CN102562043A - 一种用于井下检测油井出砂的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于井下检测油井出砂的装置，包括井下和地面两部分，包括探测仪、传输线路、光纤光栅解调仪、计算机等。测量短节安装有光纤光栅加速度和超声传感器。使用绞车通过绞线将探测仪下入井下，在套管损坏处或筛管损坏附近，流体内含有的砂子会撞击探测仪内安装的旋转叶片产生振动和声音，光纤光栅加速度和超声传感器会检测到信号并经由光缆传到地面光纤光栅解调仪，通过放大、滤波、模数转换传递给计算机，利用分析软件进行功率谱密度分析，识别出砂出砂量和出砂点深度等信息。该装置结构简单、成本较低、操作方便、适应的温度压力范围广，为油井出砂点的检测提供了一种新的方法。适用于油井出砂点测量技术领域。

Description

一种用于井下检测油井出砂的装置

技术领域

本发明属于油井出砂点测量技术领域，特别是涉及一种井下检测油井出砂的装置。

背景技术

在生产井中，由于套管、防砂管本身质量问题，井下流体的腐蚀，钻井、完井、采油及增产措施等原因都可能引起套管、防砂管的损坏。其损坏的结果是造成地层与井筒的窜通导致油井出砂。严重的油井出砂会造成油气层砂埋、油管砂堵、地面管汇积砂等后果，直接影响油气井的正常生产。需要找到一种手段检测油气井出砂并确定井下出砂点位置的方法，实现以便捷方式找出故障位置，为制定合理的修井方法、节约修井成本奠定基础。因此，研发一种能够有效检测油井出砂点位置的设备，对于油井修复，恢复油井正常生产非常重要。

资料调研表明，目前国内外出砂检测方法主要分为地面检测方法和井下检测方法两类。其中地面检测方法主要有：振动检测法，即在生产管路中安装振动探测装置，当含砂油气井开采时砂粒撞击振动传感器探头产生振动信号，经过信号处理判断油气井出砂状况；基于ER(Electrical Resistant)技术的电阻检测法，当探头受用通道中砂粒冲蚀后阻抗增加，敏感元件的阻值变化转化为出砂密度，用以检测出砂量；超声波检测法，即将超声波探头贴在管壁上，通过接受超声波信号检测出砂信息。井下检测方法主要有：井下电视法，即通过井下仪器的摄像头对套管内壁和井筒进行摄像，通过单芯同轴电缆或多芯电缆将其送至地面接收器，进行实时检测；超声波探测仪，即将装有超声波传感器的探测仪下入井下，当砂子撞击探测仪的时候，超声波传感器接收声波信号，通过电缆传输到地面，判断出砂信息。其中，地面检测法主要用于检测出砂量、出砂速度等信息。井下检测法除了出砂量、出砂速度外，还能检测出砂点位置，为后续管串维修提供依据。因此，出砂点位置检测是目前国内外研究的热点。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的空白，提供一种用于井下检测油井出砂的装置，具体技术方案为：

一种用于井下检测油井出砂的装置，包括探测仪、井口装置、绞车、光纤光栅解调仪、计算机，用传输线相连。所述探测仪通过电缆绞车放入井筒内，其底部设有测量短节，测量短节下方安装有金属网导向头，金属网内安装有电机和旋转叶片。测量短节内有两排传感器，分别为光纤光栅加速度传感器和超声波传感器，每排传感器按周向每隔90°安装一个。所述测量短节上面有两段负载块，所述负载块上面有光缆连接头，所述测量短节和负载块之间设有扶正器，所述负载块和负载块之间设有扶正器，探测仪各部分通过螺纹连接。

本发明的特点在于所述叶片在电机带动下以一定的速度旋转，旋转叶片会与井筒内流体中砂粒撞击，受砂粒撞击的旋转叶片会产生振动和声音信号。利用所述的光纤光栅加速度和超声传感器感受叶片与砂粒碰撞产生的振动和声音信号，并通过光纤将信号传输到地面，经地面计算机和专用软件分析后，得到出砂点的位置及出砂量的大小。所述光纤光栅加速度和超声传感器耐温大于等于125℃，耐压大于等于100MPa，光纤光栅加速度传感器的测量范围可取2～10kHz，光纤光栅超声传感器的测量范围可取5～20kHz，较之常规的电传感器具有较强的温度压力适应能力。

进一步优选，所述测量短节端部安装有金属网、电机、旋转叶片。

进一步优选，所述测量短节内安装有光纤光栅加速度传感器、超声波传感器、密封垫圈、环形密封圈、下接头、传感器安装座、紧固螺帽和上接头。

本发明的有益效果：

本发明可以将安装有光纤光栅加速度和超声传感器的测量仪通过测量电光缆下入井下，油流内的砂粒撞击探测仪产生振动(声音)，引起光纤光栅加速度和超声传感器感受的信号发生变化，光学信号经光缆传到地面，通过分析软件显示出信号变化。本发明除了检测出砂量的变化信息外，还可以探测出砂点的位置，为管串维修提供依据。该装置简单、成本较低、操作方便，为油井出砂点的检测提供了一种新的思路。

附图说明

图1为本发明用于井下检测油井出砂的装置结构示意图；

图2为本发明所述探测仪结构示意图；

图3为本发明所述测量短节端部叶片及电机安装示意图；

图4为本发明所述测量短节传感器安装示意图；

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

参照图1、图2，一种用于井下检测油井出砂的装置，包括井下探测仪2、绞车6、光纤光栅解调仪8、计算机10，用传输电光缆3、5、7、9相连，

所述探测仪2位于井筒1内，其底部连接测量短节12，测量短节12下方安装有金属网导向头11，所述测量短节12内每隔90°安装光纤光栅加速度及超声传感器。测量短节12上面安装有负载块16、20，所述负载块20上面有光缆头21，所述测量短节12和负载块16之间设有扶正器l4，所述负载块16和负载块20之间设有扶正器18，探测仪2各组成部分通过接头13、15、17、19实现螺纹连接。

所述光纤光栅加速度传感器24和超声传感器26用于感受叶片与砂粒碰撞产生的振动和声音信号。所述光纤光栅加速度传感器和超声传感器要耐高温，大于等于125℃，耐高压，大于等于100MPa，光纤光栅加速度传感器的测量范围可取2～10kHz，光纤光栅超声传感器的测量范围可取5～20kHz。

所述探测仪可采用直径相同外筒，但根据不同的测量井筒选装有不同的扶正器。探测仪主要适用于海上及陆上以电潜泵采油、气举采油的井和自喷井。可以在生产井中通过井口装置4和油层套管内下入井内，用于油层出砂量检测和出砂点检测。

参照图3所述的测量短节12端部包括金属网22、旋转叶片23、光纤光栅加速度传感器24、电机25。

参照图4，所述的测量短节12包括金属网22、旋转叶片23、光纤光栅加速度传感器24、电机25、密封26、超声波传感器27、环形密封圈28、下接头29、传感器安装座30、紧固螺帽31、上接头32。

所述短节之间、短节与负载块之间、短节与传感器安装座之间使用螺纹密封连接。

本发明的信号传输线使用光缆和电缆绞线，光缆用于传输振动传感器24和超声传感器27的信号，电缆用于为井下电机25供电。

本发明的检测过程是这样完成的，使用绞车6通过光缆和电缆绞线将探测仪2通过井口装置4下入井下，测量短节12内中安装有旋转叶轮在电机的驱动下以一定的速度转动，转动的叶片会与流体中的砂粒产生撞击，受到砂粒撞击的旋转叶片起到了对振动和声音信号放大的作用，利用的光纤光栅加速度传感器和超声传感器感受砂粒撞击产生的振动和声音，信号经光缆传到地面光纤光栅解调仪8进行相应的识别。

在套管损坏处或筛管损坏附近，地层出砂会通过破损进入井筒，相对于井筒的其他位置，砂子撞击探测仪产生振动和声音幅值会出现峰值，检测的信号经由光缆传到地面光纤光栅解调仪8，通过放大、滤波、模数转换传递给计算机10，利用分析软件进行功率谱密度分析，结合光缆和电缆绞线的长度对应的井深信号，就可以识别出砂出砂量、出砂点深度的信息。

本发明的实施例不限于此，任何形式的简单变换或者等效替换，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于井下检测油井出砂的装置，其特征在于，包括探测仪(2)、绞车(6)、光纤光栅解调仪(8)、计算机(10)，用传输线(3、5、7、9)相连，所述探测仪(2)位于井筒(1)内，其底部设有测量短节(12)，测量短节(12)下方安装有金属网导向头(11)，所述测量短节(12)内每隔90°安装光纤光栅加速度及超声传感器。测量短节(12)上面安装有负载块(16)(20)，所述负载块(20)上面有光缆头(21)，所述测量短节(12)和负载块(16)之间设有扶正器(14)，所述负载块(16)和负载块(20)之间设有扶正器(18)，探测仪(2)各组成部分通过连接头(13)(15)(17)(19)连接。

2.根据权利要求1所述的用于井下检测油井出砂的装置，其特征在于，所述的测量短节(12)端部安装有金属网(22)、旋转叶片(23)、光纤光栅加速度传感器(24)、电机(25)。

3.根据权利要求1所述的用于井下检测油井出砂的装置，其特征还在于，所述的测量短节(12)安装有超声波传感器(27)。

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