CN113216930A - 测井工具及测井装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种测井工具及测井装置，涉及油气生产技术领域。其中，测井工具包括：光纤；保护管，所述光纤设置于所述保护管内；防水层，所述防水层设置于所述保护管内且包裹于所述光纤的外表面。本申请技术方案可以实现分布式光纤测井方法进行测井。

Description

测井工具及测井装置

技术领域

本申请涉及油气生产技术领域，尤其涉及一种测井工具及测井装置。

背景技术

目前，油气井生产动态监测常用的方法为PLT测井方法，PLT可应用于一般直井后一定井斜范围内的大斜度井生产测井，可以进行流体密度、持水率、温度、压力的测试，在这过程中需要使用井下流量测试工具获取井内液体的流量，但是在稠油井中，由于井液粘稠度较高，因此井下流量测试工具无法正常测量，进而无法采集产层的产出数据。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种测井工具及测井装置，以采用分布式光纤测井方法进行测井。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供如下技术方案：

本申请第一方面提供一种测井工具，该测井工具包括：

光纤；

保护管，所述光纤设置于所述保护管内；

防水层，所述防水层设置于所述保护管内且包裹于所述光纤的外表面。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述保护管包括：

第一外管，所述第一外管套设在所述光纤的外部，所述防水层设置于所述第一保护管内；

导热层，设置于所述第一外管的外表面；

第二外管，套设于所述导热层的外侧。

具体地，所述光纤包括第一纤芯和第二纤芯，所述第一纤芯的一端用于与声音监测设备连接，所述第二纤芯的一端用于与温度监测设备连接。

具体地，测井工具还包括：

密封件，所述密封件设置于所述保护管的一端，且与所述保护管密封连接以将所述保护管的端部密封。

本申请第二方面提供一种测井装置，该测井装置包括：

以上任一项所述的测井工具。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，测井装置还包括：

滚筒，所述测井工具缠绕于所述滚筒的外表面。

具体地，所述滚筒的外径大于所述测井工具外径的40倍。

具体地，所述测井工具缠绕于所述滚筒的长度最小值A＝3LπD/d+0.8T/(ρg)；

其中，L为所述滚筒沿轴线方向的长度；

D为所述滚筒的外径；

d为所述测井工具外径；

T为所述测井工具能承受的最大拉应力；

ρ为所述测井工具的密度；

g为重力加速度。

具体地，测井装置还包括：加重杆，所述加重杆连接于所述测井工具的密封件，且设置于所述密封件远离保护管的一侧。

具体地，所述加重杆的重量W＝0.078×d²×P+15；

或所述加重杆的重量W＝0.078×d²×Pcosα+15；

其中，d为所述测井工具的外径；

P为待测井的井口压力，其中，所述测井装置用于对所述待测井进行测试；

α为所述待测井的井斜角度。

相较于现有技术，本申请第一方面提供的测井工具，测井工具内设置有光纤，可以通过光纤对生产井进行测试，具体地，可以采用分布式光纤测井方法进行测井。测井工具一端入井，另一端留在井外，留在井外的一端能够与监测设备相连接，监测设备可以通过测井工具获取油气井的声波数据以及温度数据，通过对声波数据以及温度数据进行分析，便能够获取井内的生产数据以及其他数据，完成测井。除此之外，本申请中的测井工具包括光纤、防水层和保护管，防水层能够将光纤的外表面包裹，进而避免水接触到光纤，将光纤损坏，其中，防水层可以由防水膏形成，即保护管内填充有防水膏，防水膏能够将光纤的外表面包裹，防水膏具有耐高温性，可以满足高温、高压油气井的施工要求。

本申请第二方面所提供的测井装置具有与第一方面所提供的测井装置相同的有益效果，在此不进行赘述。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1示意性地示出了本申请实施例所提供的测井工具的结构示意图；

图2示意性地示出了本申请实施例所提供的测井工具的另一结构示意图；

图3示意性地示出了本申请实施例所提供的测井装置的结构示意图；

附图标号说明：

测井工具1，光纤11，第一纤芯111，第二纤芯112，保护管12，第一外管121，导热层122，第二外管123，防水层13，密封件14，滚筒21，加重杆22，地滑轮23，空中滑轮24，主阀25，钢丝切割阀26，四通27，清蜡阀门28，快速接头29，防喷盒30，放空阀31，压力表32，防喷管33，盘根盒34，堵头35，压帽36，拉力传感器37，地面安全阀38，生产阀门39，震击器40，万向节41。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

本申请第一方面提供一种测井工具1，如图1和图2所示，该测井工具1包括：光纤11；保护管12，所述光纤11设置于所述保护管12内；防水层13，所述防水层13设置于所述保护管12内且包裹于所述光纤11的外表面。

其中，测井工具1内设置有光纤11，可以通过光纤11对生产井进行测试，具体地，可以采用分布式光纤测井方法进行测井。具体地，测井工具1一端入井，另一端留在井外，留在井外的一端能够与监测设备相连接，监测设备可以包括：分布式光纤声音监测(DAS)设备和分布式光纤温度监测(DTS)设备，分布式光纤声音监测(DAS)设备，其可以获取油气井的声波数据，而分布式光纤温度监测(DTS)设备可以获取油气井的温度数据，通过对声波数据以及温度数据进行分析，便能够获取井内的生产数据以及其他数据，完成测井。通过使用本申请所提供的测井工具1，在测井过程中，无需通过流量测试工具获取流量数据，因此通过本申请所提供的测井工具1，能够在稠油井内完成测井，实现对于稠油井产出剖面的测试。除此之外，本申请中的测井工具1包括光纤11、防水层13和保护管12，防水层13能够将光纤11的外表面包裹，进而避免水接触到光纤11，将光纤11损坏，其中，防水层13可以由防水膏形成，即保护管12内填充有防水膏，防水膏能够将光纤11的外表面包裹，防水膏具有耐高温性，可以满足高温、高压油气井的施工要求。而保护管12设置在外层，能够对防水层13以及光纤11进行保护，保护管12可以由不锈钢材质制成，其耐腐蚀性较好。此外本实施例所提供的测井工具1成本较低，经济性好。通过本实施例所提供的测井工具1可以根据不同的测试需求临时测井、半永久式监测。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，如图1所示，所述保护管12包括：第一外管121，所述第一外管121套设在所述光纤11的外部，所述防水层13设置于所述第一保护管12内；导热层122，设置于所述第一外管121的外表面；第二外管123，套设于所述导热层122的外侧。

其中，保护管12分为三层，在第一外管121与第二外管123之间增加导热层122，能够增加保护管12的导热率，使得保护管12内的光线更精确的获取到井内的温度数据。其中，第一外管121与第二外管123均由不锈钢材质制成。而导热层122可以为铝合金管，铝合金管包裹在第一外管121的外表面，而第二外管123包裹在铝合金管的外表面。除此之外，导热层122还可以包括钢丝，钢丝沿螺旋线缠绕在第一外管121的外表面。其中，通过在第一外管121与第二外管123之间增加铝合金管或沿螺旋线延伸的钢丝，能够增大测井工具1的抗拉强度。

具体地，如图1所示，所述光纤11包括第一纤芯111和第二纤芯112，所述第一纤芯111的一端用于与声音监测设备连接，所述第二纤芯112的一端用于与温度监测设备连接。

其中，第一纤芯111可以为单模光纤，其可以与分布式光纤声音检测(DAS)设备连接，由单模光纤获取井内的声波数据，而第二纤芯112可以多模光纤，其可以与分布式光纤温度监测(DTS)设备连接，通过多模光纤获取井内的温度数据。本申请所提供的测井工具1中包括第一纤芯111和第二纤芯112两种光纤11，将一根测井工具1下入井内便能够获取声波数据和声波数据两种数据，简化了测井工序。除此之外，第一纤芯111的数量可以为多个，而第二纤芯112的数量也可以为多个，在进行测井时，只需要使得多个第一纤芯111中的一个与DAS设备连接，其他第一纤芯111可以作为备用，若该第一纤芯111被损坏无法继续获取声波数据，工作人员可以使得备用的第一纤芯111与DAS设备进行连接，以保证测井的正常进行。在测井时也只需要使得多个第二纤芯112中的一个与DTS设备相连接，其他第二纤芯112可以作为备用。具体地，第一纤芯111和第二纤芯112暴露在井外的一端用于与DAS设备和DTS设备相连接，第一纤芯111与第二纤芯112均通过尾纤与测井设备进行连接，第一尾纤用于与第一纤芯111相连接，第一尾纤的数量与第一纤芯111的数量相同，第一尾纤的一端与第一纤芯111连接，第一尾纤的另一端设置有第一接头，第一接头能够与DAS设备相连接。第二尾纤用于与第二纤芯112相连接，第二尾纤的数量与第二纤芯112的数量相同，第二尾纤的一端连接于第二纤芯112，另一端设置有第二接头，通过第二接头与DTS设备插拔连接。

具体地，如图2所示，测井工具还包括：密封件14，所述密封件14设置于所述保护管12的一端，且与所述保护管12密封连接以将所述保护管12的端部密封。

其中，保护管12内设置有贯穿保护管12长度方向两端的容纳腔，防水层13以及光纤11均设置在容纳腔内，密封件14设置于保护管12的一端，密封件14能够对保护管12的端部进行密封。而密封件14与保护管12之间也为密封连接，进而能够避免密封件14与保护管12的连接处漏水。保护管12设置有密封件14的一端进入井内，进入井内的一端做密封处理，能够避免井内的水由保护管12的端部进入保护管12内，将光纤11损坏。具体地，密封件14可以为保护帽，保护帽上设置有凹槽，保护管12的端部可以容纳于凹槽内，此时，凹槽的槽底能够封堵于保护管12端部的管口，而后通过焊接工艺将保护管12与保护帽焊接在一起，以此实现保护管12的密封。除此之外，密封件14可以为钢丝绳帽或者专用光纤11密封绳帽对保护管12的端部进行密封。

除此之外，在保护管12的密封还可以具有其他实施方式，具体地，绳帽上设置有第一穿孔和第二穿孔，保护管12的一端由第一穿孔穿出，且弯折后由第二穿孔穿入，其中，第一穿孔和第二穿孔均为可伸缩孔，即第一穿孔与第二穿孔的孔径可调节，当保护管12穿入第一穿孔与第二穿孔内，第一穿孔与第二穿孔的孔壁对保护管12挤压，使得保护管12与防水层13之间的间隙缩减，进而实现保护管12的密封，避免水由保护管12与防水层13之间的空隙进入到防水层13内对光纤11造成损伤。其中，光纤11、防水层13以及保护管12具有相同的长度且端部可以平齐，或者光纤11、防水层13以及保护管12的端部之间具有预设距离。

其中，使用本实施例所提供的测井工具1进行测井，其下入性好，可以对直径油井以及一定井斜范围内的大斜度油井开展分布式光纤测井，实现对油井的温度监测、井完整性监测、产出剖面测试。在井下无封隔器并使用抽油杆采油的油井，可通过偏心井口装置将测井工具1下入油管和套管之间的环空测量。在井下有封隔器并使用电潜泵采油的油井可将测井工具1下入油管中进行测量。

本申请第二方面提供一种测井装置，如图3所示，该测井装置包括：第一方面任一实施例所提供的测井工具1。因此本实施例所提供的测井装置包括以上任一实施例所提供的测井工具1的全部有益效果，在此不进行一一赘述。

在本申请第二方面的一些变更实施方式中，如图3所示，测井装置还包括：滚筒21，所述测井工具1缠绕于所述滚筒21的外表面。

其中，测井工具1可以缠绕在滚筒21的外表面，测井工具1可以在滚筒21上缠绕多层，具体地，可以使得测井工具1在滚筒21的外表面缠绕多层，测井工具1沿螺旋线缠绕在滚筒21的外表面，每层测井工具1由滚筒21的一端缠绕至另一端，相邻两圈的测井工具1紧密排布。此外，滚筒21的筒壁上设置有限位孔，测井工具1由限位孔穿设至滚筒21的外壁，而后在滚筒21的外壁上缠绕，其中，限位孔可以设置于滚筒21的端部，限位孔能够对测井工具1进行限位。

具体地，所述滚筒21的外径大于所述测井工具1外径的40倍。

其中，测井工具1内的光纤11弯折程度会影响数据传输，若测井工具1的弯折程度过大，会导致数据传输过程中损耗过大，使得监测设备获取到的声波数据和温度数据不准确。滚筒21的外径最小为测井工具1外径的40倍，此时，测井工具1缠绕在滚筒21上，测井工具1的弯折程度不会影响数据的传输。

具体地，所述测井工具1缠绕于所述滚筒21的长度最小值A＝3LπD/d+0.8T/(ρg)；其中，L为滚筒21沿轴线方向的长度，单位为mm；D为滚筒21的外径，单位为mm；d为测井工具1外径，单位为mm；T为所述测井工具1能承受的最大拉应力，单位为N；ρ为测井工具1的密度(kg/km)；g为重力加速度。

其中，测井工具1入井下放后，滚筒21上最少保留3层测井工具1，以防止测井工具1被自身重力拉脱。具体地，L为滚筒21沿轴线方向的长度，进一步地，滚筒21包括缠绕区，测井工具1缠绕在缠绕区，L为缠绕区沿轴线方向的长度，设定每层测井工具1可以缠绕m圈，m＝L/d，即每层测井工具1可以缠绕L/d圈，每圈测井工具1的长度为滚筒21的周长πD，由于滚筒21上至少保留3层测井工具1，因此滚筒21上保留的测井工具1的长度A1＝3LπD/d。进一步地，T为测井工具1能够承受的最大拉应力，单位为N，测井工具1入井后，测井工具1自身重力会对测井工具1造成拉扯，避免测井工具1由于自身重力被扯断，测井工具1入井部分的重力不应该超过其所能承受的最大拉应力的80％，因此，入井部分的测井工具1的长度A2＝0.8T/(ρg)。在测井工具1未入井时，入井部分的测井工具1应缠绕在滚筒21上，因此，滚筒21上所需缠绕的测井工具1的长度的最小值A＝A1+A2＝3LπD/d+0.8T/(ρg)。

具体地，测井装置，还包括：加重杆22，所述加重杆22连接于所述密封装置，且设置于所述密封装置远离所述测井工具1的一侧。

其中，在测井工具1入井的一端设置加重杆22，能够便于测井工具1入井。

具体地，所述加重杆22的重量W＝0.078×d²×P+15；或所述加重杆22的重量W＝0.078×d²×Pcosα+15；其中，W为加重杆22的重量，单位为kg，d为所述测井工具1的外径，单位为mm，单位为mm；P为待测井的井口压力，单位为(Mpa)，其中，所述测井装置用于对所述待测井进行测试；α为所述待测井的井斜角度。

其中，加重杆22的重量过大会导致加重杆22施加给测井工具1的拉力过大，导致测井工具1容易被拉坏，若加重杆22的重量过小，则会导致拉力不够，使得测井工具1下井困难。其中，在待测井为直井或待测井的井斜角度小于45°的情况下，可以采用公式W＝0.078×d²×P+15计算加重杆22的重量，当待测井的井斜角度大于45°时，可以采用公式W＝0.078×d²×Pcosα+15计算加重杆22的重量。上述公式经过工作人员多次仿真模拟得出，在此不进行赘述。

具体地，测井装置还包括：分布式光纤声音监测(DAS)设备和分布式光纤温度监测(DTS)设备，分布式光纤声音监测(DAS)设备连接于测试工具的第一纤芯111，而分布式光纤温度监测(DTS)设备连接于测试工具的第二纤芯112。分布式光纤声音监测(DAS)设备和分布式光纤温度监测(DTS)设备的作用在此不进行赘述。此外，测井装置还包括主机和数据存储设备，其中，主机能够对DAS设备以及DTS设备采集的数据进行分析，而数据存储设备与主机电连接，数据存储设备能够对采集的温度数据和声波数据进行存储。

此外，测井装置还包括地滑轮23和空中滑轮24，具体地，油气井的进口依次设置有主阀25、钢丝切割阀26、四通27、清蜡阀门28、快速接头29、BOP(防喷盒30)、放空阀31、压力表32、防喷管33、盘根盒34、堵头35和压帽36，其中，压力表32和放空阀31设置于防喷管33，空中滑轮24设置于压帽36的上方，而空中滑轮24的第一支架可以固定在盘根盒34上。而地滑轮23通过拉力传感器37连接于四通27，四通27的另一端连接有地面安全阀38和生产阀门39。测井工具1缠绕于滚筒21，一端连接于DAS设备和DTS设备，另一端依次通过地滑轮23和空中滑轮24由压帽36进入到防喷管33内，其中，地滑轮23以及空中滑轮24的直径应大于测井工具1外径的40倍，进而避免测井工具1内的光纤11弯折过大，导致光纤11损耗过大。而测井工具1进入到井内的一端还设置有工具串，如图2所示，工具串具体包括加重杆22，部分油气井只在密封件14的一端设置加重杆22便能够将测井工具1下入井内，部分油气井还需要在加重杆22远离密封件14的一端依次安装震击器40以及万向节41等工具，在此不一一列举。

在将测井工具1下井之前，应监测测井工具1内光纤11信号通断以及损益情况，具体地可以通过otdr(光时域反射仪)来完成；收集井况信息，了解井身结构、生产状况、井下有无落物变形等；检查井口设备是否零部件齐全良好，不渗不漏，闸门开关灵活可靠。测井工具1入井时，滚筒21可以安装在绞车上，绞车可以位于井口上风方向，绞车与井口之间的距离应大于8米。

此外，在测井工具1入井前应确保光纤11信号衰减小于等于1.2dB/km。

测井工具1进入生产井时，应先关闭生产阀门39，打开地面安全阀38并带上护丝，检查井下安全阀，确保其处于打开状态；而后缓慢平稳打开清蜡阀门28，待井口压力表32显示压力已进入防喷管33后，放慢或停止转动阀门手柄，待阀门上、下压力平衡后，继续开阀门直至完全打开，再倒回1/4圈，记录阀门转动圈数；记录井口压力等资料，最后测井工具1入井。

测井工具1进入关停井时，应先检查确定生产阀门39处于关闭状态后打开井下安全阀，地面安全阀38应带上护丝；待井口压力稳定后，先打开总阀门，再慢慢打开清蜡阀门28，观察井口压力稳定后再全部打开清蜡阀门28，最后测井工具1入井。

测井工具1入井时，应该使得测井工具1下放速度不超过50m/min，下放过程中调节滑轮方向，并调节压帽36的松紧，其中压帽36能够上设置有过孔，测井工具1能够穿过过孔进入到防喷管33内，过孔为可收缩孔，其孔壁能够挤压测井工具1的外表面，对测井工具1进行密封，其中，压帽36的过孔应使得测井工具1能够顺利下放，但又不会冒油。测井工具1通过井口、管柱内径突然变化处、进入液面及遇阻时，应注意控制测井工具1的入井速度，使其减速。测井工具1的下放速度要匀速，严禁猛拉猛刹，测井工具1始终要保持一定拉力，防止拖地、打扭及跳槽。此外，测井工具1入井时，应密切监视转数表工作情况，发现卡字、跳字应立即停车处理。且作业期间密切关注防喷管33工作情况，定时注入密封脂，严防油气泄漏。

测井工具1入井后，可以根据张力情况及地面深度计数判断测井工具1井底遇阻位置，复探3次确定井底遇阻位置后上提，待张力恢复正常且井下测井工具1拉直，将测井工具1固定。

在熔接第一尾纤与第一纤芯111时，熔接点处的信号衰减需小于0.1dB，入井的测井工具1的光纤11的衰减需小于1.2dB/km。

完成数据采集后，剪断尾纤，做好滚筒21端的测井工具1的密封和固定，准备提出测井工具1。平稳上提测井工具1，调节盘根盒34上方的压帽36，以测井工具1上提时不带油水为标准。当入井工具上提起出至离井口150m时，降低速度，当确定入井工具安全进入防喷管33内，关闭清蜡阀门28，其中入井工具包括加重杆22等结构，对电潜泵井应让油气水充分分离后，再关闭清蜡阀门28。当确定入井工具安全进入防喷管33内，关闭清蜡阀门28。对电潜泵井应让油气水充分分离后，再关闭清蜡阀门28。关闭阀门时记录转动圈数，越接近完全关闭，越应缓慢操作，阀门转动的圈数应与打开时的圈数基本一致，否则有可能夹住测井工具1。关闭过程中若遇阻，不可强行关闭，应打开阀门并判断故障，待问题解决后方可关闭阀门。清蜡阀门28关闭后，卸掉防喷管33内压力，严禁人员正对泄压口及放空阀31。放松起吊防喷管33的吊绳，卸开防喷管33丝扣，同时下放工具，以保证上提防喷管33时不会被卡。将防喷管33吊离井口，慢慢下放工具到方便操作拆卸的高度，2人配合将工具拆卸下来。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种测井工具，其特征在于，包括：

光纤；

保护管，所述光纤设置于所述保护管内；

防水层，所述防水层设置于所述保护管内且包裹于所述光纤的外表面。

2.根据权利要求1所述的测井工具，其特征在于，

所述保护管包括：

第一外管，所述第一外管套设在所述光纤的外部，所述防水层设置于所述第一保护管内；

导热层，设置于所述第一外管的外表面；

第二外管，套设于所述导热层的外侧。

3.根据权利要求1所述的测井工具，其特征在于，

所述光纤包括第一纤芯和第二纤芯，所述第一纤芯的一端用于与声音监测设备连接，所述第二纤芯的一端用于与温度监测设备连接。

4.根据权利要求1所述的测井工具，其特征在于，还包括：

密封件，所述密封件设置于所述保护管的一端，且与所述保护管密封连接以将所述保护管的端部密封。

5.一种测井装置，其特征在于，包括：

权利要求1至4任一项所述的测井工具。

6.根据权利要求5所述的测井装置，其特征在于，还包括：

滚筒，所述测井工具缠绕于所述滚筒的外表面。

7.根据权利要求6所述的测井装置，其特征在于，

所述滚筒的外径大于所述测井工具外径的40倍。

8.根据权利要求7所述的测井装置，其特征在于，

所述测井工具缠绕于所述滚筒的长度最小值A＝3LπD/d+0.8T/(ρg)；

其中，L为所述滚筒沿轴线方向的长度；

D为所述滚筒的外径；

d为所述测井工具外径；

T为所述测井工具能承受的最大拉应力；

ρ为所述测井工具的密度；

g为重力加速度。

9.根据权利要求5所述的测井装置，其特征在于，

还包括：加重杆，所述加重杆连接于所述测井工具的密封件，且设置于所述密封件远离保护管的一侧。

10.根据权利要求9所述的测井装置，其特征在于，

所述加重杆的重量W＝0.078×d²×P+15；

或所述加重杆的重量W＝0.078×d²×Pcosα+15；

其中，d为所述测井工具的外径；

P为待测井的井口压力，其中，所述测井装置用于对所述待测井进行测试；

α为所述待测井的井斜角度。

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