CN113406762B - 一种井下光缆连续下入方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种井下光缆连续下入方法及装置。本发明所述方法包括：将光缆事先穿过封隔器、监测件，所述光缆需要下入开采井时通过转筒将其旋转放下至开采井；所述封隔器、监测件通过固定及送入机构进行固定及下入至需要的位置。本发明设计了一种简单、高效的井下光缆及相关监测传感器连续下入的新的技术方案，避免了光缆剪断再熔接带来的相关问题。

Description

一种井下光缆连续下入方法及装置

技术领域

本发明涉及油气开采技术领域，具体涉及一种井下光缆连续下入方法及装置。

背景技术

海洋油气开采过程中经常需要获得精确的油井参数和油藏动态，智能井技术为石油资源提供了一种更加智能化、更灵活可变的管理方式，正受到越来越多的关注，并将成为21世纪石油工业的一项重要技术。在整个生产过程中，智能井通过井下监测系统获得的压力、温度、流量等数据，不仅可以用于生产过程的动态预测，其更大的优势在于能够为油藏动态分析和油井生产的优化控制提供准确、可靠的信息。然而，智能井多用于单井多油层或多分支井的分层合采，而且是边生产边测试(不关井、不停抽)，所获得的井下压力、温度数据的解释方法有别于常规生产井的压力、温度解释。因此，采集数据处理的有效性和数据解释的合理性、准确性直接关系到智能井生产优化控制的成败，最终还会影响到油藏的动态模拟与分析结果。光缆作为井下监测数据的传感与传输通道，需要随同油管一同下入生产井，如需要安装封隔器时，光缆需穿越封隔器，这就需要剪断光缆，将下部光缆穿越封隔器安装、试压后再进行与上部分光缆熔接操作，光缆断点处可能会出现光信号损耗，影响监测数据的准确性和监测系统寿命，且现场作业熔接要求高，作业时间长。

因此，亟需结合实际作业难点，设计一种简单、高效的井下光缆及相关监测传感器连续下入的新的技术方案，以解决光缆剪断再熔接带来的相关问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明拟提出一种井下光缆连续下入方法及装置，以克服现有技术的其中部分或全部缺陷。

本发明首先提出一种井下光缆连续下入方法，所述方法包括：

将光缆事先穿过封隔器、监测件，所述光缆需要下入开采井时通过转筒将其旋转送至开采井井口；所述封隔器、监测件通过固定及送入机构进行固定及下入至需要的位置。

根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括事先将所述光缆与所述监测件进行预连接；优选地，所述方法还包括通过控制系统对所述光缆、封隔器及监测件的下入速度进行控制，通过深度记录机构读取所述光缆、封隔器及监测件的下入深度。

根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括：使所述光缆对所述封隔器进行预穿越后将所述封隔器的两端进行密封，然后进行封隔器穿越孔密封试压测试。

根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括对所述封隔器、监测件、固定及送入机构进行撬装安装。

根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括：通过下底盘驱动所述固定及送入机构对所述封隔器及监测件进行下放。

本发明还提出一种井下光缆连续下入装置，所述装置用于执行所述的井下光缆连续下入方法，所述装置包括：

转筒，其被配置为通过旋转将光缆下放至井口；

固定及送入机构，其被配置为将封隔器、监测件进行固定及下入至需要的位置。

根据本发明的一种实施方式，所述固定及送入机构为所述固定及送入机构为可转动、可伸长的机械臂组件，包括机械臂下部和机械臂上部，所述机械臂下部和所述机械臂上部之间可转动连接，所述机械臂下部连接所述下转盘并能伸缩，所述机械臂上部能带动所述封隔器或监测件转动一定角度。

根据本发明的一种实施方式，所述装置还包括下底盘，该下底盘被配置为驱动所述固定及送入机构对所述封隔器及监测件进行下放。

根据本发明的一种实施方式，所述装置还包括撬装支架，所述转筒、固定及送入机构及下底盘均撬装于所述撬装支架内。

根据本发明的一种实施方式，所述装置还包括传感器托筒，其用于安装固定监测件，并对安装在其上的监测件在下井过程和在井下工作过程进行机械保护；优选地，所述装置还包括深度记录机构，通过该深度记录机构读取所述光缆、封隔器及监测件的下入深度；优选地，所述装置还包括控制系统，该控制系统用于对所述光缆、封隔器及监测件的下入速度进行控制；优选地，所述装置还包括密封组件，该密封组件用于实现所述光缆从封隔器穿越或从井口装置穿越后的高压密封。

本发明提供的井下光缆连续下入方法及装置，可实现不同封隔层段光缆及监测装置如光纤传感器等的连续下入，以避免井下光纤的剪断熔接，有效减小了因续接导致的光信号损耗所带来的误差，提高了温度压力参数的测量精度与传感器下入安装效率，减少了作业时间。

附图说明

图1为本发明一实施例井下光缆连续下入装置正视结构示意图；

图2为本发明一实施例井下光缆连续下入装置俯视结构示意图；

图3为本发明一实施例井下光缆连续下入装置将封隔器旋转至井口倾斜方向结构示意图；

附图标号：

1、转筒；2、下转盘；3、封隔器；4、传感器托筒；5、固定及送入机构；6、光缆；7、撬装支架；8、机械臂下部；9、机械臂上部；10、卡爪。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

除非单独定义指出的方向以外，本文中涉及到的上、下等方向均是以本发明所示的图1中的上、下等方向为准，在此一并说明。

本发明的目的在于提供一种井下光缆连续下入方法及装置，可实现不同封隔层段光缆及监测装置如光纤传感器等的连续下入，以避免井下光纤的剪断熔接，有效减小因续接导致的光信号损耗所带来的误差，提高温度压力参数的测量精度与传感器下入安装效率，减少作业时间，记录光缆下入深度。

本发明首先提出一种井下光缆连续下入方法，所述方法包括：

将光缆事先穿过封隔器、监测件，所述光缆需要下入开采井时通过转筒将其旋转放下至开采井井口；所述封隔器、监测件通过固定及送入机构进行固定及下入至需要的位置。

本发明还提出一种井下光缆连续下入装置，所述装置用于执行所述的井下光缆连续下入方法，所述装置包括：

转筒，其被配置为将光缆旋转下放至开采井；

固定及送入机构，其被配置为将封隔器、监测件进行固定及下入至需要的位置。

通过上述技术方案，可以不用剪断光缆，而是通过事先将光缆穿过封隔器等设备，再分别将光缆与封隔器及监测件等下至要求的深度，为智能井通过井下监测系统进行监测的工作提供了一条不同的技术构思及解决方案。

根据本发明的一种实施方式，本发明的井下光缆连续下入装置，主要包括撬装支架、转筒、下转盘、封隔器组、光纤传感器托筒、固定及送入机构、下入长度自动读取机构、油管配套连接工具等组成。

如图1、2所示，转筒1与下转盘2之间有转动件连接，转筒1与下转盘2之间可相对转动。装置内安装控制系统能控制转筒1或下转盘2各自的转速并读取光缆6的长度以记录下深。封隔器3内部提前穿越光缆6，并完成密封，置于连续下入装置撬装支架7内，光纤传感器提前固定在传感器托筒4上，并与光缆6做好连接、密封与机械保护，置于装置撬装支架7内。与封隔器3、传感器连接的光缆6缠绕于转筒1。可通过旋转转筒1释放缠绕的光缆。待需封隔器3或传感器下入至设计深度时，固定及送入机构5将封隔器或传感器送至井口。如此可实现不同封隔层段光缆和光纤传感器连续下入，其避免了井下光缆在作业现场的剪断熔接，能有效减小因熔接导致的光信号损耗，提高井下光缆测量精度、使用寿命，以及光缆下入安装效率，并且加工方便，投资成本低，应用前景良好。

本发明中所述撬装是设备框架和设备整体组合的一种形式，指一组设备固定在底盘上，移动整体就可以使用了。简单的说，就是把机组各个部分安装在一个大型的整体底座上，就叫撬装式安装。运输时整体运输就可以了。这里撬装的主要目的是方便运输，海上作业需要用船运至平台，做成一个撬装会方便很多。

本实施方式解决了因井下光纤的剪断熔接而导致的光信号损耗所带来的误差问题，提高了温度、压力等参数的测量精度与传感器下入安装的效率。

根据本发明的一种实施方式，转筒1较轻且缠绕有铠装光缆，下转盘2作为底盘其重量较重，与固定及送入机构5连接，转筒1与下转盘2之间有转动轴承连接，可在下入过程中相对转动来释放缠绕在转筒上的光缆。光缆6与封隔器3等可不同时下入井下。装置内安装控制系统能控制转速，且具备光缆长度读取功能，当光缆连续下入时可记录下入的具体深度，还能够保证避免光缆不受过大扭矩而发生性能受损。

根据本发明的一种实施方式，密封组件用来实现井下铠装光缆从封隔器穿越或从井口装置穿越后的高压密封。在安装时将井下铠装光缆穿过封隔器3，封隔器3两端所用密封组件安装在井下铠装光缆上，再把密封组件安装到封隔器两端的NPT螺纹处，穿越处具备机械保护设计，并完成穿越孔的密封试压。比如，设计光缆穿越孔可穿越截面为11mm*11mm的光缆，在密封处除去外部封装，设计密封组件的密封卡套为1/4″的连接口径。

根据本发明的一种实施方式，传感器托筒4用于安装固定井下光纤传感器，并对安装在其上的光纤传感器在下井过程和在井下工作过程中起到机械保护的作用，传感器托筒4可以是管状固定装置，内部可流动生产的油气，外壁上开有槽，槽内可安放传感器，并可在周向通过卡爪卡紧固定，槽外还有盖可以将传感器覆盖，以保护传感器。传感器托筒4可以上下连接油管。传感器前后可和光缆连接。

安装时，对光缆和光纤传感器进行预连接，传感器托筒4可以固定光纤传感器，以防止铠装光缆和传感器在下井的过程中与传感器发生相对旋转和相对移动，保证传感器信号传输的安全、可靠。

根据本发明的一种实施方式，固定及送入机构5连接于下转盘2的本体上，不工作时作为固定机构用于放置待下入的封隔器和传感器托筒，组数可根据实际需要的封隔器和传感器托筒数目进行调整。当需要下入作业时，可作为机械送入机构将封隔器或传感器送入井口。

具体地，固定及送入机构5为可转动、可伸长的机械臂组件，主要包括机械臂下部8和机械臂上部9，机械臂下部8和机械臂上部9之间可转动连接，机械臂下部8连接下转盘2，机械臂上部9可配合连接卡爪10将封隔器3或监测件固定，并能带动封隔器3或监测件转动一定角度。开始使用时，将封隔器或监测件固定在下底盘、光缆转筒四周，并事先穿越光缆，当需要下入时，下底盘2转动带动机械臂下部8转动从而将拟下入的封隔器或监测件旋转至井口方向，机械臂下部8再沿井口方向径向伸长，机械臂上部9向井口方向倾斜(倾斜角度不大于45°)，再配合吊具将封隔器从固定及送入机构5吊起，并将其下入井口，这样就能够实现将封隔器或监测件送至井口的操作。

光缆用于井下监测数据光信号的传输，考虑到智能井因施工、长周期运行过程可能出现意外，导致光纤损坏，特设计多芯备用光纤，比如分配传感器组件每个各备用2芯光纤，选用多芯单模光纤铠装光缆，光缆金属铠装外径为1/4″、外部为11mm*11mm保护封装。井下光缆在安装过程中，需要穿越井口装置和各地层封隔器，需要实现在油管柱外、井下ICV管柱外的悬挂安装和保护。

根据本发明的一种实施方式，深度记录机构可实现在下入过程中对光缆、封隔器等的下入深度进行实时的记录。

以上涉及所有机构及原件可集成在撬装支架7内，便于海上运输及平台吊装，并对连续下入系统进行保护。

配套油管连接工具，用于封隔器与油管的连接，连接工具上下螺纹方向相反，比如上螺纹用于连接封隔器，下螺纹用于连接油管，即可实现封隔器和油管不转动的情况下，仅转动配套连接工具即可实现封隔器与油管的连接，满足上扣扭矩的要求。

本发明可通过以下具体实施方式实现井下光缆连续下入的：

一种井下光缆连续下入装置，其使用步骤如下：

S1：在工厂内将光缆与光纤传感器进行预连接，使光缆对封隔器进行预穿越和密封，然后进行封隔器穿越孔密封试压测试；

S2：将装置撬装运至平台井口指定位置；

S3：作业时，在平台井口通过送入机构将第一组传感器托筒送至井口并与油管连接；

S4：随着下入过程的进行，转动转筒释放光缆，保证光缆受力恒定，记录下入深度，到达指定深度时，在平台井口通过固定及送入机构将封隔器和传感器托筒送至井口；

S5：重复上述步骤，即可实现现场不剪断光缆的连续下入。

需要说明的是，在本文中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

此外，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中实施例的各零部件、装置都是可以有所变化的，各实施方式都可根据需要进行组合或删减，附图中并非所有部件都是必要设置，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所述的这些实施例，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (4)

1.一种井下光缆连续下入方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：设置一井下光缆连续下入装置，该井下光缆连续下入装置包括：转筒，其被配置为通过旋转将光缆旋转下放至开采井；封隔器，其内部提前穿过光缆；传感器托筒，其用于安装固定监测件，并对安装在其上的监测件在下井过程和在井下工作过程进行机械保护，监测件内部提前穿过光缆；固定及送入机构，其被配置为将封隔器、监测件进行固定及调整至需要的位置；下转盘，设置在转筒的底部，下转盘与转筒之间有转动件连接，转筒与下转盘之间可相对转动，下转盘被配置为驱动固定及送入机构对封隔器及监测件进行下放；与封隔器、监测件连接的光缆缠绕于转筒，当光缆需要下入开采井时通过转筒将其旋转放下至开采井，封隔器、监测件通过固定及送入机构进行固定及下入至需要的位置；

S2：在工厂内将光缆与监测件进行预连接，使光缆对封隔器进行预穿越和密封，然后进行封隔器穿越孔密封试压测试；

S3：将装置撬装运至平台井口指定位置；

S4：作业时，在平台井口通过固定及送入机构将第一组传感器托筒送至井口并与油管连接；

S5：随着下入过程的进行，转动转筒释放光缆，保证光缆受力恒定，记录下入深度，到达指定深度时，在平台井口通过固定及送入机构将封隔器和第二组传感器托筒送至井口；

S6：重复上述步骤，即可实现现场不剪断光缆的连续下入。

2.根据权利要求1所述的井下光缆连续下入方法，其特征在于，所述固定及送入机构为可转动、可伸长的机械臂组件，包括机械臂下部和机械臂上部，所述机械臂下部和所述机械臂上部之间可转动连接，所述机械臂下部连接所述下转盘并能伸缩，所述机械臂上部能带动所述封隔器或监测件转动一定角度。

3.根据权利要求2所述的井下光缆连续下入方法，其特征在于，所述井下光缆连续下入装置还包括撬装支架，所述转筒、固定及送入机构及下转盘均撬装于所述撬装支架内。

4.根据权利要求3所述的井下光缆连续下入方法，其特征在于，所述井下光缆连续下入装置还包括深度记录机构，通过该深度记录机构读取所述光缆、封隔器及监测件的下入深度；

所述井下光缆连续下入装置还包括控制系统，该控制系统用于对所述光缆、封隔器及监测件的下入速度进行控制；

所述井下光缆连续下入装置还包括密封组件，该密封组件用于实现所述光缆从封隔器穿越或从井口装置穿越后的高压密封。

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