專利名稱：井下無纜聲通訊接收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及石油勘探，尤其涉及一種井下無纜聲通訊接收器。
背景技術(shù)：
在石油勘探、油氣田開發(fā)領(lǐng)域中，需要通過一些測試應用技術(shù)將生產(chǎn)井壓力測試數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛?，以供地面的接收設備接收和使用。目前，較為常用的是通過井下無纜聲導測試儀，利用聲波在油管壁傳播的技術(shù)，實現(xiàn)將生產(chǎn)井壓力測試數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛娴慕邮赵O備。然而，在實際應用中，這種方式存在如下缺陷1)由于現(xiàn)有的接收設備抗干擾能力差，受外界干擾因素較多，導致接收數(shù)據(jù)受到影響；2)隨著測量深度的加深，井下聲音發(fā)生器發(fā)出的信號經(jīng)井壁傳輸至井口時，因功率有限(電池供電)和傳輸距離的增加而變得十分微弱，采用麥克記錄聲波信號已經(jīng)無法檢測聲音編碼信號，因而不能實現(xiàn)深井壓力、溫度數(shù)據(jù)傳送；3)井中通過編碼的聲波信號經(jīng)井壁傳送至地面，信號經(jīng)過油管節(jié)箍，衰減較大，經(jīng)常出現(xiàn)接收誤碼信號；4)接收信號不能在現(xiàn)場實時處理，實現(xiàn)不了實時讀取測試數(shù)據(jù)。
實用新型內(nèi)容本實用新型實施例提供一種井下無纜聲通訊接收器，以解決目前的生產(chǎn)井壓力測試數(shù)據(jù)傳輸過程中的缺陷。本實用新型實施例的上述目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種井下無纜聲通訊接收器，所述接收器包括傳感器，用于獲取井下無纜聲導測試儀傳輸?shù)穆暡ㄕ駝有盘?，并將所述聲波振動信號轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號；采集器，用于為所述傳感器提供電源，并將所述傳感器產(chǎn)生的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；上位機，用于對所述采集器獲取的數(shù)字信號進行濾波處理并解碼，獲得所述井下無纜聲導測試儀傳輸?shù)纳a(chǎn)井壓力測試數(shù)據(jù)。通過本實用新型實施例，減少了生產(chǎn)井壓力測試數(shù)據(jù)傳輸過程中的干擾和衰減， 能有效獲得生產(chǎn)井壓力測試數(shù)據(jù)。

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分， 并不構(gòu)成對本實用新型的限定。在附圖中圖1為本實用新型實施例的井下無纜聲通訊接收器的結(jié)構(gòu)示意圖；[0017]圖2為本實用新型實施例的傳感器的組成框圖；圖3為本實用新型實施例的傳感器的機械安裝示意圖；圖4為本實用新型實施例的采集器的組成框圖；圖5為本實用新型實施例的采集器的電路原理圖；圖6為本實用新型實施例的上位機的組成框圖；圖7為本實用新型實施例的維納濾波器的濾波處理程序示意圖；圖8為本實用新型實施例的井下無纜聲通訊接收器的實施工藝示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和附圖，對本實用新型實施例做進一步詳細說明。在此，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型的限定。圖1為本實用新型實施例提供的一種井下無纜聲通訊接收器的結(jié)構(gòu)示意圖，請參照圖1，該井下無纜聲通訊接收器包括傳感器11，用于獲取井下無纜聲導測試儀傳輸?shù)穆暡ㄕ駝有盘?，并將所述聲波振動信號轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號；采集器12，用于為所述傳感器提供電源，并將所述傳感器產(chǎn)生的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；上位機13，用于對所述采集器獲取的數(shù)字信號進行濾波處理并解碼，獲得所述井下無纜聲導測試儀傳輸?shù)纳a(chǎn)井壓力測試數(shù)據(jù)。其中，傳感器11和采集器12通過電纜連接，傳感器11設置于生產(chǎn)井的井口內(nèi)，采集器12和上位機13可以封裝于一個機箱內(nèi)，并設置于地面上。其中，傳感器11可以是微加速度三分量聲音傳感器，該微加速度三分量聲音傳感器是基于MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems，微電子機械系統(tǒng))技術(shù)制成，并對縱波信號敏感，可以有效感應井下無纜聲導測試儀傳輸?shù)穆暡ㄕ駝有盘?。在一個實施例中，請參照圖2，傳感器11可以包括換能裝置21，用于將井下無纜聲導測試儀傳輸?shù)穆暡ㄕ駝有盘栟D(zhuǎn)換為機械振動信號；倍增交流電橋電路22，用于對換能裝置21轉(zhuǎn)換的機械振動信號進行放大；信號畸變補償電路23，用于對經(jīng)過倍增交流電橋電路22放大的信號進行信號校正，獲得模擬電壓信號；電壓驅(qū)動輸出電路對，用于輸出經(jīng)過信號畸變補償電路23校正的模擬電壓信號。在本實施例中，該傳感器可以通過圖3所示的方式封裝，請參照圖3，其中，31為多芯電纜，用于連接采集器12 ；32為上鎖固螺栓；33為上護線蓋板；34為多芯密封膠塞；35為中繼電路板；36為本實施例的傳感器；37為下鎖固螺栓；38為下密封倉蓋板；39為油管短接。通過本實施例的傳感器，可以感應井下無纜聲導測試儀傳輸?shù)穆暡ㄕ駝有盘?，根?jù)該傳感器的組成，完成了聲波振動信號的機電轉(zhuǎn)換功能。本實用新型實施例的井下無纜聲通訊接收器采用該高靈敏MEMS聲加速度傳感器，具有在傾斜狀態(tài)下除振幅發(fā)生變化外，靈敏度、失真等指標不變的特點，并且靈敏度比以往常規(guī)的檢波器提高了約30 %。在一個實施例中，請參照圖4，采集器12包括供電裝置41，用于對傳感器11供電；轉(zhuǎn)換裝置42，用于將傳感器11轉(zhuǎn)換生成的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。在本實施例中，請參照圖5，該供電裝置41和轉(zhuǎn)換裝置42可以通過圖5所示的單通道模擬信號前放與A/D轉(zhuǎn)換模塊完成，該單通道模擬信號前放與A/D轉(zhuǎn)換模塊與傳感器 11相連，用于對該傳感器11供電，并將該傳感器11轉(zhuǎn)換生成的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。在圖5所示的采集器中，除了包括單通道模擬信號前放與A/D轉(zhuǎn)換模塊以外，還可以包括ARM主控制器，控制該采集器各組成部分的功能；檢測/采集通道管理模塊，管理該采集器與傳感器之間的通路；檢測信號產(chǎn)生模塊，產(chǎn)生檢測模塊，以便檢測/采集通道管理模塊對該采集器與傳感器之間的通路進行相應管理；邏輯控制模塊，協(xié)助ARM主控制器控制該采集器各組成部分的功能；數(shù)據(jù)存儲模塊，存儲該采集器所需的各類數(shù)據(jù)；儀器狀態(tài)液晶顯示，顯示該采集器需要顯示或處理的各類數(shù)據(jù)；單片機時間管理窗口，提供人機操作界面；上位機接口，用于連接上位機；狀態(tài)測試系統(tǒng)，用于對該采集器的狀態(tài)進行系統(tǒng)測試；電源模塊，通過蓄電池，例如12V100Ah鋁酸蓄電池為該采集器供電。以上采集器的組成是常規(guī)采集器的組成，其各組成部分的功能與現(xiàn)有的采集器相同，在此不再贅述。本實施例的采集器12的電路原理如圖5所示。由于傳感器11的電壓信號是模擬量，必須在采集器12中進行A/D(Anal0g/Digital，模擬數(shù)字)轉(zhuǎn)換，使信號數(shù)字化。傳感器 11工作需要的電源由采集器12提供。采集器12將轉(zhuǎn)換完成的數(shù)字信號上傳給上位機13 進行智能處理。在一個實施例中，請參照圖6，上位機13包括維納濾波器61，用于通過維納濾波技術(shù)對采集器12轉(zhuǎn)換獲得的數(shù)字信號進行濾波，獲得所述聲波振動信號對應的聲音編碼信息；解碼器62，用于對維納濾波器61獲得的聲音編碼信息進行解碼，獲得生產(chǎn)井壓力測試數(shù)據(jù)。圖7為本實施例的維納濾波器61的維納濾波處理的程序示意圖，請參照圖7，該維納濾波器61通過電磁兼容設計、寬頻帶阻抗匹配、信號、電源濾波等手段，充分壓制外界電氣噪聲。從芯片性能篩選，工藝設計等方面保證了低噪聲地震數(shù)據(jù)采集通道的工作穩(wěn)定性。 該維納濾波器61可以采用常規(guī)的維納濾波器來實現(xiàn)，在此不再贅述。本實施例的解碼器62采用低噪聲的放大、正交相關(guān)接收、維納最小均方誤差濾波等方式，實現(xiàn)了接收機輸出信噪比的提高。采用最大似然比檢測和編碼識別，實現(xiàn)了通訊系統(tǒng)中的干擾抑制及降低誤碼率。采用端口累加值與預定特征值作比較，滿足要求時將相應的碼存入CODER，否則清零出錯標志位。該編碼器62可以采用常規(guī)的編碼器來實現(xiàn)，在此不再贅述。本實施例的上位機13將采集器12傳送來的數(shù)字化信號，通過維納(Wiener)濾波技術(shù)進行濾波。濾波后得到的實際輸出即是被還原的井下無纜聲導測試儀發(fā)送的聲音編碼信息，再將編碼信息解碼，即可得到井下無纜聲導測試儀發(fā)送的測試數(shù)據(jù)，如溫度、壓力等參數(shù)。由此完成了生產(chǎn)井壓力數(shù)據(jù)的傳輸。[0050]為使本實施例的井下無纜聲通訊接收器的各組成部分的功能更加清楚易懂，以下結(jié)合實施工藝對本實施例的井下無纜聲通訊接收器的應用進行詳細說明。圖8為本實施例的井下無纜聲通訊接收器的實施工藝示意圖，請參照圖8，其中， 81為上位機，82為采集器，83為電纜，84為井口，85為傳感器，86為油管，87為井下無纜聲導測試儀。該井下無纜聲導測試儀88隨生產(chǎn)管柱下入井中，井口 84內(nèi)安裝傳感器85，地面安裝采集器82和上位機81，傳感器85與采集器82之間用電纜相連接，構(gòu)成完整測試、傳輸、監(jiān)聽、濾波解碼系統(tǒng)。當井下無纜聲導測試儀87發(fā)出聲音編碼信號，沿管壁上傳到井口 84時，被井口 84內(nèi)的傳感器85接收，轉(zhuǎn)換成電信號傳送到采集器82，并由上位機81濾波解碼，解碼后顯示并存儲井下的溫度、壓力等測試數(shù)據(jù)。本實用新型實施例的井下無纜聲通訊接收器，采用更靈敏的聲波傳感器，完成了微弱聲音信號的電量化；采用高分辨率低噪聲的A/D采集電路，將傳感器輸出的模擬信號數(shù)字化；通過維納(Wiener)濾波技術(shù)提取強背景噪聲干擾下的聲編碼信號，進而完成了測試數(shù)據(jù)的識別。結(jié)合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實施。軟件模塊可以置于隨機存儲器(RAM)、內(nèi)存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲介質(zhì)中。以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種井下無纜聲通訊接收器，其特征在于，所述接收器包括傳感器，用于獲取井下無纜聲導測試儀傳輸?shù)穆暡ㄕ駝有盘?，并將所述聲波振動信號轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號；采集器，用于為所述傳感器提供電源，并將所述傳感器產(chǎn)生的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；上位機，用于對所述采集器獲取的數(shù)字信號進行濾波處理并解碼，獲得所述井下無纜聲導測試儀傳輸?shù)纳a(chǎn)井壓力測試數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收器，其特征在于，所述傳感器和所述采集器通過電纜連接，所述傳感器設置于所述生產(chǎn)井的井口內(nèi)，所述采集器和所述上位機設置于地面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收器，其特征在于，所述傳感器為微加速度三分量聲音傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的接收器，其特征在于，所述傳感器包括 換能裝置，用于將所述聲波振動信號轉(zhuǎn)換為機械振動信號；倍增交流電橋電路，用于對所述換能裝置轉(zhuǎn)換的機械振動信號進行放大； 信號畸變補償電路，用于對經(jīng)過所述倍增交流電橋電路放大的信號進行信號校正，獲得模擬電壓信號；電壓驅(qū)動輸出電路，用于輸出經(jīng)過所述信號畸變補償電路校正的模擬電壓信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收器，其特征在于，所述采集器包括 供電裝置，用于對所述傳感器供電；轉(zhuǎn)換裝置，用于將所述模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收器，其特征在于，所述上位機包括維納濾波器，用于通過維納濾波技術(shù)對所述數(shù)字信號進行濾波，獲得所述聲波振動信號對應的聲音編碼信息；解碼器，用于對所述聲音編碼信息進行解碼，獲得測試數(shù)據(jù)。
專利摘要本實用新型實施例提供一種井下無纜聲通訊接收器，所述接收器包括傳感器，用于獲取井下無纜聲導測試儀傳輸?shù)穆暡ㄕ駝有盘?，并將所述聲波振動信號轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號；采集器，用于為所述傳感器提供電源，并將所述傳感器產(chǎn)生的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；上位機，用于對所述采集器獲取的數(shù)字信號進行濾波處理并解碼，獲得所述井下無纜聲導測試儀傳輸?shù)纳a(chǎn)井壓力測試數(shù)據(jù)。通過本實用新型實施例，減少了生產(chǎn)井壓力測試數(shù)據(jù)傳輸過程中的干擾和衰減，能有效獲得生產(chǎn)井壓力測試數(shù)據(jù)。
文檔編號E21B47/14GK201972697SQ20112002276
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者劉廣義, 孫玉香, 宋志軍, 崔鳴, 張崇剛, 李瑜, 楊志祥, 林帥, 汪泓, 汪浩, 王全福, 王濤, 謝長江, 鐘傳鶴, 鮑洪濤, 黃紅兵 申請人:中國石油天然氣股份有限公司