井下错断套管头方位探测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种井下错断套管头方位探测装置及方法，该装置包括：探管、铠装电缆、地面接口箱、计算设备和电源；电源为计算设备和地面接口箱供电；其中，探管通过铠装电缆与地面接口箱连接，由铠装电缆下放于错断套管井的裸眼井段中，用于采集井下探管位置处的环境数据，并通过铠装电缆传输至地面接口箱；地面接口箱与计算设备连接，用于将环境数据传输至计算设备；计算设备用于根据环境数据和错断套管井当地的地磁数据，确定错断套管头相对于上部井眼的方位角。本发明专利技术能够精确确定出错断套管头(尤其是大位移错断套管头)相对上部井眼的方位角，有助于提高错断套管修复的成功率。

Azimuth Detection Device and Method for Downhole Faulted Casing Head

【技术实现步骤摘要】
井下错断套管头方位探测装置及方法
本专利技术涉及地下资源钻采工程领域，尤其涉及一种井下错断套管头方位探测装置及方法。
技术介绍
本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。套管是油田开发过程中必备的生产设备。在钻完井或生产过程中，一方面起到支持井壁的作用；另一方面起到联系地上和地下的作用(例如，将地上水输入到地下或将地下油气输出地上)。套管一旦出现损坏，不仅会影响套损井的正常生产及井壁的稳定性，而且会使套损井附近区域的注采比和地层压力异常，从而使得整个油田的稳产和开发方案的实施受到严重影响。随着油田开发时间的延长，套管损坏问题己经成为影响油田生产的重点和难点问题。套管损坏(简称套损)，主要包括：套管变形和套管错断两种，其中，套管错断会影响到井下作业工具无法正常起下，严重影响到油田生产。在历年修井施工中，大位移错断套管的修复一直是修井领域的技术难题。针对大位移活性错断套管头不稳定、易丢失、找通道成功率低和时效差的问题，现有技术通常采用“先找(错断套管头)、再稳(错断套管头)、后打(通道)”的方案。目前，大位移错断套管修复成功率低的主要原因是错断套管头相对上部井眼的方位不能精确获得，致使找不到错断套管头。鉴于此，在修井施工中，如何用较短的时间准确获得错断套管头相对上部井眼的方位问题是当前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种井下错断套管头方位探测装置，用以解决在错断套管修复工程中，现有错断套管头方位预测方法精度低的技术问题，该装置包括：探管、铠装电缆、地面接口箱、计算设备和电源；电源为计算设备和地面接口箱供电；其中，探管通过铠装电缆与地面接口箱连接，由铠装电缆下放于错断套管井的裸眼井段中，用于采集井下探管位置处的环境数据，并通过铠装电缆传输至地面接口箱；地面接口箱与计算设备连接，用于将环境数据传输至计算设备；计算设备用于根据环境数据和错断套管井当地的地磁数据，确定错断套管头相对于上部井眼的方位角；其中，环境数据包括：井下探管位置处的井斜角、井斜方位角、磁场的三轴磁场强度、重力加速度的三轴分量及探管的横滚角；地磁数据包括：地磁场的磁感应强度、磁倾角和磁偏角。本专利技术实施例还提供一种井下错断套管头方位探测方法，用以解决在错断套管修复工程中，现有错断套管头方位预测方法精度低的技术问题，该方法包括：控制钻具下放至错断套管井内套管错断位置处，并沿上部井眼方向钻出预定距离的裸眼井段；控制钻具取出，并控制铠装电缆将探管下放至裸眼井段，由探管采集井下探管位置处的环境数据，其中，环境数据包括：井下探管位置处的井斜角、井斜方位角、磁场的三轴磁场强度、重力加速度的三轴分量及探管的横滚角；通过铠装电缆接收探管采集的环境数据；根据环境数据和错断套管井当地的地磁数据，确定错断套管头相对于上部井眼的方位角，其中，地磁数据包括：地磁场的磁感应强度、磁倾角和磁偏角。本专利技术实施例中还提供一种计算机设备，用以解决在错断套管修复工程中，现有错断套管头方位预测方法精度低的技术问题，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的井下错断套管头方位探测方法。本专利技术实施例中还提供一种计算机可读存储介质，用以解决在错断套管修复工程中，现有错断套管头方位预测方法精度低的技术问题，该计算机可读存储介质存储有执行上述的井下错断套管头方位探测方法的计算机程序。本专利技术实施例中，通过下放于错断套管井的裸眼井段中的探管，采集井下探管位置处的环境数据，结合错断套管井当地的地磁数据，确定错断套管头相对上部井眼的方位角，为寻找大位移错断套管头提供科学依据。探管采集的环境数据包括井下探管位置处的井斜角、井斜方位角、磁场的三轴磁场强度、重力加速度的三轴分量及探管的横滚角；错断套管井当地的地磁数据包括：地磁场的磁感应强度、磁倾角和磁偏角。通过本专利技术实施例，可以精确确定出错断套管头(尤其是大位移错断套管头)相对上部井眼的方位角，解决了现有错断套管修复技术中错断套管头相对上部井眼的方位角预测误差大的问题，有助于提高错断套管修复的成功率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：图1为本专利技术实施例中提供的一种井下错断套管头方位探测装置示意图；图2为本专利技术实施例中提供的一种探管内部三轴陀螺传感器、三轴加速度传感器和三轴磁通门传感器沿轴线方向的排列示意图；图3为本专利技术实施例中提供的一种确定井下错断套管头相对上部井眼方位的计算模型示意图；图4为本专利技术实施例中提供的一种井下错断套管头方位探测方法流程图。附图标记：1、套管柱；2、错断套管头；3、裸眼井段；4、探管；5、铠装电缆；6、地面接口箱；7、计算设备；41、三轴陀螺传感器；42、三轴加速度传感器；43、三轴磁通门传感器。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术实施例做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。在本说明书的描述中，所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本申请的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。本专利技术实施例中提供了一种井下错断套管头方位探测装置，尤其适用于大位移错断套管头相对上部井眼方位的探测。图1为本专利技术实施例中提供的一种井下错断套管头方位探测装置示意图，如图1所示，该装置包括：探管4、铠装电缆5、地面接口箱6、计算设备7和电源(图1中未示出)；电源为计算设备7和地面接口箱6供电。其中，探管4通过铠装电缆5与地面接口箱6连接，由铠装电缆5下放于错断套管井的裸眼井段3中，用于采集井下探管位置处的环境数据，并通过铠装电缆5传输至地面接口箱6；地面接口箱6与计算设备7连接，用于将环境数据传输至计算设备7；计算设备7用于根据环境数据和错断套管井当地的地磁数据，确定错断套管头2相对于上部井眼的方位角；需要说明的是，本专利技术实施例中的错断套管井是指井下套管存在错断损坏的井，当井下套管柱(图1中图标1所示)存在错断的时候，可以将钻具下入至套管错断位置处，沿上部井眼方向钻进，以钻出一预定距离段(例如，10米左右)的裸眼井段，取出钻具，由铠装电缆5将探管4下放于裸眼井段3中，通过探管4采集探管位置处的环境数据，可选地，采集到的环境数据包括但不限于：井下探管位置处的井斜角、井斜方位角、磁场的三轴磁场强度、重力加速度的三轴分量及探管的横滚角。作为一种可选的实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种井下错断套管头方位探测装置，其特征在于，包括：探管、铠装电缆、地面接口箱、计算设备和电源；所述电源为所述计算设备和所述地面接口箱供电；其中，所述探管通过所述铠装电缆与所述地面接口箱连接，由所述铠装电缆下放于错断套管井的裸眼井段中，用于采集井下探管位置处的环境数据，并通过所述铠装电缆传输至所述地面接口箱；所述地面接口箱与所述计算设备连接，用于将所述环境数据传输至所述计算设备；所述计算设备用于根据所述环境数据和所述错断套管井当地的地磁数据，确定错断套管头相对于上部井眼的方位角；其中，所述环境数据包括：井下探管位置处的井斜角、井斜方位角、磁场的三轴磁场强度、重力加速度的三轴分量及探管的横滚角；所述地磁数据包括：地磁场的磁感应强度、磁倾角和磁偏角。

【技术特征摘要】
1.一种井下错断套管头方位探测装置，其特征在于，包括：探管、铠装电缆、地面接口箱、计算设备和电源；所述电源为所述计算设备和所述地面接口箱供电；其中，所述探管通过所述铠装电缆与所述地面接口箱连接，由所述铠装电缆下放于错断套管井的裸眼井段中，用于采集井下探管位置处的环境数据，并通过所述铠装电缆传输至所述地面接口箱；所述地面接口箱与所述计算设备连接，用于将所述环境数据传输至所述计算设备；所述计算设备用于根据所述环境数据和所述错断套管井当地的地磁数据，确定错断套管头相对于上部井眼的方位角；其中，所述环境数据包括：井下探管位置处的井斜角、井斜方位角、磁场的三轴磁场强度、重力加速度的三轴分量及探管的横滚角；所述地磁数据包括：地磁场的磁感应强度、磁倾角和磁偏角。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述探管包括：三轴陀螺传感器、三轴加速度传感器和三轴磁通门传感器；其中，所述三轴磁通门传感器用于采集井下探管位置处磁场的三轴磁场强度；所述三轴陀螺传感器和所述三轴加速度传感器采集的数据用于确定井下探管的姿态信息。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述探管还包括：止端堵头、接口端堵头、无磁承压筒、无磁骨架、驱动编码电路板和数据采集电路板；其中，所述三轴陀螺传感器、所述三轴加速度传感器、所述三轴磁通门传感器、所述驱动编码电路板和所述数据采集电路板均固定于所述无磁骨架上；所述无磁骨架、所述三轴陀螺传感器、所述三轴加速度传感器、所述三轴磁通门传感器、所述驱动编码电路板和所述数据采集电路板设置于所述无磁承压筒内；所述无磁承压筒的第一端与所述止端堵头连接，所述无磁承压筒的第二端与所述接口端堵头连接；所述三轴磁通门传感器设置于所述无磁骨架上靠近所述止端堵头的一端；所述三轴磁通门传感器、所述三轴陀螺传感器和所述三轴加速度传感器的X轴和Y轴分别平行且同向；所述三轴磁通门传感器、所述三轴陀螺传感器和所述三轴加速度传感器的Z轴均与所述无磁承压筒的中心轴共线且同向。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述计算设备还用于通过如下公式确定错断套管头相对于上部井眼的方位角：其中，ANR表示上部井眼的方位角；BcE和BcN分别为Bch在E轴和N轴上的投影，E轴指向东，N轴指向北；其中，Bch＝Bh-Beh；其中，Bh由探管采集的环境数据确定；Beh由错断套管井当地的地磁数据确定。5.一种井下错断套管头方位探测方法，其特征在于，包括：控制钻具下放至错断套管井内套管错断位置处，并沿上部井眼方向钻出预定距离的裸眼井段；控...

【专利技术属性】
技术研发人员：刁斌斌，高德利，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11