專(zhuān)利名稱(chēng)：用于在礦床或地下流體儲(chǔ)層的生產(chǎn)井中測(cè)量物理參數(shù)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在礦床或地下流體儲(chǔ)層的生產(chǎn)井中測(cè)量物理參數(shù)的方法和裝置。
對(duì)于象天然氣這樣的流體地下儲(chǔ)存來(lái)說(shuō)，儲(chǔ)存參數(shù)的控制要涉及到有關(guān)儲(chǔ)層和相關(guān)礦井的可靠和最新的數(shù)據(jù)。對(duì)于含水礦床中的儲(chǔ)存，特別需要知道礦床壓力值，必須對(duì)它定期進(jìn)行核查。
目前，最常見(jiàn)的作法是根據(jù)在井口處得到的測(cè)量結(jié)果對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行估算。這種測(cè)量結(jié)果僅能粗略地獲得有關(guān)井底情況的信息，這會(huì)給儲(chǔ)存特性的預(yù)報(bào)造成明顯的誤差。
無(wú)論是對(duì)于含水礦床，還是對(duì)于含鹽洞穴，關(guān)鍵是要能夠得到生產(chǎn)井的井底處的，而不是僅僅井口處的，物理參數(shù)信息，特別是壓力信息。
已經(jīng)提出將物理參數(shù)探測(cè)器伸入在井的中心生產(chǎn)管和井的外圓筒壁之間限定的環(huán)形空間中。在這種情況下，探測(cè)器利用有線線路連到地面上，該有線線路也設(shè)置在沒(méi)有生產(chǎn)流體循環(huán)的這個(gè)環(huán)形空間中。這個(gè)解決方案能夠?qū)崟r(shí)地測(cè)量井底的情況。
然而，若要取出與礦井結(jié)構(gòu)結(jié)為一體的的探測(cè)器和與之相聯(lián)的電子電路以進(jìn)行維護(hù)和更換，就必須對(duì)礦井結(jié)構(gòu)本身進(jìn)行修理，這將是特別昂貴的，因?yàn)檫@需要拆下礦井結(jié)構(gòu)的所有或部分構(gòu)件。鑒于探測(cè)器和關(guān)聯(lián)的電子電路沒(méi)有設(shè)置在能夠快速地進(jìn)行維修和更換的易于接近區(qū)，由于安置或放置探測(cè)器的任何操作只能在修理礦井的時(shí)候進(jìn)行，所以為了獲得所需的測(cè)量可靠性和確保測(cè)量的連續(xù)性，就必須選用高價(jià)的探測(cè)器和電子電路，以適應(yīng)惡劣的環(huán)境條件，同時(shí)必須安裝備份的探測(cè)器和電子電路。
還提出利用纜線作業(yè)在礦井的生產(chǎn)管內(nèi)部設(shè)置測(cè)量模塊，這樣就能將測(cè)量模塊安置在井底。數(shù)據(jù)從位于井底的測(cè)量模塊傳到一個(gè)位于礦井附近的地面上的收發(fā)信機(jī)。利用穿過(guò)地質(zhì)巖層的電磁輻射，在地下的測(cè)量模塊和地上的收發(fā)信機(jī)之間實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳送。然而無(wú)線傳送是高能耗的，對(duì)用于測(cè)量模塊中的電源(蓄電池)有一定限制。
因此，這種系統(tǒng)只設(shè)想用在工作時(shí)間有限的場(chǎng)合，并且另外，這種系統(tǒng)具有較大的整體尺寸，這會(huì)在生產(chǎn)管中構(gòu)成障礙。另外，這種無(wú)線傳送系統(tǒng)可由巨大的同軸電纜來(lái)表示。在這種同軸電纜中，導(dǎo)電芯由生產(chǎn)管的抽油桿柱構(gòu)成，且利用其電性能；內(nèi)部絕緣體由靠近礦井的土壤構(gòu)成；而外導(dǎo)電殼由距礦井更遠(yuǎn)的土壤構(gòu)成。這已證明，用這種無(wú)線系統(tǒng)的信號(hào)傳送質(zhì)量是相當(dāng)隨機(jī)的，因?yàn)樗Q于礦井的生產(chǎn)管的結(jié)構(gòu)類(lèi)型以及所要貫穿的地質(zhì)巖層的電阻率。因此，其性能從一地到另一地，以及在同一地點(diǎn)從一口井到另一口井，都會(huì)有顯著的變化。另外，選定探測(cè)器在井中的位置也不是很容易，這是由于，為了使電磁波以良好的狀態(tài)發(fā)射，地質(zhì)巖層的電阻率ρ在礦井附近必須足夠高(平均為ρ＞10Ω.m)，而在探測(cè)器水平上的一個(gè)特定點(diǎn)處必須低(在幾米范圍上ρ＜10Ω.m).
最后，在包含有探測(cè)器的測(cè)量模塊的高度上，在生產(chǎn)管和井結(jié)構(gòu)(井筒)之間，必須存在機(jī)械接觸，以防測(cè)量模塊與地質(zhì)巖層電絕緣。因此，這種測(cè)量模塊具有不能正常工作的風(fēng)險(xiǎn)，特別是對(duì)開(kāi)在含鹽洞穴中的具有懸掛的中心管的井來(lái)說(shuō)，情況尤為如此。
本發(fā)明的目的是彌補(bǔ)先有技術(shù)的系統(tǒng)的缺陷，使得能夠長(zhǎng)期、低成本地在生產(chǎn)井中可靠地測(cè)量物理參數(shù)。
本發(fā)明的另外目的是有利于進(jìn)行定位和安放測(cè)量裝置的最易損的零部件的操作，而不必對(duì)井結(jié)構(gòu)進(jìn)行修理。
這些目的可由根據(jù)本發(fā)明的用于在礦床或地下流體儲(chǔ)層的生產(chǎn)井中測(cè)量物理參數(shù)的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，該生產(chǎn)井包括一個(gè)外壁，該外壁與生產(chǎn)井的一根中心生產(chǎn)管一同限定一個(gè)環(huán)形空間，在該環(huán)形空間中設(shè)置有一根位于地面設(shè)施和安置在井中的部件之間的電鏈接電纜的一個(gè)護(hù)套，其特征是，它包括至少一個(gè)小型的、可拆卸的、密封的測(cè)量組件和至少一個(gè)小型的、密封的連接組件，該測(cè)量組件安置在一個(gè)與中心管內(nèi)部連通的盒中，該連接組件與井的中心管成一體并至少部分安置在環(huán)形空間中靠近所述護(hù)套的地方，以便與所述電鏈接電纜連接，所述密封的測(cè)量組件和密封的連接組件具有分別與一個(gè)半變換器(半互感器)相關(guān)聯(lián)的平的接觸表面，以便在測(cè)量組件和連接組件之間構(gòu)成一個(gè)電感耦合。
根據(jù)本發(fā)明的裝置因此能在潮濕的環(huán)境下確保耐久和可靠的連接，該連接是緊密的，并且能從地面上通過(guò)生產(chǎn)管中的纜線作業(yè)定位和放置包含一個(gè)探測(cè)器及相關(guān)的電子電路的測(cè)量組件，而無(wú)需對(duì)井結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修。
更換可拆的測(cè)量組件的便利性，使得能根據(jù)需要而便于對(duì)測(cè)量組件進(jìn)行維護(hù)和修改其結(jié)構(gòu)，這使得該系統(tǒng)具有靈活性和可擴(kuò)充性。
在用于根據(jù)本發(fā)明的裝置的構(gòu)架內(nèi)的電感耦合中，與一個(gè)平的接觸表面關(guān)聯(lián)的每個(gè)半變換器包括一個(gè)磁路和一個(gè)線圈，線圈埋置在象樹(shù)脂或玻璃這樣的固體材料中，使之能承受壓力。
有利的是，半變換器包括薄的焊接的非磁性金屬片，后者構(gòu)成該平的接觸表面并形成測(cè)量和連接組件的部分密封殼。
測(cè)量組件包括至少一個(gè)探測(cè)器，一個(gè)儲(chǔ)能件和在半變換器、儲(chǔ)能件和探測(cè)器之間提供接口的電子電路。
該電子電路包括編碼-解碼電路和用于控制供電和管理由探測(cè)器發(fā)出的信息的電路。
根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施例，測(cè)量組件與由中心管的盒形成的定位擋座相結(jié)合。
測(cè)量組件可以包括一個(gè)用于定位在中心管的盒中的成型部，而連接組件包括一個(gè)與該用于定位測(cè)量組件的成型部互補(bǔ)的成型部，以使連接組件定位在中心管的盒的附近。
連接組件可穿過(guò)中心管的盒的壁，以便部分地位于該環(huán)形空間中并且部分地位于與中心管內(nèi)部連通的盒中。
根據(jù)一個(gè)有利的實(shí)施例，與連接組件和測(cè)量組件聯(lián)接的電鏈接電纜形成一條用于交替地以控制信號(hào)的形式以下行的方式和以數(shù)據(jù)信號(hào)的形式以上行的方式傳輸電信號(hào)的單線半雙工鏈路。
更具體地，該電鏈接電纜適于在不傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)期間傳輸為連接組件和測(cè)量組件供電的信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的裝置，可以包括多個(gè)測(cè)量組件，它們與并聯(lián)在同一電纜上的多個(gè)連接組件相連，該電纜構(gòu)成總線形式的鏈路。
本發(fā)明還涉及一種用于在礦床或地下流體儲(chǔ)層的生產(chǎn)井中測(cè)量物理參數(shù)的方法，該生產(chǎn)井包括一個(gè)外壁，該外壁與井的一個(gè)中心生產(chǎn)管一同限定一個(gè)環(huán)形空間，在該環(huán)形空間中設(shè)置一根位于地面設(shè)施和安置在井中的部件之間的電鏈接電纜的一個(gè)護(hù)套，其特征是至少一個(gè)密封的連接組件被固定地并與井的中心生產(chǎn)管成一體地設(shè)置在護(hù)套附近并與電鏈接電纜相連接，該連接組件至少部分地安置在所述環(huán)形空間中并包括一個(gè)半變換器；至少一個(gè)小型的、密封的測(cè)量組件借助于從地面由一條載流電纜遙控的工具通過(guò)中心管被可拆卸地安設(shè)，該測(cè)量組件帶有一個(gè)半變換器；該測(cè)量組件被定位在一個(gè)成形在固定有連接組件的中心管中的側(cè)盒中，其定位方式使得測(cè)量組件與連到電鏈接電纜的連接組件電感耦合。
有利的是，通過(guò)電鏈接電纜交替地傳送用于給測(cè)量組件供電的交流低頻電信號(hào)以及數(shù)據(jù)傳輸和控制信號(hào)。
從下面結(jié)合附圖對(duì)作為例子的具體實(shí)施例的說(shuō)明中，將會(huì)明了本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)。附圖中

圖1是一段生產(chǎn)井的軸向斷面示意圖，該生產(chǎn)井中裝設(shè)有根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量裝置的一個(gè)例子；圖2是圖1的井的一部分的軸向斷面圖，井中裝有一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量裝置，它帶有一個(gè)測(cè)量組件和一個(gè)連接組件，這兩個(gè)組件都裝有一個(gè)電感耦合裝置；圖3和圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量裝置的變型形式的軸向斷面示意圖；圖5是表示結(jié)合于根據(jù)本發(fā)明的裝置中的電路的一個(gè)例子的框圖；圖6是表示在根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量裝置和地面設(shè)施之間的信號(hào)交換的時(shí)序圖；和圖7和圖8是能應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量裝置上的電感耦合裝置的兩個(gè)實(shí)施例的軸向斷面圖。
在圖1中，可以看到礦床或地下流體儲(chǔ)層的生產(chǎn)井的一部分。該井包括一個(gè)外壁(井筒)，它與一個(gè)中心生產(chǎn)管2一同界定出一個(gè)環(huán)形空間4，在生產(chǎn)管2中循環(huán)有從地下儲(chǔ)存中抽出或噴出的流體。
布置在環(huán)形空間4中的部件是固定安設(shè)的，要取走或更換它們牽涉到對(duì)井結(jié)構(gòu)本身采取行動(dòng)。另一方面，可以借助于由載流電纜(聯(lián)機(jī)電纜)連到地面上的遙控工具來(lái)觸及安置在管2內(nèi)的部件，使得能以合理的費(fèi)用來(lái)取走或更換安置在管2內(nèi)的部件。
中心生產(chǎn)管2具有匣狀的側(cè)向盒3，后者與管2的內(nèi)部連通并伸入到環(huán)形空間4中。
至少在一些側(cè)向盒3中安置有小型的、可拆下的、密封的測(cè)量組件8。在環(huán)形空間4中，與含有測(cè)量組件8的側(cè)向盒3成一體地安置有小型的、密封的組件7。組件7確保連接一條由護(hù)套6包圍的電鏈接電纜5。電纜5及其護(hù)套6固定安置在井的環(huán)形空間4中，并且穿過(guò)井口10連到地面設(shè)施上。
連接電鏈接電纜5的連接組件7安置在測(cè)量組件8的附近，使它既可以向測(cè)量組件8供電，又可在地面設(shè)施和測(cè)量組件之間傳輸數(shù)據(jù)或控制信號(hào)。
由于這些測(cè)量組件8的小型性和它們位于側(cè)向盒3中，所以測(cè)量組件8的存在不會(huì)對(duì)進(jìn)入中心管2造成妨礙。因此，可以讓傳統(tǒng)的測(cè)量工具進(jìn)入中心管2的所有地方，并且，中心管的生產(chǎn)(噴出或抽吸)不會(huì)受到干擾。
下面參照?qǐng)D2-5和7、8，對(duì)連接組件7和測(cè)量組件8的結(jié)構(gòu)性例子作更詳細(xì)的說(shuō)明。
測(cè)量組件8可取下地安置在中心生產(chǎn)管2的側(cè)向盒3中，它實(shí)質(zhì)上包括一個(gè)探測(cè)器(傳感器)140，后者可以例如是一個(gè)溫度探測(cè)器，或一個(gè)壓力探測(cè)器，但也可以是一個(gè)變化較慢的其他類(lèi)型物理量(如流率)的探測(cè)器。
如果是一個(gè)壓力探測(cè)器，例如壓電型，如圖所示，一個(gè)金屬的測(cè)壓膜片83可安置在一根管82中，管82借助一個(gè)密封系統(tǒng)穿過(guò)模塊8的密封殼80并與中心管2的內(nèi)部連通，或者必要時(shí)，與環(huán)形空間4連通。
測(cè)量組件8還包括一個(gè)儲(chǔ)能裝置120。該儲(chǔ)能裝置120可包括一個(gè)可重復(fù)充電的電池或一個(gè)電容器。
在圖5中可看到儲(chǔ)能裝置120的一個(gè)例子，它包括一個(gè)二極管整流器橋121，后者連有一個(gè)電容器122，以便經(jīng)線路123向探測(cè)器140和電子電路130供電。
測(cè)量組件8的電子電路130在探測(cè)器140、儲(chǔ)能裝置120和一個(gè)半變換器9B之間提供接口，該半變換器提供與連接組件7的電感耦合。
如從圖5中可見(jiàn)，電子電路130可以實(shí)質(zhì)上包括編碼-解碼電路131、132(收發(fā)信電路)和用于控制電力供應(yīng)及用于管理由探測(cè)器140發(fā)出的信息的電路133(與探測(cè)器的儀表接口)。
本發(fā)明能夠在需要時(shí)修改、更換或增補(bǔ)電子電路130、探測(cè)器140和儲(chǔ)能裝置120，為此只需借助一條引到中心管2內(nèi)部的遙控電纜簡(jiǎn)單地拆下測(cè)量組件8，而絲毫不用修改固定安設(shè)在環(huán)形空間4中的連接組件7。以這種方式，如果測(cè)量組件8的元件例如由于劇烈的溫度、強(qiáng)大的壓力或與腐蝕性流體接觸而受到損壞，那么可以容易地更換這些元件，使得該系統(tǒng)仍能繼續(xù)借助于仍處于原位的連接組件7而發(fā)揮作用。
再參見(jiàn)圖2，可以看出，密封的連接組件7安置在環(huán)形空間4中的護(hù)套6附近，以便連到電鏈接電纜5，并且包括一個(gè)半變換器9A，后者與測(cè)量組件8的半變換器9B相結(jié)合，以構(gòu)成一個(gè)電感耦合。
更具體地，連接組件7的半變換器9A安置在構(gòu)成此組件的部分密封殼的平表面95A的后面，而測(cè)量組件8的半變換器9B安置在構(gòu)成此組件的部分密封殼的平表面95B的后面。平表面95A、95B設(shè)計(jì)成相互結(jié)合，并確保兩個(gè)半變換器9A、9B的相對(duì)定位。
每個(gè)半變換器9A、9B包括一個(gè)磁路91A、91B和一個(gè)線圈(繞組)92A、92B，該線圈埋入象樹(shù)脂或玻璃這樣的固體材料中，以便能承受壓力。
半變換器9A的線圈92A由連接導(dǎo)線93A連到電纜5，電纜5布置在環(huán)形空間4中并通過(guò)井口襯套10連到地面設(shè)施上，用于供電和信號(hào)處理。
半變換器9B的線圈92B由連接導(dǎo)線93B連到儲(chǔ)能裝置120、電子電路130和探測(cè)器140。
有利的是，半變換器9A、9B包括薄的焊接的非磁性金屬片，后者構(gòu)成小厚度的平的接觸表面95A、95B，并構(gòu)成連接組件7和測(cè)量組件8的部分密封殼。
如圖2所示，連接組件7和測(cè)量組件8的每一個(gè)可與機(jī)械定位擋座31配合，例如可以通過(guò)在中心管2的盒3中機(jī)加工出這樣的擋座。
更具體地，測(cè)量組件8的外殼80的成型部81能確保測(cè)量組件8在盒3中的定位。連接組件7的外殼具有一個(gè)與測(cè)量組件8的成型部81互補(bǔ)(互配)的成型部71，以便讓連接組件7與中心管2的盒3一體地定位。
連接組件7是堅(jiān)固的，它固定安裝在環(huán)形空間4中的盒3的壁上。測(cè)量組件8由于它的平的定位表面而能相對(duì)于連接組件7精確地定位設(shè)置，從而可以實(shí)現(xiàn)最佳的電感耦合。
與半變換器9A、9B的線圈92A、92B關(guān)聯(lián)的并且通過(guò)電感耦合確保信號(hào)傳送的平表面95A、95B，可以以不同的方式定向。這些表面可以是水平的(圖7)或垂直的(圖8)或傾斜的。
在后兩種定向的結(jié)構(gòu)中，通過(guò)增大這些表面95A、95B之間的距離，可以限制巖屑夾在這些表面之間并損害耦合的風(fēng)險(xiǎn)。平表面95A、95B可以是小型化的，其尺寸小于大約40mm。
根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)，能夠提供一種在潮濕的環(huán)境下堅(jiān)固耐用的、高質(zhì)量的連接，而不會(huì)有隨著時(shí)間推移而損壞的風(fēng)險(xiǎn)，這是因?yàn)樗哂性谶B接組件7和測(cè)量組件8之間的電感耦合系統(tǒng)，和將連接組件7制成小型、密封的形式，使得只與鏈接電纜5的護(hù)套6的內(nèi)部連通。因此這種連接系統(tǒng)能很好地適用于井底探測(cè)器，盡管它也能用于安置在井口處的探測(cè)器。另外，由于測(cè)量組件8被制成小型、密封的模塊形式，所以它能承受中心生產(chǎn)管2中的惡劣的環(huán)境條件。在所有情況下，測(cè)量組件8的可拆卸性和它的借助于載流電纜的易更換性，有利于對(duì)該系統(tǒng)的維護(hù)。
各種各樣的實(shí)施例都是可能的。因此，圖3中示出了根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量裝置的一個(gè)例子，其中，連接組件7穿過(guò)中心管2的盒3的壁，而一部分位于環(huán)形空間4中且一部分位于與中心管2的內(nèi)部連通的盒3中。在這種情況下，測(cè)量組件8的下部成型定位部81可與連接組件7的互補(bǔ)的成型部71直接結(jié)合。測(cè)量組件8還可與成形在盒3的壁上的導(dǎo)座或緊固擋座32結(jié)合。在圖3的情況下，也示出了盒3支承在外壁1上的一個(gè)實(shí)施例。
圖4示出了一個(gè)與圖2類(lèi)似的實(shí)施例，其中，連接組件7全部設(shè)在環(huán)形空間4中，并且固定在盒3的壁上，而不穿進(jìn)盒3的內(nèi)側(cè)。圖4的實(shí)施例示出了一個(gè)形式比圖2的更簡(jiǎn)單的盒3，因?yàn)闇y(cè)量組件8與成形在盒3側(cè)壁上的引導(dǎo)和緊固擋座32結(jié)合，這樣盒3的下部比圖2所示的更易制造，而在圖2所示的情況下，盒3的下部限定一個(gè)托槽形的擋座31。
應(yīng)注意的是，根據(jù)本發(fā)明的整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)僅消耗小量的能量，這可由普通的蓄電池或太陽(yáng)電池板類(lèi)型的裝置通過(guò)鏈接電纜5從地上供電。因此這種系統(tǒng)可用于隔絕的地點(diǎn)，而不會(huì)招致明顯的額外花費(fèi)，并可避免使用需要定期維護(hù)的發(fā)電機(jī)組。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特征，與連接組件7和測(cè)量組件8合作的電鏈接電纜5構(gòu)成一條單線的半雙工的鏈接，用于以下行的方式以控制信號(hào)的形式和以上行的方式以數(shù)據(jù)信號(hào)的形式交替地傳輸電信號(hào)。
更具體地，可使用電鏈接電纜5在不傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)期間來(lái)給連接組件7和測(cè)量組件8傳輸供電信號(hào)。
因此，可以通過(guò)電鏈接電纜5交替地傳送低頻交流電信號(hào)以及施加到電子電路130或由其發(fā)出的數(shù)據(jù)輸送和控制信號(hào)，這種低頻交流電信號(hào)將由電感耦合傳送給測(cè)量組件8，并將用于給儲(chǔ)能裝置120提供電能。
這樣，當(dāng)?shù)孛嫦到y(tǒng)希望獲得探測(cè)器的一串測(cè)量結(jié)果時(shí)，借助于一種從半變換器9A電感傳送到測(cè)量組件8的交流低頻信號(hào)，該地面系統(tǒng)通過(guò)電纜5發(fā)出一控制信號(hào)。作為響應(yīng)，與探測(cè)器140相聯(lián)的電子電路130利用經(jīng)過(guò)半變換器9A、9B的電感耦合，發(fā)送源自探測(cè)器140的數(shù)據(jù)信號(hào)。在兩串?dāng)?shù)據(jù)信號(hào)之間，使用于向儲(chǔ)層提供電能的向下的傳送保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以給儲(chǔ)能裝置120充電。
圖6中以舉例的方式示出了控制和供電信號(hào)101和數(shù)據(jù)信號(hào)102的時(shí)序圖，控制和供電信號(hào)通過(guò)電鏈接電纜5從地面設(shè)施傳輸?shù)綔y(cè)量裝置，數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)電鏈接電纜從測(cè)量裝置傳輸?shù)降孛嬖O(shè)施。要供給模塊8的下行信號(hào)101具有比發(fā)自模塊8的能耗數(shù)據(jù)信號(hào)102的幅度Vd和時(shí)長(zhǎng)td大的幅度Vc和時(shí)長(zhǎng)tc。作為舉例，tc和td的典型數(shù)值大約分別為20秒和2秒。時(shí)長(zhǎng)tc必須足夠長(zhǎng)，以便給安置在可拆下的模塊8中的儲(chǔ)能裝置120供電，并讓后者發(fā)出一個(gè)上行數(shù)據(jù)信號(hào)102。下行信號(hào)101用于同時(shí)給模塊8供電和發(fā)送控制信號(hào)。需要小能量的信息傳送，事實(shí)上能取自供電信號(hào)。就上述例子而論，由于整個(gè)周期(tc+td)持續(xù)大約20秒，所以可使裝置獲取數(shù)據(jù)的頻率小于一分鐘。
對(duì)電子電路130的供電是由儲(chǔ)能裝置120永久保障的，儲(chǔ)能裝置包括例如電容器122。
根據(jù)本發(fā)明的裝置使得能夠進(jìn)行從地面上監(jiān)控的可變測(cè)量周期。它也能讓多個(gè)探測(cè)器(利用電感耦合)連接到同一電纜5。在這種情況下，設(shè)置多個(gè)測(cè)量組件8，它們與多個(gè)并聯(lián)在同一電纜5上的連接組件7相關(guān)聯(lián)，此時(shí)電纜5構(gòu)成總線形式的鏈路。
在此情況下，在收到一個(gè)控制信號(hào)后，所有探測(cè)器都變成高阻抗?fàn)顟B(tài)。被訪問(wèn)的那個(gè)探測(cè)器發(fā)出一個(gè)包含有所需測(cè)量結(jié)果的圖形。這些信號(hào)穿過(guò)電感耦合的兩個(gè)半電壓器9A、9B，然后通過(guò)電纜5傳送到地面。在收到最后一個(gè)被訪問(wèn)的探測(cè)器的上行圖形之后，恢復(fù)用于給測(cè)量組件8供電的信號(hào)輸送。
在所有情況下，電感耦合都保護(hù)測(cè)量組件8的電子電路免受源發(fā)于工業(yè)或大地的破壞性過(guò)電壓的損害。
根據(jù)本發(fā)明的連接系統(tǒng)可以在潮濕環(huán)境下恒久地工作，例如在開(kāi)采地下天燃?xì)鈨?chǔ)藏的井中，在壓力和溫度分別為高達(dá)200巴和80℃的環(huán)境下，或在碳?xì)浠衔锷a(chǎn)井中，在高壓P和高溫T(例如P＞1000巴，T＞175℃)的環(huán)境下。連接組件7沒(méi)有運(yùn)動(dòng)元件。測(cè)量組件8可從地面上相對(duì)于連接組件7連接和斷開(kāi)。在所有情況下，位于環(huán)形空間4中的電鏈接電纜5既允許電子信號(hào)和數(shù)值數(shù)據(jù)的雙向傳輸，又允許對(duì)測(cè)量組件8供電。
權(quán)利要求
1.用于在礦床或地下流體儲(chǔ)層的生產(chǎn)井中測(cè)量物理參數(shù)的裝置，該生產(chǎn)井包括一個(gè)外壁(1)，該外壁與生產(chǎn)井的一根中心生產(chǎn)管(2)一同限定一個(gè)環(huán)形空間(4)，在該環(huán)形空間中設(shè)置有一根位于地面設(shè)施和安置在井中的部件之間的電鏈接電纜(5)的一個(gè)護(hù)套(6)，其特征是，它包括至少一個(gè)小型的、可拆卸的、密封的測(cè)量組件(8)和至少一個(gè)小型的、密封的連接組件(7)，該測(cè)量組件安置在一個(gè)與中心管(2)內(nèi)部連通的盒(3)中，該連接組件與井的中心管成一體并至少部分安置在環(huán)形空間(4)中靠近所述護(hù)套(6)的地方，以便與所述電鏈接電纜(5)連接，所述密封的測(cè)量組件(8)和密封的連接組件(7)具有分別與一個(gè)半變換器(9B，9A)相關(guān)聯(lián)的平的接觸表面(95B，95A)，以便在測(cè)量組件(8)和連接組件(7)之間構(gòu)成一個(gè)電感耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是，與平的接觸表面(95A，95B)相關(guān)聯(lián)的每個(gè)半變換器(9A，9B)包括一個(gè)磁路(91A，91B)和一個(gè)線圈(92A，92B)，該線圈埋置在一種固體材料(94A，94B)中，使其能承受壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征是，所述固體材料(94A，94B)是一種樹(shù)脂或玻璃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征是，所述半變換器(9A，9B)包括薄的、焊接的非磁性金屬片，該金屬片構(gòu)成所述平的接觸表面(95A，95B)并且構(gòu)成所述連接組件(7)和測(cè)量組件(8)的部分密封殼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征是，測(cè)量組件(8)包括至少一個(gè)探測(cè)器(140)，一個(gè)儲(chǔ)能件(120)和在半變換器(9B)、儲(chǔ)能件(120)和探測(cè)器(140)之間提供接口的電子電路(130)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征是，電子電路(130)包括編碼-解碼電路(131，132)和用于控制供電和管理由探測(cè)器(140)發(fā)出的信息的電路(133)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征是，測(cè)量組件(8)與由中心管(2)的盒(3)形成的定位擋座(31，32)相結(jié)合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征是，測(cè)量組件(8)包括一個(gè)用于定位在中心管(2)的盒(3)中的成型部(81)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征是，連接組件(7)包括一個(gè)與用于定位測(cè)量組件(8)的成型部(81)互補(bǔ)的成型部(71)，以使連接組件(7)與中心管(2)的盒(3)成一體地定位。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征是，測(cè)量組件(8)裝備有借助于由電纜遙控的工具通過(guò)中心管(2)內(nèi)部來(lái)安置或取出該測(cè)量組件的機(jī)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征是，連接組件(7)穿過(guò)中心管(2)的盒(3)的壁，以便部分地位于所述環(huán)形空間(4)中并部分地位于與中心管(2)內(nèi)部連通的盒(3)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征是，儲(chǔ)能件(120)包括一個(gè)電容器(122)。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征是，儲(chǔ)能件(120)包括一個(gè)可重復(fù)充電的電池。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征是，與連接組件(7)和測(cè)量組件(8)合作的電鏈接電纜(5)構(gòu)成一條用于交替地以控制信號(hào)的形式以下行的方式和以數(shù)據(jù)信號(hào)的形式以上行的方式傳輸電信號(hào)的單線半雙工鏈路。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征是，電鏈接電纜(5)適于在不傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)期間傳輸為連接組件(7)和測(cè)量組件(8)供電的信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征是，探測(cè)器(140)包括至少一個(gè)選自下列的探測(cè)器壓力探測(cè)器，溫度探測(cè)器，流率探測(cè)器。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-16中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征是，連接組件(7)和護(hù)套(6)限定一個(gè)密封殼。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征是，它包括多個(gè)測(cè)量組件(8)，后者與多個(gè)并聯(lián)在同一電纜(5)上的連接組件(7)關(guān)聯(lián)，電纜(5)構(gòu)成總線形式的鏈路。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-18任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征是，它應(yīng)用到地下天然氣儲(chǔ)層的生產(chǎn)井。
20.用于在礦床或地下流體儲(chǔ)層的生產(chǎn)井中測(cè)量物理參數(shù)的方法，該生產(chǎn)井包括一個(gè)外壁(1)，該外壁與井的一個(gè)中心生產(chǎn)管一同限定一個(gè)環(huán)形空間(4)，在該環(huán)形空間中設(shè)置一根位于地面設(shè)施和安置在井中的部件之間的電鏈接電纜(5)的一個(gè)護(hù)套(6)，其特征是至少一個(gè)密封的連接組件(7)被固定地并與井的中心生產(chǎn)管成一體地設(shè)置在護(hù)套(6)附近并與電鏈接電纜(5)相連接，該連接組件至少部分地安置在所述環(huán)形空間(4)中并包括一個(gè)半變換器(9A)；至少一個(gè)小型的、密封的測(cè)量組件(8)借助于從地面由一條載流電纜遙控的工具通過(guò)中心管(2)被可拆卸地安設(shè)，該測(cè)量組件帶有一個(gè)半變換器(9B)；該測(cè)量組件(8)被定位在一個(gè)成形在固定有連接組件(7)的中心管(2)中的側(cè)盒(3)中，其定位成使測(cè)量組件(8)與連到電鏈接電纜(5)的連接組件(7)電感耦合。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征是，通過(guò)電鏈接電纜(5)交替地傳送用于給測(cè)量組件(8)供電的交流低頻電信號(hào)以及數(shù)據(jù)傳輸和控制信號(hào)。
全文摘要
在一個(gè)礦床或地下流體儲(chǔ)藏層的生產(chǎn)井中—該生產(chǎn)井包括一個(gè)外壁(1),該外壁與井的一根中心生產(chǎn)管(2)一同界定一個(gè)環(huán)形空間(4),該空間中設(shè)有連接地面設(shè)施和井內(nèi)部件的電纜(5)的護(hù)套(6)—一個(gè)用于測(cè)量物理參數(shù)的裝置包括至少一個(gè)安置在與中心管(2)內(nèi)部連通的盒(3)中的小型并密封的測(cè)量組件(8),和至少一個(gè)與井的中心管(2)一體連接的小型并密封的連接組件(7),該連接組件至少部分地安置在環(huán)形空間(4)中并靠近護(hù)套(6),以連到連接電纜(5)。密封的測(cè)量組件(8)和連接組件(7)具有分別與半變換器(9A,9B)關(guān)聯(lián)的平的接觸表面(95A,95B),以便在測(cè)量組件(8)和連接組件(7)之間形成一個(gè)電感耦合。
文檔編號(hào)E21B47/12GK1366574SQ0180110
公開(kāi)日2002年8月28日 申請(qǐng)日期2001年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月12日
發(fā)明者蒂埃里·皮士瑞, 克里斯蒂昂·西里克 申請(qǐng)人:法國(guó)天然氣公司