CN116641700B - 一种井下套管位置检测系统和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下套管位置检测系统和检测方法，该系统包括：升降组件、电磁铁组件、光电计数器和主机；升降组件包括架体、电机、线缆轴、线缆；架体设在井口上方，电机的输出轴与线缆轴连接，线缆延伸出线缆轴的一端与电磁铁组件连接；线缆给下入井后的电磁铁组件供电，并带动电磁铁组件上下移动；电磁铁组件包括：电磁铁和侧面的压力传感器，电磁铁与线缆连接，压力传感器与主机电连接，并将检测到的压力信号发送给主机；光电计数器设置在井口上方并对准线缆轴，以检测线缆轴的旋转圈数；光电计数器与主机电连接，将检测的旋转圈数发送给主机；主机用于基于压力信号判断电磁铁是否吸附在套管上，并基于旋转圈数、线缆轴周长确定套管的位置。

Description

一种井下套管位置检测系统和检测方法

技术领域

本发明涉及钻井设备技术领域，特别涉及一种井下套管位置检测系统和检测方法。

背景技术

钻井施工过程中，下套管作业作为钻井工程中一项常规作业，是指把大直径的套管按照设计要求下放到裸眼井预定深度的作业，其是防止孔壁坍塌和冲洗液漏失等孔内事故的可靠而有效的措施。一般情况下，钻井设备经行一定深度的钻井后，均需要向井内下入套管。地质钻井作业与油田钻井作业又存在着较大的差别，一般油田作业时需要从井口下入套管至井底或储层位置；而在地质钻井过程中，只是为保护井壁或者保证钻进过程顺利完成，施工时需要在特定的松软地层或者破碎带等构造复杂层位中布设铁质套管，以实现对地质钻孔的防护。

在地质钻井作业中，对于一些老井或者废井，铁质套管留存在井内首先是资源浪费，其次若该老井需要进行扩井作业或者其他二次开发作业，也需要准确获取井内设施（套管）情况。同样的，该情况也存在于一些水井施工作业中，在一些结构复杂区域或者地层松软区域，水井在施工时也需要通过套管对井壁进行防护。但是，由于老井或者废井作业年限较为久远，其当时施工记录存在严重缺失，或者由于井下情况、地质情况多变，套管也会在井下发生位移。因此，不论是何种因素影响，均需要对井内套管位置进行重新测量。

现有技术中为了实现对井内套管位置进行测量，大多采用滑轮装置携带高清摄像头设备下入井内对井壁/孔壁进行图像采集，以通过高清摄像头设备实时观察井壁/孔壁，最终人为分析来确定套管位置。但通过摄像头观测，一是受孔壁是否干净影响，二是受井中地下水是否清晰影响。导致观测效果并不佳，使用局限性很大。

发明内容

为了增加选择空间以实现对井下套管精准检测和定位，本发明实施例中提供了一种井下套管位置检测系统和检测方法。

第一方面，本发明实施例提供一种井下套管位置检测系统，可以包括：升降组件、电磁铁组件、光电计数器和主机；

所述升降组件可以包括架体、分别设置于所述架体上的电机和线缆轴，以及缠绕在所述线缆轴上的线缆；所述架体用于设置在目标井的井口上方，所述电机的输出轴与所述线缆轴连接，所述线缆延伸出所述线缆轴的一端与所述电磁铁组件连接；所述线缆用于给下入所述目标井后的所述电磁铁组件供电，并通过所述电机驱动以带动所述电磁铁组件在所述目标井中上下移动；

所述电磁铁组件可以包括：电磁铁和设置在所述电磁铁侧面的压力传感器，所述电磁铁与所述线缆连接，所述压力传感器与所述主机电连接，并将检测到的压力信号发送给所述主机；

所述光电计数器用于设置在所述目标井的井口上方并对准所述线缆轴，以用于检测所述线缆轴的旋转圈数；所述光电计数器与所述主机电连接，并将检测的所述旋转圈数发送给所述主机；

所述主机用于基于所述压力信号判断所述电磁铁是否吸附在所述目标井内的套管上，并基于所述旋转圈数以及所述线缆轴的周长确定所述套管的位置。

可选的，所述升降组件还可以包括：设置在所述架体上的滑轮，所述滑轮用于设置在所述目标井的井口上方，所述线缆穿过所述滑轮，以通过所述滑轮引导所述线缆的走向。

可选的，所述升降组件还可以包括：设置在所述架体上的测力传感器，所述测力传感器位于所述滑轮和所述线缆轴之间，并抵接在所述线缆上；所述测力传感器与所述主机电连接；

所述测力传感器用于检测所述线缆张力值，并将检测到的所述张力值发送给所述主机；

所述主机还用于基于所述压力信号和所述张力值判断所述电磁铁是否吸附在所述套管上。

可选的，所述电磁铁组件还可以包括：滚珠，所述滚珠设置在所述电磁铁和/或所述压力传感器的侧面。

可选的，所述电磁铁组件还可以包括：滚珠安装件和弹性件；

所述滚珠安装件设置在所述电磁铁和/或所述压力传感器的侧面，所述滚珠限位于所述滚珠安装件中，所述弹性件一端连接在所述滚珠安装件上，另一端抵接在所述滚珠上；在所述电磁铁组件上下移动过程中，所述弹性件作用在所述滚珠上，以使所述滚珠与所述目标井的井壁和/或所述套管的内壁抵接。

可选的，该系统还可以包括：控制器和供电装置，所述控制器分别与所述供电装置和所述主机电连接；

在所述主机判断所述电磁铁吸附到所述套管上的状态下，所述控制器用于调控所述供电装置供给至所述电磁铁的电流大小，以调整所述电磁铁的磁力。

可选的，该系统还可以包括：与所述主机连接的显示器，所述显示器用于显示检测到的套管位置和所述套管的长度。

第二方面，本发明实施例提供一种使用如第一方面所述的井下套管位置检测系统进行井下套管位置检测方法，可以包括：

将升降组件的架体设置在目标井的井口，并使用所述升降组件中的电机、线缆轴和缠绕在所述线缆轴上的线缆，将电磁铁组件下放入所述目标井的预设位置，设置在所述目标井的井口上方的光电计数器用于检测所述线缆轴的第一旋转圈数，并将所述第一旋转圈数发送给主机；所述主机基于所述第一旋转圈数以及所述线缆轴的周长确定所述预设位置的第一深度值；

给所述电磁铁组件供电，以使所述电磁铁组件中的电磁铁和压力传感器处于工作状态；

使用所述升降组件提升所述电磁铁组件，若到达目标井中设有套管位置处，所述电磁铁吸附在所述套管上，所述压力传感器被激发并将压力信号传递给所述主机，所述光电计数器用于检测所述线缆轴的第二旋转圈数，并将所述第二旋转圈数发送给所述主机；所述主机基于所述第二旋转圈数以及所述线缆轴的周长确定所述套管底部的第二深度值；

使用所述升降组件提升所述电磁铁组件，若到达所述套管的顶部，所述电磁铁从所述套管上脱离，所述压力传感器的压力信号减弱并将压力信号传递给所述主机，所述光电计数器用于检测所述线缆轴的第三旋转圈数，并将所述第三旋转圈数发送给所述主机；所述主机基于所述第三旋转圈数以及所述线缆轴的周长确定所述套管顶部的第三深度值，并基于所述第二深度值和所述第三深度值确定所述套管的长度；

继续使用所述升降组件提升所述电磁铁组件至井口，重复上述方法以检测出所述目标井中所有套管位置及套管长度。

可选的，若所述电磁铁吸附在所述套管上，则调节供电给所述电磁铁的电流大小，以使得所述电磁铁在所述套管上的吸附力和摩擦力达到平衡状态。

可选的，该方法还可以包括：基于设置在所述架体上的测力传感器检测所述线缆的张力值，并将检测到的所述张力值发送给所述主机；

所述主机还用于基于所述压力信号和所述张力值判断所述电磁铁是否吸附在所述套管上。

本发明实施例中提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

本发明实施例中提供了一种井下套管位置检测系统和检测方法，该系统由于主机是实时接收压力传感器检测到的压力信号，通过压力信号的变化进行分析即可判断出电磁铁是否吸附在套管的套管壁上，无需要作业人员实时盯着闭路电视上的画面，进而降低了作业人员的工作强度且提高了检测准确率；同时，由于是通过电磁铁侧面的压力传感器检测到的压力信号的变化来判断电磁铁是否吸附在套管的套管壁上，并以此判断套管的位置，避免了现有技术中高清图像采集设备晃动导致图像清晰度欠佳，作业人员无法精准判断观察套管位置的弊端；本发明实施例中提供的上述电磁铁受淤泥影响较小，尤其是通过前期洗井操作之后，留在套管内壁上薄层淤泥并不影响电磁铁吸附在套管内壁上；电磁铁组件并不受目标井类型的影响（水平井或者水平段除外），对于竖井和斜井而言，均可以实现对井内套管定位和测量，进一步拓展了应用场景。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中提供的井下套管位置检测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的电磁铁组件的结构示意图之一；

图3为本发明实施例中提供的电磁铁组件的结构示意图之二；

图4为本发明实施例中提供的井下套管位置检测方法的流程图；

图5为本发明实施例中提供的井下套管位置检测示意图；

其中，1-升降组件；2-电磁铁组件；3-光电计数器；4-主机；5-控制器；6-供电装置；7-显示器；

11-架体；12-电机；13-线缆轴；14-线缆；15-滑轮；16-测力传感器；

21-电磁铁；22-压力传感器；23-滚珠；24-滚珠安装件；25-弹性件。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“远”、“近”、“前”、“后”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装置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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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。

发明人发现，现有的高清可视化检测系统虽然能够实现对套管位置的检测，但是在实际的使用过程中，仍然存在以下技术缺陷：（1）需要作业人员实时的在闭路电视上盯着由高清摄像头设备所反馈回来的画面，且人工检查仍然会出现出错或纰漏，存在检测精度低的技术缺陷；此外作业人员长时间盯着闭路电视，无疑是增加了作业人员的工作强度。（2）滑轮装置在井内上下运动过程中，容易导致高清摄像头设备晃动/转动，最终导致采集的图像清晰度欠佳，导致作业人员无法准确地观察套管位置。（3）井下实际情况复杂，套管内壁容易粘附淤泥，进而为通过图像精准识别带来了困扰。（4）地质作业中常见有斜井，但是现有的高清可视化检测系统主要依靠重力下放高清图像采集设备，因此无法实现对斜井中的套管位置进行有效检测。

为了解决上述技术问题，本发明实施例中提供了一种井下套管位置检测系统，参照图1和图2所示，该系统可以包括：升降组件1、电磁铁组件2、光电计数器3和主机4；升降组件1可以包括架体11、分别设置于架体11上的电机12和线缆轴13，以及缠绕在线缆轴13上的线缆14；架体11用于设置在目标井的井口上方，电机12的输出轴与线缆轴13连接，线缆14延伸出线缆轴13的一端与电磁铁组件2连接；线缆14用于给下入目标井后的电磁铁组件2供电，并通过电机12驱动以带动电磁铁组件2在目标井中上下移动；电磁铁组件2可以包括：电磁铁21和设置在电磁铁21侧面的压力传感器22，电磁铁21与线缆14连接，压力传感器22与主机4电连接，并将检测到的压力信号发送给主机4；光电计数器3用于设置在目标井的井口上方并对准线缆轴13，以用于检测线缆轴13的旋转圈数；光电计数器3与主机4电连接，并将检测的旋转圈数发送给主机4；主机4用于基于压力信号判断电磁铁21是否吸附在目标井内的套管上，并基于旋转圈数以及线缆轴的周长确定套管的位置。

需要说明的是，本发明实施例中的上述线缆不仅仅能够作为牵引电磁铁组件的牵引绳；而且该线缆中间还穿设有电缆，以为电磁铁组件中的电磁铁供电，并将电磁铁组件中的压力传感器检测到的压力信号传递至地面上的主机。本实施例中的上述线缆轴的至少一个盘面上设置有通孔，光电计算器通过对准该线缆轴上的通孔，并在线缆轴转动时通过盘面对光束遮挡而检测并记录线缆轴转动的旋转圈数。还需要说明的是，本实施例中的电磁铁可以是圆柱状，也可以是棱柱状，本发明实施例对此并不作具体限定，在具体实施时，为了便于安装压力传感器，优选使用棱柱状的电磁铁，这样在侧面上可以安装压力传感器，通过不同侧面压力传感器检测到的压力变化值判断电磁铁是否吸附到套管的内壁上。

本发明实施例中提供的上述系统，通过电磁铁吸附到套管上以及压力传感器检测到的压力信号的变化进行判断并确定是否检测到套管，进而能够通过线缆轴转动圈数以及周长确定井下套管的具体位置。本发明实施例提供的上述系统与现有技术中的基于高清可视化检测系统对套管位置进行检测的方法相比，至少具备以下优点：

（1）本发明实施例中提供的上述系统，由于主机是实时接收压力传感器检测到的压力信号，通过压力信号的变化进行分析即可判断出电磁铁是否吸附在套管的套管壁上，无需要作业人员实时盯着闭路电视上的画面，进而降低了作业人员的工作强度且提高了检测准确率。

（2）由于是通过电磁铁侧面的压力传感器检测到的压力信号的变化来判断电磁铁是否吸附在套管的套管壁上，并以此判断套管的位置，避免了现有技术中高清图像采集设备晃动导致图像清晰度欠佳，作业人员无法精准判断观察套管位置的弊端。

（3）由于井下情况复杂，套管壁上粘附淤泥时，即使经过前期洗井操作，在套管内壁上也会遗留有薄层污泥或者污渍，污泥或者污渍颜色在与套管内壁颜色相差较小的状况下，通过图像无法精准识别；但是，本发明实施例中提供的上述电磁铁受淤泥影响较小，尤其是通过前期洗井操作之后，留在套管内壁上薄层淤泥并不影响电磁铁吸附在套管内壁上。

（4）现有技术中基于高清可视化检测系统对井下套管位置进行检测时，为了实现图像精准识别，对于目标井的类型较为苛刻，只能适用于竖井中，若在斜井中则无法下放或者上提高清可视化设备，同样无法采集高清图像；但是本发明实施例中提供的上述系统，电磁铁组件并不受目标井类型的影响（水平井或者水平段除外），对于竖井和斜井而言，均可以实现对井内套管定位和测量，进一步拓展了应用场景。

（5）本实施例中提供的上述系统的各个设备，整体价格相对于高清可视化检测系统更加低廉，在准确度高的前提下，节约了工程成本。

本发明实施例中的上述井下套管位置检测系统的工作原理或工作逻辑如下：

步骤1、将该系统升降组件的架体设置在目标井的井口上方，通过电机、线缆轴以及线缆将电磁铁组件下放入目标井中；在具体实施时，优选从井底开始自下而上对井内套管的位置进行检测，以避免电磁铁组件中的电磁铁吸附在套管上，吸附力过大导致电磁铁组件无法在重力作用下继续下放的状况发生；下放电磁铁组件过程中，未对电磁铁组件进行通电，这样电磁铁组件在重力作用下会下放至井底或者预设位置，在此过程中，通过设置在井口上方并对准线缆轴的光电计数器检测并记录线缆轴的第一旋转圈数，并将第一旋转圈数发送给主机；主机基于第一旋转圈数以及线缆轴的周长可以计算出电磁铁组件的下放位置（第一深度值）。

本实施例优选将电磁铁组件下放至目标井的井底位置，以实现对目标井中的套管进行全量程检测并定位，当然也可以下放至预设深度（例如200m深度），以实现对目标深度范围内的井中套管进行检测，本发明实施例对此并不作具体限定。

该步骤1中，主机通过第一旋转圈数和线缆轴的周期计算出的电磁铁组件的下放位置，这样解决了现有技术中由于施工年限限制，施工记录丢失无法精确获知目标井深度信息的技术缺陷；同时也解决了目标井坍塌或者地质活动导致目标井实际深度发生变化，而导致现有的施工记录信息不准确最终对井内套管定位出现偏差的弊端。

步骤2、给电磁铁组件供电，以使电磁铁组件中的电磁铁和压力传感器处于工作状态。

步骤3、使用升降组件提升电磁铁组件，若电磁铁组件在提升过程中遇到第一节套管，电磁铁吸附到套管的套管壁上，此时由于压力传感器设置在电磁铁的侧面，压力传感器检测到的压力值会发生变化（即压力传感器被激发），压力传感器将检测到的压力信号通过线缆传递至地面上的主机，主机判断此时电磁铁组件接触并吸附到套管，此时可以记录第一节套管底部的位置；通过提升过程中光电传感器检测并记录的线缆轴的第二旋转圈数，主机通过第二旋转圈数以及线缆轴的周长确定从井底或者预设位置提升的高度，即可以通过第一深度值与该提升的高度值确定第一节套管底部的深度值。

在此需要说明的是，本实施例中在压力传感器在下放至井底或者预设深度之后，通电之后就会一直处于检查压力信号状态，只是电磁铁未吸附在套管的套管壁上时，压力传感器检测到的压力值为零或者较小（例如在斜井中，与井壁接触一侧的压力传感器的压力值不会为零），但是在电磁铁吸附在套管的套管壁上时，磁力影响使得与套管壁接触一侧的压力值增大。

步骤4、继续使用升降组件提升电磁铁组件，若到达第一节套管的顶部，电磁铁会从套管的套管壁上脱离，压力传感器检测到的压力信号减弱并将该压力信号传递给主机，光电计数器检测线缆轴的第三旋转圈数，并将第三旋转圈数发送给主机；主机基于第三旋转圈数以及线缆轴的周长确定套管顶部的第三深度值，并基于第二深度值和第三深度值确定套管的长度。

需要说明的是，本步骤中升降组件在对电磁铁组件提升过程中，电磁铁一直吸附在套管壁上，即沿套管壁上提的过程中摩擦着套管壁向上运移，此时压力传感器检测的压力信号并未明显减弱，该过程中压力传感器一直将检测到的压力信号传递给地面上的主机，主机通过压力信号断崖式变化可以判断出电磁铁组件到达第一节套管的顶部，且电磁铁从套管的套管壁上脱离。

步骤5、继续使用升降组件提升电磁铁组件至井口，重复上述方法以检测出目标井中所有套管位置及套管长度。

需要说明的是，如果本实施例中的目标井为竖井，在脱离上述第一节套管的顶部之后，电磁铁组件会在重力作用下回到目标井的中间部位，此时压力传感器检测的压力信号为零；若该目标井为斜井，则电磁铁组件会沿井壁继续摩擦滑动，此时接触井壁一面的压力传感器检测的压力信号并不为零，但是其压力值比吸附在套管壁上的压力值小。

在一个可选的实施例中，参照图1所示，上述升降组件1还可以包括：设置在架体11上的滑轮15，滑轮15用于设置在目标井的井口上方，线缆14穿过滑轮15，以通过滑轮15引导线缆14的走向。

本发明实施例中，通过滑轮能够引导线缆走向，这样在目标井的井口设置上述升降组件时，就无需将线缆轴设置在目标井的井口上方，而是将滑轮设置在井口上方，滑轮直接位于井口上方，电磁铁组件在上升过程中，滑轮既起到引导方向作用，又能够起到缓冲作用。而且，由于线缆轴是直接与电机的输出端连接，这样设计使得线缆轴不再正对井口上方，对电机位置以及线缆轴位置的设置更加便利。

在另一个可选的实施例中，参照图1所示，升降组件1还可以包括：设置在架体11上的测力传感器16，测力传感器16位于滑轮15和线缆轴13之间，并抵接在线缆14；测力传感器16与主机4电连接；测力传感器16用于检测线缆14张力值，并将检测到的张力值发送给主机4；主机4还用于基于压力信号和张力值判断电磁铁21是否吸附在套管上。

发明人发现，本发明实施例中主机单独基于压力信号来判断是否检测到电磁铁吸附在套管的内壁上，若当与套管内壁一侧接触的压力传感器出现故障时，由于压力传感器无法检测到压力信号变化，最终会导致主机无法判断出套管的位置。因此，发明人从另一维度对电磁铁是否吸附在套管的内壁上进行判断，即通过测量线缆张力的变化，来判断电磁铁是否吸附在套管的内壁上。

例如，当目标井为竖井时，电磁铁未吸附到套管内壁上的状态下，线缆直接牵引电磁铁组件，此时测力传感器检测的线缆的张力值与电磁铁组件的重力呈正相关关系；当电磁铁吸附到套管内壁上的状态下，线缆牵引电磁铁组件向上运移过程中，由于磁力（吸附力）作用，导致电磁铁组件与套管内壁的摩擦力增大，此时牵引电磁铁组件向上运移需要克服电磁铁组件的重力以及上述摩擦力，因此测力传感器检测的线缆张力值会较未吸附状态下增大。在此需要说明的是，本发明实施例中并不对线缆张力值增大的数值有具体限定，通过多次多个套管张力值判断比较，可以预估出一个目标井中在电磁铁吸附在套管的内壁状态下张力值的变化，只要能够通过本实施例中的上述测力传感器以及其他设备的配合，能够判断出目标井内的套管的具体位置即可，本发明实施例对此张力值变化范围并不作具体限定。

还例如，本发明实施例中的上述测力传感器同样适用于目标井为斜井的情况，当电磁铁未吸附到套管内壁上的状态下，线缆牵引电磁铁组件上升，需要克服电磁铁组件的重力在斜井方向的分力，以及重力垂直于斜井方向的摩擦力；当电磁铁吸附至套管内壁上的状态下，还需要克服磁力在垂直于斜井方向的摩擦力，因此测力传感器检测的线缆张力值会较未吸附状态下增大。其原理以及详细说明可以参照上述目标井为竖井的情况，本发明实施例在此不再赘述。

在另一个可选的实施例中，参照图1和图2所示，电磁铁组件2还可以包括：滚珠23，滚珠23设置在电磁铁21和/或压力传感器22的侧面。本发明实施例中的上述滚珠，能够降低电磁铁组件与井壁或者套管内壁之间的摩擦力，使得在上提上述电磁铁组件的过程中更加便利。图2中所示的实施例中，上述滚珠设置在压力传感器侧面，这样在滑动过程中，也不会对上述压力传感器造成损伤。

需要说明的是，本实施例中的上述滚珠结构可以与上述实施例中的测力传感器结构不再同一个具体的实施例中使用，由于滚珠结构会极大的降低摩擦，这样测力传感器很可能不再敏感的检测到线缆张力值的变化。但是发明人如果在经过调试之后，其能够满足测力传感器检测到线缆张力值变化的精度要求，测力传感器结构和滚珠结构也可以在同一个具体的实施例中一并使用，本发明实施例在此不作具体限定。

在另一个可选的实施例中，参照图1和图3所示，电磁铁组件2还可以包括：滚珠安装件24和弹性件25；滚珠安装件24设置在电磁铁21和/或压力传感器22的侧面，滚珠23限位于滚珠安装件24中，弹性件25一端连接在滚珠安装件24上，另一端抵接在滚珠23上；在电磁铁组件2上下移动过程中，弹性件25作用在滚珠23上，以使滚珠23与目标井的井壁和/或套管的内壁抵接。

需要说明的是，本发明实施例中的上述滚珠安装件可以类似于固定套管的卡瓦结构，即上述滚珠安装件在电磁铁组件下方过程中处于收缩状态，在上提过程中处于张开状态，这样能够将滚珠抵接在井壁或者套管的内壁上。当然，上述滚珠安装件也可以是短柱状，其与电磁铁或者压力传感器连接的一端呈转轴活动连接（从上限位转到水平方向，不再向下旋转），这样下放该电磁铁组件时上述结构并不会影响下放进度；在上提过程中，滚珠安装件会处于水平方向，弹性件抵接滚珠于井壁或者套管内壁，以在上提运移过程中滚动摩擦，降低摩擦力，更为便利将上述电磁铁组件提升出目标井。当然，在此过程中并不影响压力传感器以及电磁铁使用，能够正常检测出井内套管的位置。

上述实施例中，上述滚珠通过滚珠安装件安装在电磁铁的侧面上，且与电磁铁连接的一端为转轴活动连接，这样既不阻碍压力传感器工作，又能够在上移过程中减小摩擦。

在另一个可选的实施例中，参照图1所示，该系统还可以包括：控制器5和供电装置6，控制器5分别与供电装置6和主机4电连接；在主机4判断电磁铁21吸附到套管上的状态下，控制器5用于调控供电装置6供给至电磁铁21的电流大小，以调整电磁铁21的磁力。

需要说明的是，本实施例中的上述电磁铁优选使用直流吸盘式电磁铁，这样通过调整供给给电磁铁电流的大小可以实现对电磁铁磁力的调整，这样就可以降低吸附力以及摩擦力，以能够更加便利的将电磁铁组件上提。在具体实施时，可以通过调整供电装置中的电阻的电阻值来调整供给至电磁铁的电流大小，本发明实施例对此并不作具体限定。

在另一个可选的实施例中，参照图1所示，该系统还可以包括：与主机4连接的显示器7，显示器7用于显示检测到的套管位置和套管的长度。

本发明实施例中提供的上述显示器，能够直观显示上述套管位置的以及套管的长度，也可以显示出压力传感器检测的压力信号变化、测力传感器检测的线缆张力值的变化等，也可以将供给至电磁铁的电流大小以及计算出的磁力大小显示在上述显示器中。这样作业人员能够直观地观察到每个设备的工作状态，及时发现问题解决问题，提高了设备故障排除效率，能够安全实现对井下套管位置进行精准检测。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种使用上述井下套管位置检测系统进行井下套管位置检测方法，参照图4和图5所示，该方法可以包括以下步骤：

步骤S41、将升降组件的架体设置在目标井的井口，并使用升降组件中的电机、线缆轴和缠绕在线缆轴上的线缆，将电磁铁组件下放入目标井的预设位置，设置在目标井的井口上方的光电计数器用于检测线缆轴的第一旋转圈数，并将第一旋转圈数发送给主机；主机基于第一旋转圈数以及线缆轴的周长确定预设位置的第一深度值。

步骤S42、给电磁铁组件供电，以使电磁铁组件中的电磁铁和压力传感器处于工作状态。

步骤S43、使用升降组件提升电磁铁组件，若到达目标井中设有套管位置处，电磁铁吸附在套管上，压力传感器被激发并将压力信号传递给主机，光电计数器用于检测线缆轴的第二旋转圈数，并将第二旋转圈数发送给主机；主机基于第二旋转圈数以及线缆轴的周长确定套管底部的第二深度值。

步骤S44、使用升降组件提升电磁铁组件，若到达套管的顶部，电磁铁从套管上脱离，压力传感器的压力信号减弱并将压力信号传递给主机，光电计数器用于检测线缆轴的第三旋转圈数，并将第三旋转圈数发送给主机；主机基于第三旋转圈数以及线缆轴的周长确定套管顶部的第三深度值，并基于第二深度值和第三深度值确定套管的长度。

步骤S45、继续使用升降组件提升电磁铁组件至井口，重复上述方法以检测出目标井中所有套管位置及套管长度。

步骤S46、若电磁铁吸附在套管上，则调节供电给电磁铁的电流大小，以使得电磁铁在套管上的吸附力和摩擦力达到平衡状态。

步骤S47、基于设置在架体上的测力传感器检测线缆的张力值，并将检测到的张力值发送给主机。

步骤S48、主机还用于基于压力信号和张力值判断电磁铁是否吸附在套管上。

本发明实施例提供的上述方法的各个步骤的具体操作以及实现可以参照上述井下套管位置检测系统的相关介绍和说明，该方法在使用时相对于现有基于高清图像检测方式极大地减轻了人眼疲劳度，从而减轻了作业人员的工作强度；且电磁铁组件受环境影响（套管壁上粘附的淤泥）影响较小，能够精确测量套管位置；进一步的，该方法能够应用于目标井为斜井的类型，能够实现多场景应用；本发明实施例中提供的上述方法的其他有益效果以及具体说明可以参照上述系统，本发明实施例在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种井下套管位置检测系统，其特征在于，包括：升降组件、电磁铁组件、光电计数器和主机；

所述升降组件包括架体、分别设置于所述架体上的电机和线缆轴，以及缠绕在所述线缆轴上的线缆；所述架体用于设置在目标井的井口上方，所述电机的输出轴与所述线缆轴连接，所述线缆延伸出所述线缆轴的一端与所述电磁铁组件连接；所述线缆用于给下入所述目标井后的所述电磁铁组件供电，并通过所述电机驱动以带动所述电磁铁组件在所述目标井中上下移动；

所述电磁铁组件包括：电磁铁、设置在所述电磁铁侧面的压力传感器、滚珠安装件、弹性件和滚珠，所述滚珠安装件设置在所述电磁铁和/或所述压力传感器的侧面，所述滚珠限位于所述滚珠安装件中，所述弹性件一端连接在所述滚珠安装件上，另一端抵接在所述滚珠上；在所述电磁铁组件上下移动过程中，所述弹性件作用在所述滚珠上，以使所述滚珠与所述目标井的井壁和/或所述套管的内壁抵接，所述滚珠使得所述电磁铁组件上提过程中更加便利；所述电磁铁与所述线缆连接，所述压力传感器与所述主机电连接，并将检测到的压力信号发送给所述主机；

所述光电计数器用于设置在所述目标井的井口上方并对准所述线缆轴，以用于检测所述线缆轴的旋转圈数；所述光电计数器与所述主机电连接，并将检测的所述旋转圈数发送给所述主机；

所述主机用于基于所述压力信号判断所述电磁铁是否吸附在所述目标井内的套管上，并基于所述旋转圈数以及所述线缆轴的周长确定所述套管的位置和长度。

2.根据权利要求1所述的井下套管位置检测系统，其特征在于，所述升降组件还包括：设置在所述架体上的滑轮，所述滑轮用于设置在所述目标井的井口上方，所述线缆穿过所述滑轮，以通过所述滑轮引导所述线缆的走向。

3.根据权利要求2所述的井下套管位置检测系统，其特征在于，所述升降组件还包括：设置在所述架体上的测力传感器，所述测力传感器位于所述滑轮和所述线缆轴之间，并抵接在所述线缆上；所述测力传感器与所述主机电连接；

所述测力传感器用于检测所述线缆张力值，并将检测到的所述张力值发送给所述主机；

所述主机还用于基于所述压力信号和所述张力值判断所述电磁铁是否吸附在所述套管上。

4.根据权利要求1~3中任一项所述的井下套管位置检测系统，其特征在于，还包括：控制器和供电装置，所述控制器分别与所述供电装置和所述主机电连接；

在所述主机判断所述电磁铁吸附到所述套管上的状态下，所述控制器用于调控所述供电装置供给至所述电磁铁的电流大小，以调整所述电磁铁的磁力。

5.根据权利要求1~3中任一项所述的井下套管位置检测系统，其特征在于，还包括：与所述主机连接的显示器，所述显示器用于显示检测到的套管位置和所述套管的长度。

6.一种使用如权利要求1~5中任一项所述的井下套管位置检测系统进行井下套管位置检测方法，其特征在于，包括：

将升降组件的架体设置在目标井的井口，并使用所述升降组件中的电机、线缆轴和缠绕在所述线缆轴上的线缆，将电磁铁组件下放入所述目标井的预设位置，设置在所述目标井的井口上方的光电计数器用于检测所述线缆轴的第一旋转圈数，并将所述第一旋转圈数发送给主机；所述主机基于所述第一旋转圈数以及所述线缆轴的周长确定所述预设位置的第一深度值；

给所述电磁铁组件供电，以使所述电磁铁组件中的电磁铁和压力传感器处于工作状态；

使用所述升降组件提升所述电磁铁组件，若到达目标井中设有套管位置处，所述电磁铁吸附在所述套管上，所述压力传感器被激发并将压力信号传递给所述主机，所述光电计数器用于检测所述线缆轴的第二旋转圈数，并将所述第二旋转圈数发送给所述主机；所述主机基于所述第二旋转圈数以及所述线缆轴的周长确定所述套管底部的第二深度值；

使用所述升降组件提升所述电磁铁组件，上提过程中所述电磁铁组件的滚珠与所述目标井的井壁和/或所述套管的内壁抵接，所述滚珠使得所述电磁铁组件上提过程中更加便利；若到达所述套管的顶部，所述电磁铁从所述套管上脱离，所述压力传感器的压力信号减弱并将压力信号传递给所述主机，所述光电计数器用于检测所述线缆轴的第三旋转圈数，并将所述第三旋转圈数发送给所述主机；所述主机基于所述第三旋转圈数以及所述线缆轴的周长确定所述套管顶部的第三深度值，并基于所述第二深度值和所述第三深度值确定所述套管的长度；

继续使用所述升降组件提升所述电磁铁组件至井口，重复上述方法以检测出所述目标井中所有套管位置及套管长度。

7.根据权利要求6所述的井下套管位置检测方法，其特征在于，若所述电磁铁吸附在所述套管上，则调节供电给所述电磁铁的电流大小，以使得所述电磁铁在所述套管上的吸附力和摩擦力达到平衡状态。

8.根据权利要求6所述的井下套管位置检测方法，其特征在于，还包括：基于设置在所述架体上的测力传感器检测所述线缆的张力值，并将检测到的所述张力值发送给所述主机；

所述主机还用于基于所述压力信号和所述张力值判断所述电磁铁是否吸附在所述套管上。