[發明專利]一種固井膠塞動態跟蹤指示系統及方法

在審

• 申請號: 201710753429.1
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107387065A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 陶亮;郭鑫
• 申請（專利權）人: 西安漫垣機電設備有限公司
• 主分類號: E21B47/09
• 分類號: E21B47/09
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于固井技術領域，尤其涉及一種固井膠塞動態跟蹤指示系統及方法。

背景技術

固井過程中，常常需要利用外部儀器來對固定膠塞的位置進行確定，以便于固井指揮過程的順利執行。然而，現有固井膠塞位置的確定需要通過排量計算估判膠塞位置，配合壓力表做碰壓判斷，不能直觀可視化動態指示；在碰壓結束前，由于泵車排量的波動性、管匯滯留泥漿、傳感器精度低等因素導致了固井膠塞的位置不確定性，對固井指揮增加難度與風險。

現有固井膠塞位置確定需要通過排量計算估判膠塞位置，配合壓力表做碰壓判斷，不能直觀可視化動態指示；在碰壓結束前，由于泵車排量的波動性、管匯滯留泥漿、傳感器精度低等因素導致了固井膠塞的位置不確定性，對固井指揮增加難度與風險。難點在于單憑人工難以精準把握多個細微數據之間的邏輯關系、難以進行有效運算、無法同時把握很多相關參數的邏輯關系，更不能在對時間粗略解算的情況下對膠塞動態實時估算。好比只看一眼棒球激發來估算它在空中的軌跡未知一般，人類的生理運作方式不適合精細化實時計算，除非經過反復在相對固定環境下的強化聯系形成本能反應。但是固井情況每次都會變化不適合人類訓練。通過三參儀器人工判斷，由于操作人員素質參差不齊，導致判斷失誤或者不能準確判斷。

現有超聲波信號標志物方案，精度雖然高但是存在成本發射功率、泥漿環境下的衰減等問題，技術難度較高。目前在水聲通訊方面最深記錄在7千米，且不能重復使用的問題，造價較高。超聲波信標標識物，造價昂貴，設備不可回收重復利用。

綜上所述，現有技術存在的問題是：

a、通過三參儀器人工判斷，由于操作人員素質參差不齊，導致判斷失誤或者不能準確判斷。

b、現有超聲波信號標志物方案，精度雖然高但是存在成本發射功率、泥漿環境下的衰減等問題，技術難度較高。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種固井膠塞動態跟蹤指示系統及方法。

本發明是這樣實現的，

一種固井膠塞動態跟蹤指示系統，所述固井膠塞動態跟蹤指示系統包括：

入框圖所示:

(1)標識擋圈：用于膠塞通過的標識擋圈；(如示意圖所示的環形鋼化玻璃，加壓破碎后會粉碎為微珠的結構)

(2)井上壓力單元：通過標識擋圈后，用于測量壓力的井上回波壓力單元；(與固井水泥頭連接的T型三通結構總成)

(3)排量傳感器：與井上壓力單元T三通結構相連接，用于測量排量的排量傳感器總成；

(4)數據AD采集卡：與排量傳感器相連接，用于數據采集的數據AD采集卡；(包括：電路、電源、通訊接口、ABS工程塑料殼體總成)

(5)電腦：與數據AD采集卡相連接，用于記錄的電腦；(存儲數據、存放操作系統以及相關軟件的便攜筆記本電腦)

(6)人機交互界面軟件：與電腦相連接，用于實時動態顯示的人機交互界面。(直觀敏捷的把井下情況通過圖像、聲音的方式傳遞給用戶)

進一步，所述標識擋圈為壓力提升阻結構，用于增加膠塞通過時的壓力波動。在膠塞前端接觸擋圈的瞬時形成柔性與剛性短暫靜態壓力密封狀態，壓力縱波會以較快的速度傳遞上行且幾乎不衰減的到達井口。

進一步，所述數據AD采集卡根據現場情況自供電，用于遠程無線通信。

在長達數小時的工作過程中系統使用自身電池供電，避免接入電網導致的干擾、供電不穩定等問題。而且通過數據透傳模塊把井口(4)AD采集單元設備連接無線化方便施工人員活動操作，方便監控人員遠距離觀察指揮、避免狹小空間人員過多導致的擁擠、避免有線連接拖拽收放電纜，方便現場使用。

本發明另一目的在于提供一種固井膠塞動態跟蹤指示方法，使用壓力單元和排量傳感器檢測信號并進行判斷，具體包括：

首先，把井口泵壓P的斜率定義為參數a，泵壓P突然升高大于45°/min時:a邏輯值＝1；

其次，把泵送流量F的斜率定義為參數b，流量F瞬間減小-45°/(n sec)或等于0時：b邏輯值為1；

設定碰壓信號T出現，則T＝1，if(a||b){T＝1；}；

初始理論井深(L)位置計算:

L＝測量排量/內徑截面積；

當在校驗信號出現的時候更新誤差值(E)，實際井深：

Lfa＝有效排量/內徑截面積；

E＝測量排量-有效排量＝內徑截面積*(Lfa-L)；

則按照排量單位可以得到排量誤差值校準E；

校準后井深(Le)＝(測量排量+E)/內徑截面積。