CN204804815U - 一种钻井防碰预警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种钻井防碰预警装置，所述装置包括振动传感器，数据采集分析器以及数据信号发射器，所述数据采集分析器与所述振动传感器相连接，所述信号发射器与所述数据采集分析器相连接；所述振动传感器用于监测邻井套管端口的振动，并将采集到的振动信号传递至所述数据采集分析器，所述数据采集分析器用于根据所述振动信号的强度，计算钻井钻头与领井套管的最近距离，所述数据信号发射器在所述最近距离小于安全距离时，发射预警信号。所述装置克服了现有技术中钻井存在的穿透邻井套管的风险，增大了钻井作业的安全性。

Description

一种钻井防碰预警装置

技术领域

本实用新型属于石油钻井工程领域，特别涉及钻井监督中防碰预警装置。

背景技术

目前，随着油田开发需求的日益增长，很多油田的钻井数量呈现大幅度增长趋势。因此，很多油田，尤其是井网面积的油田面临着较大的井眼碰撞风险。在钻井过程中，如果没有及时发现钻头已经接近邻井的套管，就有可能发生钻头与邻井套管碰撞的事故。一旦发生碰撞，钻头往往会钻穿邻井套管，不仅会报废新钻井进尺并重复施工，还会耽误邻井生产，进行邻井套管修补，造成巨额的经济损失。

现有技术中，钻井过程中观察钻头是否钻遇邻井的一般方法是在振动筛处观察是否有邻井固井水泥或铁屑返出。如果发现邻井固井水泥或铁屑返出，确定已经碰撞到邻井套管，停止施工。

在实现本申请过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：当观察到振动筛处有邻井固井水泥或铁屑返出时，钻头很容易已经钻穿邻井套管，也就是说现有技术方法很容易发生套管碰撞事故。

实用新型内容

针对现有技术方法很容易发生钻头碰撞邻井套管的事故，本实用新型实施例提供了一种钻井防碰预警装置，所述装置及方法具体是这样实现的：

一种钻井防碰预警装置，所述装置包括振动传感器，数据采集分析器以及数据信号发射器，所述数据采集分析器与所述振动传感器相连接，所述信号发射器与所述数据采集分析器相连接；所述振动传感器用于监测邻井套管端口的振动，并将采集到的振动信号传递至所述数据采集分析器，所述数据采集分析器用于根据所述振动信号的强度，计算钻井钻头与领井套管的最近距离，所述数据信号发射器在所述最近距离小于安全距离时，发射预警信号。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述振动传感器安装于邻井井口的套管端口。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述装置还包括：

终端预警器，用于从所述数据信号发射器接收预警信号，并发出预警信息。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述终端预警器包括无线终端预警器。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述振动传感器包括压电式加速度传感器。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述数据采集分析器包括：放大器，减法器，积分器，比较器，数模转换器以及滤波器，所述放大器的输出端与减法器的其中正输入端连接，所述数模转换器的输出端与所述减法器的负输入端连接，所述减法器的输出端与积分器的输入端连接，所述积分器的输出端与所述比较器的输入端连接，所述比较器的输出端与数模转换器的输入端以及滤波器的输入端相连接。

可选的，在本实用新型一实施例中，当所述钻井包括多个邻井时，所述数据采集分析器包括多通道数据采集分析器。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述多通道数据采集分析器用于根据所述振动信号的传递时间以及振动幅度，确定每个邻井和所述钻井钻头的最小距离。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述安全距离小于等于5米。

本实用新型实施例介绍的上述技术方案具有如下有益效果：利用本申请提供的钻井防碰预警装置，可以通过检测邻井套管端口振动信号的强弱，从而计算出钻井钻头距邻井的最小距离，当所述最小距离小于安全距离时，所述装置发出预警信号。这样，克服了现有技术中钻井存在的穿透邻井套管的风险，增大了钻井作业的安全性。另外，当存在多个风险邻井时，所述装置还可以通过一台数据采集分析器计算出钻头距离每个邻井的最小距离，并将预警信号发送至每个邻井的终端，保证了在复杂的钻井系统中同样实现钻井防碰预警功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的数据采集分析器的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

因此，如图1所示，本实用新型提供了一种钻井防碰预警装置，所述装置包括振动传感器3，数据采集分析器4以及数据信号发射器5，所述数据采集分析器4与所述振动传感器3相连接，所述信号发射器5与所述数据采集分析器4相连接；所述振动传感器3用于监测所述套管端口的振动，并将采集到的振动信号传递至所述数据采集分析器4，所述数据采集分析器4用于根据所述振动信号的强度，计算钻井钻头1与领井套管的最近距离，所述数据信号发射器5在所述最近距离小于安全距离时，发射预警信号。

所述振动传感器3采集的信号强度在一定程度上影响了所述数据分析器4计算得到的钻井钻头距离邻井套管的最近距离的精度，当所述振动传感器3测得的振动信号振幅越大，计算得到的最近距离的精度越大。因此，所述振动传感器3可以直接与套管相连接，具体可以安装于邻井井口的套管端口。所述振动传感器3包括压电式加速度传感器。所述加速度传感器可以将振动信号转变为电信号，具体的，所述压电式加速度传感器包含敏感芯体以及压电材料，所述敏感芯体受到振动加速度作用后产生与加速度成正比的力，所述压电材料受此力作用后沿其表面会形成与所述力成正比的电荷信号。所述压电材料受力至产生电荷信号不需要任何外界电源，所述压电式加速度传感器还具有动态范围大、频率范围宽、坚固耐用、抗干扰能力强等优点。

如图2所示，所述数据采集分析器4包括：放大器21，减法器22，积分器23，比较器24，数模转换器25以及滤波器26。所述放大器21用于对微弱的振动信号进行放大，所述减法器22，积分器23，比较器24，数模转换器25以及滤波器26构成典型的Σ-Δ模数转换器，用于将放大后的模拟振动信号转换成数字信号。根据所述数字信号，所述数据采集分析器4还可以计算得到钻井钻头1与邻井套管的最近距离。

当所述最近距离小于安全距离时，所述信号发射器5发射预警信号。所述安全距离小于等于5米。所述信号发射器5可以包括振荡器等芯片，用于发送所述预警信号。所述钻井防碰预警装置还可以包括终端预警器，用于从所述数据信号发射器接收预警信号，并发出预警信息。作业人员在进行钻井施工时，往往距离邻井较远的距离，当所述终端预警器包括无线终端预警器时，可以方便施工人员随身携带所述无线终端预警器，在第一时间了解是否有碰撞邻井套管的风险。无线终端预警器可以是手持式设备，比如移动电话等。所述预警信息至少包括以下一种：声音、灯光、振动或者上述两者或三种的结合，比如发出嘀嘀声的闪烁灯。

当然，待钻井周围往往包括多个存在风险的邻井，在这种情况下，所述钻井防碰预警装置需要获取钻井钻头与每个邻井套管的最小距离。每个邻井套管端口都连接一个加速度传感器，此时的数据采集分析器包括多通道数据采集分析器，也就是说，可以将多个邻井传感器采集的振动信号传输至所述多通道数据采集分析器。理论上，随着钻头距邻井距离的不同，钻头信号传播至待钻井以及各风险邻井套管端口的振动波时不同的，且与钻头距邻井的距离有很大关系。当待钻井钻头靠近邻井时，所接收到的振动波的幅值大，且到达时间相对提前。反之，所接收到的振动波的波形幅值小，且相对时间相对落后。基于上述理论，所述多通道数据采集分析器可以根据所述振动信号的传递时间以及振动幅度，确定每个邻井和钻头的最小距离。后续的，所述多通道数据采集分析器连接的数据信号发射器可以包括多个输出通道，也就是说，所述数据信号发射器可以将预警信号发送至与之相匹配的风险邻井的终端。

本实用新型实施例介绍的上述技术方案具有如下有益效果：利用本申请提供的钻井防碰预警装置，可以通过检测邻井套管端口振动信号的强弱，从而计算出钻井钻头距邻井的最小距离，当所述最小距离小于安全距离时，所述装置发出预警信号。这样，克服了现有技术中钻井存在的穿透邻井套管的风险，增大了钻井作业的安全性。另外，当存在多个风险邻井时，所述装置还可以通过一台数据采集分析器计算出钻头距离每个邻井的最小距离，并将预警信号发送至每个邻井的终端，保证了在复杂的钻井系统中同样实现钻井防碰预警功能。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种钻井防碰预警装置，其特征在于，所述装置包括振动传感器，数据采集分析器以及数据信号发射器，所述数据采集分析器与所述振动传感器相连接，所述信号发射器与所述数据采集分析器相连接；所述振动传感器用于监测邻井套管端口的振动，并将采集到的振动信号传递至所述数据采集分析器，所述数据采集分析器用于根据所述振动信号的强度，计算钻井钻头与领井套管的最近距离，所述数据信号发射器在所述最近距离小于安全距离时，发射预警信号。

2.根据权利要求1所述的钻井防碰预警装置，其特征在于，所述振动传感器安装于邻井井口的套管端口。

3.根据权利要求1所述的钻井防碰预警装置，其特征在于，还包括：

终端预警器，用于从所述数据信号发射器接收预警信号，并发出预警信息。

4.根据权利要求3所述的钻井防碰预警装置，其特征在于，所述终端预警器包括无线终端预警器。

5.根据权利要求1所述的钻井防碰预警装置，其特征在于，所述振动传感器包括压电式加速度传感器。

6.根据权利要求1所述的钻井防碰预警装置，其特征在于，所述数据采集分析器包括：放大器，减法器，积分器，比较器，数模转换器，滤波器，所述放大器的输出端与减法器的正输入端连接，所述数模转换器的输出端与所述减法器的负输入端连接，所述减法器的输出端与积分器的输入端连接，所述积分器的输出端与所述比较器的输入端连接，所述比较器的输出端与数模转换器的输入端以及滤波器的输入端相连接。

7.根据权利要求1所述的钻井防碰预警装置，其特征在于，当所述钻井包括多个邻井时，所述数据采集分析器包括多通道数据采集分析器。

8.根据权利要求7所述的钻井防碰预警装置，其特征在于，所述多通道数据采集分析器用于根据所述振动信号的传递时间以及振动幅度，确定所述邻井和所述钻井钻头的最小距离。

9.根据权利要求1所述的钻井防碰预警装置，其特征在于，所述安全距离小于等于5米。