一种非垂直井段套变测量时套变方位的确定工具及方法技术

本发明专利技术涉及一种非垂直井段套变测量时套变方位的确定工具及方法，该工具包括遥传短节

【技术实现步骤摘要】
一种非垂直井段套变测量时套变方位的确定工具及方法


[0001]本专利技术涉及钻完井
，具体涉及一种非垂直井段套变测量时套变方位的确定工具及方法
。

技术介绍

[0002]套管完井是油气建井过程中最主要的完井方式，固井质量
、
地层微幅构造运动
、
井筒服役年限
、
注采措施
、
流体性质等因素均会影响套管的工作状态，导致套管出现变形
、
磨损
、
腐蚀等不良状况，对油气安全稳产造成严重威胁
。
特别是在我国川渝地区的威远
、
长宁
、
昭通
、
涪陵
、
威荣等页岩气区块均出现了不同程度的套管变形问题，造成压裂丢段等复杂，严重影响页岩气开发的经济效益
。
套损检测是进行套管损伤评价
、
修复以及其他生产改造措施的前提，因此，研究套管变形及损坏的检测技术具有重要的现实意义
。
[0003]当前，主要的套管损伤形态检测技术有多臂井径仪
、
电磁探伤等，但上述技术手段均无法精确识别套变方位，需要另外连接陀螺测井短节
。
简单并准确的识别套管变形或损坏方位有利于全面掌握井筒信息，弄清楚套变机理，从而指导后期井筒修复
、
改造方案的制定和实施
。
特别是对于地层微幅构造等导致的井筒套变问题，识别套变方位有助于准确反演地层位错方位，从而在后续井眼轨迹设计过程中，优化井眼延伸方位，大幅降低套变风险
。
针对上述套管变形及损坏方位检测难度大
、
需要另外配合陀螺等仪器确定方位的难题，亟需探索研发一种新型简单准确的套管变形及损坏方位的测量方法，实现套管损伤形态的精确测量与描述，由此进行井筒密封性
、
套管安全性等相关评价，为井筒改造及邻井套变预防措施的制定提供数据参考，从而保证油气井的安全稳产，避免复杂事故的发生，减少经济损失
。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种非垂直井段套变测量时套变方位的确定工具及方法，旨在解决现有技术中的问题
。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0006]一种非垂直井段套变测量时套变方位的确定工具，包括遥传短节
、
重力方向标记装置
、
超声波旋转探测头
、
重力标记识别装置和控制器，所述遥传短节竖直设置，所述重力方向标记装置可活动的安装在所述遥传短节的下端，用于标记重力最低点；所述超声波旋转探测头安装在所述遥传短节的下方，其可绕所述遥传短节的轴向竖直转动，用于发射超声波且接收套管反射回的超声波；所述重力标记识别装置固定安装在所述超声波旋转探测头上，用于检测所述重力方向标记装置的方位；所述遥传短节分别通过线路与所述重力方向标记装置
、
所述超声波旋转探测头和所述重力标记识别装置连接，并与所述控制器连接，用于将所述超声波旋转探测头和所述重力标记识别装置发射的信号传输给所述控制器，所述控制器接收对应的信号并进行分析处理
。
[0007]本专利技术的有益效果是：确定过程中，利用钻杆或连续管将整个工具下入到井筒内，
根据测量井段深度确定工具开机时机，超声波旋转探测头旋转并发射超声波，超声波经套管反射后由超声波旋转探测头接收，如此重复获得套管变形后的截面环；
[0008]在此过程中，重力方向标记装置自由转动，且重力标记识别装置随着超声波旋转探测头旋转并采集重力方向标记装置的方位，重力标记识别装置旋转经过所述重力方向标记装置时表明其随超声波旋转探测头转动了一圈，而重力方向标记装置的方位已知，则重力标记识别装置对应上述截面环上的点的方位可以确定；按照上述方法，可确定该截面环上每个点的方位，最终由控制器根据上述信号分析该截面环相对于套管原本的形状的变形点即可确定套管变形的方位；
[0009]其中，所述超声波旋转探测头每旋转一圈均会通过所述重力方向标记装置来记录扫描信号相对于重力标记的相对位置，结合井眼轨迹数据，即可确定扫描成像结果的方位信息
。
[0010]本专利技术一方面可以确定井筒套管变形或损伤的具体位置信息，从而指导井筒套管修复治理措施的制定；另一方面，可确定套管变形的方位并根据方位掌握局部构造应力分布特点，从而制定井轨迹优化设计，降低待钻邻井的套变风险
。
[0011]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进
。
[0012]进一步，所述遥传短节的下端可活动的安装有偏重环，所述偏重环位于所述遥传短节与所述超声波旋转探测头之间；所述重力方向标记装置固定安装在所述偏重环上
。
[0013]采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，通过偏重环安装重力方向标记装置，装配方便
。
[0014]进一步，所述重力方向标记装置为永磁体块，所述重力标记识别装置为磁传感器
。
[0015]采用上述进一步方案的有益效果是确定过程中，磁传感器随着超声波旋转探测头旋转，并可采集永磁体块发射的信号，从而记录扫描信号相对于重力标记的相对位置
。
[0016]进一步，所述重力方向标记装置为设置在所述偏重环上的标记，所述重力标记识别装置为距离传感器
。
[0017]采用上述进一步方案的有益效果是确定过程中，距离传感器随着超声波旋转探测头旋转，并可采集标记所在的位置，从而记录标记相对于重力标记的相对位置
。
[0018]进一步，所述标记为缺口或加工孔
。
[0019]采用上述进一步方案的有益效果是缺口和加工孔加工方便，效率高
。
[0020]进一步，所述遥传短节的下端还安装有扶正器，所述扶正器位于所述遥传短节与所述偏重环之间
。
[0021]采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，工具下入到井筒内后，可通过扶正器保证整个工具处于套管的中心处，保证确定的精确度
。
[0022]进一步，所述扶正器包括至少一个扶正单元，每个所述扶正单元均包括扶正短节
、
扶正关节器
、
两个推力块和两个弹簧，所述扶正短节竖直固定安装在所述遥传短节的下端或另一个所述扶正单元的下端；两个所述推力块分别滑动的套设在所述扶正短节的两端，所述扶正关节器安装在所述扶正短节的中部，其两端分别与两个所述推力块相互靠近的一端转动连接；两个所述弹簧分别套设在所述扶正短节的两端，两个所述推力块位于两个所述弹簧之间，且两个所述弹簧相互靠近的一端分别与两个所述推力块相互远离的一端抵接
。
[0023]采用上述进一步方案的有益效果是工具下入井筒之前，每个扶正单元中的两个弹簧均处于自然伸展状态；当工具下入至井筒内后，套管会挤压扶正关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种非垂直井段套变测量时套变方位的确定工具，其特征在于：包括遥传短节
(1)、
重力方向标记装置
(2)、
超声波旋转探测头
(3)、
重力标记识别装置
(4)
和控制器，所述遥传短节
(1)
竖直设置，所述重力方向标记装置
(2)
可活动的安装在所述遥传短节
(1)
的下端，用于标记重力最低点；所述超声波旋转探测头
(3)
安装在所述遥传短节
(1)
的下方，其可绕所述遥传短节
(1)
的轴向竖直转动，用于发射超声波且接收套管反射回的超声波；所述重力标记识别装置
(4)
固定安装在所述超声波旋转探测头
(3)
上，用于检测所述重力方向标记装置
(2)
的方位；所述遥传短节
(1)
分别通过线路与所述重力方向标记装置
(2)、
所述超声波旋转探测头
(3)
和所述重力标记识别装置
(4)
连接，并与所述控制器连接，用于将所述超声波旋转探测头
(3)
和所述重力标记识别装置
(4)
发射的信号传输给所述控制器，所述控制器接收对应的信号并进行分析处理
。2.
根据权利要求1所述的非垂直井段套变测量时套变方位的确定工具，其特征在于：所述遥传短节
(1)
的下端可活动的安装有偏重环
(5)
，所述偏重环
(5)
位于所述遥传短节
(1)
与所述超声波旋转探测头
(3)
之间；所述重力方向标记装置
(2)
固定安装在所述偏重环
(5)
上
。3.
根据权利要求2所述的非垂直井段套变测量时套变方位的确定工具，其特征在于：所述重力方向标记装置
(2)
为永磁体块，所述重力标记识别装置
(4)
为磁传感器
。4.
根据权利要求2所述的非垂直井段套变测量时套变方位的确定工具，其特征在于：所述重力方向标记装置
(2)
为设置在所述偏重环
(5)
上的标记，所述重力标记识别装置
(4)
为距离传感器
。5.
根据权利要求4所述的非垂直井段套变测量时套变方位的确定工具，其特征在于：所述标记为缺口或加工孔
。6.
根据权利要求2‑5任一项所述的非垂直井段套变测量时套变方位的确定工具，其特征在于：所述遥传短节
(1)
的下端还安装有扶正器，所述扶正器位于所述遥传短节
(1)
与所述偏重环
(5)
之间
。7.
根据权利要求6所述的非垂直井段套变测量时套变方位的确定工具，其特征在于：所述扶正器包括至少一个扶正单元，每个所述扶正单元均包括扶正...

【专利技术属性】
技术研发人员：张恒，杨恒林，付利，袁光杰，王元，陈刚，宋恒宇，夏焱，乔磊，王子昕，何爱国，郑李，王开龙，路立君，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：