[發明專利]一種固井質量監測短節裝置及數據收集方法

有效

• 申請號: 201810258511.1
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN110318688B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 曾義金;李豐波;張衛;周仕明;倪衛寧;米金泰;鄭奕挺;陸沛青
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B17/08
• 分類號: E21B17/08;E21B17/10;E21B47/005;E21B47/007;E21B47/06;E21B47/07;E21B47/12
• 代理公司: 北京聿華聯合知識產權代理有限公司 11611
• 代理人: 張文娟;朱繪

本發明公開了一種固井質量監測短節裝置(40)，該監測短節裝置(40)連接在套管串中的相鄰兩個套管(20)之間，實時采集處于套管(20)和地層(30)之間的環形空間內的固井水泥石(10)的至少包括壓力、溫度及應力應變的狀態表征數據，并根據狀態表征數據評估監測短節裝置(40)的位置處的固井水泥石(10)的密封性。本發明實現了對固井作業質量及固井水泥石(10)密封性進行長期的持續性的監測，為及時了解和掌握環空密封性提供有力的數據支持，并為及時治理提供科學的依據，同時，能夠對固井失效導致的安全事故進行提前預警。

技術領域

本發明涉及油氣資源勘探與開發領域，具體地說，是涉及一種固井質量監測短節裝置及數據收集方法。

背景技術

當前油氣資源勘探開發向著復雜地層和深層油氣藏發展，導致石油工程復雜情況多、周期長、作業風險大，嚴重制約了勘探開發進程，也為固井作業帶來了新的挑戰。固井質量的好壞會直接影響到鉆井作業效率、安全事故、油氣井壽命以及油氣藏開采率等諸多方面。固井質量或密封性不好將引起竄槽，甚至發生溢流，產生井噴事故，如2010年墨西哥灣BP公司的漏油事件。由于井下溫度壓力及外加地層應力的等復雜因素的作用，固井質量往往很難保證。因此對固井質量的長期有效監測就顯得尤為重要。

目前常用聲波水泥膠結測井儀器來評價固井質量，該測量方式主要評價固井套管和水泥石的膠結情況，對固井水泥石的密封性無法進行有效監測；而且該評價法只能對固井后單一時段的水泥石膠結情況進行單次抽查測量，無法進行長期的持續性監測。

隨著時間的推移，受井下外部高溫高壓環境以及其它井下作業的影響，固井水泥石也會發生一定程度的變化，會導致固井膠結質量出現不同程度的問題，因此亟需一種新的固井膠結質量井下監測評價工具，對固井作業的質量和固井水泥石的密封性進行長期的持續性的監測和評價。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種固井質量監測短節裝置(40)，其連接在套管串中的相鄰兩個套管(20)之間，所述監測短節裝置(40)實時采集處于套管(20)和地層(30)之間的環形空間內的固井水泥石(10)的至少包括壓力、溫度及應力應變的狀態表征數據，并根據所述狀態表征數據評估所述監測短節裝置(40)的位置處的固井水泥石(10)的密封性。

優選地，所述監測短節裝置(40)包括：短節本體(400)；柔性的扶正器(403)，其安裝于所述監測短節裝置(40)的外壁，并伸入到所述固井水泥石(10)中；若干傳感器裝置(405)，其封裝于所述柔性的扶正器(403)內，用于采集所述狀態表征數據；和若干天線(404)，其設置在所述短節本體(400)，并用于傳輸來自所述傳感器裝置(405)的所述狀態表征數據。

優選地，所述短節本體(400)通過上、下接頭分別與處于所述監測短節裝置(40)的上方和下方的套管(20)連接。

優選地，所述傳感器裝置(405)在獲取到發送數據請求命令后，通過所述天線(404)將所述狀態表征數據進行無線輸出，并且所述天線(404)在傳輸所述狀態表征數據的同時以無線方式為所述傳感器裝置(405)進行充電。

優選地，所述發送數據請求命令由下入到所述套管(20)內的監測數據采集裝置(50)以無線方式發出。

優選地，所述監測短節裝置(40)按照預設的分布間距布置在整個井段，或者所述監測短節裝置(40)按照預設的分布間距布置在井下油氣儲層的范圍內，或者所述監測短節裝置(40)按照預設的分布間距布置在油氣儲層上方300～500米的范圍內。

優選地，每個所述傳感器裝置(405)包括一種或多種類型的傳感器，其中，所述傳感器裝置(405)按照預設的采樣間隔并利用當前所述傳感器裝置(405)內的傳感器進行采集，生成對應類型的采集參數，進一步得到相應的所述狀態表征數據，其中，傳感器類型至少包括溫度傳感器、壓力傳感器以及應變傳感器。