CN106285634A - 不受井筒介质影响的井下鱼顶成像检测系统 - Google Patents
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Abstract
不受井筒介质影响的井下鱼顶成像检测系统，属于油田钻井修井作业工程技术领域。针对现有修井模式的效率低等不足之处，提出了一种不受井筒介质影响的井下鱼顶成像检测系统，该系统包括井下鱼顶成像检测设备和井下鱼顶成像解释软件。由检测设备利用电磁复合技术对井下落鱼鱼顶状态信息进行全面采集、转化，所得信号经数字化曼码格式编码后，传送至地面接收机进行解码拟合等处理；对硬件处理后的数据，软件先进行小波信息提取再进行边缘模糊等处理，最后呈现全面而清楚的鱼顶影像。本发明使对鱼顶形状判断更加准确，提高了施工效率，改变了传统经验判断模式，对油田钻井修井技术的发展，具有十分重要的意义；且结构简单、易于使用。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气开采工程、钻井修井作业工程技术领域，尤其涉及不受井筒介质影响的井下鱼顶成像检测系统。
背景技术
目前，随着钻采技术的发展，尤其是深井、水平井、斜井和超深井都得到了快速发展，但是在开采作业中，井下落物（即落鱼）现象日益严重：例如各种作业工具和钻具的折断脱落、抽油杆和油管的开裂脱落等等，这种井下落鱼现象的频繁发生，阻碍了钻井修井作业直接影响正常生产，因此必须实施打捞作业，然而打捞的成功与否取决于对落鱼状态和鱼顶形态的判断。目前判断落鱼鱼顶主要还是依靠原始方法：电视鹰眼和打铅模。电视鹰眼因对井筒介质（如油污、水和泥沙等）要求苛刻而导致结果不理想逐渐被淘汰；打铅模也不能准确反映鱼顶的真实情况，完全凭技术人员的经验来分析判断。
在具体施工中，常常因铅印所反映的情况不全面，导致工程技术人员不能及时准确地掌握落鱼的情况，使工作效率降低，延长了施工周期，增加了施工成本；尤其是在处理一些复杂的落鱼时，往往因判断失误而造成鱼顶破坏、恶性卡钻、甚至油水井报废等恶性事故的发生。
发明内容
本发明目的是为了能有效解决上述钻井修井作业中复杂落鱼鱼顶判断难题，提出了一种不受井筒介质影响的井下鱼顶成像检测系统。这种不受井筒介质影响的井下鱼顶成像检测系统是由电磁脉冲涡流和磁记忆技术集合而成的电磁复合技术，使得鱼顶成像基础信号更加丰富完美、准确；且不受井筒介质影响、结构简单、易于使用。
本发明是通过以下技术解决方案实现的。
本发明提供的不受井筒介质影响的井下鱼顶成像检测系统包括：
井下鱼顶成像检测设备，由下行部件利用电磁复合技术负责对井下落鱼鱼顶状态信息进行全面采集、转化，和中央处理单元处理后,所得信号经数字化曼切斯特码Ⅱ编码后，传送至地面接收机，上行设备再根据相关参数进行解码、修正、梳状滤波拟合等处理；
井下鱼顶成像解释软件，对硬件处理后的数据，先进行小波信息提取，再进行边缘模糊等处理，得到磁记忆信号映射结果和电磁脉冲涡流信号倒影结果，最后将第一结果界面和第二结果界面拟合，呈现全面而清楚的鱼顶影像。
所述井下鱼顶成像检测设备具体还包括：
由防护单元、驱动机构单元、扫描组和微处理单元构成的下行部件，下行部件不但能够适应井下复杂环境，而且还能够从多角度全面的扫查采集落鱼鱼顶信息；细化分解如下:防护单元由探头防撞伞盾和上下扶正器组成（据需可另行添加触角传感器）；扫描组和微处理单元是由前置微处理组、磁记忆阵列组、电磁脉冲涡流阵列组、定向装置构成；驱动机构单元由盘式旋转器和伸缩装置构成；
信号处理与传送单元主要完成接收所述鱼顶扫描信号，并对该信号进行调理修正、转换、运算、缓存储和编码处理，之后再传送至地面设备；
上行地面设备单元负责完成数据解码、梳状滤波、拟合等，并对下行控制指令编码等功能。
所述井下鱼顶成像解释软件具体还包括：
数据软件处理单元采用有限元法，即用小波变换基函数对真值信息进行提取和用模糊理论处理法来处理微边缘状态信息；
处理后的数据信息先经过二维变换和极坐标模式（即显示形态模块单元）；再结合极坐标旋转基准和井径耦合设置模块的井径360度实地参数，来组合第一、二界面形态；最后在模拟成像单元用3D模式呈现出全面而清楚的落鱼鱼顶影像。
本发明提供的技术方案的有益效果是：
本发明属油田钻井修井作业中鱼顶判断技术领域的新思路、新技术、新方法；成像系统是采用电磁复合技术，可以做到相互映射验证，且不受井筒介质影响，模拟成像安全可靠，使对鱼顶形状判断更加准确，提高了施工效率，改变了传统经验判断模式，对油田钻井修井技术的发展，具有十分重要的意义。
本发明的主要特点：
1、运用电磁复合技术扫描检测，基础信号丰富、模拟成像精度高；
2、本系统不受井筒介质影响，改变了传统钻井修井模式；
3、具体扫描传感臂独立结构，防噪、防卡能力强；适应井径范围广泛；
4、结构简单，便于使用和维护。
附图说明
图1是本发明不受井筒介质影响的井下鱼顶成像检测系统的结构示意图。
图2是扫描传感臂部分结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明具体实施方式做进一步地详细描述：
本实施例提供了一种不受井筒介质影响的井下鱼顶成像检测系统。
参见图1，该系统是通过电磁复合技术和PID闭环控制技术来扫描检测，并结合防护与驱动、信号处理与传送和解释软件部分来实现一体化检测成像的。主要包括井下鱼顶成像检测设备和井下鱼顶成像解释软件，其中井下鱼顶成像检测设备包括：防护和驱动机构单元、扫描组和微处理单元、信号处理与传送单元和上行地面设备单元。所述防护和驱动机构单元包括：探头防撞伞盾02和上下扶正器03，盘式旋转器06和伸缩装置07，在下行过程中根据实际井筒的复杂程度可另行添加触角传感器；所述扫描组和微处理单元包括：前置微处理组08、磁记忆阵列组04、电磁脉冲涡流阵列组05、定向装置01；所述信号处理与传送单元包括：模/数器数字化10、嵌入式处理器09、调理缓存收发模块11、曼切斯特码Ⅱ上传单元12。
所述井下鱼顶成像检测设备运行过程还包括运用PID闭环控制技术：下行过程中，到达目标的1/2处、1/3处、1/4处先采集三合一基准信号，当到达目标处时，由嵌入式处理器09根据触角传感器探头防撞伞盾02的反馈信号，来控制盘式旋转器06的转速和方向，并通过定向装置01来确定伸缩型扫描臂组26的位置，同时根据下扶正器03的反馈信号来调整伸缩装置07的方向和位置，当达到预定参数时伸缩装置07伸展并上行靠拢，阵列组04～05自动伸出展开，盘式旋转器06旋转并利用伸出的磁记忆阵列组04和电磁脉冲涡流阵列组05对落鱼鱼顶进行交替旋转扫描，并全面采集鱼顶信息。前置微处理组08起到了双向连接作用，即负责对防护和驱动机构单元的状态信息收集、指令分配和对采集信号的前置带通滤波、调理放大等功能；放大后的前置信号经过多路模/数器数字化10转换后，由嵌入式处理器09统筹至调理缓存收发模块11进行整理、缓存以备曼切斯特码Ⅱ上传单元12进行编码上传。调理缓存收发模块11和曼切斯特码Ⅱ上传单元12是双向工作组，主要负责井下磁记忆阵列组04信号和电磁脉冲涡流阵列组05信号的上传及地面对下行各个部件控制指令的传送。所述上行地面设备单元包括上行地面接收设备14、控制指令编码15、解码修正梳状滤波拟合13，本单元对接收到的曼码信号根据相关参数进行解码、修正梳状滤波拟合等处理，同时将控制指令进行曼码编码处理以备下行部件运行。
所述其中井下鱼顶成像检测设备具体到扫描驱动机构单元：设计改进了检测探头串节装置，即由传动连接盘式旋转器06和伸缩装置07（含伸缩型扫描臂组26）构成；参见图2伸缩型扫描臂组由磁记忆阵列组04和电磁脉冲涡流阵列组05交替排列成散射状扫描传感臂，其优点特征在于：①、扫描传感臂独立结构，防噪、防卡能力更强。②、成像基础点不变，但适应的测井径范围更加广泛。
所述其中井下鱼顶成像解释软件包括：数据软件处理单元16、显示形态模块单元18和模拟成像单元。对硬件处理后的数据进行软件解释，先用到小波变换基函数17对数据的真值信息进行提取，提取的数据信息先经过二维和极坐标模式（即显示形态模块单元18）变换，得到磁记忆信号映射结果21和电磁脉冲涡流信号倒影22，并引入极坐标旋转基准和井径耦合设置模块19的井径360度实地参数，再利用模糊理论处理法20来处理第一结果磁记忆映射和第二结果电磁脉冲涡流倒影映射界面的边缘状态信息，最后将第一结果界面和第二结果界面拟合，呈现全面而清楚的落鱼鱼顶模拟成像23影像。
上述实施实例只为说明本发明的技术构思、特点和使用效果，其目的在于让熟悉该技术的人能够了解本发明的内容并予实施。凡是在本发明技术方案的基础上进行的改进和同等变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (8)
1.不受井筒介质影响的井下鱼顶成像检测系统，其特征在于包括：
（1）、井下鱼顶成像检测设备，由下行部件利用电磁复合技术负责对井下落鱼鱼顶状态信息进行全面采集、转化，和中央处理单元处理后，所得信号经数字化曼切斯特码Ⅱ编码后，传送至地面接收机，上行设备再根据相关参数进行解码、修正、梳状滤波拟合等处理；
（2）、井下鱼顶成像解释软件，对硬件处理后的数据，先进行小波信息提取，再进行边缘模糊等处理，得到磁记忆信号映射结果和电磁脉冲涡流信号倒影结果，最后将第一结果界面和第二结果界面拟合，呈现全面而清楚的鱼顶影像。
2.根据权利要求1所述的不受井筒介质影响的井下鱼顶成像检测系统，其特征在于，其中所述井下鱼顶成像检测设备还包括：
（1）、下行部件具体包括如下:
A、防护单元：探头防撞伞盾、上下扶正器等（据需可添加触角传感器）；
B、扫描组和微处理单元：前置微处理组、磁记忆阵列组、电磁脉冲涡流阵列组，定向装置等；
C、驱动机构单元：盘式旋转器、伸缩装置等机构；
（2）、信号处理与传送单元：接收所述鱼顶的检测扫描信号，并对该信号进行调理修正、转换、运算、缓存储和编码处理后传送至地面设备；
（3）、上行设备单元：负责完成数据解码、梳状滤波、拟合等，并对下行控制指令的编码等功能。
3.根据权利要求1所述的不受井筒介质影响的井下鱼顶成像检测系统，其特征在于，其中所述井下鱼顶成像解释软件包括：
（1）、数据软件处理单元：采用有限元法，即小波变换基函数对信息提取和边缘模糊理论处理法；
（2）、显示形态模块单元：基础变换二维模式和极坐标模式；
（3）、极坐标旋转和井径耦合设置模块单元：引入井径360度实参数，完成极坐标标定设置和旋转基准；
（4）、模拟成像模块单元：3D模式呈现全面而清楚的落鱼鱼顶影像。
4.根据权利要求1所述的不受井筒介质影响的井下鱼顶成像检测系统，其特征在于：鱼顶成像技术是一项复合检测系统，是将磁记忆(MMT)技术和电磁脉冲涡流(PEC)技术相结合作为鱼顶信息数据提取，且具有不受井筒油污、泥沙、水等介质影响，克服了单一技术缺点，提供了一种检测更全面更安全的成像方法；属鱼顶成像技术领域的新思路、新技术、新方法。
5.根据权利要求2所述的不受井筒介质影响的井下鱼顶成像检测系统，其特征在于，其中所述井下鱼顶成像检测设备重点做到了：磁记忆阵列组和电磁脉冲涡流阵列组与嵌入式处理器的衔接；探测保护装置、驱动装置和前置微处理组定向装置与嵌入式处理器、模/数器数字化的巧妙结合；嵌入式处理器与调理缓存收发模块的复合连接等。
6.根据权利要求3所述的不受井筒介质影响的井下鱼顶成像检测系统，其特征在于，其中所述井下鱼顶成像解释软件数据软件处理单元：（1）、小波变换基函数的提出，来处理局部实时变换信号，使其逼近、聚焦到任意细节，从而能有效地从信号中提取真值信息；（2）、在3D数值计算上，提出了边缘模糊理论处理法、(RBF)神经网络元、自适应误差变换，使得预编模糊成像方式与误码率满足目标要求。
7.根据权利要求1～2所述的不受井筒介质影响的井下鱼顶成像检测系统，其特征在于，其中所述井下鱼顶成像检测系统具体到扫描驱动机构单元：设计改进了检测探头串节装置，即由传动连接盘式旋转器和伸缩装置（含伸缩型扫描臂组）构成；伸缩型扫描臂组由磁记忆阵列组和电磁脉冲涡流阵列组交替排列成散射状扫描传感臂，优点特征在于：①、扫描传感臂独立结构，防噪、防卡能力更强；②、成像基础点不变，但适应的测井径范围更加广泛。
8.根据权利要求1～7所述的不受井筒介质影响的井下鱼顶成像检测系统，其特征在于，该系统可集成将磁记忆(MMT)技术、电磁脉冲涡流(PEC)技术及PID闭环控制技术等多功能为一体的检测模拟成像系统。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170104 |