[發(fā)明專利]一種油井套管形變監(jiān)測的方法和裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910271026.2
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN109916325A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉增武;閆祎;張艷;徐翔;許杰;王晉;廖小滿;連梓翔
• 申請（專利權(quán)）人: 中船重工（大連）海防環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪

一種油井套管形變監(jiān)測的方法和裝置，屬于應(yīng)變監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括：將包含多根光纖的光纜布置在油井套管外側(cè)；當套管發(fā)生形變時，獲取光纖應(yīng)變的差模信號和共模信號；將所述差模信號作為彎曲形變監(jiān)測數(shù)據(jù)輸出，并且將所述共模信號作為軸向形變監(jiān)測數(shù)據(jù)輸出。油井套管形變監(jiān)測的裝置采取多根光纖的空間布置，在光纖間隔和位置關(guān)系確定的情況下，利用發(fā)生彎曲時不同位置光纖曲率不同的原理，獲取光纖應(yīng)變的差模信號來感知套管彎曲狀態(tài)，獲取光纖應(yīng)變的共模信號作為軸向形變的表達，從而能夠同時感知套管的彎曲和軸向形變。本發(fā)明簡化下井工藝，成本低，壓縮或拉伸形變?nèi)畋O(jiān)測的基礎(chǔ)上，能夠同時實現(xiàn)彎曲形變大小和方向的全井深直接監(jiān)測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及應(yīng)變監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種油井套管形變監(jiān)測的方法和裝置。

背景技術(shù)

在石油開采領(lǐng)域，當外界或人為因素施加在套管上的載荷超過其自身承載能力時，套管就會發(fā)生變形、破裂、錯斷等損壞現(xiàn)象。通常情況下，會根據(jù)損壞情況來調(diào)整開采條件以避免問題擴大化。對于套損井，只能進行修復(fù)，無法修復(fù)的就只能報廢。因此，套損已對油田的正常生產(chǎn)帶來嚴重影響，并可能造成巨大的直接經(jīng)濟損失。

目前，國內(nèi)油田相關(guān)生產(chǎn)和科研單位已經(jīng)對套損問題開展了大量的研究性工作，包括基于地質(zhì)學(xué)、力學(xué)等相關(guān)理論性研究和利用鉛模、聲波、多臂井徑成像儀等測井技術(shù)進行套損監(jiān)測。而且，也采用光纖應(yīng)變傳感技術(shù)對套損監(jiān)測進行了有益的嘗試，進行了實驗室和現(xiàn)場試驗，取得了有效的監(jiān)測數(shù)據(jù)。現(xiàn)有技術(shù)的通常做法是：采用玻璃鋼加強光纖軸向布置做拉伸和壓縮的感測，在重點橫斷面周向布置多個光纖光柵應(yīng)變傳感器進行側(cè)向形變監(jiān)測，或增加地層壓力傳感器，感知地層壓力垂直分布來預(yù)測變化趨勢。如果需要在全井深范圍對套管形變進行準確監(jiān)測，則需要布置大量的傳感器，由此產(chǎn)生的工程施工壓力和成本壓力將是難以想象的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種新的套管形變監(jiān)測的方法和裝置，以解決上述全井深套損監(jiān)測問題，使得能夠在監(jiān)測套管軸向形變的同時，也能夠?qū)μ坠軓澢巫冞M行連續(xù)監(jiān)測。

一方面，本發(fā)明提供一種套管形變監(jiān)測的方法，包括：將包含多根光纖的光纜布置在油井套管外側(cè)；當套管發(fā)生形變時，獲取光纖應(yīng)變的差模信號和共模信號；將所述差模信號作為彎曲形變監(jiān)測數(shù)據(jù)輸出，并且將所述共模信號作為軸向形變監(jiān)測數(shù)據(jù)輸出。

另一方面，本發(fā)明提供一種套損監(jiān)測裝置，包括：光纜，所述光纜包含多根光纖并且被布置在油井套管外側(cè)；信號采集模塊，所述信號采集模塊在套管發(fā)生形變時獲取光纖應(yīng)變的差模信號和共模信號；監(jiān)測數(shù)據(jù)輸出模塊，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)輸出模塊將所述差模信號作為彎曲形變監(jiān)測數(shù)據(jù)輸出，并且將所述共模信號作為軸向形變監(jiān)測數(shù)據(jù)輸出。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，在利用應(yīng)變光纖感測軸向應(yīng)變的基礎(chǔ)上，本發(fā)明同時采用多根光纖的組合布置來監(jiān)測彎曲形變的方向和大小，在不對套管工藝進行較大改動的條件下，通過特定形式的光纖光纜，能夠同時獲得全井深范圍的應(yīng)變數(shù)據(jù)，包括拉伸或壓縮、彎曲形變的大小及方向，從而為數(shù)字化油田的井下結(jié)構(gòu)監(jiān)測提供支持。

附圖說明

圖1示出本發(fā)明的套管形變監(jiān)測的方法工作原理圖；

圖2示出本發(fā)明的套管形變監(jiān)測裝置的2芯光纜的布置示意圖；

圖3示出本發(fā)明的套管形變監(jiān)測裝置的4芯光纜的布置示意圖。

其中，1光纖間距；2彎曲曲率半徑；3應(yīng)變光纖；4光纖固持材料(如FRP)；5油井套管；6固井水泥；7應(yīng)變光纜。

具體實施方式

以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細敘述本發(fā)明的具體實施方式。