CN104594818A - 钻井套管及钻井套管探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钻井套管，包括套管本体，所述套管本体可容纳于钻井中。所述钻井套管还包括设于所述套管本体筒壁内的两根引线及若干含电阻连接线，所述两根引线间隔设置于所述套管本体的筒壁内，并自所述套管本体的底部引至顶部，所述两根引线为电导体。所述若干含电阻连接线间隔的设置于套管本体的筒壁内，每一含电阻连接线的两端分别电性连接至所述两根引线，且所述含电阻连接线相互并联。本发明还提供一种钻井套管探测方法。本发明的钻井套管及套管探测的方法，可实时对钻井套管损坏或者断裂位置进行探测。

Description

钻井套管及钻井套管探测方法

技术领域

本发明涉及煤炭开采领域，特别涉及一种钻井套管及一种钻井套管探测的方法。

背景技术

煤炭地下气化作为一种正在兴起的煤气化技术，由于其所具有的经济性、环保性和高效性受到广泛的关注，但是同时，由于地下气化过程，地下气化炉内处于高温，极容易由于高温导致地下钻井套管熔断，由于地面很难快速获得井下套管断裂的信息，因此可能使得套管被熔断后还持续在一个高温的环境里工作，套管持续熔断，进而造成进出气不稳定。

一种现有的井下电磁检测仪，包括壳体、温度探头、伽马探头、纵向探头、横向探头、下横向探头和连接杆，可以探测套管内壁的变形、裂缝、断裂位置等。然而，该检测方法需要单独设置电磁检测仪，无法在正常运行过程中实时对钻井套管损坏或者断裂位置进行探测。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明提供了一种钻井套管及套管探测的方法，可实时对钻井套管损坏或者断裂位置进行探测。

所述钻井套管的技术方案如下：

一种钻井套管，包括套管本体，所述套管本体可容纳于钻井中。所述钻井套管还包括设于所述套管本体筒壁内的两根引线及若干含电阻连接线，所述两根引线间隔设置于所述套管本体的筒壁内，并自所述套管本体的底部引至顶部，所述两根引线为电导体。所述若干含电阻连接线间隔的设置于套管本体的筒壁内，每一含电阻连接线的两端分别电性连接至所述两根引线，且所述含电阻连接线相互并联。

在本发明的一个实施例中，所述两根引线自所述套管本体的底部沿着平行于所述套管本体的轴向引至所述套管本体的顶部。

在本发明的一个实施例中，所述引线及所述含电阻连接线与所述套管本体之间设有绝缘体。

在本发明的一个实施例中，所述套管本体为分段式结构，每段套管内均设有所述两根引线，每段套管的引线分别与相邻段套管的引线电性连接。

在本发明的一个实施例中，所述含电阻连接线设于各分段套管的至少其中之一的筒壁内。

在本发明的一个实施例中，所述引线从所述套管本体引出至地面时，利用所述绝缘套与所述钻井井壁隔开。

在本发明的一个实施例中，所述含电阻连接线的数量为多个，相邻含电阻连接线的间距为0.01米、0.1米、1米或者10米。

本发明还提出一种钻井套管探测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1：在钻井套管内设置两根间隔设置的导电的引线，并自底部引至顶部，每一引线与钻井套管之间绝缘，钻井套管内间隔设置若干含电阻连接线，每一含电阻连接线的两端分别电性连接至两根引线；

步骤2，钻井时下放钻井套管；

步骤3，在地面上探测两根引线之间的电阻变化情况来获取井下钻井套管是否断裂及发生断裂的位置。

在本发明的一个实施例中，若钻井套管是分段式，则每段套管内均设置有两根引线，钻井下放钻井套管时，依次下放各分段套管，并将每段套管的引线分别与相邻段套管的所述引线进行电性连接。

在本发明的一个实施例中，所述含电阻连接线设于各分段套管的至少其中之一的筒壁内。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

在本发明的钻井套管及钻井套管探测方法中，仅需要在钻井套管中设置引线及若干含电阻连接线，即可通过监测引线之间的电阻值实时对钻井套管损坏或者断裂位置进行探测，可灵活快速地检测出套管本体的断裂位置，控制简单，不用太多设备。

附图说明

图1为本发明第一实施例的钻井套管的结构示意图。

图2为图1中A-A处的剖面示意图。

图3为图1中B-B处的剖面示意图。

图4为图1中C-C处的剖面示意图。

图5为本发明钻井套管的检测电路原理图。

图6为利用图1所示的钻井套管实现的钻井套管探测方法的流程图。

图7a-7c为本发明第二实施例的钻井套管的结构示意图。

具体实施例

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图1为本发明第一实施例的钻井套管的结构示意图。请参见图1，第一实施例的钻井套管包括两根引线1、圆筒状的套管本体2及若干含电阻连接线3，两根引线1和若干含电阻连接线3设于套管本体2的筒壁夹层内。图2为图1中A-A处的剖面示意图。图3为图1中B-B处的剖面示意图。图4为图1中C-C处的剖面示意图。请一并参见图2至图4，两根引线1间隔设置于套管本体2的筒壁夹层内，并自套管本体2的底部沿着平行于套管本体2的轴向引至套管本体2的顶部。两根引线1为电导体。每一引线1与套管本体2之间绝缘。套管本体2可容纳于钻井100中。

含电阻连接线3为包含电阻元件的电导体。含电阻连接线3沿套管本体2的筒壁的圆周方向间隔的设置于套管本体2的筒壁内，每一含电阻连接线3的两端分别电性连接至两根引线1，且含电阻连接线3间相互并联。引线1及含电阻连接线3与套管本体2之间均设有具有一定强度的绝缘体，如陶瓷粉、二氧化硅粉等。相邻含电阻连接线3在套管本体2内的间隔距离根据检测的需要进行设定，可以是0.01米、0.1米、1米或者10米等任意间距。引线1从套管本体2引出至地面时，利用绝缘套8与钻井100井壁隔开，绝缘套8的材质为常规绝缘材质，如陶瓷、塑料等。

图5为本发明钻井套管的检测电路原理图。请一并参见图5，每一含电阻连接线3代表一个电阻，这些含电阻连接线3并联连接于两根引线1之间，构成了本发明钻井套管的检测电路原理图。在地面测得的两引线1之间的电阻值R与含电阻连接线3的电阻值R1-Rn)之间的关系为：

$\frac{1}{R}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+...+\frac{1}{R_n}$

如果井下部分套管由于温度过高或者地层应力作用断裂，则含电阻连接线3也随之断裂，通过预留至地面套管本体2内的两根引线1对钻井内部的电阻进行持续监测，如果监测到两根引线1之间的电阻发生变化，则说明井下的套管本体2断裂，根据电阻变化的情况来判断在具体什么位置断裂。

假设套管本体2长度为100米，套管本体2内每间隔1米设置一根含电阻连接线3，第100根含电阻连接线3位于套管本体2的底部。每根含电阻连接线3的电阻值为10欧姆。当套管本体2没有发生任何断裂时，通过检测两根引线1之间的电阻值为0.1欧姆。假设套管本体2在第98米与第99米之间发生断裂，则引线1位于此处的部位也发生断裂，第99根与第100根含电阻连接线3脱离整个电路，则此时在地面测得的两引线1之间的电阻值R为0.102欧姆。也就是说，如果在某个时刻在地面上测得两引线1之间的电阻值为0.102欧姆，则说明套管本体2在第98米与第99米之间发生断裂。

显而易见的，如果主要为了探测井下90米和100米之间是否断裂，则设置时可以选择在这10米之间设置10根含电阻连接线3，每根10欧姆，则假设还是98米和99米之间断裂，则在地面引线探测出来的电阻由最初的1欧姆变成1.25欧姆。

显而易见的，如果主要探测局部区域，如90米和100米之间，而其它地方只需进行粗略探测，则在第90和第100米之间设置10根含电阻连接线，间隔1米，余下90米设置9根含电阻连接线，每根间距10米。如果钻井套管仍然在第98和第99米之间发生断裂，则在地面引线测出来的电阻由最初的0.526欧姆变成0.588欧姆。

图6为利用图1所示的钻井套管实现的钻井套管探测方法的流程图。请参见图6，钻井套管探测方法主要包括以下步骤：

步骤S101，在钻井套管的套管本体2筒壁内设置两根间隔设置的导电的引线1，并自套管本体2底部引至顶部，所述套管本体2筒壁内间隔设置若干含电阻连接线3，每一含电阻连接线3的两端分别电性连接至两根引线1，所述含电阻连接线3相互并联；

步骤S102，钻井时下放钻井套管；

步骤S103，在地面上探测两根引线1之间的电阻变化情况来获取井下钻井套管是否断裂及发生断裂的位置。

图7a-7c为本发明第二实施例的钻井套管的结构示意图。请参见图7a-7c，第二实施例的钻井套管与第一实施例的钻井套管类似，不同之处为，第二实施例中的钻井套管的套管本体2为分段式结构。具体地，套管本体2包括套管上端部21、套管中间部22及套管下端部23，套管下端部23、套管中间部22及套管上端部21从下至上依次连接，且套管下端部23、套管中间部22及套管上端部21的筒壁内均设有两根引线1和若干含电阻连接线3。套管下端部23、套管中间部22和套管上端部21间的连接方式可为焊接或螺纹连接，但不以此为限。

套管下端部23内的两根引线1上端分别具有电连接端头4、5。套管中间部22内的其中一根引线1的上端具有电连接端头6，下端具有电连接端头4；套管中间部22内的另一根引线1的上端具有电连接端头7，下端具有电连接端头5。套管上端部21内的两根引线1的下端分别具有电连接端头6、7。钻井下放钻井套管时，依次下放套管下端部23、套管中间部22及套管上端部21，且套管下端部23内的两根引线1的电连接端头4、5与套管中间部22内的两根引线1的电连接端头4、5电连接，套管上端部21内的两根引线1的电连接端头6、7与套管中间部22内的两根引线1的电连接端头6、7电连接。

需要说明的是，钻井套管的套管本体2的段数不以第二实施例为限，套管本体2的段数可依据实际需求任意设定，每段套管内均设有两根引线1，若干含电阻连接线3设于各分段套管的至少其中之一的筒壁内。

钻井下放钻井套管时，依次下放各分段钻井套管，并将每段套管的引线1分别与相邻段套管的引线1进行电性连接；当然，含电阻连接线3在每段套管内的数量可以为0，也可以按照预设的间距并列布置，依实际需求而定。

利用第二实施例的钻井套管实现的钻井套管探测方法的步骤与利用第一实施例的钻井套管实现的钻井套管探测方法的步骤相似，不同之处为，在下放各分段套管之前，各段套管的引线1分别于相邻的套管的引线1电性连接。具体在利用第二实施例的钻井套管实现的钻井套管探测方法中，套管下端部23内的两根引线1的电连接端头4、5与套管中间部22内的两根引线1的电连接端头4、5电连接，套管上端部21内的两根引线1的电连接端头6、7与套管中间部22内的两根引线1的电连接端头6、7电连接。其他步骤与利用第一实施例的钻井套管实现的钻井套管探测方法的步骤相同，在此不再赘述。

综上所述，本发明提供的钻井套管及钻井套管探测方法至少具有如下优点：

1.在本发明的钻井套管及钻井套管探测方法中，仅需要在钻井套管中设置引线及若干含电阻连接线，即可通过监测引线之间的电阻值实时对钻井套管损坏或者断裂位置进行探测，可灵活快速地检测出套管本体的断裂位置，控制简单，不用太多设备。

2.在本发明的钻井套管的一个实施例中，含电阻连接线可以在钻井套管内任意设置，如全部设置、局部设置、均匀距离设置、不均匀距离设置等等，方便根据需要对钻井套管的重点部位进行重点监测。

3.在本发明的钻井套管的一个实施例中，钻井套管的含电阻连接线的间距可以根据精度需求而设置，需要检测的精度高时可以减少含电阻连接线的间距。

4.在本发明的钻井套管的一个实施例中，钻井套管的套管本体为分段式结构，套管本体的段数可依实际需求任意设定，使得钻井套管更加方便制造。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钻井套管，包括套管本体(2)，所述套管本体(2)可容纳于钻井(100)中，其特征在于，所述钻井套管还包括设于所述套管本体(2)筒壁内的两根引线(1)及若干含电阻连接线(3)，所述两根引线(1)间隔设置于所述套管本体(2)的筒壁内，并自所述套管本体(2)的底部引至顶部，所述两根引线(1)为电导体，所述若干含电阻连接线(3)间隔的设置于套管本体(2)的筒壁内，每一含电阻连接线(3)的两端分别电性连接至所述两根引线(1)，且所述含电阻连接线(3)相互并联。

2.根据权利要求1所述的钻井套管，其特征在于：所述两根引线(1)自所述套管本体(2)的底部沿着平行于所述套管本体(2)的轴向引至所述套管本体(2)的顶部。

3.根据权利要求1所述的钻井套管，其特征在于：所述引线(1)及所述含电阻连接线(3)与所述套管本体(2)之间设有绝缘体。

4.根据权利要求1所述的钻井套管，其特征在于：所述套管本体(2)为分段式结构，每段套管内均设有所述两根引线(1)，每段套管的引线(1)分别与相邻段套管的引线(1)电性连接。

5.根据权利要求4所述的钻井套管，其特征在于：所述含电阻连接线(3)设于各分段套管的至少其中之一的筒壁内。

6.根据权利要求1所述的钻井套管，其特征在于：所述引线(1)从所述套管本体(2)引出至地面时，利用所述绝缘套(8)与所述钻井(100)井壁隔开。

7.根据权利要求1所述的钻井套管，其特征在于：所述含电阻连接线(3)的数量为多个，相邻含电阻连接线(3)的间距为0.01米、0.1米、1米或者10米。

8.一种钻井套管探测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1：在钻井套管的套管本体(2)筒壁内设置两根间隔设置的导电的引线(1)，并自所述套管本体(2)底部引至顶部，所述套管本体(2)筒壁内间隔设置若干含电阻连接线(3)，每一含电阻连接线(3)的两端分别电性连接至两根引线(1)，所述含电阻连接线(3)相互并联；

步骤2，钻井时下放钻井套管；

步骤3，在地面上探测两根引线(1)之间的电阻变化情况来获取井下钻井套管是否断裂及发生断裂的位置。

9.根据权利要求8所述的钻井套管探测方法，其特征在于：若钻井套管是分段式，则每段套管内均设置有两根引线(1)，钻井下放钻井套管时，依次下放各分段套管，并将每段套管的引线(1)分别与相邻段套管的所述引线(1)进行电性连接。

10.根据权利要求9所述的钻井套管探测方法，其特征在于：所述含电阻连接线(3)设于各分段套管的至少其中之一的筒壁内。