求1所述的基于微电流的井下信息传输装置,其特征在于,所述井下信息传输装置还包括中继器,所述中继器固定设置在中心金属管上且位于井下交变微电流源的上方,所述中继器能够并能够接收井下交变微电流源发送的微电流信号并传送给地面信号接收器。
6.根据权利要求5所述的基于微电流的井下信息传输装置,其特征在于,所述中继器包括驱动电路板、信号接收电路板、线圈、中继器器外壳和中继器中心管,其中,
所述中继器中心管的两端分别与中心金属管固定连接,中继器外壳与中继器中心管形成密封腔体,信号接收电路板、线圈和驱动电路板固定设置在所述密封腔体中。
7.根据权利要求1所述的基于微电流的井下信息传输装置,其特征在于,所述井下信号数据包括温度、压力、流量、含水率和矿化度中至少一种。
8.根据权利要求1所述的基于微电流的井下信息传输装置,其特征在于,所述地面信号接收器包括两根信号线、数据采集卡、信号解调模块,其中,两根信号线分别与信号获取点相连,另一端接入数据采集卡,数据采集卡采集电压信号传入信号解调模块。
9.一种基于微电流的井下信息传输方法,其特征在于,所述方法通过如权利要求1~8中任意一项所述的基于微电流的井下信息传输装置来实现,且所述方法包括步骤:
将安装有井下交变微电流源和传感器的油管下入井下预定位置;
利用井下交变微电流源产生的井下交变微电流作为信号源,将传感器测量井下信号数据进行信号加载到所述井下交变微电流上;
利用井筒金属套管和地层作为井下交变微电流传导的复合介质,选取“井筒金属套管-地层”复合介质网络中任意两点间作为信号获取点,利用地面信号接收器测量这两点间的电压值,获取电压波动规律,再根据信号编码方式解调提取出井下信号数据。
10.根据权利要求9所述的基于微电流的井下信息传输方法,其特征在于,所述信号加载是指将所述井下信号数据编码在井下交变微电流上,使得井下交变微电流的波动方式能代表井下信号数据值。
11.根据权利要求9所述的基于微电流的井下信息传输方法,其特征在于,所述方法还包括对井下发射功率和地面信号接收强度井下估算的步骤:
通过分析“井筒金属套管-地层”复合介质网络的电阻分布,利用安培定理计算各个位置点之间的电压,从而确定井下发射功率和地面信号接收强度。
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