CN105041298A - 连续油管作业管柱无线实时深度定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种连续油管作业管柱无线实时深度定位装置和方法，该装置包括井下测深探管总成和地面数据处理装置，井下测深探管总成包括筒体及设置于筒体内部的井下涡轮发电机、CCL-GR探管和脉冲发生器；井下涡轮发电机为CCL-GR探管和脉冲发生器供电；CCL-GR探管探测收集套管接箍位置或/和地层伽马数据并将其转化为电信号，继而控制脉冲发生器的启闭将电信号转化为附在循环液中的压力脉冲信号传递到地面数据处理装置；地面数据处理装置依靠压力传感器得到压力脉冲信号，继而对其解码，与标准接箍深度或/和伽马曲线数据进行比对得到管柱深度数据。利用该装置测得管柱深度的方法能实时、精确的获取连续油管作业管柱的深度。

Description

连续油管作业管柱无线实时深度定位装置及方法

技术领域

本发明属于石油天然气开发领域，特别是涉及一种连续油管作业管柱无线实时深度定位装置及方法。

背景技术

当前连续油管作业几乎涉及到了所有的常规作业，已应用于钻井、完井、测井、修井及增产措施等多个领域。目前用于连续油管管柱校深的有三种方法：探测人工井底校深法、管端定位校深法和机械套管接箍定位器法(MCCL)。

探测人工井底校深法是以人工井底为基准点，下入连续油管探到井底后，在连续油管上标记该点为标准深度位置。一旦井底深度不准确、或有沉砂、套变等的影响，往往会造成大的误差。

管端定位校深法是在井内下入丈量好的油管管柱，计算底端的深度并以此点为基准点，下入连续油管带剪叉工具，当下过管柱底端上提连续油管管柱时，剪叉挂阻于管端，连续油管地面指重表会有一个明显的负荷增加，记录此点即为连续油管标准深度位置。但油管管柱由于伸长、丈量误差等原因，也会造成连续油管管柱的深度不准确，此外其限制条件也较多，如无管柱、或油管管柱带工具(内径不一)、管柱不通等。

机械套管接箍定位器法(MCCL)，相比较前两种方法而言，应该较为准确，国外大多使用此方法。原理是在连续油管管柱上带定位器，上提连续油管管柱，定位仪上的突起定位键通过套管接箍的丝扣缝隙时，连续油管地面指重表会有一个明显的负荷增加，记录每个负荷增加点，与标准套管深度比对，即得出连续油管标准深度位置。但如果在裸眼段、筛管井段、套变段或上提下放伸长压缩数据不一时，该方法受到一定的限制。除此之外，由于老井套管接箍内表面长期受含砂液流磨损以及溶蚀等，导致接箍缝隙出现光滑，使得定位键挂不住，获取不到位置点。

上面所介绍的三种方法，都未能解决连续油管管柱精准定位深度及受外界干扰影响深度定位等问题。对于一些如连续油管传输射孔、喷砂射孔、薄互层压裂、选择性压裂酸化、测试及产液剖面测井等的连续油管作业，按照技术标准，必须精确定位校深，而连续油管自有深度计量装置及现有的测深方法均不能准确的测出管柱深度及油层位置，因此，连续油管作业管柱精确校深成为国内外难题。

目前连续油管作业管柱校深方法的专利技术有：连续油管校深仪，专利号201420412672.9，用连续油管将工具串下入井中，参考测井相关数据，在短套管位置上提并观察指重表的负荷变化，当校深仪中的定位仪上的定位键块过套管接箍间的间隙时，定位键块将挂套管端面，指重表将有负荷增加显示，即可确认连续油管深度位置。该方法属于机械套管接箍定位器法(MCCL)，其局限性如前所述。

发明内容

为了实现连续油管作业管柱的精确校深，本发明提供一种连续油管作业管柱无线实时深度定位装置及方法。

为此，本发明的技术方案如下：

一种连续油管作业管柱无线实时深度定位装置，包括井下测深探管总成和地面数据处理装置，所述井下测深探管总成安装在连续油管底部，地面数据处理装置的压力传感器安装在连续油管装置滚筒管汇处；

所述井下测深探管总成包括筒体及设置于所述筒体内部的井下涡轮发电机、CCL-GR探管和脉冲发生器；所述井下涡轮发电机分别与所述CCL-GR探管和脉冲发生器连接为其供电；所述CCL-GR探管探测收集套管接箍位置或/和地层伽马数据并将其转化为电信号，所述电信号控制所述脉冲发生器的启闭，继而将所述电信号转化为附含在所述连续油管内循环液中的压力脉冲信号传递到所述地面数据处理装置；

所述地面数据处理装置包括通过数据线连接的压力传感器、信号解码及处理单元、存储器和显示器；所述压力传感器接收所述循环液传送来的压力脉冲信号，并将其传输给信号解码及处理单元；所述信号解码及处理单元将接收到的压力脉冲信号转换成数据信号；所述信号解码及处理单元调取所述存储器内预存的经校正的标准套管接箍深度或/和伽马曲线数据，并将其与压力脉冲信号转换而来的数据信号进行比对，得到管柱深度数据；所述管柱深度数据被传输至显示单元予以显示，和/或传输至存储器予以存储。

CCL-GR探管，即套管接箍定位-自然伽玛探管，CCL为Casingcollarlocation的缩写，GR为gamma-ray的缩写，代表自然伽马。

所述井下测深探管总成在所述筒体的内部，位于所述井下涡轮发电机的上、下两侧和CCL-GR探管的下侧分别设置有扶正器。

所述井下涡轮发电机、CCL-GR探管和脉冲发生器从上到下依次设置。

所述筒体为导磁材料，优选，由高硅铝合金ZL109材料制成。

利用所述连续油管作业管柱无线实时深度定位装置进行连续油管作业管柱深度定位的方法，包括如下步骤：

1)将连续油管带井下测深探管总成下入井内，开泵循环；

2)循环流体进入连续油管，推动井下涡轮发电机发电为CCL-GR探管和脉冲发生器供电；

3)CCL-GR探管探测收集套管接箍位置或/和地层物质放射出的伽玛射线，并将其转化为电信号，所述电信号控制所述脉冲发生器的启闭，继而使循环流体的压力发生变化，成为带有压力脉冲信号的循环流体；

4)所述循环流体将压力脉冲信号传送至压力传感器；所述压力传感器接收到压力脉冲信号后将其传输给信号解码及处理单元；

5)所述信号解码及处理单元将接收到的压力脉冲信号转换成数据信号；所述信号解码及处理单元调取所述存储器内预存的经校正的标准套管接箍深度或/和伽马曲线数据，并将其与压力脉冲信号转换而来的数据信号进行比对，得到管柱深度数据；所述管柱深度数据被传输至显示单元予以显示，和/或传输至存储器予以存储。

本发明提供的连续油管作业管柱无线实时深度定位装置和方法具有以下优点：

1)采用连续油管循环液传输信号，能实时测取CCL(Casingcollarlocation，套管接箍定位)和伽马数值，通过和标准曲线进行比对后能实时得到连续油管深度数据。

2)连续油管本身所具有的刚度和挠性，使得这种深度定位方法适用范围可以扩大至斜井、水平井、稠油井的连续油管作业，并能适应裸眼井、筛管井段等工况的深度校正。

3)该连续油管作业管柱无线实时深度定位方法与现有连续油管校深法相比较，使用了伽马和CCL参数，使深度数据更精确，特别是在裸眼井段，依靠自然伽马，消除了人为判断因素；

附图说明

图1为本发明提供的连续油管作业管柱无线实时深度定位装置的井下测深探管总成的结构示意图；

图2为本发明提供的连续油管作业管柱无线实时深度定位装置的井下测深探管总成的结构示意图。

图3为本发明提供的连续油管作业管柱无线实时深度定位装置使用状态时的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行详细描述。

如图1～3所示，一种连续油管作业管柱无线实时深度定位装置，包括井下测深探管总成24和地面数据处理装置，井下测深探管总成24通过连续油管连接器23安装在连续油管22底部，地面数据处理装置的压力传感器15安装在连续油管装置滚筒管汇17处；

井下测深探管总成24包括筒体及设置于筒体内部的井下涡轮发电机5、CCL-GR探管7和脉冲发生器9；井下涡轮发电机5分别与CCL-GR探管7和脉冲发生器9连接为其供电；CCL-GR探管7探测收集套管接箍位置或/和地层伽马数据并将其转化为电信号，该电信号控制脉冲发生器9的启闭，继而将电信号转化为附含在连续油管22内循环液中的压力脉冲信号传递到地面数据处理装置；

地面数据处理装置包括通过数据线16连接的压力传感器15、信号解码及处理单元、存储器和显示器；压力传感器15接收循环液传送来的压力脉冲信号，并将其传输给信号解码及处理单元；信号解码及处理单元将接收到的压力脉冲信号转换成数据信号；信号解码及处理单元调取存储器内预存的经校正的标准套管接箍深度或/和伽马曲线数据，并将其与压力脉冲信号转换而来的数据信号进行比对，得到管柱深度数据；管柱深度数据被传输至显示单元予以显示，和/或传输至存储器予以存储。

利用该连续油管作业管柱无线实时深度定位装置进行连续油管作业管柱深度定位的方法，包括如下步骤：

1)将连续油管22带井下测深探管总成24下入井内，开泵循环；

2)循环流体进入连续油管，推动井下涡轮发电机5发电为CCL-GR探管7和脉冲发生器9供电；

3)CCL-GR探管7探测收集套管接箍位置或/和地层物质放射出的伽玛射线，并将其转化为电信号，该电信号控制脉冲发生器9的启闭，继而使循环流体的压力发生变化，成为带有压力脉冲信号的循环流体；

4)循环流体将压力脉冲信号传送至压力传感器15；压力传感器15接收到压力脉冲信号后将其传输给信号解码及处理单元；

5)信号解码及处理单元将接收到的压力脉冲信号转换成数据信号；信号解码及处理单元调取存储器内预存的经校正的标准套管接箍深度或/和伽马曲线数据，并将其与压力脉冲信号转换而来的数据信号进行比对，得到管柱深度数据；所述管柱深度数据被传输至显示单元予以显示，和/或传输至存储器予以存储。

在本发明的一个实施例中，井下测深探管总成24的筒体为通过螺纹连接的上筒体3和下筒体11，下筒体11内部通过销钉12固定设有支撑座13，在所述支撑座13以上设有过流孔10，用于实现流体循环；在过流孔10以上，筒体内部由上到下依次设有防护头2，扶正器I4、井下涡轮发电机5、扶正器II6、CCL-GR探管7、扶正器III8和脉冲发生器9；上筒体3和下筒体11为导磁材料，优选由高硅铝合金ZL109材料制成；下筒体11底端设有下接头14，用于和其它连续油管工具串相连。

使用时，整体安装为：井下测深探管总成24通过连续油管连接器23安装在连续油管22底部，井下测深探管总成24下端的下接头14与连续油管工具串25相连；连续油管22向上延伸至井口，从内部通过进口采油树20和注入头19到达连续油管滚筒18与连续油管管汇17相连；连续油管管汇17上连有地面数据处理装置的压力传感器15，压力传感器15又通过数据线16与信号解码及处理单元相连，信号解码及处理单元同时分别与显示器、存储器相连，显示器和存储器相连；连续油管管汇17还与泵车21相连，用于向连续油管22内泵入水或其它循环液。

该连续油管作业管柱无线实时深度定位装置的基本原理是存储器中存储有预先测得、经校正的、标准套管接箍深度或/和伽马曲线数据，CCL-GR探管7实时探测收集套管接箍位置或/和地层物质放射出的伽玛射线，将其转化为电信号，继而控制脉冲发生器9使循环流体的流量变化成为带有压力脉冲信号的循环流体；该循环流体将压力脉冲信号传送至压力传感器15；压力传感器15接收到压力脉冲信号后将其传输给信号解码及处理单元；信号解码及处理单元将接收到的压力脉冲信号转换成数据信号；信号解码及处理单元调取存储器内预存的标准套管接箍深度或/和伽马曲线数据，并将其与压力脉冲信号转换而来的数据信号进行比对，得到管柱深度数据。

Claims (6)

1.一种连续油管作业管柱无线实时深度定位装置，包括井下测深探管总成和地面数据处理装置，所述井下测深探管总成安装在连续油管底部，地面数据处理装置的压力传感器安装在连续油管装置滚筒管汇处；其特征在于：

所述井下测深探管总成包括筒体及设置于所述筒体内部的井下涡轮发电机、CCL-GR探管和脉冲发生器；所述井下涡轮发电机分别与所述CCL-GR探管和脉冲发生器连接为其供电；所述CCL-GR探管探测收集套管接箍位置或/和地层伽马数据并将其转化为电信号，所述电信号控制所述脉冲发生器的启闭，继而将所述电信号转化为附含在所述连续油管内循环液中的压力脉冲信号传递到所述地面数据处理装置；

所述地面数据处理装置包括通过数据线连接的压力传感器、信号解码及处理单元、存储器和显示器；所述压力传感器接收所述循环液传送来的压力脉冲信号，并将其传输给信号解码及处理单元；所述信号解码及处理单元将接收到的压力脉冲信号转换成数据信号；所述信号解码及处理单元调取所述存储器内预存的经校正的标准套管接箍深度或/和伽马曲线数据，并将其与压力脉冲信号转换而来的数据信号进行比对，得到管柱深度数据；所述管柱深度数据被传输至显示单元予以显示，和/或传输至存储器予以存储。

2.如权利要求1所述连续油管作业管柱无线实时深度定位装置，其特征在于：所述井下测深探管总成在所述筒体的内部，位于所述井下涡轮发电机的上、下两侧和CCL-GR探管的下侧分别设置有扶正器。

3.如权利要求1所述连续油管作业管柱无线实时深度定位装置，其特征在于：所述井下涡轮发电机、CCL-GR探管和脉冲发生器从上到下依次设置。

4.如权利要求1所述连续油管作业管柱无线实时深度定位装置，其特征在于：所述筒体为导磁材料。

5.如权利要求1所述连续油管作业管柱无线实时深度定位装置，其特征在于：所述筒体由高硅铝合金ZL109材料制成。

6.利用如权利要求1～5中任意一项所述连续油管作业管柱无线实时深度定位装置进行连续油管作业管柱深度定位的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将连续油管带井下测深探管总成下入井内，开泵循环；

2)循环流体进入连续油管，推动井下涡轮发电机发电为CCL-GR探管和脉冲发生器供电；

3)CCL-GR探管探测收集套管接箍位置或/和地层物质放射出的伽玛射线，并将其转化为电信号，所述电信号控制所述脉冲发生器的启闭，继而使循环流体的压力发生变化，成为带有压力脉冲信号的循环流体；

4)所述循环流体将压力脉冲信号传送至压力传感器；所述压力传感器接收到压力脉冲信号后将其传输给信号解码及处理单元；

5)所述信号解码及处理单元将接收到的压力脉冲信号转换成数据信号；所述信号解码及处理单元调取所述存储器内预存的经校正的标准套管接箍深度或/和伽马曲线数据，并将其与压力脉冲信号转换而来的数据信号进行比对，得到管柱深度数据；所述管柱深度数据被传输至显示单元予以显示，和/或传输至存储器予以存储。