一种油井射孔弹道测控定位系统及其测控定位方法技术方案

本发明专利技术公开了一种油井射孔弹道测控定位系统，包括依次连接的PC机和地面控制箱，地面控制箱通过单芯电缆依次连接校深短接、测控导向短接、减震器、起爆器及射孔枪，单芯电缆穿套在马笼头中，马笼头与校深短接连接，测控导向短接内设有方位测量系统和动力控制系统，方位测量系统连接传感器，动力控制系统通过智能电机连接弹架，弹架内置在射孔枪内。本发明专利技术还公开了上述测控定位系统的测控定位方法，本发明专利技术提供的测控定位系统定位准确可靠，降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种油井射孔弹道测控定位系统及其测控定位方法
本专利技术属于油气井完井
，具体涉及一种油井射孔弹道测控定位系统，本专利技术还涉及上述测控定位系统的测控定位方法。
技术介绍
国内外油气井完井工程的重要环节射孔技术随着科技进步发生相应发展，为油气井增产起到至关重要的作用。定方位射孔是以保护油气层，完善和提高完井效果为主要目的的射孔工艺技术。射孔弹沿着地层主应力方向射孔，有利于提高射孔效果，增加储集层有效泄流面积，提高油气产能。目前，油气井完井工程广泛使用陀螺仪定向的油管输送和电缆输送两种射孔工艺技术。油管输送工艺采用井口转动油管方式来调整陀螺仪测量的定位误差，存在油管阻力大，井斜角过大不能采用该工艺；还有存在油管输送作业周期长，费用大的问题。电缆输送工艺采用陀螺仪测量或射孔枪弹架配置重力偏心配重块进行定位，陀螺仪抗震性差，容易损坏。重力偏心块定位在井斜角较小情况下不能使用。还有采用机械锚定装置进行定位的方式，容易出现井下卡塞事故，风险很大。现油管输送和电缆输送定位方式需要2--3趟下井作业，施工作业时间长，费用大，经济性差。现各种技术方式的射孔弹道方位角度数据可测不可控或可控不可测，不能满足射孔技术发展自动化、智能化、信息化的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种油井射孔弹道测控定位系统，该系统定位准确可靠，降低了生产成本。本专利技术的另一目的是提供一种油井射孔弹道测控定位方法。本专利技术所采用的第一种技术方案是，一种油井射孔弹道测控定位系统，包括依次连接的PC机和地面控制箱，地面控制箱通过单芯电缆依次连接校深短接、测控导向短接、减震器、起爆器及射孔枪，单芯电缆穿套在马笼头中，马笼头与校深短接连接，测控导向短接内设有方位测量系统和动力控制系统，方位测量系统连接传感器，动力控制系统通过智能电机连接弹架，弹架内置在射孔枪内。本专利技术所采用的第一种技术方案的特点还在于，地面控制箱包括中央处理器，中央处理器分别连接RS485通讯模块、通讯指示模块、设置模块、电流显示模块、电压显示模块、初值显示模块、井斜显示模块、方位显示模块、编解码模块A及电缆接口模块A。中央处理器与RS485通讯模块、中央处理器与编解码模块之间均为双向通讯传输。方位测量系统包括依次连接的电缆接口模块B、编解码模块B、处理器模块、信号放大整形模块及传感器，处理器模块与动力控制系统连接。传感器包括圆柱形钢筒，钢筒的上端面设有钢盖板，钢筒的内部同轴设有圆柱形绝缘结构，且绝缘结构的底面为球形凸起面，绝缘结构的内侧壁开设有一圈凹槽A，凹槽A内设有一圈碳膜滑环，绝缘结构的底部中心处开设有一圈凹槽B，凹槽B内设有一圈环形铜带，绝缘结构内设有钢珠，钢筒上分别设有接线柱A、接线柱B及接线柱C，接线柱A和接线柱B与碳膜滑环连接，接线柱C与环形铜带连接。碳膜滑环上设有开口，开口的两端分别连接接线柱A和接线柱B，接线柱C连接在环形铜带的任意一点处。动力控制系统包括依次连接的智能电机控制模块、智能电机驱动模块，智能电机控制模块与处理器模块连接。本专利技术所采用的第二种技术方案是，一种油井射孔弹道测控定位方法，具体过程如下：步骤1，首先确定采用电缆输送方式射孔作业；步骤2，作业队确定该井斜方位、射孔段深度及射孔弹道方位；步骤3，在地面作业场所，根据井斜方位和射孔弹道方位调整好射孔枪弹架定位销；步骤4，在地面作业场所，将马笼头、校深短接、测控导向短接、减震器、起爆器、射孔枪按照顺序组装到位；步骤5，下井作业；步骤6，PC机和地面控制箱上电启动，操作PC机对地面控制箱进行初值整定；步骤7，校深短接工作；步骤8，下井过程中校深短接进行下井深度检测，深度到达目标层后，停止下井；步骤9，通过单芯电缆向井下供正电；步骤10，测控导向短接启动，测控导向短接内置的方位测量系统工作，传感器输出当前低边电信号，依次将该信号传输给放大整形模块、处理器模块、编解码模块B、电缆接口模块B，并通过单芯电缆上传至地面控制箱内的电缆接口模块A、编解码模块A、中央处理器；步骤11，中央处理器进行运算分析，输出当前射孔枪的射孔弹道方位信号，方位显示模块接到信号后，实时显示当前射孔弹道方位数据，若方位显示模块显示的当前射孔弹道方位数据与步骤2确定的射孔弹道方位数据存在差值δ，PC机工作，输入方位调整数据δ，PC机下发旋转控制指令，中央处理器通过RS485通讯模块接到旋转控制指令后，进行解析处理，下传给编解码模块A、电缆接口模块A，通过单芯电缆下传给测控导向短接；步骤12，测控导向短接内置的电缆接口模块B接到旋转控制指令，经过编解码模块B传输给处理器模块，处理器模块继续进行运算解析，给智能电机控制模块发出旋转控制指令，通过智能电机驱动模块控制智能电机带动射孔枪的弹架旋转；步骤13，传感器和智能电机同轴旋转，传感器检测到的低边电信号同步产生，同步上传至地面控制箱，直到旋转到位，智能电机停止旋转，此时实时上传的方位数据在方位显示模块显示，方位显示模块上显示方位数据与步骤2确定的射孔弹道方位数据一致，射孔弹道定位完成。本专利技术的有益效果是，本专利技术提供的弹道测控定位系统能够不使用常规射孔定向所采用重力配重块和陀螺仪定向的方法，而且无需采用井下机械锚定装置。通过上述方式，本测控定位系统地面控制箱和井下测控导向短接数据双向实时传输，实现动力旋转井下射孔弹架，射孔弹道当前方位角数据实时传输、实时显示，并能够对射孔弹道方位角进行实时测量、实时控制，实现射孔弹道方位的准确定位。能够满足完井技术中射孔作业射孔弹道准确定位要求，一趟下井作业，简单方便，自动化操作，减少射孔定位作业程序和缩短作业时间，生产效率提高，作业费用大大降低。测控射孔弹道方位角精度高，使射孔弹朝向地层最大应力方向，增加油气产能，降本增效，便于推广使用。附图说明图1是本专利技术一种油井射孔弹道测控定位系统的连接示意图；图2是本专利技术一种油井射孔弹道测控定位系统中测控导向短接的内部结构示意图；图3是本专利技术一种油井射孔弹道测控定位系统中地面控制箱的内部模块连接示意图；图4是本专利技术一种油井射孔弹道测控定位系统中方位测量系统和动力控制系统的连接示意图；图5是本专利技术一种油井射孔弹道测控定位系统中传感器的结构示意图；图6是图5的俯视图；图7是本专利技术一种油井射孔弹道测控定位系统中采用传感器进行工作面低边位置测量的等效电路图。图中，1.PC机；2.地面控制箱，2-1.中央处理器，2-2.RS485通讯模块，2-3.通讯指示模块，2-4.设置模块，2-5.电流显示模块，2-6.电压显示模块，2-7.初值显示模块，2-8.井斜显示模块，2-9.方位显示模块，2-10.编解码模块A，2-11.电缆接口模块A；3.单芯电缆，4.射孔枪，5.校深短接，6.测控导向短接，7.减震器，8.起爆器，9.电缆接口模块B，10.编解码模块B，11.处理器模块，12.信号放大整形模块；13.传感器，13-1.钢筒，13-2.钢盖板，13-3.绝缘结构，13-4.凹槽A，13-5.碳膜滑环，13-6.凹槽B，13-7.环形铜带，13-8.接线柱A，13-9.接线柱B，13-10.接线柱C，13-11.聚酰亚胺漆，13-12.钢珠；14.智能电机控制模块，15.智能电机驱动模块，16.智能电机，17.AC-DC模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油井射孔弹道测控定位系统，其特征在于：包括依次连接的PC机(1)和地面控制箱(2)，地面控制箱(2)通过单芯电缆(3)依次连接校深短接(5)、测控导向短接(6)、减震器(7)、起爆器(8)及射孔枪(4)，单芯电缆(3)穿套在马笼头(19)中，马笼头(19)与校深短接(5)连接，测控导向短接(6)内设有方位测量系统和动力控制系统，所述方位测量系统连接传感器(13)，所述动力控制系统通过智能电机(16)连接弹架，所述弹架内置在射孔枪(4)内。

【技术特征摘要】
1.一种油井射孔弹道测控定位系统，其特征在于：包括依次连接的PC机(1)和地面控制箱(2)，地面控制箱(2)通过单芯电缆(3)依次连接校深短接(5)、测控导向短接(6)、减震器(7)、起爆器(8)及射孔枪(4)，单芯电缆(3)穿套在马笼头(19)中，马笼头(19)与校深短接(5)连接，测控导向短接(6)内设有方位测量系统和动力控制系统，所述方位测量系统连接传感器(13)，所述动力控制系统通过智能电机(16)连接弹架，所述弹架内置在射孔枪(4)内。2.根据权利要求1所述的一种油井射孔弹道测控定位系统，其特征在于：所述地面控制箱(2)包括中央处理器(2-1)，中央处理器(2-1)分别连接RS485通讯模块(2-2)、通讯指示模块(2-3)、设置模块(2-4)、电流显示模块(2-5)、电压显示模块(2-6)、初值显示模块(2-7)、井斜显示模块(2-8)、方位显示模块(2-9)、编解码模块A(2-10)及电缆接口模块A(2-11)。3.根据权利要求1所述的一种油井射孔弹道测控定位系统，其特征在于：所述中央处理器(2-1)与RS485通讯模块(2-2)、中央处理器(2-1)与编解码模块(2-10)之间均为双向通讯传输。4.根据权利要求1所述的一种油井射孔弹道测控定位系统，其特征在于：所述方位测量系统包括依次连接的电缆接口模块B(9)、编解码模块B(10)、处理器模块(11)、信号放大整形模块(12)及传感器(13)，处理器模块(11)与所述动力控制系统连接。5.根据权利要求4所述的一种油井射孔弹道测控定位系统，其特征在于：所述传感器(13)包括圆柱形钢筒(13-1)，钢筒(13-1)的上端面设有钢盖板(13-2)，钢筒(13-1)的内部同轴设有圆柱形绝缘结构(13-3)，且绝缘结构(13-3)的底面为球形凸起面，绝缘结构(13-3)的内侧壁开设有一圈凹槽A(13-4)，凹槽A(13-4)内设有一圈碳膜滑环(13-5)，绝缘结构(13-3)的底部中心处开设有一圈凹槽B(13-6)，凹槽B(13-6)内设有一圈环形铜带(13-7)，绝缘结构(13-3)内设有钢珠(13-12)，钢筒(13-1)上分别设有接线柱A(13-8)、接线柱B(13-9)及接线柱C(13-10)，接线柱A(13-8)和接线柱B(13-9)与碳膜滑环(13-5)连接，接线柱C(13-10)与环形铜带(13-7)连接。6.根据权利要求5所述的一种油井射孔弹道测控定位系统，其特征在于：所述碳膜滑环(13-5)上设有开口，所述开口的两端分别连接接线柱A(13-8)和接线柱B(13-9)，接线柱C(13-10)连接在环形铜带(13-7)的任意一点处。7.根据权利要求4所述的一种油井射孔弹道测控定...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修阳，苏飞舟，何鑫，
申请(专利权)人：西安奥瑞普瑞电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61