[发明专利]内置可控声源的套管外铠装光缆定向系统及数据采集方法

说明书

本发明提供一种内置可控声源射孔枪的套管外铠装光缆定向系统及数据采集方法，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。

技术领域

本发明属于测井技术领域，具体涉及一种内置可控声源的套管外铠装光缆定向系统及数据采集方法。

背景技术

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。