CN111999594A - 一种射孔枪内电缆断点定位器及其定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种射孔枪内电缆断点定位器及其定位方法，至少包括：脉冲处理单元，用于发射脉冲电磁波并显示目标射孔枪电缆的断点位置；检测仪器单元，用于接收脉冲电磁波并检测目标射孔枪电缆的断点位置。本发明将射孔枪内电缆断点定位器分为室内部分和室外部分，其中数据信号接收器在安全室内环境中接收室外数据信号发射器的发射数据，在整个检测过程中实现了非接触式检测，检测人员无需将每段射孔簇拆解也无需与炮弹筒触碰，人身安全可靠性极大提高；另外采用的脉冲电流弱化器减弱脉冲电流，使其安全无引爆待测射孔枪内各簇炮弹的危险；且射孔枪内电缆断点定位器的体积较小，抗干扰能力强。

Description

一种射孔枪内电缆断点定位器及其定位方法

技术领域

本发明属于采油工程油藏储层改造装备技术领域，具体涉及一种射孔枪内电缆断点定位器及其定位方法，用于检测射孔枪内电缆断点位置。

背景技术

在采油工程油藏储层改造水力压裂过程中，无论是下枪或起枪，射孔枪内的电缆容易拉伸磨损出现断点，解决的方式是：起出射孔枪将射孔枪的每个射孔簇卸下来排查电缆断点位置，该方法耗时耗力，并且射孔簇中的炮弹有爆炸的可能性，维修人员检修过程中人身安全受到威胁。

目前，在现场仍然使用普通万用表每簇检查断点，而市面上普通电缆查找断点的方法和工具并不适用于油田储层改造水力压裂过程中射孔枪内电缆出现断点的情况，因此对电缆断点的检测在油藏储层改造水力压裂过程中有十分广泛地需求，但我国射孔枪内电缆断点定位检测仪器的研究尚无涉及。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种射孔枪内电缆断点定位器及其定位方法，以克服上述技术缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种射孔枪内电缆断点定位器，至少包括：

脉冲处理单元，用于发射脉冲电磁波并显示目标射孔枪电缆的断点位置；

检测仪器单元，用于接收脉冲电磁波并检测目标射孔枪电缆的断点位置。

进一步地，脉冲处理单元至少包括数据信号接收器、脉冲电磁波发射器、微处理器和显示器，其中：

脉冲电磁波发射器，用于发射脉冲电磁波；

数据信号接收器，用于接收检测仪器单元传输的数据信号；

微处理器，用于处理数据信号接收器传输的数据信号，并根据数据信号判断目标射孔枪电缆的断点位置；

显示器，用于显示微处理器的判断结果。

进一步地，检测仪器单元至少包括脉冲电磁波接收器、脉冲电流转化器、脉冲往返时间记录器、脉冲电流弱化器、环行器、脉冲信号过滤器、脉冲电流放大器以及数据信号发射器，其中：

脉冲电磁波接收器接收脉冲电磁波发射器发射的脉冲电磁波，脉冲电磁波经脉冲电流转化器转化为脉冲电流，脉冲电流传输至脉冲往返时间记录器，脉冲往返时间记录器第一次记录脉冲信号经过时的起始时间t1同时将脉冲电流传输至脉冲电流弱化器，脉冲电流弱化器减弱脉冲电流，减弱后的脉冲电流接入环行器的输入端，环行器的公共端连接于目标射孔枪电缆，脉冲电流在目标射孔枪电缆内产生回返脉冲电流，回返脉冲电流经环行器的公共端传输至脉冲信号过滤器，再经过脉冲电流放大器放大脉冲电流，放大后的脉冲电流经脉冲往返时间记录器第二次记录脉冲信号经过时的返回时间t2，数据信号发射器将两次记录的脉冲时间发射至数据信号接收器，数据信号接收器接收信号后发送至微处理器，微处理器根据数据信号判断目标射孔枪电缆的断点位置并将处理结果发送至显示器。

射孔枪内电缆断点定位器，还包括第一壳体和第二壳体，其中：

数据信号接收器、脉冲电磁波发射器、微处理器和显示器均被封装于第一壳体内，第一壳体置于室内；

脉冲电磁波接收器、脉冲电流转化器、脉冲往返时间记录器、脉冲电流弱化器、环行器、脉冲信号过滤器、脉冲电流放大器以及数据信号发射器均被封装于第二壳体内，第二壳体置于室外。

本发明还提供了一种射孔枪内电缆断点的定位方法，至少包括射孔枪内电缆断点定位器，定位方法具体包括：

脉冲处理单元发射脉冲电磁波，检测仪器单元接收脉冲电磁波并转化为脉冲电流，脉冲电流被传输至目标射孔枪电缆，在目标射孔枪电缆内产生回返脉冲电流，回返脉冲电流传输至检测仪器单元，检测仪器单元根据脉冲电流和回返脉冲电流判断目标射孔枪电缆的断点位置并显示。

进一步地，射孔枪内电缆断点的定位方法，具体包括：

步骤101.脉冲电磁波发射器发射脉冲电磁波至脉冲电磁波接收器；

步骤102.脉冲电流转化器将脉冲电磁波转化为脉冲电流；

步骤103.脉冲电流传输至脉冲往返时间记录器，脉冲往返时间记录器第一次记录脉冲信号经过时的起始时间t1；

步骤104.脉冲电流弱化器减弱脉冲电流；

步骤105.减弱后的脉冲电流经环行器传输至目标射孔枪电缆，在目标射孔枪电缆内产生回返脉冲电流；

步骤106.回返脉冲电流经脉冲信号过滤器传输至脉冲电流放大器；

步骤107.脉冲电流放大器放大脉冲电流；

步骤108.放大后的脉冲电流经脉冲往返时间记录器第二次记录脉冲信号经过时的返回时间t2；

步骤109.数据信号发射器将步骤103记录的起始时间t1和步骤108记录的返回时间t2均发射至数据信号接收器；

步骤110.微处理器根据数据信号接收器的数据信号判断目标射孔枪电缆的断点位置并将处理结果发送至显示器。

微处理器执行如下步骤：

获取脉冲信号第一次经过脉冲往返时间记录器时的起始时间t1，以及脉冲信号第二次经过脉冲往返时间记录器时的返回时间t2；

根据以下公式计算目标射孔枪电缆的断点位置：

d＝[c×(t2-t1)]/（2×a）

式中，a为目标射孔枪电缆的每簇射孔枪长度；

c为脉冲信号在电缆中的传播速度，取值160m/μs；

d为目标射孔枪电缆的第n簇射孔枪，其中n是按照射孔枪自上至下编号所得。

本发明的有益效果如下：

本发明将射孔枪内电缆断点定位器分为室内部分和室外部分，其中数据信号接收器在安全室内环境中接收室外数据信号发射器的发射数据，在整个检测过程中实现了非接触式检测，检测人员无需将每段射孔簇拆解也无需与炮弹筒触碰，人身安全可靠性极大提高；另外采用的脉冲电流弱化器减弱脉冲电流，使其安全无引爆待测射孔枪内各簇炮弹的危险；且射孔枪内电缆断点定位器的体积较小，抗干扰能力强。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是射孔枪内电缆断点定位器的结构示意图。

图2是射孔枪内电缆断点定位方法的数据流向图。

附图标记说明：

1.脉冲处理单元；2.检测仪器单元；3.脉冲电磁波接收器；4.脉冲电流转化器；5.脉冲往返时间记录器；6.脉冲电流弱化器；7.环行器；8.脉冲信号过滤器；9.脉冲电流放大器；10.数据信号发射器；11.数据信号接收器；12.脉冲电磁波发射器；13.微处理器；14.目标射孔枪电缆；15.显示器。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的射孔枪内电缆断点定位器的上、下、左、右。

现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

第一实施方式：

本发明的第一实施方式涉及射孔枪内电缆断点定位器，至少包括：

脉冲处理单元1，用于发射脉冲电磁波并显示目标射孔枪电缆14的断点位置；

检测仪器单元2，用于接收脉冲电磁波并检测目标射孔枪电缆14的断点位置。

参见图1，射孔枪内电缆断点定位器的工作原理如下：

脉冲处理单元1发射脉冲电磁波，检测仪器单元2接收脉冲电磁波并转化为脉冲电流，脉冲电流被传输至目标射孔枪电缆14，在目标射孔枪电缆14内产生回返脉冲电流，回返脉冲电流传输至检测仪器单元2，检测仪器单元2根据脉冲电流和回返脉冲电流判断目标射孔枪电缆14的断点位置并显示。

目前油田领域使用普通万用表每簇检查断点，一方面耗时耗力，另一方面射孔簇中的炮弹有爆炸的可能性，维修人员检修过程中人身安全受到威胁。

本实施方式采用的脉冲检测电缆断点，其主要是利用向目标射孔枪电缆14发射脉冲电磁波，脉冲电磁波沿着目标射孔枪电缆14传输，遇到断点位置时，产生回返脉冲电流信号，此时可以根据计算脉冲电磁波的传输距离而获得电缆断点距离以及该段第几簇有断点，此方法不受射孔枪长度的限制，也不用拆卸每个射孔簇，避免了射孔簇中的炮弹爆炸的可能性，在整个检测过程中实现了非接触式检测，人身安全可靠性极大提高。

第二实施方式：

本实施方式涉及射孔枪内电缆断点定位器，至少包括：

脉冲处理单元1，用于发射脉冲电磁波并显示目标射孔枪电缆14的断点位置；

检测仪器单元2，用于接收脉冲电磁波并检测目标射孔枪电缆14的断点位置。

参见图2，脉冲处理单元1至少包括数据信号接收器11、脉冲电磁波发射器12、微处理器13和显示器15，其中：

脉冲电磁波发射器12，用于发射脉冲电磁波；

数据信号接收器11，用于接收检测仪器单元2传输的数据信号；

微处理器13，用于处理数据信号接收器11传输的数据信号，并根据数据信号判断目标射孔枪电缆14的断点位置；

显示器15，用于显示微处理器13的判断结果。

参见图2，检测仪器单元2至少包括脉冲电磁波接收器3、脉冲电流转化器4、脉冲往返时间记录器5、脉冲电流弱化器6、环行器7、脉冲信号过滤器8、脉冲电流放大器9以及数据信号发射器10，其中：

脉冲电磁波接收器3接收脉冲电磁波发射器12发射的脉冲电磁波，脉冲电磁波经脉冲电流转化器4转化为脉冲电流，脉冲电流传输至脉冲往返时间记录器5，脉冲往返时间记录器5第一次记录脉冲信号经过时的起始时间t1同时将脉冲电流传输至脉冲电流弱化器6，脉冲电流弱化器6减弱脉冲电流，减弱后的脉冲电流接入环行器7的输入端，环行器7的公共端连接于目标射孔枪电缆14，脉冲电流在目标射孔枪电缆14内产生回返脉冲电流，回返脉冲电流经环行器7的公共端传输至脉冲信号过滤器8，再经过脉冲电流放大器9放大脉冲电流，放大后的脉冲电流经脉冲往返时间记录器5第二次记录脉冲信号经过时的返回时间t2，数据信号发射器10将两次记录的脉冲时间发射至数据信号接收器11，数据信号接收器11接收信号后发送至微处理器13，微处理器13根据数据信号判断目标射孔枪电缆14的断点位置并将处理结果发送至显示器15。

射孔枪内电缆断点定位器，还包括第一壳体和第二壳体，其中：

数据信号接收器11、脉冲电磁波发射器12、微处理器13和显示器15均被封装于第一壳体内，第一壳体置于室内，使用数据信号接收器11在安全室内环境中接收室外数据信号发射器10的发射数据，在整个检测过程中实现了非接触式检测，检测人员无需将每段射孔簇拆解也无需与炮弹筒触碰，人身安全可靠性极大提高；

脉冲电磁波接收器3、脉冲电流转化器4、脉冲往返时间记录器5、脉冲电流弱化器6、环行器7、脉冲信号过滤器8、脉冲电流放大器9以及数据信号发射器10均被封装于第二壳体内，第二壳体置于室外，方便与目标射孔枪电缆14接通并检测。

以上所述射孔枪内电缆断点定位器执行以下步骤：

步骤一，室内仪器单元中的脉冲电磁波发射器12发射脉冲电磁波，室外检测仪器中的脉冲电磁波接收器3接收脉冲电磁波，脉冲电磁波经过脉冲电流转化器4转化为脉冲电流，脉冲电流经过脉冲往返时间记录器5第一次记录信号经过的起始时间；

步骤二，脉冲电流经过脉冲电流弱化器6之后接入环行器7的输入端，环行器7的公共端接到待测射孔枪内电缆14，脉冲电流在待测射孔枪内电缆14中产生回返脉冲电流经过环行器7的公共端传到脉冲信号过滤器8，再接入脉冲电流放大器9，脉冲电流放大后经过脉冲往返时间记录器5第二次记录信号经过时的返回时间；

步骤三，将两次记录的脉冲时间用数据信号发射器10发射，室内仪器中的数据信号接收器11接收信号，最后经过计算结果显示器13进行数据计算，显示射孔枪内电缆的断点位于第几个射孔簇内。

脉冲往返时间记录器5记录每个脉冲电流信号的往返双程时间，输入的脉冲电流信号在经过射孔枪内电缆的断点时会产生回返脉冲电流信号，根据室内仪器中的计算结果显示器计算显示两次脉冲电流信号经过的时间差、电缆断点距离以及该段第几簇有断点。

时间差公式：t2-t1；

电缆断点距离公式：d＝[c×(t2-t1)]/（2×a）；

即可得到事件位置，其中a为每簇射孔枪长度，c为脉冲信号在电缆中的传播速度，通常为160m/μs，t1为脉冲往返时间记录器第一次记录信号经过时的起始时间，t2为脉冲往返时间记录器第二次记录信号经过时的返回时间。

具体地：

脉冲电流转化器4将接收到的脉冲电磁波转化为脉冲电流，使检修人员在室内完成断点检查；脉冲电流弱化器6用于减弱脉冲电流，使其安全不引爆待测射孔枪内各簇炮弹，与现有普通万用表检测拆卸下来的每簇断点更具安全可靠性；脉冲往返时间记录器5记录从发出脉冲电流信号到接收返回脉冲电流信号的时间，分辨精度在皮秒量级，测量系统的精度高；数据信号接收器11在安全室内环境中接收室外数据信号发射器10的发射数据，安全可靠。

以上各个部件均可市购获得，其具体结构不属于本发明的保护范围，在此不作详细说明。

第三实施方式：

本实施方式提供了一种射孔枪内电缆断点的定位方法，至少包括射孔枪内电缆断点定位器，定位方法具体包括：

脉冲处理单元1发射脉冲电磁波，检测仪器单元2接收脉冲电磁波并转化为脉冲电流，脉冲电流被传输至目标射孔枪电缆14，在目标射孔枪电缆14内产生回返脉冲电流，回返脉冲电流传输至检测仪器单元2，检测仪器单元2根据脉冲电流和回返脉冲电流判断目标射孔枪电缆14的断点位置并显示。

具体地：

步骤101.脉冲电磁波发射器12发射脉冲电磁波至脉冲电磁波接收器3；

步骤102.脉冲电流转化器4将脉冲电磁波转化为脉冲电流；

步骤103.脉冲电流传输至脉冲往返时间记录器5，脉冲往返时间记录器5第一次记录脉冲信号经过时的起始时间t1；

步骤104.脉冲电流弱化器6减弱脉冲电流；

步骤105.减弱后的脉冲电流经环行器7传输至目标射孔枪电缆14，在目标射孔枪电缆14内产生回返脉冲电流；

步骤106.回返脉冲电流经脉冲信号过滤器8传输至脉冲电流放大器9；

步骤107.脉冲电流放大器9放大脉冲电流；

步骤108.放大后的脉冲电流经脉冲往返时间记录器5第二次记录脉冲信号经过时的返回时间t2；

步骤109.数据信号发射器10将步骤103记录的起始时间t1和步骤108记录的返回时间t2均发射至数据信号接收器11；

步骤110.微处理器13根据数据信号接收器11的数据信号判断目标射孔枪电缆14的断点位置并将处理结果发送至显示器15，微处理器13执行如下步骤：

获取脉冲信号第一次经过脉冲往返时间记录器5时的起始时间t1，以及脉冲信号第二次经过脉冲往返时间记录器5时的返回时间t2；

根据以下公式计算目标射孔枪电缆14的断点位置：

d＝[c×(t2-t1)]/（2×a）

式中，a为目标射孔枪电缆14的每簇射孔枪长度；

c为脉冲信号在电缆中的传播速度，取值160m/μs；

d为目标射孔枪电缆14的第n簇射孔枪，其中n是按照射孔枪自上至下编号所得。

按照本实施方式提供的射孔枪内电缆断点的定位方法对X井的射孔枪实施了电缆断点位置检测，实施过程如下：

起出射孔枪，将射孔枪内的目标射孔枪电缆14连接于定位器内的环行器7的公共端，开启定位器，获取脉冲信号第一次经过脉冲往返时间记录器5时的起始时间t1=0.050μs，脉冲信号第二次经过脉冲往返时间记录器5时的返回时间t2=0.206μs，代入d＝[c×(t2-t1)]/（2×a）=[160m/μs×（0.206-0.050）]/（2×2.5）=5，因此，X井的射孔枪的第5簇有断点，拆卸该簇射孔枪对其进行修复。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (7)

1.一种射孔枪内电缆断点定位器，其特征在于，至少包括：

脉冲处理单元（1），用于发射脉冲电磁波并显示目标射孔枪电缆（14）的断点位置；

检测仪器单元（2），用于接收脉冲电磁波并检测目标射孔枪电缆（14）的断点位置。

2.如权利要求1所述的射孔枪内电缆断点定位器，其特征在于，所述脉冲处理单元（1）至少包括数据信号接收器（11）、脉冲电磁波发射器（12）、微处理器（13）和显示器（15），其中：

脉冲电磁波发射器（12），用于发射脉冲电磁波；

数据信号接收器（11），用于接收检测仪器单元（2）传输的数据信号；

微处理器（13），用于处理数据信号接收器（11）传输的数据信号，并根据数据信号判断所述目标射孔枪电缆（14）的断点位置；

显示器（15），用于显示微处理器（13）的判断结果。

3.如权利要求2所述的射孔枪内电缆断点定位器，其特征在于，所述检测仪器单元（2）至少包括脉冲电磁波接收器（3）、脉冲电流转化器（4）、脉冲往返时间记录器（5）、脉冲电流弱化器（6）、环行器（7）、脉冲信号过滤器（8）、脉冲电流放大器（9）以及数据信号发射器（10），其中：

脉冲电磁波接收器（3）接收脉冲电磁波发射器（12）发射的脉冲电磁波，脉冲电磁波经脉冲电流转化器（4）转化为脉冲电流，脉冲电流传输至脉冲往返时间记录器（5），脉冲往返时间记录器（5）第一次记录脉冲信号经过时的起始时间t1同时将脉冲电流传输至脉冲电流弱化器（6），脉冲电流弱化器（6）减弱脉冲电流，减弱后的脉冲电流接入环行器（7）的输入端，环行器（7）的公共端连接于目标射孔枪电缆（14），脉冲电流在目标射孔枪电缆（14）内产生回返脉冲电流，回返脉冲电流经环行器（7）的公共端传输至脉冲信号过滤器（8），再经过脉冲电流放大器（9）放大脉冲电流，放大后的脉冲电流经脉冲往返时间记录器（5）第二次记录脉冲信号经过时的返回时间t2，数据信号发射器（10）将两次记录的脉冲时间发射至数据信号接收器（11），数据信号接收器（11）接收信号后发送至微处理器（13），微处理器（13）根据数据信号判断目标射孔枪电缆（14）的断点位置并将处理结果发送至显示器（15）。

4.如权利要求3所述的射孔枪内电缆断点定位器，其特征在于，还包括第一壳体和第二壳体，其中：

数据信号接收器（11）、脉冲电磁波发射器（12）、微处理器（13）和显示器（15）均被封装于所述第一壳体内，第一壳体置于室内；

脉冲电磁波接收器（3）、脉冲电流转化器（4）、脉冲往返时间记录器（5）、脉冲电流弱化器（6）、环行器（7）、脉冲信号过滤器（8）、脉冲电流放大器（9）以及数据信号发射器（10）均被封装于所述第二壳体内，第二壳体置于室外。

5.一种射孔枪内电缆断点的定位方法，其特征在于，至少包括如权利要求1～4中任一权利要求所述的射孔枪内电缆断点定位器，所述定位方法具体包括：

脉冲处理单元（1）发射脉冲电磁波，检测仪器单元（2）接收所述脉冲电磁波并转化为脉冲电流，脉冲电流被传输至目标射孔枪电缆（14），在目标射孔枪电缆（14）内产生回返脉冲电流，回返脉冲电流传输至检测仪器单元（2），检测仪器单元（2）根据脉冲电流和回返脉冲电流判断所述目标射孔枪电缆（14）的断点位置并显示。

6.如权利要求5所述的射孔枪内电缆断点的定位方法，其特征在于，具体包括：

步骤101.脉冲电磁波发射器（12）发射脉冲电磁波至脉冲电磁波接收器（3）；

步骤102.脉冲电流转化器（4）将脉冲电磁波转化为脉冲电流；

步骤103.脉冲电流传输至脉冲往返时间记录器（5），脉冲往返时间记录器（5）第一次记录脉冲信号经过时的起始时间t1；

步骤104.脉冲电流弱化器（6）减弱脉冲电流；

步骤105.减弱后的脉冲电流经环行器（7）传输至目标射孔枪电缆（14），在目标射孔枪电缆（14）内产生回返脉冲电流；

步骤106.回返脉冲电流经脉冲信号过滤器（8）传输至脉冲电流放大器（9）；

步骤107.脉冲电流放大器（9）放大脉冲电流；

步骤108.放大后的脉冲电流经脉冲往返时间记录器（5）第二次记录脉冲信号经过时的返回时间t2；

步骤109.数据信号发射器（10）将步骤103记录的起始时间t1和步骤108记录的返回时间t2均发射至数据信号接收器（11）；

步骤110.微处理器（13）根据数据信号接收器（11）的数据信号判断目标射孔枪电缆（14）的断点位置并将处理结果发送至显示器（15）。

7.如权利要求6所述的射孔枪内电缆断点的定位方法，其特征在于，所述微处理器（13）执行如下步骤：

获取脉冲信号第一次经过脉冲往返时间记录器（5）时的起始时间t1，以及脉冲信号第二次经过脉冲往返时间记录器（5）时的返回时间t2；

根据以下公式计算目标射孔枪电缆（14）的断点位置：

d＝[c×(t2-t1)]/（2×a）

式中，a为目标射孔枪电缆（14）的每簇射孔枪长度；

c为脉冲信号在电缆中的传播速度，取值160m/μs；

d为目标射孔枪电缆（14）的第n簇射孔枪，其中n是按照射孔枪自上至下编号所得。

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