[发明专利]一种盐穴储气库的井下信号无线传输系统及方法

说明书

本发明公开了一种盐穴储气库的井下信号无线传输系统及方法,属于井下测量技术领域。包括：井下检测装置，其安装在位于腔体内的中心管的外壁，用于将检测到的数据转化为电信号后以中心管为载体传输给中继器；中继器，其安装在位于套管内的中心管的外壁，用于进行阻抗变换使电信号适应中继器所处套管部分的中心管处的低阻抗环境，将电信号以中心管为载体传输给井上检测装置。本发明在高阻抗低电导率的井下部分，使用电信号在腔体内的中心管无线传输，在低阻抗高电导率的套管部分，使用中继器的线圈进行阻抗变换，中继器所处中心管的阻抗将被调高，从而使电信号能顺利无线传输；利用一个或多个中继器可实现信号在井下的长距离传输。

技术领域

本发明属于井下测量技术领域，更具体地，涉及一种盐穴储气库的井下信号无线传输系统及方法。

背景技术

盐穴储气库是通过注入淡水的方式将盐矿作为溶腔储气的方式建造，其过程为：通过钻井向下打入中心管、中间管、套管等管道；通过注入淡水的方法进行溶解，由排水管排出卤水，并由注水管与套管之间的空隙注入隔离液避免顶部溶解；在上述期间不断根据卤水盐度等技术参数调整参数，控制地下腔穴的几何形状和体积，最终得到符合设计要求的储气库。储气库往往在地下数千米的位置，因此在使用过程中，井下数据的实时传输有利于及时准确评价井下情况。同时，在储气库建成后投入使用后，要求严格密封，会在中心管上使用永久封隔器，这使原来在建造过程中能使用的例如光缆通信等有线传输方法无法使用。

目前，在井下信号传输的过程中存在的问题有：

1)现有的基于电信号传输技术设计的电磁无线通讯系统，是使用沿管道的轴向交变电流激励通过电磁场进行信号传输，适用于电导率较高的环境，而在电导率较低的环境，电磁无线传输通道无法建立。而使用基于磁传输技术的电磁无线通讯系统，通过安装在管道上的线圈的交变电流环激励沿管道方向的电磁场进行信号传输，适用于电导率较低的环境，而在电导率较高的环境中，信号衰减加剧，信号传输距离严重受限。而盐穴储气库中同时存在低阻抗(套管部分)和高阻抗(腔内中心管部分)环境，信号传输难度更高。

2)由于盐穴储气库在建造过程中，中心管等管道是采用以一段一段的管道连续向下伸入安装的方法安装，同时在建成使用后为了使管道在向下延伸的过程中保持腔体密闭性而使用永久封隔装置，因此有线传输以及体积较大的无线信号传输装置无法使用。

3)井下的无线数据传输需要跨越数百数千米的距离，存在较大能量损耗，并且需要同时保证数据通讯的准确性和时效性，一些例如声波法等在井下无线短距传输中适用的方法不再适用。

4)井下采用使用中继器的多级信号传输时，存在故障点难以检测的问题，一旦某一装置出现问题，难以检测故障点的位置，这给检修维护工作带来较大难度。

5)在申请号201811565293.2的专利《一种井下全井无线传输方法》中提到了一种使用中继器的井下信号传输方法，该方法使用中继器极大地提升了信号传输距离，但是该方法无法解决在井下高低阻抗并存时的信号传输问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种盐穴储气库的井下信号无线传输系统及方法，其目的在于解决了高低阻抗并存环境井下无线信号传输困难的问题。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种盐穴储气库的井下信号无线传输系统，该系统包括：

井下检测装置，其安装在位于盐穴储气库腔体内的中心管的外壁，用于将检测到的井下数据转化为电信号后施加在绝缘层两侧的中心管上，绝缘层两侧形成的电压差使电信号以中心管为载体传输给中继器；

中继器，其安装在位于套管内的中心管的外壁，用于进行阻抗变换使电信号适应中继器所处套管部分的中心管处的低阻抗环境，将电信号以中心管为载体传输给井上装置。

优选地，对盐穴储气库腔体内位于最大安全高度气液表面之上的一个丝扣做绝缘处理，用于形成绝缘层。