套管外铠装光纤缆定位定向系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种套管外铠装光纤缆定位定向系统，金属套管外布设铠装光纤缆；所述的铠装光纤缆外部设有永磁体；井下磁性探测仪器通过铠装测井电缆与井口地面测井车连接，井口地面测井车通过铠装测井电缆控制井下磁性探测仪器；井下磁性探测仪器包括陀螺仪、三分量磁场传感器。本实用新型专利技术采用带有永磁体的铠装光纤缆，在金属套管内使用陀螺仪和三分量磁场传感器探测永磁体具体深度位置和地理方位，从而确定铠装光纤缆沿套管延伸的具体深度位置和地理方位，以保证在直井、斜井和水平井的套管外侧安装的永久性铠装光纤缆不会在射孔时被射孔弹射断。

Positioning and orientation system of armored fiber optic cable outside casing

【技术实现步骤摘要】
套管外铠装光纤缆定位定向系统
本技术属于测井
，具体涉及一种套管外铠装光纤缆定位定向系统。
技术介绍
光纤传感技术始于1977年，伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，光纤传感技术是衡量一个国家信息化程度的重要标志。光纤传感技术已广泛用于军事、国防、航天航空、工矿企业、能源环保、工业控制、医药卫生、计量测试、建筑、家用电器等领域有着广阔的市场。世界上已有光纤传感技术上百种，诸如温度、压力、流量、位移、振动、转动、弯曲、液位、速度、加速度、声场、电流、电压、磁场及辐射等物理量都实现了不同性能的传感。井下光纤传感系统可以用于井下进行压力、温度、噪声、振动、声波、地震波、流量、组分分析、电场和磁场的测量。该系统以全铠装光纤缆结构为基础，传感器和连接及数据传输缆都用光纤制成。目前有多种井下铠装光纤缆的布设方法，比如安放在井下控制管线内、投放到连续油管内、直接集成到复合材料制成的连续油管管壁中、捆绑固定在油管外侧、投放在套管内和捆绑在套管外并用固井水泥进行永久性固定等布设方法。当铠装光纤缆捆绑固定在垂直井、斜井或水平井的套管外侧并用固井水泥永久性固定后，如果要在储层段进行射孔作业，则需要探测铠装光纤缆在套管外的具体深度位置和地理方位，在射孔时采用定向射孔技术，避开套管外的铠装光纤缆。英国Silixa公司利用声学原理，在铠装光纤缆旁边安放一个由电池驱动的声音发生器，在电池的驱动下定时发出声音信号，然后将铠装光纤缆的首端连接到放置在井口的分布式光纤声波传感(DAS)调制解调仪器上，通过测量沿井下铠装光纤缆分布的声波信号，通过计算井下声音发生器在井下的深度位置和地理方位，可以基本上确定安放在井下声音发生器旁边的铠装光纤缆在井下的具体深度位置和地理方位。虽然Silixa公司利用井下声音发生器能够基本上确定井下铠装光纤缆在声音发生器安装点的具体深度位置和地理方位，但是有以下几点缺点：(1)井下声音发生器里面的电池容量有限，只能连续工作30天左右，一旦电池的电能耗尽，井下声音发生器将立即停止工作。因为井下声音发生器与铠装光纤缆同时被固井水泥永久性的固定在了套管外，无法给声音发生器进行充电或更换电池，井下声音发生器将永久性失效。一旦因为井下固井或完井作业超过30天，则无法利用井下声音发生器来测定套管外铠装光纤缆的具体深度位置和地理方位；(2)井下声音发生器成本较高，如果沿铠装光纤缆布设密集的声音发生器，则会造成井下装备成本太高；(3)如果沿铠装光纤缆布设的声音发生器太少，虽然可以降低井下装备的总体成本，但是对每两个井下声音发生器之间的铠装光纤缆的定位和定向将会出现较大的误差或无法定位定向。
技术实现思路
为了保证在直井、斜井和水平井的套管外侧安装的永久性铠装光纤缆不会在射孔时被射孔弹射断，需要在实施定向射孔前事先测量好套管外铠装光纤缆的具体深度位置和地理方位，为定向射孔作业提供避射井段铠装光纤缆的具体深度和地理方位数据。鉴于现有的利用声音发生器探测套管外铠装光纤缆位置和地理方位的缺点，需要一种低成本、长周期、高精度、高可靠性探测套管外铠装光纤缆的具体深度位置和地理方位的方法和技术。本技术提出了采用永磁性连续磁钢管封装单模或多模或特种光纤来制作铠装光纤缆，或者沿铠装光纤缆上按一定间隔安放低成本永磁性磁环或磁管或磁片或磁条，在套管内使用安装有陀螺仪和三分量磁场传感器的井下磁性探测仪器，探测套管外采用永磁性连续磁钢管制作的铠装光纤缆或者沿铠装光纤缆上按一定间隔安放低成本永磁性磁环或磁管或磁片或磁条的具体深度位置和地理方位，从而确定套管外永久布设的铠装光纤缆沿套管延伸的具体深度位置和地理方位。本技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种采用永磁性连续磁钢管封装单模或多模或特种光纤来制作铠装光纤缆，或者沿铠装光纤缆上按一定间隔安放低成本永磁性磁环或磁管或磁片或磁条，在套管内使用安装有陀螺仪和三分量磁场传感器的井下磁性探测仪器，探测套管外采用永磁性连续磁钢管制作的铠装光纤缆或者沿铠装光纤缆上按一定间隔安放低成本永磁性磁环或磁管或磁片或磁条的具体深度位置和地理方位，从而确定套管外永久布设的铠装光纤缆沿套管延伸的具体深度位置和地理方位的定位定向系统和方法。为实现上述目的，本技术提供一种套管外铠装光纤缆定位定向系统，包括金属套管、井口地面测井车、井下磁性探测仪器；金属套管外布设铠装光纤缆；所述的铠装光纤缆外部设有永磁体。所述的井下磁性探测仪器通过铠装测井电缆与井口地面测井车连接，井口地面测井车通过铠装测井电缆控制井下磁性探测仪器；所述的井下磁性探测仪器包括采用无磁性金属或复合材料制造的耐高温耐高压外壳，内部包括陀螺仪、三分量磁场传感器、低频信号放大及模数转换模块、数据存储模块和数据遥传模块，陀螺仪固定在三分量磁场传感器上方。所述陀螺仪可以为机械陀螺仪，或者是电子陀螺仪，或者是光纤陀螺仪。所述三分量磁场传感器可以是三个相互正交的感应线圈式磁场传感器，或者是三个相互正交的磁通门式磁场传感器，或者是三个相互正交的光纤磁场传感器。放大及模数转换模块、数据存储模块和数据遥传模块，分别对陀螺仪和三分量磁场传感器信号进行放大、模数转换、存储和数据遥传，井下磁性探测仪器在作业时同步向地面测井车里面的控制和记录计算机系统实时传输仪器采集的陀螺仪数据和三分量磁场数据。放大及模数转换模块的多通道信号放大器为低噪声低频放大器，多通道模数转换器模块为采样率为4000Hz的32位模数转换器。数据存储模块为多通道耐高温固态存储器。所述的铠装光纤缆系采用永磁性连续磁钢管封装单模或多模光纤来制作的铠装光纤缆；或者，所述的铠装光纤缆，沿铠装光纤缆上按一定间隔安放永磁单体，所述的永磁单体包括永磁性磁环或磁管或磁片或磁条。采用永磁性连续磁质不锈钢管封装单模或多模或特种光纤来制作铠装光纤缆，或者沿铠装光纤缆上按一定间隔安放低成本永磁性磁环或永磁性小磁管，或者在铠装光纤缆上按照一定间隔固定半圆形永磁性磁钢片或永磁性磁钢条，使铠装光纤缆变成一条具有永久磁性或其上固定有永久磁性标志物的铠装光纤缆。还包括环形金属卡子，所述的环形金属卡子安装固定在金属套管靴处，保护铠装光纤缆和永磁单体在下套管和固井作业时不被损坏。该套管外铠装光纤缆定位定向系统的数据采集方法，包括以下步骤：(a)把金属套管和铠装光纤缆同步缓慢的下入完钻的井孔里；(b)用高压泵车从井底泵入水泥浆，使水泥浆从井底沿金属套管外壁和钻孔之间的环空区返回到井口，水泥浆固结后，把金属套管、铠装光纤缆和地层永久性的固定住；(c)先在井口对井下磁性探测仪器里面的陀螺仪进行标定，然后将井下磁性探测仪器从金属套管轴心线处缓慢的下放到井底；(d)井口地面测井车发出指令启动井下磁性探测仪器开始采集陀螺仪的三分量姿态数据和三分量磁场传感器的三分量磁场数据，同时缓慢的将井下磁性探测仪器向上提升；陀螺仪和三分量磁场传感器沿着金属套管内壁连续测量三分量磁场传感器的实时姿态和金属套管周围一定范围内的磁场强度的变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.套管外铠装光纤缆定位定向系统，其特征在于，包括金属套管(3)、井口地面测井车(2)、井下磁性探测仪器(10)；金属套管(3)外布设铠装光纤缆(1)；所述的铠装光纤缆(1)外部设有永磁体；/n所述的井下磁性探测仪器(10)通过铠装测井电缆(4)与井口地面测井车(2)连接，井口地面测井车(2)通过铠装测井电缆(4)控制井下磁性探测仪器(10)；/n所述的井下磁性探测仪器(10)包括采用无磁性金属或复合材料制造的耐高温耐高压外壳，内部包括陀螺仪(5)、三分量磁场传感器(6)、放大及模数转换模块(7)、数据存储模块(8)和数据遥传模块(9)，陀螺仪(5)固定在三分量磁场传感器(6)上方。/n

【技术特征摘要】
1.套管外铠装光纤缆定位定向系统，其特征在于，包括金属套管(3)、井口地面测井车(2)、井下磁性探测仪器(10)；金属套管(3)外布设铠装光纤缆(1)；所述的铠装光纤缆(1)外部设有永磁体；
所述的井下磁性探测仪器(10)通过铠装测井电缆(4)与井口地面测井车(2)连接，井口地面测井车(2)通过铠装测井电缆(4)控制井下磁性探测仪器(10)；
所述的井下磁性探测仪器(10)包括采用无磁性金属或复合材料制造的耐高温耐高压外壳，内部包括陀螺仪(5)、三分量磁场传感器(6)、放大及模数转换模块(7)、数据存储模块(8)和数据遥传模块(9)，陀螺仪(5)固定在三分量磁场传感器(6)上方。


2.根据权利要求1所述的套管外铠装光纤缆定位定向系统，其特征在于，所述的铠装光纤缆(1)系采...

【专利技术属性】
技术研发人员：余刚，夏淑君，王熙明，秦民君，张仁志，
申请(专利权)人：中油奥博成都科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51