[發明專利]套管井智能跟蹤的定位方法及引信

無效

• 申請號: 200810017739.8
• 申請日: 2008-03-18
• 公開（公告）號: CN101255790A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 陶毅;王永蓮;喬紅衛
• 申請（專利權）人: 陶毅;王永蓮;喬紅衛
• 主分類號: E21B43/263
• 分類號: E21B43/263
• 代理公司: 西北工業大學專利中心
• 代理人: 顧潮琪

技術領域

本發明屬于一種自動控制技術，尤其是采油工藝領域中的自動測量定位和點火控制。

背景技術

高能氣體壓裂是采油工程中的一種增產技術，利用火藥推進劑的燃燒壓力壓裂地層，拓展油層與井筒的滲流通道。上世紀八十年代，美國和蘇聯先后動用了高層科研機構，進行了室內外試驗和機理研究，使得該項技術蓬勃發展。我國70年代引進該項技術，全國油田應用該技術紅紅火火，但是2000年以后，工程施工中暴露了一些問題，使得現在油田使用高能氣體壓裂技術顯得有些淡漠，分析原因主要有以下因素：

施工不方便：施工中設備下井常用的兩種方法，一種是電纜輸送，一種是油管輸送。電纜輸送的優點在于快捷，但是缺點是鎧裝電纜被燒毀一大截，需要截斷一部分后重新校深，工作流程復雜，另外反復幾次截斷后電纜長度不足，上千米的鎧裝電纜就報廢，造成了大量浪費。油管輸送的方法雖然不存在浪費和反復校深的問題，但是最大的缺點在于施工周期漫長，幾千米深的井接“單根”上下油管就需要幾天，勞動強度也大。

另外，使用高能氣體壓裂技術還有效果不明顯和油井損害較大等因素，目前經過地層地質特性、火藥力、水泥環和套管性能的研究之后，效果不明顯與套管水泥環損傷的問題已經得到初步解決。然而，因為自主定位的精度問題，使得簡化的投放式氣體壓裂彈的施工工藝還只是停留在概念上。

一般的高能氣體壓裂施工的定位精度要求至少在10m以內，特殊井況的要求精度為1m。對于一個3000m深度的井來說，也就是定位精度要求達到3‰～0.3‰。在工程上達到這樣的精度難以實現，尤其是井下伴隨著上幾十攝氏度的溫度梯度和幾十兆帕的壓力梯度，使得電子元器以及測試電路件難以適應，溫漂現象將會十分嚴重，即使使用溫度補償也難以實現上述的精度。

有人提出使用機械式壓力測試起爆裝置，并且申請了專利(申請號為200610105130.7的投放式高能氣體壓裂器)。但是從理論上可以推斷，機械式的定位測試設備存在兩類問題，一是量程雖然能夠滿足幾十兆帕的要求，但是分辨率太低，精度達不到要求；二是分辨率和精度達到要求的測試系統，其量程必然遠遠不夠。

因此目前的技術現狀是，只是存在簡化的投放壓裂彈的施工工藝概念，卻沒有能夠達到油田要求精度的工藝方法和實質性的產品。

發明內容

為了克服現有技術不能滿足油田要求精度和量程的不足，本發明提供一種套管井智能跟蹤定位方法，能夠簡化高能氣體壓裂的施工工藝，縮短施工周期，提高生產效率和安全性。

本發明還提供涉及該方法的跟蹤定位引信。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是就是跟蹤套管接箍的脈沖信號，確定設備下行的深度或位置，判斷點火的臨界條件，包括以下步驟：

第一步、設定輸入參數。根據測井資料和壓裂任務書確定套管長度TL、短套管(通常為了校正套管井深度，固井工藝中會安裝一根短套管，通常短套只有套管長度的一半)與目的層的距離TS，或油管接箍數量GN、油管末端與目的層的距離GS(過油管施工工藝的境況)等條件，設定輸入參數TL、TS或TL、GN，GS；

第二步、計算和標定參考點。通過套管長度TL和芯片時鐘計時Δt_i，計算跟蹤定位引信的下行速度v_i，并計數接箍的數量i，芯片時鐘以脈沖信號觸發，自動記錄設備通過兩個相鄰套管接箍的時間差。當設備在井液中加速下行一段距離后，阻力和重力平衡后，設備下行會穩定為一個極速度v_max。由于通常短套只有套管長度的一半，如果測得的速度突然增加，就說明設備通過的上一個套管就是短套管，就自動找出用于標定參考點的短套管。其中：

v_i＝TL/Δt_i??and??i＝i+1?with??v_i→v_max????(1)

有短套的套管井的標定參考點判據如下式，條件滿足則用于標定的短套出現。

v_i≥1.5·v_i-1????(2)

由于油管沒有短套，過油管施工的控制方法就與套管井存在差異。已知油管數量GN，裝備計數i等于GN后，則判定油管已經通過，并重新計數。因此，通過油管的標定判據是：

i＝GN????(3)