[發明專利]一種基于大功率超聲探頭匹配電感的套管節箍測量系統

有效

• 申請號: 201310291626.8
• 申請日: 2013-07-11
• 公開（公告）號: CN103362497A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 沈建國
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E21B47/092
• 分類號: E21B47/092;E21B47/04
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 溫國林

技術領域

本發明涉及石油工程油井開發作業施工中套管井解堵作業的專用儀器技術領域，特別涉及一種基于大功率超聲探頭匹配電感的套管節箍測量系統。

背景技術

在石油勘探和開發的過程中，對地層進行大功率超聲作業可以清除泥漿侵入污染與油井作業污染、注水污染等、是解除油層堵塞的有效工具。

現有的技術需要兩次下井，第一次下井電纜攜帶磁定位或者自然伽馬儀器對所作業的油井進行磁定位或自然伽馬測量，根據磁定位所測量的節箍位置，參考油層與節箍之間的相對位置關系確定油層的位置，在地面電纜上做記號；或采用磁定位加自然伽馬測井，直接通過自然伽馬曲線測量油層位置，在電纜上作標記。然后將測量儀器取出地面，換上大功率超聲作業探頭，再次下井，根據電纜上面做的記號尋找油層位置。

上述的作業流程需要兩次下井，當井深超聲2500米時，其油耗和時間成本比較大，電纜壽命縮短。第二次下井時，單憑電纜上做的記號會有比較大的誤差。因為電纜兩次下井拉伸長度會有差別，當井比較深時，例如：超過3000米時，這種誤差會明顯增大。而實際應用中作業要求深度誤差不超過0.1米，因此，上述技術顯然需要改進。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種基于大功率超聲探頭匹配電感的套管節箍測量系統，本發明提高了大功率超聲探頭到達油層位置的精度，擴大了探頭匹配電感的實際應用范圍，詳見下文描述：

一種基于大功率超聲探頭匹配電感的套管節箍測量系統，所述套管節箍測量系統包括：依次電連接的采集裝置、激勵裝置、特種電纜、匹配電感和大功率超聲探頭；所述激勵裝置及所述采集裝置位于地面，所述匹配電感和所述大功率超聲探頭位于井下，所述匹配電感的軸心與套管井的軸心一致，在電感量不變的情況下，部分線圈采用非對稱方式繞制；

所述激勵裝置按照預設周期發射信號，所述信號通過所述特種電纜加到所述匹配電感和所述大功率超聲探頭上，所述匹配電感和所述大功率超聲探頭在所述信號作用下激發磁場，所述磁場中非對稱繞制的線圈產生的磁場經過套管構成回路并在匹配電感線圈中感應出電動勢，所述采集裝置采集電壓和電流波形；當非對稱繞制線圈在套管節箍位置時，電壓、電流波形的幅度和相位差出現差異，該電壓、電流波形幅度和相位差出現差異的位置即套管節箍所在位置；通過套管節箍與油層的相對位置關系移動所述大功率超聲探頭到達油層位置后，斷開所述激勵裝置、所述采集裝置與所述特種電纜的連接，所述特種電纜連接大功率超聲發射電箱，進行超聲波作業。

所述匹配電感與所述大功率超聲探頭是串聯連接，所述匹配電感的電感量與所述大功率超聲探頭在井下匹配，所述匹配電感的部分線圈采用非對稱繞線方式繞制。

所述匹配電感與所述大功率超聲探頭是并聯連接，所述匹配電感的電感量與所述大功率超聲探頭在井下匹配，所述匹配電感的部分線圈采用非對稱繞線方式繞制。

所述激勵裝置發射的波形為預設頻率的正弦波、方波和三角波波形。

所述采集裝置采集電壓和電流波形，這些波形幅度包含套管的感應電動勢，確定電流和電壓波形的幅度和相位差，用該幅度和相位差變化指示套管節箍位置。

所述激勵裝置發射的正弦波、方波和三角波波形頻率位于所述大功率超聲探頭的主頻附近，區間內包含所述大功率超聲探頭的主頻。

本發明提供的技術方案的有益效果是：本發明基于現有的大功率超聲作業系統，利用匹配電感通過電磁感應原理測量套管節箍，根據套管節箍與油層的相對關系使探頭到達油層位置。該套管節箍測量系統能夠對套管節箍進行有效檢測、確定大功率超聲作業探頭在井下所在深度位置以及與射孔井段油層的確切位置。實現了一次下井完成大功率超聲探頭深度定位與作業兩個任務，消除了兩次下井電纜拉伸對深度定位的影響，并且能夠隨時檢查用于作業的大功率超聲探頭是否仍在需要作業的油層位置，提高了大功率超聲探頭定位的精度，提高了作業時效與電纜使用壽命，降低了作業成本；提高了作業效率，擴大了匹配電感的應用范圍。

附圖說明

圖1為一種基于超聲探頭的套管節箍測量系統的結構示意圖；

圖2為線圈、套管和磁場之間的工作狀態示意圖。

1：激勵及采集裝置；????????????????2：特種電纜；

3：匹配電感；??????????????????????4：大功率超聲探頭；

5：激勵裝置；??????????????????????6：采集裝置。

具體實施方式