井下多级中继通信系统及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115749752A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211266125.X(22)申请日2022.10.17(71)申请人华中科技大学地址430000湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人陈庆李红斌刘昶(74)专利代理机构武汉蓝宝石专利代理事务所(特殊普通合伙)42242专利代理师韩梦晴(51)Int.Cl.E21B47/13(2012.01)E21B17/10(2006.01)H04L12/46(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图3页(54)发明名称井下多级中继通信系统及方法(57)摘要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。CN115749752ACN115749752A权利要求书1/2页1.一种井下多级中继通信系统，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的井下多级中继通信系统，其特征在于，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。3.如权利要求1所述的井下多级中继通信系统，其特征在于，所述中继器与所述发射器设为接入式管道状。4.一种井下多级中继通信方法，应用于如上述权利要求1‑3任一项所述的井下多级中继通信系统，其特征在于，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；中继器保持开机工作状态将井下数据通过电信号通道发送至地面接收器后、保持关机休眠状态；当地面接收器检测到接收的数据为井下数据时，则判断系统工序正常；当检测到接收的数据不是井下数据时，则判断系统工序不正常，并生成校准信号；中继器保持开机工作状态通过电信号通道接收所述校准信号并发送；发射器保持开机工作状态通过电信号通道接收所述校准信号，生成发射器同步指令并发送；地面接收器通过电信号通道接收所述同步指令并停止生成校准信号；当发射器与中继器未接收到校准信号时，则重置进入初始状态、并保持关机休眠状态。5.如权利要求4所述的井下多级中继通信方法，其特征在于，所述“中继器保持开机工作状态将井下数据发送至地面接收器后、保持关机休眠状态；当检测到接收的数据不是井下数据时，则判断系统工序不正常，并生成校准信号”步骤，包括以下步骤：当中继器未接收到井下数据时，则生成中继器同步指令；当地面接收器检测到接收的数据为中继器同步指令时，则判断系统工序不正常，并生成校准信号。6.如权利要求4所述的井下多级中继通信方法，其特征在于，发射器的单次关机休眠时间与所有中继器的单次关机休眠时间之间的关系为：te_off＞tr1_off＞…＞trN_off；发射器的单次开机工作时间与所有中继器的单次开机工作时间之间的关系为：te_on＜tr1_on＜...＜trN_on；2CN115749752A权利要求书2/2页式中，te_off为发射器的单次关机休眠时间；tr1_off......trN_off为沿发射器顺次设置的各中继器的单次关机休眠时间；te_on为发射器的单次开机工作时间；tr1_on......trN_on为沿发射器顺次设置的各中继器的单次开机工作时间。7.如权利要求4所述的井下多级中继通信方法，其特征在于，在初始状态中，发射器与所有中继器均为第一次关机休眠状态；离发射器最近的第一级中继器的第T次开机工作时间早于发射器的第T次开机工作时间、且晚于发射器的第T+1次