[发明专利]井下多级中继通信系统及方法

说明书

本发明公开了一种井下多级中继通信系统及方法，其系统包括：油气套管结构，用于设于地层裸眼井中，包括嵌设于裸眼井中的中空套管，及在中空套管中并沿套管延伸方向设有的油管；发射器，与所述油管连接，并放置于预设油气产层位置处；多个扶正器，每个扶正器的两侧边抵紧于所述套管的内壁，在所述发射器的两端各设有一个所述扶正器；至少一个中继器，在每个所述中继器的两端各设有一个所述扶正器，一个中继器与两个扶正器构成一组单元，每组单元顺次沿所述油管延伸方向与油管连接；地面接收器，用于设于地层的上方，与所述中继器通信连接。本发明解决了传统电磁信号通信中遇到的接触点不固定问题，实现井下通信系统的多级通信，提升传输效率。

技术领域

本发明涉及石油化工技术领域，具体是涉及一种井下多级中继通信系统及方法。

背景技术

近年来，为了实现油气行业的降本增效，行业技术向着数字化和智能化发展是必然趋势。以数字化、智能化和纳米技术为主要特征的第五次油气生产技术革命正在来临，而这一切的基础来自于油气井的信息化。而一直以来，受井下空间狭小、密封性能要求高等环境条件限制，用于支撑井下无线通信技术的智能装备无法采用电缆供电，而必须采用电池供电。同时随着深井开发，利用中继器传输提升传输距离成为研究热点。因此，如何有效延长采用电池供电的井下中继传输系统的工作时间就成了石油工业的重要课题。

目前，较为主流的研究趋势是在井下有限的空间内改进提升电池的结构容量、安全性与耐温性能等指标参数或提升装置效率，但仍无法较好地解决以下问题：

1、油气开采中存在需要长期监测等场合，需要井下无线传输设备能满足数年的长期工作的需求，对井下传输系统的工作时长与通讯的实时性要求较高，因此系统需要可以保证长时间同步工作。

2、目前主流井下电磁波通信技术中，将电磁波直接沿管道传输时，由于套管井中管道阻抗较低，会造成驱动效率过低等难题；同时由于管道存在摆动，造成套管结构中油管与套管接触点不固定，电信号沿单一管道传输时与套管存在不确定性接触，极大影响传输效率。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种井下多级中继通信系统及方法，解决了传统电磁信号通信中遇到的接触点不固定问题，实现井下通信系统的多级通信，提升传输效率。

第一方面，提供一种井下多级中继通信系统，包括：

油气套管结构，用于设于地层的裸眼井中，包括嵌设于地层的裸眼井中的中空套管，及在所述中空套管中并沿套管延伸方向设有的油管；

发射器，与所述油管连接，并放置于预设油气产层位置处；

多个扶正器，每个扶正器的两侧边抵紧于所述套管的内壁，在所述发射器的两端各设有一个所述扶正器；

至少一个中继器，在每个所述中继器的两端各设有一个所述扶正器，一个中继器与两个扶正器构成一组单元，每组单元顺次沿所述油管延伸方向与油管连接；

地面接收器，用于设于地层的上方，与所述中继器通信连接。

根据第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述扶正器包括与所述油管连接的管道状主体，及设于所述管道状主体周侧的两个扶正连接体，两个扶正连接体对应抵紧于所述套管的内壁。

根据第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述中继器与所述发射器设为接入式管道状。

第二方面，提供一种井下多级中继通信方法，应用于如上述所述的井下多级中继通信系统，包括以下步骤：

在初始状态时，发射器和所有中继器保持关机休眠状态，在单次关机休眠时间后，发射器保持开机工作状态采集井下数据，并通过扶正器、套管及地层建立的电信号通道发送至中继器后保持关机休眠状态；