CN212177122U - 基于变频声源的套管外铠装光缆定向系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种基于变频声源的套管外铠装光缆定向系统，多个金属套管依次通过环形金属套管卡箍连接；铠装光缆布设在金属套管外壁上；变频声源发射器安装固定在环形金属套管卡箍里，并紧靠铠装光缆；铠装光缆与分布式光纤声波传感仪器连接；分布式光纤声波传感仪器放置在井口附近。当变频声源发射器在井下的方位、倾角和横滚角发生变化时，三分量姿态传感器和陀螺仪会输出三分量的姿态信号，然后变频声源发生器发出不同频率的声源信号，分布式光纤声波传感仪器检测根据在井下每个变频声源发射器发出的声源信号的频率，判断铠装光缆在每个变频声源发射器位置上的具体方位、倾角和横滚角，得到铠装光缆在井下的位置和地理方位。

Description

基于变频声源的套管外铠装光缆定向系统

技术领域

本实用新型属于测孔地球物理技术领域，具体涉及一种基于变频声源的套管外铠装光缆定向系统。

背景技术

光纤传感技术始于1977年，伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，光纤传感技术是衡量一个国家信息化程度的重要标志。光纤传感技术已广泛用于军事、国防、航天航空、工矿企业、能源环保、工业控制、医药卫生、计量测试、建筑、家用电器等领域有着广阔的市场。世界上已有光纤传感技术上百种，诸如温度、压力、流量、位移、振动、转动、弯曲、液位、速度、加速度、声场、电流、电压、磁场及辐射等物理量都实现了不同性能的传感。

井下光纤传感系统可以用于井下进行压力、温度、噪声、振动、声波、地震波、流量、组分分析、电场和磁场的测量。该系统以全铠装光缆结构为基础，传感器和连接及数据传输缆都用光纤制成。目前有多种井下铠装光缆的布设方法，比如安放在井下控制管线内、投放到连续油管内、直接集成到复合材料制成的连续油管管壁中、捆绑固定在油管外侧、投放在套管内和捆绑在套管外并用固井水泥进行永久性固定等布设方法。

当铠装光缆捆绑固定在垂直井、斜井或水平井的套管外侧并用固井水泥永久性固定后，如果要在储层段进行射孔作业，则需要探测铠装光缆在套管外的不同深度位置的具体地理方位，在射孔时采用定向射孔技术，在射孔段避开套管外的铠装光缆。

英国Silixa公司开发了一种一次性设备，即电缆定向信标(COB)。该设备拥有加速度计，连接在套管外壁，靠近光纤电缆。当套管下入井内后，该设备会监测套管被旋转了多少次，如此它就能够知道套管的方向。然后，它将这些数据与光纤电缆接收到的声波信号(噪声)进行通信，就可以对其进行反向分析，以获得方向数据。该设备不会连续发出声波信号，例如可以将其编程为每隔30分钟发射一次声波，以节省电池电量。

虽然Silixa公司利用井下声音发生器能够基本上确定井下铠装光缆在声音发生器安装点的具体深度位置和地理方位，但是有以下几点缺点：(1)电缆定向信标(COB)使用加速度计，其定向精度有限，方位分辨率只有10度，在选取小角度避射方位范围时，很难保证在定向射孔时铠装光缆不被射断。为了避免铠装光缆在射孔作业时不被射断，只能增大避射的方位范围，比如说从30度角度范围增大到60度或90度角度的避射范围，其结果是地下储层因为不能全方位射孔，遗留较大角度范围的未改造储层，降低了储层的产量；(2)井下声音发生器里面的电池容量有限，只能连续工作30天左右，一旦电池的电能耗尽，井下声音发生器将立即停止工作。因为井下声音发生器与铠装光缆同时被固井水泥永久性的固定在了套管外，无法给声音发生器进行充电或更换电池，井下声音发生器将永久性失效。一旦因为井下固井或完井作业超过30天，则无法利用井下声音发生器来测定套管外铠装光缆的具体深度位置和地理方位；(3)如果沿铠装光缆布设的声音发生器太少，虽然可以降低井下装备的总体成本，但是对每两个井下声音发生器之间的铠装光缆的定位和定向将会出现较大的误差或无法定位定向。

中国发明专利申请“套管外铠装光缆定位定向系统及其数据采集方法”(201910618067.4)提供一种套管外铠装光缆定位定向系统及其数据采集方法，金属套管外布设铠装光缆；所述的铠装光缆外部设有永磁体；井下磁性探测仪器通过铠装测井电缆与井口地面测井车连接，井口地面测井车通过铠装测井电缆控制井下磁性探测仪器；井下磁性探测仪器包括陀螺仪、三分量磁场传感器。本发明采用带有永磁体的铠装光缆，在金属套管内使用陀螺仪和三分量磁场传感器探测永磁体具体深度位置和地理方位，从而确定铠装光缆沿套管延伸的具体深度位置和地理方位，以保证在直井、斜井和水平井的套管外侧安装的永久性铠装光缆不会在射孔时被射孔弹射断。此方法虽然简单易行，但是如果在安装井下套管和铠装光缆的过程中，不小心造成了永磁体和铠装光缆的分离，或者永磁材料在井下的高温高压环境下发生了退磁现象，会造成井下磁力探测仪器无法准确的探测套管外铠装光缆的位置和地理方位。

中国发明专利申请“基于电磁感应的套管外铠装光缆定向系统及数据采集方法”(201910844751.4)提供一种基于电磁感应的套管外铠装光缆定向系统及数据采集方法，金属套管外布设特殊铠装光缆；特殊铠装光缆采用连续金属细管和外包的绝缘材料细管封装光纤；在井口处给连续金属细管加载交流电；井口地面测井车通过铠装测井电缆控制井下三分量电磁感应探测仪器；井下三分量电磁感应探测仪器包括陀螺仪、三分量感应磁场传感器。本发明采用对连续金属细管上加载交流电使其产生交变感应磁场，通过陀螺仪和三分量感应磁场传感器探测沿特殊铠装光缆分布的感应磁场，从而确定金属套管外铠装光缆沿套管延伸的具体深度位置和地理方位，以保证在直井、斜井和水平井的金属套管外侧安装的永久性特殊铠装光缆不会在射孔时被射孔弹射断。此方法虽然简单易行，但是因为沿铠装光缆分布的交变感应磁场，会在金属套管内产生感应电流，此感应电流又会在金属套管周围产生交变感应磁场，此套管周围产生的交变感应磁场会与铠装光缆周围的交变磁场相互叠加，干扰并改变沿铠装光缆分布的交变感应磁场，其结果会造成井下磁力探测仪器无法准确的探测套管外铠装光缆的位置和地理方位。

实用新型内容

为了保证在直井、斜井和水平井的套管外侧安装的永久性铠装光缆不会在射孔时被射孔弹射断，需要在实施定向射孔前事先测量好套管外铠装光缆的具体深度位置和地理方位，为定向射孔作业提供避射井段铠装光缆的具体深度和地理方位数据。鉴于现有的在铠装光缆旁边安装采用加速度计的电缆定向信标、或者利用铠装光缆旁边安置声音发生器或永久性磁性材料、或者利用给铠装光缆内保护光纤的不锈钢管供给交流电以生产感应磁场来探测套管外铠装光缆位置和地理方位、或者采用在井下射孔枪上部安装一个可控声源，通过地面测井车控制射孔枪内内置的可控声源连续发射固定频率和固定振幅的声波信号来定位等方法的缺点，需要一种低成本、高精度、高可靠性探测套管外铠装光缆的具体深度位置和地理方位的方法和技术。

本实用新型提出了一种在套管外紧挨着铠装光缆安装一个变频声源发射器，当安装在套管外侧的变频声源发射器在井下的方位、倾角和横滚角发生变化时，其内部的三分量姿态传感器和陀螺仪会输出发生变化时三分量的姿态信号，三分量姿态传感器和陀螺仪的多通道信号放大和检测模块会检测到此位置发生变化的三分量的姿态信号，然后根据发生变化的三分量姿态信号的数值大小通过声源驱动电路去驱动变频声源发生器发出与发生变化的三分量姿态信号大小相匹配的不同频率的声源信号。此时用地面上连接井下套管外铠装光缆的分布式光纤声波传感(DAS)调制解调仪器，就可以检测到井下套管外不同位置的变频声源发射器发出的发生了变化声频信号。根据检测到的不同位置的变频声源发射器发出的发生了变化的不同频率的声源信号，就可以立即判断铠装光缆在此位置上偏离了正北方向多少度或者从金属套管外的正上方沿顺时针方向旋转了多少度。根据在井下每个变频声源发射器发出的声源的信号频率，我们就可以准确的判断套管外的铠装光缆在每个变频声源发射器位置上的具体方位、倾角和横滚角。将每个变频声源发射器在金属套管上的坐标位置和具体方位依次连线，此连线既是铠装光缆沿金属套管的几何空间分布状态或也绘制了铠装光缆在井下的不同深度位置和其对应的地理方位，作为后期定向射孔作业时的套管外铠装光缆的避射提供射孔位置铠装光缆的地理方位数据依据。

具体的技术方案为：

一种基于变频声源的套管外铠装光缆定向系统，包括铠装光缆、变频声源发射器、金属套管、环形金属套管卡箍、钻孔、放置在井口附近记录井下铠装光缆旁边的变频声源发射器发射的声波信号的分布式光纤声波传感(DAS)仪器。

环形金属套管卡箍安装固定在金属套管接口处，所述的铠装光缆布设在金属套管外壁上，变频声源发射器和铠装光缆一起安装固定在金属套管接口处的环形金属套管卡箍里，紧挨着铠装光缆。环形金属套管卡箍保护铠装光缆和变频声源发射器在下套管过程中不被损坏。

所述的铠装光缆包括单模或多模或特种光纤；所述的铠装光缆系采用连续金属细管和外包铠装不锈钢丝封装单模或多模或特种光纤来制作的铠装光缆。

所述的变频声源发射器包括采用金属或复合材料制造的耐高温耐高压外壳，其外壳一侧为内凹的圆弧形，便于与环形的金属套管外侧紧密贴合，不会在随金属套管下井作业时发生横向滚动。变频声源发射器内部包括三分量姿态传感器、陀螺仪、三分量姿态传感器和陀螺仪的多通道信号放大和检测模块、声源驱动电路、变频声源发生器和供电电池。所述陀螺仪可以为机械陀螺仪，或者是电子陀螺仪，或者是光纤陀螺仪。

当所述安装在套管外侧的变频声源发射器在井下的方位、倾角和横滚角发生变化时，其内部的三分量姿态传感器和陀螺仪会输出发生变化的三分量的姿态信号，多通道信号放大和检测模块会检测到此位置的发生变化的三分量的姿态信号，然后根据发生变化的三分量姿态信号的数值大小通过声源驱动电路去驱动变频声源发生器发出与发生变化的三分量姿态信号大小相匹配的不同频率的声源信号。根据检测到的不同位置发生了变化的不同频率的声源信号，就可以立即判断铠装光缆在此位置上偏离了正北方向多少度(直井或斜井)或者从金属套管外的正上方沿顺时针方向旋转了多少度(水平井)。根据在井下每个变频声源发射器发出的声源信号的频率，就可以准确的判断套管外的铠装光缆在每个变频声源发射器位置上的具体方位、倾角和横滚角，为后期定向射孔作业时的套管外铠装光缆的避射提供射孔位置铠装光缆的方位数据依据。

具体的，所述的变频声源的套管外铠装光缆定向系统的数据采集方法，包括以下步骤：

(1)、把金属套管和铠装光缆同步缓慢的下入完钻的井孔里；

(2)、在井口把所述的环形金属卡箍安装在两根金属套管的连接处，金属卡箍内放置变频声源发生器和铠装光缆，固定并保护铠装光缆和变频声源发生器在下套管过程中不会被分离和/或被损坏；

(3)在井口处用遥控器启动将要随金属套管和铠装光缆一起下井的变频声源发生器；

(4)、金属套管和铠装光缆一起下到井底后，用高压泵车从井底泵入水泥浆，使水泥浆从井底沿金属套管外壁和井孔之间的环空区返回到井口，水泥浆固结后，把金属套管、铠装光缆和变频声源发生器与地层永久性的固定在一起；

(4)、固井结束后，将铠装光缆在井口处与放置在井口附近分布式光纤声波传感仪器相连接；

(5)、启动与铠装光缆相连接的分布式光纤声波传感仪器，采集记录沿铠装光缆和金属套管依次布设的变频声源发射器发射的声波信号；

(6)、分布式光纤声波传感仪器对采集记录到的各个变频声源发射器发射的不同频率的声波信号进行调制解调，根据每个变频声源发射器位置的铠装光缆上背向散射回到分布式光纤声波传感仪器的瑞利散射光的走时和光在光纤中传播的速度(常数)，计算出每个变频声源发射器在金属套管上的坐标位置；根据铠装光缆上背向散射回到分布式光纤声波传感仪器的瑞利散射光的相位变化解调出每个变频声源发射器所发出的声源信号的频率；

(7)、根据每个变频声源发射器所发射发出的声源信号的频率推算出每个变频声源发射器在井下金属套管外的具体方位；

(8)、将每个变频声源发射器在金属套管上的坐标位置和具体方位依次连线，此连线既是铠装光缆沿金属套管的几何空间分布状态或也绘制了铠装光缆在井下的不同深度位置和其对应的地理方位。

(9)、在进行定向射孔作业时，根据每个射孔点的已知的铠装光缆的深度位置和其对应的地理方位，调整好定向射孔枪，使铠装光缆位于避射区域(避射角度)的正中间，以保证在定向射孔作业时不会把铠装光缆射断。

本实用新型提供的基于变频声源的套管外铠装光缆定向系统及其数据采集方法，为低成本、高精度、高可靠性探测金属套管外铠装光缆的具体深度位置和地理方位的方法和技术。本实用新型提出了采用在金属套管外紧挨着铠装光缆安装一个变频声源发射器，当安装在金属套管外侧的变频声源发射器在井下的方位、倾角和横滚角发生变化时，其内部的三分量姿态传感器和陀螺仪会输出发生变化的三分量的姿态信号，三分量姿态传感器和陀螺仪的多通道信号放大和检测模块会检测到此位置发生变化的三分量的姿态信号，然后根据发生变化的三分量姿态信号和陀螺仪信号的数值大小通过声源驱动电路去驱动变频声源发生器发出与发生变化的三分量姿态信号大小相匹配的不同频率的声源信号。此时用地面上连接井下金属套管外铠装光缆的分布式光纤声波传感(DAS)调制解调仪器，就可以检测到井下金属套管外不同位置的变频声源发射器发出的声频信号。根据检测到的不同位置的变频声源发射器发出的不同频率的声源信号，就可以立即判断铠装光缆在此位置上偏离了正北方向多少度(直井或斜井)或者从金属套管外的正上方沿顺时针方向旋转了多少度(水平井)。根据在井下每个变频声源发射器发出的声源的信号频率，我们就可以准确的判断金属套管外的铠装光缆在每个变频声源发射器位置上的具体方位、倾角和横滚角。将每个变频声源发射器在金属套管上的坐标位置和具体方位依次连线，此连线既是铠装光缆沿金属套管外侧的几何空间分布状态或也绘制了铠装光缆在井下的不同深度位置和其对应的地理方位，为后期定向射孔作业时的金属套管外铠装光缆的避射提供射孔位置处铠装光缆的具体深度和地理方位数据依据。在定向射孔前事先测量出的金属套管外铠装光缆的具体深度位置和地理方位，可以为定向射孔作业提供避射井段铠装光缆的具体深度和地理方位数据，以保证在直井、斜井和水平井的金属套管外侧安装的永久性铠装光缆不会在射孔时被射孔弹射断。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构示意图。

图2是本实用新型的变频声源发射器的内部结构示意图。

图3是本实用新型的环形金属套管卡箍处横截面安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施方式，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已，同时通过说明本实用新型的优点将变得更加清楚和容易理解。

本实用新型的一种基于变频声源的套管外铠装光缆定向系统的具体实施方式，如下所示：

基于变频声源的套管外铠装光缆定向系统及其数据采集方法，为低成本、高精度、高可靠性探测金属套管3外的铠装光缆1的具体深度位置和地理方位的方法和技术。如图1所示，本实用新型提出了采用在金属套管3外紧挨着铠装光缆1安装一个变频声源发射器2，当安装在金属套管3外侧的变频声源发射器2在井下的方位、倾角和横滚角发生变化时，其内部的三分量姿态传感器7和陀螺仪8会输出发生变化的三分量的姿态信号，三分量姿态传感器7和陀螺仪8的多通道信号放大和检测模块9会检测到此位置发生变化的三分量的姿态信号，然后根据三分量姿态信号和陀螺仪信号的数值大小通过声源驱动电路10去驱动变频声源发生器2发出与发生变化的三分量姿态信号大小相匹配的不同频率的声源信号。此时用地面上连接井下金属套管3外的铠装光缆1的分布式光纤声波传感仪器6，就可以检测到井下金属套管3外不同位置的变频声源发射器2发出的声频信号。根据检测到的不同位置的变频声源发射器2发出的不同频率的声源信号，就可以立即判断铠装光缆1在此位置上偏离了正北方向多少度(直井或斜井)或者从金属套管3外的正上方沿顺时针方向旋转了多少度(水平井)。根据在井下每个变频声源发射器2发出的声源的信号频率，就可以准确的判断金属套管3外的铠装光缆1在每个变频声源发射器2位置上的具体方位、倾角和横滚角。将每个变频声源发射器2在金属套管3上的坐标位置和具体方位依次连线，此连线既是铠装光缆2沿金属套管3外侧的几何空间分布状态或也绘制了铠装光缆1在井下的不同深度位置和其对应的地理方位，为后期定向射孔作业时的金属套管3外的铠装光缆1的避射提供射孔位置处铠装光缆1的具体深度和地理方位数据。在定向射孔前事先测量出的金属套管3外的铠装光缆1的具体深度位置和地理方位，可以为定向射孔作业提供避射井段铠装光缆1的具体深度和地理方位数据，以保证在直井、斜井和水平井的金属套管3外侧安装的永久性铠装光缆1不会在射孔时被射孔弹射断。

基于变频声源的套管外铠装光缆定向系统，还包括环形金属套管卡箍4，环形金属套管卡箍4安装固定在金属套管3靴处，保护铠装光缆1在下套管过程中不移动和/或被损坏。

为了适应井下高温高压的恶劣环境，井下布设的铠装光缆大都采用了不同材质和不同结构的铠装，其目的是增强下井光纤的耐高温、耐高压、抗拉伸、抗挤压和抗冲击能力，保证其在井下作业时的完整性和通畅性。其中一种比较常用的铠装技术就是把单根或数根耐高温的单模或多模或特种光纤放置到密封的细小不锈钢管里面保护起来。根据井下压力的大小和井下作业过程中的外力强度，有时会在安放有单根或数根耐高温光纤的细小不锈钢管外面套上一层或数层稍大直径的不锈钢管，甚至在数层不锈钢管外面再缠绕上一层或数层铠装不锈钢丝以增强铠装光缆的抗拉伸、抗挤压和抗冲击能力。

如图1所示，本实用新型所公布的一种基于变频声源的套管外铠装光缆定向系统，包括铠装光缆1、变频声源发射器2、金属套3、环形金属套管卡箍4、钻孔5、放置在井口附近记录井下铠装光缆1旁边的变频声源发射2的声波信号的分布式光纤声波传感(DAS)仪器6。

图2是本实用新型的变频声源发射器2、铠装光缆1和环形金属套管卡箍4在金属套管3外侧的横截面安装示意图。所述的铠装光缆1布设在金属套管3外壁上，变频声源发射器2和铠装光缆1一起安装固定在金属套管3接口处的环形金属套管卡箍4里，紧挨着铠装光缆1。

所述的铠装光缆1包括单模或多模或特种光纤；所述的铠装光缆1系采用连续金属细管和外包铠装不锈钢丝封装单模或多模或特种光纤来制作的铠装光缆1。

所述的基于变频声源的套管外铠装光缆定向系统，还包括环形金属套管卡箍4，环形金属套管卡箍4安装固定在金属套管3接口处，保护铠装光缆1和变频声源发射器2在下金属套管3过程中不被损坏。

图3是本实用新型的变频声源发射器2的内部结构示意图。所述的变频声源发射器2包括采用金属或复合材料制造的耐高温耐高压外壳，其外壳一侧为内凹的圆弧形，便于与环形的金属套管3外侧紧密贴合，不会在随金属套管3下井作业时发生横向滚动。变频声源发射器2内部包括三分量姿态传感器7、陀螺仪8、多通道信号放大和检测模块9、声源驱动电路10和供电电池11。三分量姿态传感器7和陀螺仪8均与多通道信号放大和检测模块9连接，所述陀螺仪8可以为机械陀螺仪，或者是电子陀螺仪，或者是光纤陀螺仪。

当所述安装在金属套管3外侧的变频声源发射器2在井下的方位、倾角和横滚角发生变化时，其内部的三分量姿态传感器7和陀螺仪8会输出发生变化的三分量的姿态信号，三分量姿态传感器7和陀螺仪8的多通道信号放大和检测模块9会检测到此位置发生变化的三分量的姿态信号，然后根据发生变化的三分量姿态传感器7和陀螺仪8信号的数值大小通过声源驱动电路10去驱动变频声源发生器2发出与发生变化的三分量姿态信号大小相匹配的不同频率的声源信号。根据检测到的不同位置的不同频率的声源信号，就可以立即判断铠装光缆1在此位置上偏离了正北方向多少度或者从金属套管外的正上方向顺时针方向旋转了多少度。根据在井下每个变频声源发射器2发出的声源的信号频率，我们就可以准确的判断金属套管3外的铠装光缆1在每个变频声源发射器2位置上的具体方位、倾角和横滚角，为后期定向射孔作业时的套管外铠装光缆的避射提供射孔位置铠装光缆的方位数据依据。

比如，在直井或斜井里的铠装光缆1位于金属套管3的正北方(方位角为0度)时，三分量姿态传感器7和陀螺仪8输出的水平分量信号幅度通过声源驱动电路10去驱动变频声源发生器2发出1000Hz的声源信号，当铠装光缆1位于北偏东5度(方位角为5度)时，变频声源发生器2发出1100Hz的声源信号，当铠装光缆1位于北偏东10度(方位角为10度)时，变频声源发生器2发出1200Hz的声源信号，当铠装光缆1位于北偏东45度(方位角为45度)时，变频声源发生器2发出1900Hz的声源信号，当铠装光缆1位于正东(方位角为90度)时，变频声源发生器2发出2800Hz的声源信号，依次递增，当铠装光缆1位于北偏西10度(方位角为350度)时，变频声源发生器2发出8000Hz的声源信号，当铠装光缆1位于北偏西5度(方位角为355度)时，变频声源发生器2发出8100Hz的声源信号。

如果在水平井里的铠装光缆1位于金属套管3正上方时，其三分量姿态传感器7和陀螺仪8的垂直分量为0度，此时三分量姿态传感器7和陀螺仪8输出的垂直分量信号幅度通过声源驱动电路10去驱动变频声源发生器2发出1000Hz的声源信号，当铠装光缆1向顺时针方向旋转了5度时，三分量姿态传感器7和陀螺仪8输出的垂直分量信号幅度通过声源驱动电路10去驱动变频声源发生器2发出1100Hz的声源信号，当铠装光缆1向顺时针方向旋转了10度时，三分量姿态传感器7和陀螺仪8输出的垂直分量信号幅度通过声源驱动电路10去驱动变频声源发生器2发出1200Hz的声源信号，当铠装光缆1向顺时针方向旋转了45度时，三分量姿态传感器7和陀螺仪8输出的垂直分量信号幅度通过声源驱动电路10去驱动变频声源发生器2发出1900Hz的声源信号，当铠装光缆1向顺时针方向旋转了90度时，三分量姿态传感器7和陀螺仪8输出的垂直分量信号幅度通过声源驱动电路10去驱动变频声源发生器2发出2800Hz的声源信号，依次递增，当铠装光缆1向顺时针方向旋转了350度时，变频声源发生器2发出8000Hz的声源信号，当铠装光缆1向顺时针方向旋转了355度时，变频声源发生器2发出8100Hz的声源信号。

所述的基于变频声源的套管外铠装光缆定向系统的数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、把金属套管3和铠装光缆1同步缓慢的下入完钻的井孔5里；

(2)、在井口把所述的环形金属卡箍4安装在两根金属套管3的连接处，环形金属卡箍4内放置变频声源发生器2和铠装光缆1，固定并保护铠装光缆1和变频声源发生器2在下套管过程中不会被分离和/或被损坏；

(3)在井口处用遥控器启动将要随金属套管3和铠装光缆1一起下井的变频声源发生器2；

(4)、金属套管3和铠装光缆1一起下到井底后，用高压泵车从井底泵入水泥浆，使水泥浆从井底沿金属套管3外壁和井孔5之间的环空区返回到井口，水泥浆固结后，把金属套管3、铠装光缆1和变频声源发生器2与地层永久性的固定在一起；

(4)、固井结束后，将铠装光缆1在井口处与放置在井口附近用来记录井下铠装光缆1检测套管外变频声源发射器2发射的声波信号的分布式光纤声波传感仪器6相连接；

(5)、启动与铠装光缆1相连接的分布式光纤声波传感仪器6，采集记录沿铠装光缆1和金属套管3依次布设的变频声源发射器2发射的声波信号；

(6)、分布式光纤声波传感仪器6对采集记录到的各个变频声源发射器2发射的不同频率的声波信号进行调制解调，根据每个变频声源发射器2位置的铠装光缆1上背向散射回到分布式光纤声波传感仪器6的瑞利散射光的走时和光在光纤中传播的速度(常数)，计算出每个变频声源发射器2在金属套管3上的坐标位置；根据铠装光缆1上背向散射回到分布式光纤声波传感仪器6的瑞利散射光的相位变化解调出每个变频声源发射器2所发出的声源信号的频率；

(7)、根据每个变频声源发射器2发射所发出的声源信号的频率推算出每个变频声源发射器2在井下金属套管3外的具体方位；

(8)、将每个变频声源发射器2在金属套管3上的坐标位置和具体方位依次连线，此连线既是铠装光缆1沿金属套管3的几何空间分布状态或也绘制了铠装光缆1在井下的不同深度位置和其对应的地理方位。

(9)、在进行定向射孔作业时，根据每个射孔点的已知的铠装光缆1的深度位置和其对应的地理方位，调整好定向射孔枪，使铠装光缆1位于避射区域(避射角度)的正中间，以保证在定向射孔作业时不会把铠装光缆1射断。

Claims (4)

1.基于变频声源的套管外铠装光缆定向系统，其特征在于，包括铠装光缆（1）、变频声源发射器（2）、金属套管（3）、环形金属套管卡箍（4）、钻孔（5）、分布式光纤声波传感仪器（6）；

多个金属套管（3）依次通过环形金属套管卡箍（4）连接；

所述的铠装光缆（1）布设在金属套管（3）外壁上，并穿过环形金属套管卡箍（4）；

所述的变频声源发射器（2）安装固定在环形金属套管卡箍（4）里，并紧靠铠装光缆（1）；

铠装光缆（1）与分布式光纤声波传感仪器（6）连接；所述的分布式光纤声波传感仪器（6）放置在井口附近，用于记录井下变频声源发射器（2）发射的声波信号。

2.根据权利要求1所述的基于变频声源的套管外铠装光缆定向系统，其特征在于，所述的铠装光缆（1）包括单模或多模或特种光纤；所述的单模或多模或特种光纤封装在连续金属细管内。

3.根据权利要求1所述的基于变频声源的套管外铠装光缆定向系统，其特征在于，所述的变频声源发射器（2）包括采用金属或复合材料制造的耐高温耐高压外壳，外壳一侧为内凹的圆弧形，用于与环形的金属套管（3）外侧紧密贴合。

4.根据权利要求1所述的基于变频声源的套管外铠装光缆定向系统，其特征在于，所述的变频声源发射器（2）内部包括三分量姿态传感器（7）、陀螺仪（8）、多通道信号放大和检测模块（9）、声源驱动电路（10）和供电电池（11），三分量姿态传感器（7）和陀螺仪（8）均与多通道信号放大和检测模块（9）连接。

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