CN117706644A - 探测油气井套管外金属的测井仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油井金属探测装置技术领域，是一种探测油气井套管外金属的测井仪，其包括由上至下依次连接在一起的锚定短节、旋转短节、探测短节，锚定短节内设有锚定扶正器，旋转短节内设有能够带动旋转短节、探测短节和扶正短节一起转动的旋转电机，探测短节内设有能够探测金属方位的探测仪，扶正短节内设有扶正器。本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过设置锚定扶正器固定管串的位置，通过设置旋转电机带动下部管串旋转，便于探测仪测量套管外金属的方位，避免其偏心导致测量误差增大，具有安全、省力、简便和高效的特点。

Description

探测油气井套管外金属的测井仪

技术领域

本发明涉及油井金属探测装置技术领域，是一种探测油气井套管外金属的测井仪。

背景技术

井下光纤传感系统可以用于井下进行压力、温度、噪声、振动、声波、地震波、流量、组分分析、电场和磁场的测量。井下永久式光纤传感器可实时测量井下温度、压力等参数，与传统的电子传感器相比，光纤传感器具有结构简单、体积小、灵敏度高、耐酸碱腐蚀、抗电磁干扰能力强、分布式、实时在线检测等优点，特别适合油田开发的需要。套管外预置光纤传感器不仅可大幅降低油水井投产后数据采集费用，还可以为智慧油田建设提供丰富的动态数据。该系统以全铠装光纤缆结构为基础，传感器和连接及数据传输线缆都用光纤制成。目前有多种井下铠装光纤缆的布设方法，比如安放在井下控制管线内、投放到连续油管内、直接集成到复合材料制成的连续油管管壁中、捆绑固定在油管外侧、投放在套管内和捆绑在套管外并用固井水泥进行永久性固定等布设方法。

油井采油须要通过射孔作业为井下流体打开流动通道，通用的射孔工艺是在目的层井周任意方向进行射孔，这种工艺方式极有可能破坏预埋的光纤传感器，因此通用的射孔工艺不适用于预埋光纤的油井。

公开号为 CN210317283U的中国专利文献公开了一种套管外铠装光纤缆定位定向系统，其特征在于，包括金属套管(3)、井口地面测井车(2)、井下磁性探测仪器(10)；金属套管(3)外布设铠装光纤缆(1)；所述的铠装光纤缆(1)外部设有永磁体；所述的井下磁性探测仪器(10)通过铠装测井电缆(4)与井口地面测井车(2)连接，井口地面测井车(2)通过铠装测井电缆(4)控制井下磁性探测仪器(10)；所述的井下磁性探测仪器(10)包括采用无磁性金属或复合材料制造的耐高温耐高压外壳，内部包括陀螺仪(5)、三分量磁场传感器(6)、放大及模数转换模块(7)、数据存储模块(8)和数据遥传模块(9)，陀螺仪(5)固定在三分量磁场传感器(6)上方。该专利采用带有永磁体的铠装光纤缆，在金属套管内使用陀螺仪和三分量磁场传感器探测永磁体具体深度位置和地理方位，从而确定铠装光纤缆沿套管延伸的具体深度位置和地理方位，以保证在直井、斜井和水平井的套管外侧安装的永久性铠装光纤缆不会在射孔时被射孔弹射断，但该专利需要在光纤缆外设置永磁体，对于预埋式的金属铠装光纤并不适用。

发明内容

本发明提供了一种探测油气井套管外金属的测井仪，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有射孔前金属铠装光纤位置不易判断的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种探测油气井套管外金属的测井仪，包括由上至下依次连接在一起的锚定短节、旋转短节、探测短节，锚定短节内设有锚定扶正器，旋转短节内设有能够带动旋转短节、探测短节一起转动的旋转电机，探测短节内设有能够探测金属方位的探测仪。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述探测仪可包括由上至下依次设置的发射线圈、三轴加速度计、参考线圈、定向线圈。

上述还可包括遥传短节，锚定短节上端连接有遥传短节，遥传短节内设有用于与地面系统通讯的遥传仪器。

上述遥传仪器可包括通讯板、电机控制板、主控及信号处理板、发射信号驱动板、接收信号测量板、仪器方位处理板，电机控制板与旋转电机连接，发射线圈与发射信号驱动板连接，参考线圈和定向线圈分别与接收信号测量板连接，三轴加速度计与仪器方位处理板连接，发射信号驱动板、接收信号测量板、仪器方位处理板分别与主控及信号处理板连接，主控及信号处理板与通讯板连接。

上述还可包括扶正短节，扶正短节内设有扶正器。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过设置锚定扶正器固定管串的位置，通过设置旋转电机带动下部管串旋转，便于探测仪测量套管外金属的方位，避免其偏心导致测量，具有安全、省力、简便和高效的特点。

附图说明

附图1为本发明实施例1的主视结构示意图。

附图2为附图1中的发射线圈、参考线圈、定向线圈的主视结构示意图。

附图3为本发明的电路框图。

附图中的编码分别为：1为套管，2为套管外金属，3为锚定短节，4为锚定扶正器，5为旋转短节，6为旋转电机，7为探测短节，8为发射线圈，9为三轴加速度计，10为参考线圈，11为定向线圈，12为遥传短节，13为扶正短节，14为扶正器。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1：如附图1、2所示，该探测油气井套管外金属的测井仪包括由上至下依次连接在一起的锚定短节3、旋转短节5、探测短节7，锚定短节3内设有锚定扶正器4，旋转短节5内设有能够带动旋转短节5、探测短节7一起转动的旋转电机6，探测短节7内设有能够探测金属方位的探测仪。

在使用时，整体管串采用电缆下放到套管1内测量位置后停止下放，锚定单元开始工作，用锚定臂将锚定扶正器4锚定，将整体管串位置固定且能够保持其尽量居中，旋转电机6开始工作，带动旋转短节5、探测短节7一起转动，使探测仪能够一边旋转一边探测套管外金属2的位置，从而对金属铠装光纤进行定位，为确定下一步射孔位置做好探测工作，能够有效避免任易方向射孔导致光纤通信中断的问题。

可根据实际需要，对上述探测油气井套管外金属的测井仪作进一步优化或/和改进：

实施例2：如附图1、2所示，探测仪包括由上至下依次设置的发射线圈8、三轴加速度计9、参考线圈10、定向线圈11。

在使用时，三轴加速度计9测量仪器的重力高边角，同时将低频交流激励信号加到发射线圈8，在套管1外产生低频交变磁场，在此磁场范围内有两个接收线圈，一个是参考线圈10，另一个是定向线圈11，两个线圈都会接收由套管外金属2感应产生的低频电磁信号，参考线圈10接收的低频电磁信号反应磁场的强弱，而定向线圈11接收的低频电磁信号则反应套管外金属2与套管1重力高边的位置关系（角度），当发射线圈8产生的有效磁场范围内有可达到仪器探测灵敏度的套管外金属2时，发射线圈8保持恒定的发射功率，参考线圈10就可实现套管外金属2的测量；定向线圈11铁芯方向在仪器的机械结构中是固定的，从而实现对套管外金属2相对仪器重力高边方位的测定。重力高边角是相对于井下仪自身而言，定义为重力加速度计x轴的夹角与地球重力垂线反方向之间的夹角，读数范围为0°至360°，读取方式为面向井下仪器顺时针0°至 +360°。

实施例3：如附图1、2所示，还包括遥传短节12，锚定短节3上端连接有遥传短节12，遥传短节12内设有用于与地面系统通讯的遥传仪器。在使用时，通过设置遥传短节12进行控制和信号传输。

实施例4：如附图1、2所示，遥传仪器包括通讯板、电机控制板、主控及信号处理板、发射信号驱动板、接收信号测量板、仪器方位处理板，电机控制板与旋转电机6连接，发射线圈8与发射信号驱动板连接，参考线圈10和定向线圈11分别与接收信号测量板连接，三轴加速度计9与仪器方位处理板连接，发射信号驱动板、接收信号测量板、仪器方位处理板分别与主控及信号处理板连接，主控及信号处理板与通讯板连接。

通讯板与地面系统连接，地面系统发出指令至通讯板，通讯板将信息传输至主控及信号处理板，主控信号处理板发出指令给电机控制板，使电机控制板向电机发送动作或停止的指令，发射线圈8驱动板则接收发射线圈8的信号并传输至主控及信号处理板，接收信号测量板则接收参考线圈10和定向线圈11的信号并传输至主控及信号处理板，仪器方位处理板则接收三轴加速度计9采集的信息并传输至主控及信号处理板，主控及信号处理板将采集的信息进行处理后传输至通讯板，通过通讯板与地面系统通讯，将采集的位置信息发送至地面系统，即完成了套管外金属2的探测，地面信通根据探测的金属铠装光纤的位置信息，下放并调整射孔方向，从而能够在不损伤金属铠装光纤的情况下进行射孔，为井下流体打开流动通道。

实施例5：如附图1、2所示，还包括扶正短节13，扶正短节13内设有扶正器14。在整体管串下部设置扶正器14，可进一步对管串进行扶正，从而使定位更加准确。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (6)

1.一种探测油气井套管外金属的测井仪，其特征在于包括由上至下依次连接在一起的锚定短节、旋转短节、探测短节，锚定短节内设有锚定扶正器，旋转短节内设有能够带动旋转短节、探测短节一起转动的旋转电机，探测短节内设有能够探测金属方位的探测仪。

2.根据权利要求1所述的探测油气井套管外金属的测井仪，其特征在于探测仪包括由上至下依次设置的发射线圈、三轴加速度计、参考线圈、定向线圈。

3.根据权利要求1或2所述的探测油气井套管外金属的测井仪，其特征在于还包括遥传短节，锚定短节上端连接有遥传短节，遥传短节内设有用于与地面系统通讯的遥传仪器。

4.根据权利要求3所述的探测油气井套管外金属的测井仪，其特征在于遥传仪器包括通讯板、电机控制板、主控及信号处理板、发射信号驱动板、接收信号测量板、仪器方位处理板，电机控制板与旋转电机连接，发射线圈与发射信号驱动板连接，参考线圈和定向线圈分别与接收信号测量板连接，三轴加速度计与仪器方位处理板连接，发射信号驱动板、接收信号测量板、仪器方位处理板分别与主控及信号处理板连接，主控及信号处理板与通讯板连接。

5.根据权利要求1或2或4所述的探测油气井套管外金属的测井仪，其特征在于还包括扶正短节，扶正短节内设有扶正器。

6.根据权利要求3所述的探测油气井套管外金属的测井仪，其特征在于还包括扶正短节，扶正短节内设有扶正器。