内置可控声源的套管外铠装光缆定向系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种内置可控声源的套管外铠装光缆定向系统，采用在井下内置可控声源的射孔枪，通过地面测井车控制射孔枪内置可控声源连续发射固定频率和固定振幅的声波信号，根据地面DAS仪器测量到的井下铠装光缆内的射孔枪内置可控声源信号的强弱程度来判断射孔枪可控声源相对铠装光缆的位置与方位，然后根据射孔枪内置陀螺仪提供的射孔枪方位姿态数据，测量出套管外铠装光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缆的具体深度和地理方位，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缆后不会在射孔时被射孔弹射断。

Directional system of armored fiber optic cable with internal controllable sound source

【技术实现步骤摘要】
内置可控声源的套管外铠装光缆定向系统
本技术属于测井
，具体涉及一种内置可控声源的套管外铠装光缆定向系统。
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，则需要探测铠装光缆在套管外的不同深度位置的具体地理方位，在射孔时采用定向射孔技术，在射孔段避开套管外的铠装光缆。英国Silixa公司利用声学原理，在铠装光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缆的定位和定向将会出现较大的误差或无法定位定向。中国专利技术专利申请“套管外铠装光缆定位定向系统及其数据采集方法”(201910618067.4)提供一种套管外铠装光缆定位定向系统及其数据采集方法，金属套管外布设铠装光缆；所述的铠装光缆外部设有永磁体；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。本专利技术采用带有永磁体的铠装光缆，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缆不会在射孔时被射孔弹射断。此方法虽然简单易行，但是如果在安装井下套管和铠装光缆的过程中，不小心造成了永磁体和铠装光缆的分离，或者永磁材料在井下的高温高压环境下发生了退磁现象，会造成井下磁力探测仪器无法准确的探测套管外铠装光缆的位置和地理方位。中国专利技术专利申请“基于电磁感应的套管外铠装光缆定向系统及数据采集方法”(201910844751.4)提供了一种基于电磁感应的套管外铠装光缆定向系统及数据采集方法，金属套管外布设铠装光缆；铠装光缆采用连续金属细管和外包的绝缘材料细管封装单模或多模或特种光纤；在井口处给连续金属细管加载交流电；井口地面测井车通过铠装测井电缆控制井下三分量电磁感应探测仪器；井下三分量电磁感应探测仪器包括陀螺仪、三分量感应磁场传感器。本专利技术采用对连续金属细管上加载交流电使其产生交变感应磁场，通过陀螺仪和三分量感应磁场传感器探测沿铠装光缆分布的感应磁场，从而确定铠装光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缆不会在射孔时被射孔弹射断。此方法虽然简单易行，但是因为沿铠装光缆分布的交变感应磁场，会在金属套管内产生感应电流，此感应电流又会在金属套管周围产生交变感应磁场，此套管周围产生的交变感应磁场会与铠装光缆周围的交变磁场相互叠加，干扰并改变沿铠装光缆分布的交变感应磁场，其结果会造成井下磁力探测仪器无法准确的探测套管外铠装光缆的位置和地理方位。
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缆的具体深度和地理方位数据。鉴于现有的利用铠装光缆旁边安置声音发生器或永久性磁性材料、或者利用给铠装光缆内保护光纤的不锈钢管供给交流电以生产感应磁场来探测套管外铠装光缆位置和地理方位的缺点，需要一种低成本、高精度、高可靠性探测套管外铠装光缆的具体深度位置和地理方位的方法和技术。本技术提出了采用在井下射孔枪上部安装一个可控声源，通过地面测井车控制射孔枪内内置的可控声源连续发射固定频率和固定振幅的声波信号，同时启动井口附近连接套管外铠装光缆的DAS仪器连续记录射孔枪内置可控声源发射的声波信号，根据地面DAS仪器测量到的井下铠装光缆内射孔枪内置可控声源信号的强弱程度来判断射孔枪内置可控声源内的压电晶体声源相对铠装光缆的位置与方位，然后根据射孔枪内置陀螺仪提供的射孔枪方位姿态数据，测量出套管外铠装光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缆的具体深度和地理方位数据。也可以在射孔前用此方法测量好射孔井段套管外铠装光缆的方位，从地面直接控制调整射孔枪的避射方位与套管外铠装光缆的方位一致，然后启动定向射孔枪射开套管外没有铠装光缆的套管部位。本技术的目的是克服现有技术的不足，提出了采用在井下射孔枪上部安装一个可控声源，通过地面测井车控制射孔枪内内置的可控声源连续发射固定频率和固定振幅的声波信号，根据地面DAS仪器测量到的井下铠装光缆内射孔枪内置可控声源信号的强弱程度来判断射孔枪内置可控声源内的压电晶体声源相对铠装光缆的位置与方位，然后根据射孔枪内置陀螺仪提供的射孔枪方位姿态数据，测量出套管外铠装光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缆的具体深度和地理方位的定向系统和方法。为实现上述目的，本技术提供一种内置可控声源的套管外铠装光缆定向系统，包括金属套管、井口地面测井车、井口安放的连接套管外铠装光缆的DAS仪器、井下带内置可控声源的射孔枪、金属套管外布设的铠装光缆。所述的井下内置可控声源的射孔枪通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.内置可控声源的套管外铠装光缆定向系统，其特征在于，包括铠装光缆(1)、井口地面测井车(2)、金属套管(3)、井下内置可控声源的射孔枪(5)、放置在井口附近记录井下铠装光缆(1)内声源发射的声波信号的DAS仪器(9)；/n所述的铠装光缆(1)布设在金属套管(3)外壁上；/n所述的井下内置可控声源的射孔枪(5)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)控制井下内置可控声源的射孔枪(5)作业及其在井中的深度位置；/n所述的井下内置可控声源的射孔枪(5)包括采用金属或复合材料制造的耐高温耐高压外壳，内部包括沿射孔枪体分布的各种组合的射孔弹，井下内置可控声源的射孔枪(5)内的上部安装有内置可控声源(6)，井下内置可控声源的射孔枪(5)内还设有陀螺仪。/n

【技术特征摘要】
1.内置可控声源的套管外铠装光缆定向系统，其特征在于，包括铠装光缆(1)、井口地面测井车(2)、金属套管(3)、井下内置可控声源的射孔枪(5)、放置在井口附近记录井下铠装光缆(1)内声源发射的声波信号的DAS仪器(9)；
所述的铠装光缆(1)布设在金属套管(3)外壁上；
所述的井下内置可控声源的射孔枪(5)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)控制井下内置可控声源的射孔枪(5)作业及其在井中的深度位置；
所述的井下内置可控声源的射孔枪(5)包括采用金属或复合材料制造的耐高温耐高压外壳，内部包括沿射孔枪体分布的各种组合的射孔弹，井下内置可控声源的射孔枪(5)内的上部安装有内置可控声源(6)，井下内置可控声源的射孔枪(5)内还设有陀螺仪...

【专利技术属性】
技术研发人员：余刚，王熙明，夏淑君，
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