一种基于DAS的井中环境参数获取装置及方法

技术领域

本发明涉及井中环境参数获取领域，尤其涉及一种基于DAS的井中环境参数获取装置及方法。

背景技术

我国的油气资源随着开采时间的增加，开采的难度逐渐增加，井中环境更加复杂。在油气勘探与开采过程中，井中环境参数(温度、压力等)是工程师关注的重点之一，为评判井中的复杂环境提供重要的依据。

传统电子传感器应用于油井中的过程中采用无线信号传输的方式不容易实现，需要使用电缆进行供电与信号传输，当传感器数量较多时，电缆的数量也随之上升，占用井中空间，增加了油气开采难度与成本。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种基于DAS的井中环境参数获取装置及方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于DAS的井中环境参数获取装置，包括井上DAS仪器模块、供电模块和分别与供电模块电路连接的环境参数传感器模块、振动装置模块及控制电路模块；环境参数传感器模块、控制电路模块、振动装置模块和井上DAS仪器模块依次通信连接；

供电模块用于给各个模块提供能源，环境参数传感器模块用于采集井中环境参数，并将其发送给控制电路模块，控制电路模块用于根据接收到的环境参数信息产生相应的控制信号，并将控制信号传输至振动装置模块，振动装置模块用于根据接收到的控制信号发出代表环境参数的振动信号，井上DAS仪器模块用于采集振动信号并进行解调，获得井下环境参数。

本发明具有以下有益效果：本发明将无线井中环境参数获取装置与DAS仪器及井中光缆相结合，利用光缆将井中环境参数获取装置获取的环境信息传递至井上，减少了井中线缆数量，节省井下空间，便于其他井下设备操作；DAS仪器和井中光缆本用于井中地震信号采集，与环境参数获取装置相结合使用，提升了DAS仪器和井中光缆的使用率，降低了油气勘探的成本。

优选地，供电模块采用耐高温蓄电池。

该优选方案具有以下有益效果：采用耐高温蓄电池供电能适应井下极端环境，可靠性高，能反复充能利用。

优选地，供电模块采用无线感应供电装置，配合供电电缆和连接在供电电缆上的感应供电装置共同为其它模块提供能源。

该优选方案具有以下有益效果：解决了蓄电池在长时间采集作业过程中储能不足的问题，可以随时利用井上电力为使得井下环境参数获取装置上电工作。

优选地，环境参数传感器模块包括压力传感器、温度传感器、应变传感器、化学参量传感器、速度传感器、加速度传感器、位移传感器、磁场传感器和电场传感器。

该优选方案具有以下有益效果：采用多种传感器多方面的感知了井下的环境参数，供用户全面的掌握井下环境信息。

优选地，控制电路模块根据接收到的环境参数信息产生相应的控制信号的具体方法为将接收到的环境参数信息进行模数转换，然后根据预设编码规则进行编码，再根据编码结果产生相应的控制信号。

该优选方案具有以下有益效果：将井下环境参数信息转换为了编码信息，便于后续振动装置用振动表示高电平“1”，不振动表示低电平“0”，将信息传输至井上。

优选地，井上DAS仪器模块获得井下环境参数的具体方法为利用光缆采集振动信号，并根据编码规则对振动信号进行解码来获取井下环境参数。

该优选方案具有以下有益效果：利用光缆接收振动信息不需要在井下额外铺设用于通信的电缆，进一步节省了井下空间。

优选地，一种应用上述优选方案的井中环境参数获取方法，包括以下步骤：

S1、在待测井钻井完成后布放套管时，将电源模块、环境参数传感器模块、振动装置模块和控制电路模块相近固定于套管壁外，井上DAS仪器模块置于井上，并完成各个模块之间的连接；

S2、利用环境参数传感器模块采集井中环境参数信息，并传输至控制电路模块；

S3、利用控制电路模块将获取的环境参数数字信号进行进行模数转换，然后按预设编码规则对其进行编码，并根据编码结果产生相应控制信号；

S4、利用振动装置模块接收到控制信号后发出代表环境参数的振动信号；

S5、利用井上DAS仪器模块通过光缆接收到振动信号后按预设编码规则对其进行解码，得到井下环境参数。

该优选方案具有以下有益效果：相较于传统的电缆传递井中信号的方式，本发明提出的基于DAS的井中环境参数获取方法充分利用光缆传输损耗小、抗电磁干扰、耐受极端环境等优点可以更稳定、可靠、高效的传输井中信息。

附图说明

图1是本发明一种基于DAS的井中环境参数获取装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中一种应用基于DAS的井中环境参数获取装置的方法流程图；

图3是本发明实施例中装置的布放示意图，

图4为本发明实施例中采用ASC对压力信息进行编码的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照图1，本发明提供了一种基于DAS的井中环境参数获取装置，包括井上DAS仪器模块、供电模块和分别与供电模块电路连接的环境参数传感器模块、振动装置模块及控制电路模块；环境参数传感器模块、控制电路模块、振动装置模块和井上DAS仪器模块依次通信连接；

供电模块用于给各个模块提供能源，环境参数传感器模块用于采集井中环境参数，并将其发送给控制电路模块，控制电路模块用于根据接收到的环境参数信息产生相应的控制信号，并将控制信号传输至振动装置模块，振动装置模块用于根据接收到的控制信号发出振动信号，井上DAS仪器模块用于采集振动信号并进行解调，获得井下环境参数。

本发明实施例中，供电模块采用耐高温蓄电池。

本发明实施例中，供电模块采用无线感应供电装置，配合供电电缆和连接在供电电缆上的感应供电装置共同为其它模块提供能源。

本发明实施例中，环境参数传感器模块包括压力传感器、温度传感器、应变传感器、化学参量传感器、速度传感器、加速度传感器、位移传感器、磁场传感器和电场传感器。

应变传感器可测量套管壁的应变，应变传感器紧密贴合固定在套管壁上，当套管壁发生形变时，应变传感器测量出套管壁的形变，并将套管壁的应变经过模/数转换将应变模拟量转换为应变数字量。

速度传感器、加速度传感器、位移传感器依附于套管壁上，在石油开采过程中，因井下压力大，会引起套管或者其他物体的运动状态发生改变，就会产生速度、加速度和位移。

本发明实施例中，控制电路模块根据接收到的环境参数信息产生相应的控制信号的具体方法为将接收到的环境参数信息进行模数转换，然后根据预设编码规则进行编码，再根据编码结果产生相应的控制信号。

本发明实施例中，井上DAS仪器模块获得井下环境参数的具体方法为利用光缆采集振动信号，并根据编码规则对振动信号进行解码来获取井下环境参数

请参照图2，本发明实施例中，一种应用上述基于DAS的井中环境参数获取装置的方法包括以下步骤：

S1、在待测井钻井完成后布放套管时，将电源模块、环境参数传感器模块、振动装置模块和控制电路模块相近固定于套管壁外，井上DAS仪器模块置于井上，并完成各个模块之间的连接；请参照图3，当供电模块使用无线感应供电装置时，下井布放光缆过程中，同时连接井上电源布放电缆，通过无线感应取电装置从电缆上感应取电为环境参数传感器模块等供电。

S2、利用环境参数传感器模块采集井中环境参数信息，并将其传输至控制电路模块；如采用压力传感器测量井中压力，并经过模数转换将压力模拟量转换为压力数字量传输至控制电路模块。

S3、利用控制电路模块将获取的环境参数数字信号进行进行模数转换，然后按预设编码规则对其进行编码，并根据编码结果产生相应控制信号；例如图4所示，采用ASC编码规则对压力信息进行编码，“1”码表示高电平，“0”码表示低电平，在“1”码的时长t内时控制电路模块发出驱动振动装置振动的控制信号，在“0”码的时长t时控制电路模块发出驱动振动装置不振动的控制信号。

S4、利用振动装置模块接收到控制信号后发出代表环境参数的振动信号，通过岩壁和套管壁等介质传输至井上DAS仪器模块；

S5、利用井上DAS仪器模块通过光缆接收到振动信号后按预设编码规则对其进行解码，得到井下环境参数。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所描述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。