CN106770645A - 井下防砂筛管超声相控阵检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种井下防砂筛管超声相控阵检测系统，其前端机发送检测信号给调制解调器，调制解调器发送调制后的检测信号给遥传短节，遥传短节将调制后的检测信号进行信号识别和解调，相控阵电路短节根据解调后的检测信号向相控阵探头短节发送控制信号，控制相控阵探头短节发射声波扫描信号，进行周向360度的扫描，并采集扫描之后得到的扫描信号，再将采集到的扫描信号进行信号放大，放大后的扫描信号被传输给该遥传短节进行发送调制，该调制解调器将调制后的扫描信号进行信号识别和解调，并将解调后的扫描信号传输给该前端机。该系统能够快速准确发现井底防砂筛管损坏，对于延长水平井防砂有效期，降低二次防砂治理成本具有重要意义。

Description

井下防砂筛管超声相控阵检测系统

技术领域

本发明涉及油田开发技术领域，特别是涉及到一种井下防砂筛管超声相控阵检测系统。

背景技术

筛管防砂是水平井防砂完井过程中的重要技术措施，随着生产时间的延长，滤砂管出现了不同程度的损坏，从而导致油井出砂。目前现有的防砂筛管检测技术手段较少，井口含砂在线检测只能对井口出液量进行含砂检测，40臂井下测井仪，井下电视光纤技术等都是针对套管进行检测，对井底防砂层出砂破损点检测技术还是空白。目前对于出砂水平井，均采用全井段二次防砂治理措施，不仅治理成本高，对于井下未损坏的滤砂管也是一种浪费。为此我们发明了一种新的井下防砂筛管超声相控阵检测系统，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够可对井下筛管破损进行快速准确的检测的井下防砂筛管超声相控阵检测系统。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：井下防砂筛管超声相控阵检测系统，该井下防砂筛管超声相控阵检测系统包括前端机，调制解调器，油管，遥传短节，相控阵电路短节和相控阵探头短节，该前端机连接于该调制解调器，并发送检测信号给该调制解调器，该调制解调器连接于该遥传短节，将检测信号调制后，发送调制后的检测信号给该遥传短节，该遥传短节连接于该相控阵电路短节，将调制后的检测信号进行信号识别和解调，并将解调后的检测信号发送给该相控阵电路短节，该相控阵探头短节位于被检测筛管中，该相控阵电路短节连接于该相控阵探头短节，根据解调后的检测信号向该相控阵探头短节发送控制信号，控制该相控阵探头短节发射声波扫描信号，进行周向360度的扫描，并采集扫描之后得到的扫描信号，再将采集到的扫描信号进行信号放大，放大后的扫描信号被传输给该遥传短节进行发送调制，并传输调制后的扫描信号给该调制解调器，该调制解调器接收调制后的扫描信号，并将调制后的扫描信号进行信号识别和解调，再将解调后的扫描信号传输给该前端机。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

该井下防砂筛管超声相控阵检测系统还包括主机，该主机连接于该前端机，接收该前端机传输过来解调后的扫描信号，对解调后的扫描信号进行信号恢复，完成深度对齐，绘制、显示测井图像。

该主机还包括了永久介质，以进行数据记录，该主机通过网络总线连接于该前端机，该主机还进行现场资料处理，并通过远程网络传送到数据中心进行专家诊断，实时指导现场的测井数据采集。

该前端机通过CPCI总线连接于该调制解调器，以进行数据的多点传输和多点接收。

该相控阵电路短节还产生同步信号，并将该信号作为整个系统时间起始标志。

该相控阵电路短节采用电源同步和磁通门同步两种方式。

该遥传短节与该地面调制解调器通过7芯测井电缆连接，该遥传短节与该地面调制解调器在进行数据传输时，都进行长电缆传输驱动。

该井下防砂筛管超声相控阵检测系统还包括油管，该油管连接于该遥传短节，并将该遥传短节，该相控阵电路短节和该相控阵探头短节送至井下预定位置。

该井下防砂筛管超声相控阵检测系统还包括井架和通井机，该通井机通过该井架与该油管连接，作为动力传送和移动井下管柱，将该油管及该遥传短节，该相控阵电路短节和该相控阵探头短节送至井下预定位置。

该井下防砂筛管超声相控阵检测系统还包括电源管理器，该电源管理器为该井下防砂筛管超声相控阵检测系统中的各个模块供电，并为该遥传短节，该相控阵电路短节和该相控阵探头短节提供50Hz的交流同步信号。

本发明中的井下防砂筛管超声相控阵检测系统，主要应用于疏松砂岩油藏防砂井筛管检测，是利用井下筛管超声相控阵检测装置进行井下防砂筛管的破损点检测。本发明首次提出应用相控阵超声检测技术实现井下防砂筛管破损情况的快速扫描和聚焦成像检测系统；通过研制适用于防砂筛管多界面检测的超声相控阵检测探头，实现防砂筛管的破损检测；通过分析相控阵探头的波束形成参数，优化了检测信号的灵敏度和分辨率，提高了井下筛管破损检测的准确度和图像质量。该检测系统可以准确快速的判断井下筛管的损坏情况，进而对出砂井有针对性的采取措施，具有适用范围广、检测速度快、检测精度高等优点，能够广泛应用于稠油、泥浆等复杂环境条件下的井下防砂筛管破损检测，解决了目前井下筛管破损无法有效检测的问题。该系统能够快速准确发现井底防砂筛管损坏，对于延长水平井防砂有效期，降低二次防砂治理成本具有重要意义。

附图说明

图1为本发明的井下防砂筛管超声相控阵检测系统的一具体实施例的结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的井下防砂筛管超声相控阵检测系统的结构图。

相控阵探头短节2位于被检测筛管1中，并包括了相控阵探头，以利用相控阵探头对被检测筛管1进行扫描。

相控阵电路短节3通过螺纹连接于相控阵探头短节2，根据地面系统发送的命令向相控阵探头短节2发送控制信号，控制相控阵探头短节发射声波扫描信号，进行周向360度的扫描，采集扫描之后得到的回波幅度、回波时间等数据，再将采集到的扫描信号进行信号放大。该相控阵电路短节3还产生同步信号，并将该信号作为整个系统时间起始标志，同步电路采用电源同步和磁通门同步两种方式。

遥传短节4通过螺纹连接于相控阵电路短节3，并将相控阵电路短节3处理后的扫描信号进行发送调制，并进行长电缆传输驱动，以传输调制后的扫描信号。遥传短节4与地面调制解调器7通过7芯测井电缆连接，完成信号的发送调制，接收识别、解调。

遥传短节4通过螺纹与油管6连接，并利用油管6将其送至井下预定位置。

调制解调器7通过7芯铠装电缆5连接于遥传短节4，并进行长电缆传输驱动，以接收调制后的扫描信号，并将调制后的扫描信号进行信号识别和解调。

前端机9通过CPCI总线8连接于调制解调器7，为数据采集和控制部分，采用多任务实时操作系统可以方便地实现数据的多点传输和多点接收，实现了实时远程控制和数据采集的功能。前端机9接收解调后的扫描信号，并将扫描信号传输给主机。

主机11通过网络总线10连接于前端机9，接收前端机9处理后的扫描信号，对井下传来的扫描信号进行信号恢复，完成深度对齐，绘制、显示测井图像，并将数据记录到永久介质上，也可以完成现场资料处理，并通过远程网络传送到数据中心进行专家诊断，实时指导现场的测井数据采集。

通井机12通过井架13与油管6连接，作为动力传送和移动井下管柱。将油管6及井下系统送至检测位置。

电源管理器14主要为地面系统和井下系统不间断供电，并对井下系统提供50Hz的交流同步信号。在一实施例中，电源管理器14选择UPS电源，保证整个系统供电的可靠性，一方面对地面设备直接供电，另一方面通过电缆对井下设备进行供电。

在一实施例中，前端机9发送检测信号给调制解调器7，调制解调器7将检测信号调制后，发送调制后的检测信号给遥传短节4，遥传短节4将调制后的检测信号进行信号识别和解调，并将解调后的检测信号发送给相控阵电路短节3，相控阵电路短节3中包括：(1)超声发射电路：控制相控阵探头短节发射声波扫描信号，进行周向360度的扫描；(2)接收放大电路：对接收到的检测信号及扫描信号均进行放大；(3)数据采集和控制电路：根据地面系统发送的命令向探头短节发送控制信号，并采集扫面之后得到的回波幅度、回波时间等数据；(4)同步电路：用于产生同步信号，并将该信号作为整个系统时间起始标志，同步电路采用电源同步和磁通门同步两种方式。

检测过程为利用地面的通井机12和井架13将油管6、遥传短节4、井下超声相控阵电路短节3和相控阵探头短节2送至井下检测位置，由前端机9发出信号，通过CPCI总线8传输至调制解调器7调制信号，然后通过7芯铠装电缆5将调制信号传输给遥传短节4，通过相控阵电路短节3控制相控阵探头短节2发射声波扫描信号，进行周向360度的扫描，同时利用地面通井机12和井架13移动整个管柱，带动相控阵探头短节2进行轴向扫描，被反射的扫描信号被相控阵探头短节2接收后，通过相控阵电路短节3和遥传短节4的处理，通过7芯铠装电缆5传输至地面，通过调制解调器7将信号解调后通过CPCI总线8采集至前端机9，然后将信号数据通过网络总线10传输至主机22进行分析处理和3D成像，最终得到对被检测筛管1破损位置、形状及尺寸等信息的直观描述。

Claims (10)

1.井下防砂筛管超声相控阵检测系统，其特征在于，该井下防砂筛管超声相控阵检测系统包括前端机，调制解调器，遥传短节，相控阵电路短节和相控阵探头短节，该前端机连接于该调制解调器，并发送检测信号给该调制解调器，该调制解调器连接于该遥传短节，将检测信号调制后，发送调制后的检测信号给该遥传短节，该遥传短节连接于该相控阵电路短节，将调制后的检测信号进行信号识别和解调，并将解调后的检测信号发送给该相控阵电路短节，该相控阵探头短节位于被检测筛管中，该相控阵电路短节连接于该相控阵探头短节，根据解调后的检测信号向该相控阵探头短节发送控制信号，控制该相控阵探头短节发射声波扫描信号，进行周向360度的扫描，并采集扫描之后得到的扫描信号，再将采集到的扫描信号进行信号放大，放大后的扫描信号被传输给该遥传短节进行发送调制，并传输调制后的扫描信号给该调制解调器，该调制解调器接收调制后的扫描信号，并将调制后的扫描信号进行信号识别和解调，再将解调后的扫描信号传输给该前端机。

2.根据权利要求1所述的井下防砂筛管超声相控阵检测系统，其特征在于，该井下防砂筛管超声相控阵检测系统还包括主机，该主机连接于该前端机，接收该前端机传输过来的解调后的扫描信号，对解调后的扫描信号进行信号恢复，完成深度对齐，绘制、显示测井图像。

3.根据权利要求2所述的井下防砂筛管超声相控阵检测系统，其特征在于，该主机还包括了永久介质，以进行数据记录，该主机通过网络总线连接于该前端机，该主机还进行现场资料处理，并通过远程网络传送到数据中心进行专家诊断，实时指导现场的测井数据采集。

4.根据权利要求1所述的井下防砂筛管超声相控阵检测系统，其特征在于，该前端机通过CPCI总线连接于该调制解调器，以进行数据的多点传输和多点接收。

5.根据权利要求1所述的井下防砂筛管超声相控阵检测系统，其特征在于，该相控阵电路短节还产生同步信号，并将该信号作为整个系统时间起始标志。

6.根据权利要求5所述的井下防砂筛管超声相控阵检测系统，其特征在于，该相控阵电路短节采用电源同步和磁通门同步两种方式。

7.根据权利要求1所述的井下防砂筛管超声相控阵检测系统，其特征在于，该遥传短节与该地面调制解调器通过7芯测井电缆连接，该遥传短节与该地面调制解调器在进行数据传输时，都进行长电缆传输驱动。

8.根据权利要求1所述的井下防砂筛管超声相控阵检测系统，其特征在于，该井下防砂筛管超声相控阵检测系统还包括油管，该油管连接于该遥传短节，并将该遥传短节，该相控阵电路短节和该相控阵探头短节送至井下预定位置。

9.根据权利要求8所述的井下防砂筛管超声相控阵检测系统，其特征在于，该井下防砂筛管超声相控阵检测系统还包括井架和通井机，该通井机通过该井架与该油管连接，作为动力传送和移动井下管柱，将该油管及该遥传短节，该相控阵电路短节和该相控阵探头短节送至井下预定位置。

10.根据权利要求1所述的井下防砂筛管超声相控阵检测系统，其特征在于，该井下防砂筛管超声相控阵检测系统还包括电源管理器，该电源管理器为该井下防砂筛管超声相控阵检测系统中的各个模块供电，并为该遥传短节，该相控阵电路短节和该相控阵探头短节提供50Hz的交流同步信号。