CN113175320B - 一种利用平行光尺测量井壁孔眼尺寸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于石油测井技术领域，具体涉及一种利用平行光尺测量井壁孔眼尺寸的方法。其包括以下步骤：在测量光尺短节的镜头周围布置四个点光源，使四个点光源的光线相互平行；将井下工具单元和测量光尺短节下放到井内；转动测量光尺短节，至镜头对准待测孔眼；四个点光源将光束投射到井壁上，镜头对孔眼和四个点光源在井壁的投射光点进行拍摄；计算连线垂直于井筒轴线的两个点光源在井壁投影的距离；计算孔眼的实际尺寸。本发明提供了一种利用平行光尺测量井壁孔眼尺寸的方法。

Description

一种利用平行光尺测量井壁孔眼尺寸的方法

技术领域

本发明属于石油测井技术领域，具体涉及一种利用平行光尺测量孔眼尺寸的方法。

背景技术

多簇压裂是非常规储层增产改造的主要措施。受施工中总摩阻及裂缝附近应力场不断变化的影响，每簇裂缝流动的阻力均不同，多簇水力裂缝的延伸通常是不均匀的。研究证明簇开启率通常较低，高达40％的射孔簇没有得到有效改造。因此如何对多簇压裂工艺进行优化，使每个射孔簇均有效启裂进液，实现整个压裂段上充分的、均匀的改造，是非常规储层改造技术研究的重点。

目前主要通过投放暂堵材料封堵延伸较好的射孔簇，憋压产生新裂缝的方式提高簇开启率。暂堵材料主要采用暂堵球，直径在10～20mm左右，起到堵塞射孔孔眼的作用。射孔孔眼直径通常在10mm左右，但由于压裂施工中支撑剂对射孔孔眼的冲蚀作用，以及各个射孔孔眼进液量不同，射孔孔眼的形状和大小存在差异。有必要对井下射孔孔眼的尺寸进行测量，为暂堵材料、投放时机等的设计提供支撑。

井下摄像仪器在拍摄井壁时，镜头与井壁拍摄目标的相对位置关系是随着镜头的旋转而变化的。镜头离井壁远，所得影像小；镜头离井壁近，所得影像大；镜头与目标正面方向存在夹角，则影像发生畸变。因此，现有的井下摄像仪器获得的射孔孔眼图像是在不同的拍摄条件下获得的，射孔孔眼图像之间无法直接进行比较，射孔孔眼的真实尺寸也难以获知。

因此，需要提供一种可对射孔孔眼乃至井壁上的任何几何形状进行测量的仪器，以解决先前技术存在的问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种利用平行光尺测量井壁孔眼尺寸的方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种利用平行光尺测量井壁孔眼尺寸的装置，包括井下工具单元，井下工具单元的另一端转动连接有测量光尺短节，测量光尺短节上安装有镜头，测量光尺短节的镜头周围设置有四个点光源，四个点光源的光线相互平行，四个点光源在井壁上投射出四个光点，四个光点所围图形为测量光尺。

当镜头的光轴竖直时，测量光尺与测量光尺短节上四个点光源所围图形尺寸相同。当镜头偏转时，测量光尺相对于四个点光源所围图形发生一定比例的变形。镜头偏转一定的角度后，测量光尺的尺寸与四个点光源所围图形的尺寸满足确定的关系。根据投影关系，照片中，测量光尺与测量光尺短节上四个点光源所围图形尺寸相同。因此，计算测量光尺的尺寸后，可根据照片中孔眼所占比例与测量光尺的尺寸的乘积得到孔眼真实尺寸。无论镜头与井壁上孔眼的距离如何，均可通过计算得到孔眼真实尺寸，从而实现测量井壁孔眼真实尺寸的目的。

作为本发明的优选方案，所述四个点光源的连线为矩形，四个点光源的侧边连线与井筒轴线平行。测量光尺短节与井筒轴线基本平行，则四个点光源的连线为矩形时，测量光尺也为矩形。可将测量光尺平行于井筒轴线的边记为横轴，垂直于井筒轴线的边记为纵轴。由于测量光尺短节与井筒轴线基本平行，则测量光尺的横轴与四个点光源所围图形的横轴比例为1。只需计算测量光尺短节上光源图形和测量光尺的纵轴比例，即可得到孔眼形状的变形比例，可简化计算。

作为本发明的优选方案，对角的两个点光源的连线的中心与镜头的中心重合，使得照片上孔眼处于测量光尺的中心，方便对孔眼尺寸进行计量和计算。

作为本发明的优选方案，所述井下工具单元包括依次连接的电缆头、第一扶正器、加重杆和第二扶正器，所述测量光尺短节连接于第二扶正器远离加重杆的一端。第一扶正器和第二扶正器能对测量光尺短节进行扶正，保证测量光尺短节与井筒轴线基本保持平行，从而照片中的横轴不产生变形。

一种利用平行光尺测量井壁孔眼尺寸的方法，包括如下步骤：

S1：在测量光尺短节的镜头周围布置四个点光源，使四个点光源的光线相互平行；所述四个点光源的连线为矩形，四个点光源的侧边连线与井筒轴线平行；

S2：将井下工具单元和测量光尺短节下放到井内，使测量光尺短节的镜头到达待测位置；

S3：转动测量光尺短节，至镜头对准待测孔眼；四个点光源将光束投射到井壁上，镜头对孔眼和四个点光源在井壁的投射光点进行拍摄；

S4：计算连线垂直于井筒轴线的两个点光源在井壁投影的距离：

其中，镜头从竖直向上位置转动至朝向待测孔眼位置转动的角度为α，四个点光源记为A、B、C、D，AB垂直于井筒轴线，AD平行于井筒轴线，AB在井壁上的投影为A'B'，R为井筒半径，h为测量光尺短节的轴心距井壁最下方的距离；

S5：计算孔眼的实际尺寸，平行于井筒轴线方向上孔眼的真实尺寸x＝k×AD，垂直于井筒轴线方向上孔眼的真实尺寸为y＝j×A'B'；其中，k为照片中平行于井筒轴线方向上孔眼尺寸与AD在照片上的尺寸的比值，j为照片中孔眼垂直于井筒轴线方向上孔眼尺寸与AB在照片上的尺寸的比值。

作为本发明的优选方案，在步骤S1中，对角的两个点光源的连线的中心与镜头的中心重合。

作为本发明的优选方案，在步骤S2中，所述井下工具单元包括依次连接的电缆头、第一扶正器、加重杆和第二扶正器，所述测量光尺短节的转轴连接于第二扶正器远离加重杆的一端。

本发明的有益效果为：

本发明的镜头偏转一定的角度后，测量光尺的尺寸与四个点光源所围图形的尺寸满足确定的关系。根据投影关系，照片中，测量光尺与测量光尺短节上四个点光源所围图形尺寸相同。因此，计算测量光尺的尺寸后，可根据照片中孔眼所占比例与测量光尺的尺寸的乘积得到孔眼真实尺寸。无论镜头与井壁上孔眼的距离如何，均可通过计算得到孔眼真实尺寸，从而实现测量井壁孔眼真实尺寸的目的。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是镜头不偏转时的光尺原理示意图；

图3是镜头偏转后的光尺原理示意图；

图4是照片中成像效果图；

图5是井壁上真实孔眼和光点示意图。

图中，1-井下工具单元；2-测量光尺短节；3-镜头；4-点光源；5-测量光尺；6-井筒；7-孔眼；11-电缆头；12-第一扶正器；13-加重杆；14-第二扶正器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，一种利用平行光尺测量井壁孔眼尺寸的装置，包括井下工具单元1，井下工具单元1的另一端转动连接有测量光尺短节2，测量光尺短节2上安装有镜头3，测量光尺短节2的镜头3周围设置有四个点光源4，四个点光源4的光线相互平行，四个点光源4在井壁上投射出四个光点，四个光点所围图形为测量光尺5。图2中，A、B、C、D为四个点光源4，O为镜头3中心。

如图2所示，当镜头3、井筒中心O'和孔眼7在一条直线上时，测量光尺5与四个点光源4所围图形尺寸相同。如图3所示，当镜头3、井筒中心O'和孔眼7不在一条直线上时，测量光尺5相对于四个点光源4所围图形发生一定比例的变形。镜头3偏转一定的角度后，测量光尺5的尺寸与四个点光源4所围图形的尺寸满足确定的关系。根据投影关系，照片中，测量光尺5的尺寸与测量光尺短节2上四个点光源4所围图形尺寸相同。因此，计算测量光尺5的尺寸后，可根据照片中孔眼7所占比例与测量光尺5的尺寸的乘积得到孔眼7真实尺寸。无论镜头3与井壁上孔眼7的距离如何，均可通过计算得到孔眼7真实尺寸，从而实现测量井壁孔眼7真实尺寸的目的。

图2和图3中，A、B为点光源4，O为镜头3中心，O'为井筒6中心，A'、B'点分别为A、B在井壁投射的光点；α为镜头3的偏转角度。以测量水平井井壁的孔眼7尺寸为例，测量光尺短节2放入井内后，在重力的作用下第一扶正器12和第二扶正器14会紧靠井筒6的下壁，测量光尺短节2与井筒6轴线基本保持平行。镜头3处于竖直方向时，四个点光源4所围图形与测量光尺5尺寸相同。记镜头3竖直向上时为零度方向，则α为镜头3的朝向相对于竖直向上方向的偏转角度。

为了进一步简化计算，所述四个点光源4的连线为矩形，四个点光源4的侧边连线与井筒6轴线平行。测量光尺短节2与井筒6轴线基本平行，则四个点光源4的连线为矩形时，测量光尺5也为矩形。可将测量光尺5平行于井筒6轴线的边记为横轴，垂直于井筒6轴线的边记为纵轴。由于测量光尺短节2与井筒6轴线基本平行，则测量光尺5的横轴与四个点光源4所围图形的横轴比例为1。只需计算测量光尺短节2上光源图形和测量光尺5的纵轴比例，即可得到孔眼7形状的变形比例，可简化计算。

对角的两个点光源4的连线的中心与镜头3的中心重合，使得照片上孔眼7处于四个光点中心，方便对孔眼7尺寸进行计量和计算。

其中，所述井下工具单元1包括依次连接的电缆头11、第一扶正器12、加重杆13和第二扶正器14，所述测量光尺短节2的转轴连接于第二扶正器14远离加重杆13的一端。第一扶正器12和第二扶正器14能对测量光尺短节2进行扶正，保证测量光尺短节2与井筒6轴线基本保持平行，从而照片中的横轴不产生变形。第一扶正器12和第二扶正器14的外径相同。光尺短节3的轴心在井筒6横截面上的高度等于扶正器外径的一半。

一种利用平行光尺测量井壁孔眼尺寸的方法，包括如下步骤：

S1：在测量光尺短节2的镜头3周围布置四个点光源4，使四个点光源4的光线相互平行；所述四个点光源4的连线为矩形，四个点光源4的侧边连线与井筒6轴线平行；对角的两个点光源4的连线的中心与镜头3的中心重合；

S2：将井下工具单元1和测量光尺短节2下放到井内，使测量光尺短节2的镜头3到达待测位置；

S3：转动测量光尺短节2，至镜头3对准待测孔眼7；四个点光源4将光束投射到井壁上，镜头3对孔眼7和四个点光源4在井壁的投射光点进行拍摄；

S4：计算连线垂直于井筒6轴线的两个点光源4在井壁投影的距离：

其中，镜头3从竖直向上位置转动至朝向待测孔眼7位置转动的角度为α，四个点光源4记为A、B、C、D，AB垂直于井筒6轴线，AD平行于井筒6轴线，AB在井壁上的投影为A'B'，R为井筒6半径，h为测量光尺短节2的轴心距井壁最下方的距离；

S5：计算孔眼7的实际尺寸，平行于井筒6轴线方向上孔眼7的真实尺寸x＝k×AD，垂直于井筒6轴线方向上孔眼7的真实尺寸为y＝j×A'B'；其中，k为照片中平行于井筒6轴线方向上孔眼7尺寸与AD在照片上的尺寸的比值，j为照片中孔眼7垂直于井筒6轴线方向上孔眼7尺寸与AB在照片上的尺寸的比值。

由于，测量光尺短节2大致平行于井筒6轴线，则平行于井筒6轴线的点光源4连线AD在井壁上的投影光点连线A'D'＝AD。

以下为具体测量案例：

如图3和图4所示，在α＝68.9°条件下拍摄，且AB＝AD＝15mm，h＝27mm，R＝57.15mm。

代入步骤S4中的公式计算得，A'B'＝17.3mm。

图4中照片上，测量光尺5所围区域的像素为189×189，孔眼7在平行于井筒6轴线方向上的像素为93个，孔眼7在垂直于井筒6轴线方向上的像素为52个。

图5中，平行于井筒6轴线方向上孔眼7的真实尺寸x＝k×AD＝(93/189)×15mm＝7.38mm。垂直于井筒6轴线方向上孔眼7的真实尺寸为y＝j×A'B'＝(52/189)×17.3mm＝4.76mm。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种利用平行光尺测量井壁孔眼尺寸的方法，其特征在于，

使用的利用平行光尺测量井壁孔眼尺寸的装置包括井下工具单元(1)，井下工具单元(1)的另一端转动连接有测量光尺短节(2)，测量光尺短节(2)上安装有镜头(3)，测量光尺短节(2)的镜头(3)周围设置有四个点光源(4)，四个点光源(4)的光线相互平行，四个点光源(4)在井壁上投射出光点，四个光点所围图形为测量光尺(5)；

包括如下步骤：

S1：在测量光尺短节(2)的镜头(3)周围布置四个点光源(4)，使四个点光源(4)的光线相互平行；所述四个点光源(4)的连线为矩形，四个点光源(4)的侧边连线与井筒(6)轴线平行；

S2：将井下工具单元(1)和测量光尺短节(2)下放到井内，使测量光尺短节(2)的镜头(3)到达待测位置；

S3：转动测量光尺短节(2)，至镜头(3)对准待测孔眼(7)；四个点光源(4)将光束投射到井壁上，镜头(3)对孔眼(7)和四个点光源(4)在井壁的投射光点进行拍摄；

S4：计算连线垂直于井筒(6)轴线的两个点光源(4)在井壁投影的距离：

其中，镜头(3)从竖直向上位置转动至朝向待测孔眼(7)位置转动的角度为α，四个点光源(4)记为A、B、C、D，AB垂直于井筒(6)轴线，AD平行于井筒(6)轴线，AB在井壁上的投影为A'B'，R为井筒(6)半径，h为测量光尺短节(2)的轴心距井壁最下方的距离；

S5：计算孔眼(7)的实际尺寸，平行于井筒(6)轴线方向上孔眼(7)的真实尺寸x＝k×AD，垂直于井筒(6)轴线方向上孔眼(7)的真实尺寸为y＝j×A'B'；其中，k为照片中平行于井筒(6)轴线方向上孔眼(7)尺寸与AD在照片上的尺寸的比值，j为照片中孔眼(7)垂直于井筒(6)轴线方向上孔眼(7)尺寸与AB在照片上的尺寸的比值。

2.根据权利要求1所述的一种利用平行光尺测量井壁孔眼尺寸的方法，其特征在于，在步骤S1中，对角的两个点光源(4)的连线的中心与镜头(3)的中心重合。

3.根据权利要求1所述的一种利用平行光尺测量井壁孔眼尺寸的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述井下工具单元(1)包括依次连接的电缆头(11)、第一扶正器(12)、加重杆(13)和第二扶正器(14)，所述测量光尺短节(2)的转轴连接于第二扶正器(14)远离加重杆(13)的一端。