CN106703762B - 一种基于压力检测的油气井多级射孔起爆方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于压力检测的油气井多级射孔起爆方法，具体按照以下步骤实施：步骤1：输入直流电压；步骤2：对步骤1中输入的直流电压进行电压变换控制。本发明一种基于压力检测的油气井多级射孔起爆方法，采用等间隔时间内检测压力脉冲个数的方法，准确识别某级起爆装置进行射孔，提高了多级起爆器的起爆的成功率；并且该方法适用于针对老井的复杂井况射孔起爆操作，可以在较小的压力变化范围内有效地对井下各压力变化阶段进行检测和准确判断，克服了下井过程中的干扰影响，保证了起爆的准确安全进行。

Description

一种基于压力检测的油气井多级射孔起爆方法

技术领域

本发明属于油气井起爆技术领域，具体涉及一种基于压力检测的油气井多级射孔起爆方法。

背景技术

油田老井是指已经投入正常生产的、直至再次对其采取措施的这段时间之内的生产井。新井是指为了延长稳产期和提高采收率，需要对油田进行开发调整而投产的油井。在采用压力编码的油气井射孔操作过程中，针对于新井打压效果好、压力幅度变化明显，射孔成功率较高，接近百分之百；与之对比，老井的开采难度较新井而言更大，井况条件更加复杂，主要体现在老井的保压效果差、打压后井下压力变化较小，射孔成功率很低，甚至该方法不能使用。

基于相似度原理的多级压力起爆方式，解决了过夹层的问题，同时也解决了普通压力起爆方式单一值压力检测的问题，大大提高了起爆的准确率；但该方法仅适用于压力变化较大、保压效果好的新井，由于油田的老井存在压力变化缓慢等问题，容易造成打压不成功的结果，对于井下压力变化不明显(漏气、漏压)的老井来说，无法有效区分事先设定的压力编码，造成工程事故、工期延误和财产损失，为了解决这一难题，需要提出一种新的压力编码的多级射孔起爆的控制方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于压力检测的油气井多级射孔起爆方法，解决了现有起爆方式对老井技术中存在的起爆指令检测不准确、易误起爆的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于压力检测的油气井多级射孔起爆方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：输入直流电压，直流电压为12V～16V；

步骤2：对步骤1中输入的直流电压进行电压变换控制，步骤包括：

步骤2.1：数字控制器对压力传感器获取的压力信号进行检测，判断压力信号是否满足上升段判断条件，如果不满足，继续采集压力信号；否则，依次完成保压段、下降段的判断，然后测量静压力值，转入步骤2.2；

步骤2.2：数字控制器进行脉冲个数的检测，检测的脉冲个数与设定的脉冲个数相同时，当由上位机在下井前设定的固定时间结束后启动点火输出，转入步骤2.3；否则，转入步骤2.1；

步骤2.3：点火持续时间完成后，关闭功率开关管MOSFETQ1、功率开关管MOSFETQ2、功率开关管MOSFETQ3和功率开关管MOSFETQ4，完成油气井多级射孔起爆；

其中，步骤2.1中上升段的判断具体为：

采样时间间隔为2s～10s，采样a个采样点，第一个采样点之后的a-1个采样点的压力值均与第一个采样点的压力值p1’做差，如果差值全部为正，则数字控制器判定为压力上升斜率，为上升段，然后转入保压段的判断；否则，继续转入上升段的判断。

本发明的特点还在于：

步骤2.1中保压段的判断具体为：

采样时间间隔与上升段的采样时间间隔相同，连续检测b个点，与上升段的第一个点的压力值p1’相比较，如果大于预设启动压力，为保压段，转入下降段的判断；否则，转入上升段的判断。

步骤2.1中下降段的判断具体为：

采样时间间隔为2s～10s，采样c个采样点，第一个采样点之后的c-1个采样点的压力值均与第一个采样点的压力值p4’做差，如果差值全部为负，则数字控制器判定为压力下降斜率，为下降段，然后转入测量静压力值；否则，转入上升段的判断。

步骤2.1中测量静压力值具体为：

延迟30s后，每一秒采集一个压力点，连续采集d个压力点，并求取d个压力点的平均值计算静压力值。

步骤2.2具体为：

测量静压力值结束后井上快速打压、保压和泄压，井下数字控制器连续采集e个压力点的压力值并与所述步骤2.1中测量的静压力做差，e个差值都大于最大门限值时，是脉冲的上升段和保压段，之后井下数字控制器连续采集f个压力点的压力值并与所述步骤2.1中测量的静压力做差，f个差值都小于最小门限值时，是脉冲的下降段，井下数字控制器重复上述操作判断固定时间内井上打压的脉冲个数，与下井前上位机设定的脉冲个数相比较，若个数相等时，当下井前上位机设定的固定时间结束时输出点火命令完成起爆过程；否则，当下井前上位机设定的固定时间结束时不输出点火命令，转入上升段的判断。

本发明的有益效果是：本发明一种基于压力检测的油气井多级射孔起爆方法，针对复杂井下条件，尤其是油田老井的复杂井下条件的多级起爆的全数字化控制，采用等间隔时间内检测压力脉冲个数的方法，准确识别某级起爆装置进行射孔，提高了多级起爆器的起爆的成功率；并且该方法适用于针对老井的复杂井况射孔起爆操作，可以在较小的压力变化范围内有效地对井下各压力变化阶段进行检测和准确判断，克服了下井过程中的干扰影响，保证了起爆的准确安全进行。

附图说明

图1是本发明方法采用的多级起爆器的控制电路原理图；

图2是本发明方法采用的压力起爆时序图；

图3是本发明方法采用的曲线斜率检测示意图。

图中，1.电源，2.电源电压监控，3.稳压电源，4.驱动电路，5.通信接口，6.存储器，7.数字控制器，8.压力传感器，9.温度传感器，10.正负电压变换电路，11.输出端。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种基于压力检测的油气井多级射孔起爆方法，采用图1所示的油气井多级射孔起爆器的控制电路结构(参见专利《油气井多级射孔起爆器的控制电路及控制方法》，申请日：2014.5.6，申请号：2014101889681)，其中，包括电源1、电源电压监控2、稳压电源3、驱动电路4、通信接口5、存储器6、数字控制器7、压力传感器8、温度传感器9、正负电压变换电路10、输出端11。

为了提高命令识别的准确率，针对老井压力变化缓慢、漏气等问题，提出了如图2所示的压力起爆时序，从而准确安全地完成多级起爆。

本发明一种基于压力检测的油气井多级射孔起爆方法，是通过提出等间隔时间内检测压力脉冲个数的方法来实现的。该方法通过压力传感器8将检测数据传送至数字控制器7，由数字控制器7依次进行相关判断，判断过程分为如下五个阶段，分别与图2的五个阶段对应：

阶段①(上升段，时间：0～t1)，如图2、图3阶段①所示

检测压力上升斜率是否满足条件(即斜率为正)，其中，采样时间间隔为2s～10s根据不同的井况可调，采样a个采样点(如15个)，第一个采样点之后的a-1个(14个)采样点的压力值均与第一个采样点的压力值p1’做差，如果差值全部为正(k1＞0)，则数字控制器7判定为压力上升斜率，为上升段，然后转入保压段的判断；否则，继续转入上升段的判断。

斜率计算公式为：

k1＝(p3'-p1')/(x2-x1)

阶段②(保压段，时间：t1～t2)，如图2、图3阶段②所示

采样时间间隔与阶段①的采样时间间隔相同，连续检测b个点(如5个)，与阶段①的第一个点的压力值p1’相比较，如果大于预设启动压力，为保压段，数字控制器7认为阶段①阶段②是打压初期时间段，转入下降段的判断；否则，转入阶段①的判断。

阶段③(下降段，时间：t2～t3)，如图2、图3阶段③所示

检测压力下降斜率是否满足条件(即斜率为负)，其中，采样时间间隔为2s～10s根据不同的井况可调，采样c个采样点(如15个)，第一个采样点之后的c-1个(14个)采样点的压力值均与第一个采样点的压力值p4’做差，如果差值全部为负(k2＜0)，则数字控制器7判定为压力下降斜率，为下降段，从而确定阶段①阶段②阶段③是一个打压启动命令，此时，数字控制器7转入测量静压力值；若阶段③不成立，数字控制器7认为是起爆装置为下井时间段，转入阶段①继续判断上升斜率、阶段②保压、阶段③下降斜率。

斜率计算公式为：

k2＝(p2'-p4')/(x4-x3)

阶段④(测量静压力值，时间：t3～t4)，如图2阶段④所示

测量静压力，阶段③判断启动命令成功后，延迟30s后，每一秒采集一个压力点，连续采集d个(如10个)压力点，并求取d个压力点的平均值计算静压力值。

阶段⑤(脉冲个数检测，时间：t4～t5)，如图2阶段⑤所示

固定时间(下井前由上位机设定)的脉冲个数检测，阶段④结束后井上快速打压、保压和泄压，井下数字控制器7连续采集e个(如5个)压力点并与阶段④测量的静压力做差，e个差值都大于最大门限值(上位机设定)时，系统认为是脉冲的上升段和保压段，之后井下数字控制器7连续采集f个(如5个)压力点的压力值并与阶段④测量的静压力做差，f个差值都小于最小门限值(上位机设定)时，是脉冲的下降段，井下数字控制器7重复上述操作可以在固定时间内判断出井上打压的脉冲个数，与下井前上位机设定的脉冲个数相比较，若脉冲个数相等时，当下井前上位机设定的固定时间结束时输出点火命令完成起爆过程；否则，当下井前上位机设定的固定时间结束时不输出点火命令，重复上述阶段①到阶段⑤的判断过程。

阶段①阶段②阶段③阶段④阶段⑤在井下工作时，井上伴随着按规定好的时间进行打压操作，阶段①为打压过程，压力值为井下最小打起的压力值，阶段②为阶段①压力值的保压阶段，阶段③为井上泄压阶段，阶段④为等待测静压阶段，阶段⑤为打相对应的脉冲个数阶段。

其中，数字控制器7的操作参数是下井前通过与上位机的通信设定的。

图2中的阶段①和阶段③的斜率检测方法为初始点斜率检测法(如图3所示)，即，不论上升还是下降阶段，所有点均与第一个点(对于上升段而言，即为最低点，图3中坐标为(x1,p1’)；对下降段而言，即为最高点，图3中坐标为(x3,p4’))进行斜率计算，可有效避免井下打压和泄压过程中，由于压力的大幅波动造成的上升斜率和下降斜率检测的不准确。

本发明一种基于压力检测的油气井多级射孔起爆方法，依赖上述图1中的控制电路，具体按照以下步骤实施：

步骤1：输入直流电压，直流电压为12V～16V；

步骤2：对步骤1中输入的直流电压进行电压变换控制，步骤包括：

步骤2.1：数字控制器7对压力传感器8获取的压力信号进行检测，判断压力信号是否满足上升段(阶段①)判断条件，如果不满足，继续采集压力信号；否则，依次完成保压段(阶段②)、下降段(阶段③)的判断，然后测量静压力值(阶段④)，转入步骤2.2；

步骤2.2：数字控制器7进行脉冲个数的检测(阶段⑤)，检测的脉冲个数与设定的脉冲个数相同时，当由上位机在下井前设定的固定时间结束后启动点火输出，转入步骤2.3；否则，转入步骤2.1；

步骤2.3：点火持续时间完成后，关闭功率开关管MOSFETQ1、功率开关管MOSFETQ2、功率开关管MOSFETQ3和功率开关管MOSFETQ4，完成油气井多级射孔起爆。

Claims (5)

1.一种基于压力检测的油气井多级射孔起爆方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1：输入直流电压，直流电压为12V～16V；

步骤2：对步骤1中输入的直流电压进行电压变换控制，步骤包括：

步骤2.1：井下数字控制器对压力传感器获取的压力信号进行检测，判断压力信号是否满足上升段判断条件，如果不满足，继续采集压力信号；否则，依次完成保压段、下降段的判断，然后测量静压力值，转入步骤2.2；

步骤2.2：井下数字控制器进行脉冲个数的检测，检测的脉冲个数与设定的脉冲个数相同时，当由上位机在下井前设定的固定时间结束后启动点火输出，转入步骤2.3；否则，转入步骤2.1；

步骤2.3：点火持续时间完成后，关闭功率开关管MOSFETQ1、功率开关管MOSFETQ2、功率开关管MOSFETQ3和功率开关管MOSFETQ4，完成油气井多级射孔起爆；

其中，步骤2.1中上升段的判断具体为：

采样时间间隔为2s～10s，采样a个采样点，第一个采样点之后的a-1个采样点的压力值均与第一个采样点的压力值p1’做差，如果差值全部为正，则井下数字控制器判定此阶段为压力变化上升段，然后转入保压段的判断；否则，继续转入上升段的判断。

2.根据权利要求1所述的一种基于压力检测的油气井多级射孔起爆方法，其特征在于，所述步骤2.1中保压段的判断具体为：

采样时间间隔与上升段的采样时间间隔相同，连续检测b个点，与上升段的第一个采样点的压力值p1’相比较，如果各点差值均大于预设启动压力，为保压段，转入下降段的判断；否则，转入上升段的判断。

3.根据权利要求1所述的一种基于压力检测的油气井多级射孔起爆方法，其特征在于，所述步骤2.1中下降段的判断具体为：

采样时间间隔为2s～10s，采样c个采样点，第一个采样点之后的c-1个采样点的压力值均与c个采样点中的第一个采样点的压力值p4’做差，如果差值全部为负，则井下数字控制器判定此阶段为压力变化下降段，然后转入测量静压力值；否则，转入上升段的判断。

4.根据权利要求1所述的一种基于压力检测的油气井多级射孔起爆方法，其特征在于，所述步骤2.1中测量静压力值具体为：

延迟30s后，每一秒采集一个压力点，连续采集d个压力点，并求取d个压力点的平均值计算静压力值。

5.根据权利要求1所述的一种基于压力检测的油气井多级射孔起爆方法，其特征在于，所述步骤2.2具体为：

测量静压力值结束后井上快速打压、保压和泄压，井下数字控制器连续采集e个压力点的压力值并与所述步骤2.1中测量的静压力做差，e个差值都大于最大门限值时，是脉冲的上升段和保压段，之后井下数字控制器连续采集f个压力点的压力值并与所述步骤2.1中测量的静压力做差，f个差值都小于最小门限值时，是脉冲的下降段，井下数字控制器重复上述操作判断固定时间内井上打压的脉冲个数，与下井前上位机设定的脉冲个数相比较，若个数相等时，当下井前上位机设定的固定时间结束时输出点火命令完成起爆过程；否则，当下井前上位机设定的固定时间结束时不输出点火命令，转入上升段的判断。