CN110542930A - 一种探测套管的损伤信息的装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种探测套管的损伤信息的装置及系统，其中，所述套管为采油井用竖直套管，所述装置被下放到所述套管中以进行探测；所述装置包括：主探测单元，配置为探测所述套管的与所述主探测单元径向对应的部分；分别位于所述主探测单元的两端的上扶正器和下扶正器；前置探测单元，配置为探测所述套管的与所述前置探测单元径向对应的部分，所述前置探测单元沿着所述装置被下放的方向设置在所述下扶正器的前方，使得在所述装置由于所述下扶正器被径向向内突出到所述套管中的障碍物阻挡或由于被下放到井底而无法继续下放时，所述前置探测单元能够相应地伸入到所述障碍物与所述套管的内壁之间的空间中或与所述井底接触。

Description

一种探测套管的损伤信息的装置及系统

技术领域

本发明涉及采油套管探伤领域，尤其涉及一种探测套管的损伤信息的装置及系统。

背景技术

近年来，我国大多数生产油井相继进入开采的中后期，井中情况较为复杂，导致勘探开发以及采油过程中探伤装置遇阻越来越频繁发生。在地球物理测井过程中，由于采油套管的损伤对油井内安全和油气开采的影响很大，因此需探测出遇阻处的损伤情况，以便确定套管损伤油井的现状并采取补救措施，进一步进行大规模的测井监测。

探测装置可以利用瞬变电磁法来探测套管的损伤信息。瞬变电磁法的物理基础是法拉第电磁感应定律，通过给发射线圈施加双极性阶跃信号或斜阶跃信号，在一次脉冲磁场关断间歇，利用接收线圈观测二次涡流场，通过测量断电后各个时间点的二次场随时间的变化规律，可得到井下不同深度的地电特性。在井下探测过程中，由于套管等金属的电导率远大于空气、水泥环和地层的电导率，因此，可根据接收线圈接收到的感应电动势反演井下套管的损伤异常情况。

然而，现有的探测装置在装置遇阻的情况下，无法探测到遇阻处套管损伤信息的具体情况，导致后续的测井工作难以进行，需要从各方面进行判断分析，不仅加大了工作量，还不能保证判断的准确性，使测井工作较为复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种探测套管的损伤信息的装置及系统，能够直接探测到遇阻处的损伤信息，使得能够及时采取补求措施来减小套管损伤对油井安全和油气开采造成的影响，并为后续测井工作提供便利。

本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种探测套管的损伤信息的装置，其中，所述套管为采油井用竖直套管，所述装置被下放到所述套管中以进行探测，其特征在于，所述装置包括：

主探测单元，配置为探测所述套管的与所述主探测单元径向对应的部分；

分别位于所述主探测单元的两端的上扶正器和下扶正器；

前置探测单元，配置为探测所述套管的与所述前置探测单元径向对应的部分，所述前置探测单元沿着所述装置被下放的方向设置在所述下扶正器的前方，使得在所述装置由于所述下扶正器被径向向内突出到所述套管中的障碍物阻挡或由于被下放到井底而无法继续下放时，所述前置探测单元能够相应地伸入到所述障碍物与所述套管的内壁之间的空间中或与所述井底接触。

第二方面，本发明实施例提供了一种探测套管的损伤信息的系统，所述系统包括：

根据第一方面所述的装置；

测井绞车，所述测井绞车包括用于将所述装置下放到所述套管中的单芯电缆；

上位机，配置为对所述装置探测到的损伤信息进行存储、处理和成像显示。

本发明实施例提供了一种探测套管的损伤信息的装置及系统；通过在下扶正器下方设置前置探测单元，使得在装置由于下扶正器而遇阻的情况下，前置探测单元能够直接探测到遇阻处的损伤信息；本发明技术方案对于致使遇阻问题原因普查、评价油套管的损伤程度、及时采取措施、实施进一步套管探测都具有重要意义。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种探测套管的损伤信息的装置由于径向向内突出到套管中的障碍物而遇阻的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种探测套管的损伤信息的装置在井底遇阻的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种探测套管的损伤信息的装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种探测套管的损伤信息的装置的前置探测单元的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种探测套管的损伤信息的装置的主探测单元的多个主探头的布置示意图；

图6为本发明实施例提供的一种探测套管的损伤信息的装置的前置探测单元的单个前置探头的布置示意图；

图7为本发明实施例提供的一种探测套管的损伤信息的系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1，其示出了本发明实施例提供的一种探测套管SL的损伤信息的装置100，其中，如图1所示，所述套管SL为采油井用竖直套管，在水平方向上由内到外分别被水泥环和地层包围，所述装置100借助单芯电缆SC(在下文中描述)被下放到所述套管SL中以进行探测，并且其中，所述装置100由于径向向内突出到套管SL中的障碍物BA而遇阻，所述装置100可以包括：

主探测单元110，配置为探测所述套管SL的与所述主探测单元110径向对应的部分P1；

分别位于所述主探测单元110的两端的上扶正器130和下扶正器140，上下扶正器130他140用于在探测过程中，使装置100始终保持在套管SL的纵向轴线的位置，避免装置100在套管SL中晃动而产生测量误差；

前置探测单元120，配置为探测所述套管SL的与所述前置探测单元120径向对应的部分P2，所述前置探测单元120沿着所述装置100被下放的方向设置在所述下扶正器140的前方。

在图1所示的示例中，所述装置100由于所述下扶正器140被径向向内突出到所述套管SL中的障碍物BA阻挡而无法继续下放，而所述前置探测单元120的径向尺寸小于所述下扶正器140的径向尺寸，所述前置探测单元120能够伸入到所述障碍物BA与所述套管SL的内壁之间的空间SP中，由此对所述套管SL的部分P2进行探测。

在图2所示的示例中，所述装置100由于被下放到井底而无法继续下放，此时，所述前置探测单元120能够与所述井底接触，因此通过所述前置探测单元120能够对所述套管SL的处于井底的部分进行探测。

本发明实施例提供的探测套管的损伤信息的装置，能够直接探测到装置遇阻处的套管损伤信息，因此能够确定套管损伤油井的现状并及时采取补求措施来减小套管损伤对油井安全和油气开采造成的影响，并为后续测井工作提供便利。

对于所述装置100，在本发明的优选实施方式中，参见图3，所述装置100还可以包括马龙头150，所述马龙头150位于所述上扶正器130上方并且用于将所述装置100连接到图1中示出的单芯电缆SC，优选地，所述马龙头150是防水抗压的。

对于所述主探测单元110，在本发明的优选实施方式中，参见图3，所述主探测单元110可以包括：井下电源模块111，所述井下电源模块111用于提供所述装置100进行探测操作所需的电能，其中，所述井下电源模块111由DC-DC供电模块和多个集成稳压管组成，通过装置100的供电总线向井下电路提供所需要的电压，且激励电流不能超过额定值；电缆驱动模块112，所述电缆驱动模块112通过将探测信号耦合至五芯电缆CA(在图5中示出)而将所述探测信号上传至地面；以及多个主探头MP，所述多个主探头MP中的每一个可以包括发射线圈和接收线圈，并且可以采用发射线圈在内层接收线圈在外层的收发一体绕线方式，由此可有效缩短主探测单元110的长度，进而缩短所述装置100的总体长度，同时，可提高接收信号的灵敏度，通过增加接收线圈的绕制匝数，也可提高接收响应信号的强度，使得探测结果更加明显。通过给发射线圈施加双极性阶跃信号或斜阶跃信号，接收线圈中会产生随时间变化呈指数衰减的二次场感应电动势，其衰减规律主要取决于周围介质的导电性和体积规模。采用单片机对接收线圈感应电动势进行采集，并对测试信号进行联合解释，可反演出井下介质的电导率信息。

对于所述前置探测单元120，在本发明的优选实施方式中，参见图4，所述前置探测单元120可以包括单个前置探头AP，所述单个前置探头AP可以包括发射线圈和接收线圈，并且可以采用发射线圈在内层接收线圈在外层的收发一体绕线方式，由此可有效缩短前置探测单元120的长度，进而缩短所述装置100的总体长度，同时，可提高接收信号的灵敏度，通过增加接收线圈的绕制匝数，也可提高接收响应信号的强度，使得探测结果更加明显。前置探头AP的工作原理与所述多个主探头MP类似，这里不再赘述。

对于所述前置探测单元120，在本发明的优选实施方式中，参见图4，所述前置探测单元120可以包括承压接头121，并且所述前置探测单元120通过所述承压接头121连接到所述下扶正器140。通过承压接头121进行连接使得装置100的稳固性更佳，质量得以保证。

对于所述前置探头AP，在本发明的优选实施方式中(图中未示出)，所述前置探头AP可以通过承压密封针供电。在采用承压密封针的情况下，所述前置探测单元120可以不安装电路而实现对前置探头AP供电，由此能够减小前置探测单元120的尺寸，使得装置100在并非上下对称的情况下不会对装置居中产生较大影响。

在本发明的优选实施方式中，如图4所示，所述承压接头121与所述下扶正器140之间的连接可以通过密封塞SP密封，以防液体流入而损坏所述装置100。

对于所述下扶正器140，在本发明的优选实施方式中，参见图4，所述下扶正器140可以是中空的，使得所述五芯电缆CA能够穿过所述下扶正器140连接至所述前置探测单元120。具体地，如图5所示，所述五芯电缆CA穿过所述下扶正器140连接至所述前置探测单元120的前置探头AP，使得所述前置探头AP的探测信号能够被耦合至所述五芯电缆CA。

对于所述多个主探头MP，优选地，如图5所示，所述多个主探头MP可以沿所述主探测单元110的圆周方向均匀地布置，以便联合将井下周向360度等分成不同的探测区域，并且所述多个主探头MP可以沿所述主探测单元110的纵向方向相继地布置。以图5为例，所述主探测单元110包括四个主探头MP1-MP4，这四个主探头MP1-MP4沿所述主探测单元110的圆周方向均匀地布置，并且这四个主探头MP1-MP4沿所述主探测单元110的纵向方向相继地布置。

对于所述单个前置探头AP，优选地，如图6所示，所述单个前置探头AP可以居中地布置在所述前置探测单元120中。

将单个探头居中和偏心的两种布置方式的探测性能进行对比如下：采用一个居中探头(探头AP)时，如图6所示，其在井周各个方向上的探测性能相同，各个方向上的探测范围也相同；当采用一个偏心探头时，其所偏方向的信息在其探测信息中所占比重较大，其对所偏方向上的探测性能较强，探测范围也较大，但对其所偏的反方向探测性能较差，测试信噪比较低。本实施例中，不仅需要考虑探头所测的信号性能及探测范围，也应进一步考虑下扶正器140下方的承重问题。为了使得前置探测单元120达到最佳探测效果同时保证仪器的最佳性能与稳固，采取一个居中探头是前置探测单元120的最佳选择。

参见图7，本发明实施例还提供了一种探测套管SL的损伤信息的系统10，所述系统10包括：

根据本发明实施例所述的装置100；

测井绞车200，所述测井绞车200包括用于将所述装置100下放到所述套管SL中的单芯电缆SC；

上位机300，配置为对所述装置100探测到的损伤信息进行存储、处理和成像显示。

在本发明的优选实施方式中，参见图7，所述装置100探测到的损伤信息数据通过所述单芯电缆SC上传至所述上位机300。

需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种探测套管的损伤信息的装置，其中，所述套管为采油井用竖直套管，所述装置被下放到所述套管中以进行探测，其特征在于，所述装置包括：

主探测单元，配置为探测所述套管的与所述主探测单元径向对应的部分；

分别位于所述主探测单元的两端的上扶正器和下扶正器；

前置探测单元，配置为探测所述套管的与所述前置探测单元径向对应的部分，所述前置探测单元沿着所述装置被下放的方向设置在所述下扶正器的前方，使得在所述装置由于所述下扶正器被径向向内突出到所述套管中的障碍物阻挡或由于被下放到井底而无法继续下放时，所述前置探测单元能够相应地伸入到所述障碍物与所述套管的内壁之间的空间中或与所述井底接触。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述前置探测单元包括单个前置探头，所述单个前置探头居中地布置在所述前置探测单元中。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述前置探头通过承压密封针供电。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述前置探测单元包括承压接头，所述承压接头用于将所述前置探测单元连接到所述下扶正器。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述承压接头与所述下扶正器之间的连接通过密封塞密封。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括位于所述上扶正器上方的马龙头，所述马龙头用于将所述装置连接到单芯电缆，所述装置通过所述单芯电缆被下放到所述套管中。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主探测单元包括：

多个主探头，所述多个主探头沿所述主探测单元的圆周方向均匀地布置，并且所述多个主探头沿所述主探测单元的纵向方向相继地布置；

井下电源模块，配置为提供所述装置进行探测操作所需的电能；

电缆驱动模块，配置为将所述装置探测到的损伤信息上传到地面。

8.根据权利要求2或7所述的装置，其特征在于，所述探头包括发射线圈和接收线圈，并且所述探头采用发射线圈在内层接收线圈在外层的收发一体绕线方式。

9.一种探测套管的损伤信息的系统，其特征在于，所述系统包括：

根据权利要求1至8中任一项所述的装置；

测井绞车，所述测井绞车包括用于将所述装置下放到所述套管中的单芯电缆；

上位机，配置为对所述装置探测到的损伤信息进行存储、处理和成像显示。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述装置探测到的损伤信息数据通过所述单芯电缆上传至所述上位机。