本發(fā)明屬于壓裂酸化施工技術領域,尤其涉及一種井下觸發(fā)滑套。
背景技術:
國內油氣供應不足的矛盾越來越突出,石油可采、易采儲量不斷減少,勘探開發(fā)正向深層、非常規(guī)隱蔽油藏發(fā)展,地層越來越復雜,層間差異大,多數(shù)儲層在完井過程中需要壓裂酸化改造,壓裂酸化改造成為解決層間矛盾、提高油層動用程度、挖掘層間潛力最有效的措施。隨著技術發(fā)展,現(xiàn)有油氣井通常采用分段壓裂酸化工藝,但目前沒有一種可靠的壓裂酸化工藝技術能夠兼顧高效、全通徑和避免井下復雜情況等方面,導致目前分段壓裂酸化施工效率不高、井下復雜情況多等問題。雖然目前已研發(fā)出遠程控制智能滑套,可以極大地提高施工效率,但由于成本高昂,故障率高,難以在現(xiàn)場大規(guī)模應用。國內油氣供應不足的矛盾越來越突出,石油可采、易采儲量不斷減少,勘探開發(fā)正向深層、非常規(guī)隱蔽油藏發(fā)展,地層越來越復雜,層間差異大,多數(shù)儲層在完井過程中需要壓裂酸化改造,壓裂酸化改造成為解決層間矛盾、提高油層動用程度、挖掘層間潛力最有效的措施。隨著技術發(fā)展,現(xiàn)有油氣井通常采用分段壓裂酸化工藝,對于這種工藝,如何在快速建立井筒與地層之間溝通通道的前提下提高分段壓裂酸化工藝的施工效率,減少井下復雜情況和后期修井作業(yè)影響是一項重點要解決的問題?;鬃鳛橐环N可以溝通/隔離油氣井與地層流體的井下工具,同時射孔作為一種可以溝通/隔離油氣井與地層流體的方法,目前均廣泛應用于水平井分段壓裂酸化作業(yè)管柱中。對于滑套,目前油田水平井分段壓裂酸化采用機械式投球滑套,打開每一級滑套都需要投入對應尺寸的壓裂球,施工時從下到上逐層投球打開各層滑套,每一級滑套球座內徑及壓裂球內徑均不相同,從下到上,滑套球座和壓裂球內徑逐級增大,這種滑套結構復雜,通徑小,且壓裂級數(shù)有限;并且當儲層后期產(chǎn)水,滑套無法實現(xiàn)關閉封堵,導致油氣井產(chǎn)能降低甚至報廢。例如,中國專利文獻公開的“一種投球開啟自鎖滑套”,公開號:cn201972661u,公開日期:2011年09月14日,該專利闡述了在水平井段作業(yè)時投球開啟壓裂噴砂通道,并鎖定保持生產(chǎn)通道暢通,但仍采用投球分段,分段數(shù)受限。專利“雙打開壓差滑套”,公開號:cn201723198u,公開日期:2011年01月26日,該實用新型是利用壓差推動上、下液缸分別向上下移動,打開通道,可以解決投球滑套不能用于水平裸眼井分段壓裂、酸化工具管柱第一段的問題,但仍無法解決分段受限問題?;诖?,又開發(fā)出一些新的機械式可開關滑套,這類滑套在壓裂酸化施工時,可通過投球或下入連續(xù)油管帶開關工具打開滑套,當儲層后期產(chǎn)水,需要關閉滑套時,下入連續(xù)油管帶開關工具關閉滑套。例如專利“一種選擇性開關滑套組件中的智能型滑套”,公開號:cn202125290u,公開日期:2012年01月25日,該實用新型是利用下入專用開關工具,打開和關閉滑套。這類滑套的最大問題在于連續(xù)油管帶開關工具開關滑套需要使用連續(xù)油管設備,作業(yè)費用高,且連續(xù)油管作業(yè)需要花費大量時間,該方法操作復雜,施工周期長,成本很非常高?;诖?,又開發(fā)出可遠程控制的電動滑套,例如專利“用于水平井分段壓裂酸化改造的地面控制井下滑套”,公開號:cn104088604a,公開日期:2014年10月08日,該發(fā)明專利通過在地面發(fā)送控制指令遠程控制井下滑套的打開和關閉。這類滑套雖然操作簡便,節(jié)省時間,但是結構復雜,成本高,且易出現(xiàn)故障,并且受到設計尺寸限制,無法滿足管柱全通徑的要求。對于射孔,目前油氣田水平井分段壓裂酸化常采用射孔槍分簇射孔和水力噴射射孔兩種方法。射孔槍分簇射孔通常結合橋塞一起應用,實現(xiàn)逐層射孔和層間封隔。例如專利“一種免鉆塞的泵入式水力橋塞分段壓裂方法”,公開號:cn104564003a,公開日期:2015年04月29日,該發(fā)明專利通過射孔槍分簇射孔和橋塞聯(lián)作方式,實現(xiàn)每一層的射孔、壓裂、封隔聯(lián)作。但每一層都要下入聯(lián)作管柱,增加了作業(yè)時間和成本;同時如果遇到套管變形的問題,則會導致射孔槍和橋塞無法下入到位,影響后續(xù)施工。對于水力噴射射孔方式,利用水力封隔原理實現(xiàn)射孔和壓裂聯(lián)作,效率較高,例如專利“一種壓裂酸化用不動管柱水力噴射工藝及其管柱”,公開號:cn103075139a,公開日期:2013年05月01日,但由于壓裂施工時有油管或連續(xù)油管在井筒內,施工最大排量受到限制,難以滿足體積壓裂的需要。綜上,國外水平井分段壓裂酸化改造工藝中,最新的滑套控制方法是在施工時投球依次打開各級滑套并施工,待各層施工全部完成后,反排壓裂球并鉆掉各投球滑套中的球座,進行生產(chǎn);在生產(chǎn)過程中,如遇某一層位或某些層位出水,則下連續(xù)油管帶滑套開關工具關閉對應層位的滑套;這種技術能夠實現(xiàn)開關滑套,但分段級數(shù)有限;國內水平井分段壓裂酸化改造工藝中,普遍應用的也是投球式滑套。但相較于國外同類產(chǎn)品,這類滑套不具備后期可關閉的功能。并且現(xiàn)有投球滑套操作則需要等待地面投球落到滑套球座所花費的時間,時效性上較差。而對于目前最新的射孔方法,就是采用射孔槍分簇射孔和水力噴射射孔,兩種方法也均需要下入射孔槍或射孔管柱,不僅增加作業(yè)時間,也會遇到井下復雜情況,其中水力噴射射孔還受到施工排量限制。
綜上所述,目前分段壓裂酸化施工效率不高、井下復雜情況多,成本高昂,故障率高,難以在現(xiàn)場大規(guī)模應用。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明為解決現(xiàn)有分段壓裂酸化套管滑套存在的開啟方便和全通徑無法兼容的問題,而專門提出了一種新的滑套開啟方式。本發(fā)明操作簡單、可靠,成本低,能夠極大地提高壓裂酸化施工效率,同時不需要下入任何開啟工具,最大程度的避免了井下復雜事故。
本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是:
該井下觸發(fā)滑套包括控制腔殼體,控制腔殼體的上端一體安裝有上接頭,控制腔殼體的外部套裝有保護殼;控制腔殼體內鑲嵌安裝有井下控制電路板,井下控制電路板的信號輸入端與壓力傳感器電連接,壓力傳感器的感壓端與導壓孔相連通,導壓孔設置在控制腔殼體內部;
控制腔殼體的內部還安裝有火藥筒,井下控制電路板的信號輸出端通過點火器與火藥筒的控制端電連接;控制腔殼體內部鑲嵌安裝有電池組,井下電池組通過導線與井下控制電路板電連接,也同時為壓力傳感器和點火器供電。另外井下電池組與點火器連接的電路中,只有當井下控制電路板發(fā)出命令后,井下電池組與點火器連接的電路才導通。
進一步,所述控制腔殼體的下端設置有噴射孔,噴射孔的外側套裝有彈性膜。
進一步,所述活塞桿內部設置有與控制腔殼體相通的泄壓孔,控制腔殼體的外側套裝有與保護殼相匹配的密封圈,活塞桿外壁套裝有與裝火藥的腔體、噴射孔相匹配的密封圈。
當?shù)孛娌僮魅藛T需要讓井下觸發(fā)滑套動作時,通過壓裂酸化地面設備向井下泵注流體,這里分兩種情況,第一種情況下,當井筒沒有與地層連通或采取措施把地層與井筒流體封隔后,且此時井筒內充滿流體,井口關閉,這時向井下泵注流體,井下壓力會快速升高;當井下壓力升高后再打開井口泄壓閥時,井下壓力會快速下降;第二種情況下井筒與地層連通,井筒內充滿流體,井口關閉,這時向井下泵注流體,會把流體注入地層,此時增大泵注排量,井下壓力升高,減少泵注排量或停止泵注,井下壓力降低;兩種情況均能實現(xiàn)井下壓力的調節(jié)。通過壓裂酸化地面設備按照一定規(guī)律調節(jié)井下壓力變化,井下壓力傳感器接收這種井下壓力變化并把測量值傳送至井下控制電路板,設高壓值為高電平“1”,低壓值為低電平“0”;或者壓力升高一定幅值設為高電平“1”,壓力降低一定幅值設為低電平“0”,則井下控制電路板經(jīng)過信號放大和濾波后,就能把測量到的井下電壓值轉換成一組與地面壓力調節(jié)規(guī)律相同的二進制編碼,井下控制電路板把這組二進制編碼與自身預設的二進制控制指令進行對比,如果不匹配,則認為接收的是無效命令,如果匹配,則認為接收到控制命令,就會向點火器發(fā)出點火命令。
進一步,所述新的井下觸發(fā)滑套,其特征在于,所述新的井下觸發(fā)滑套通過在地面產(chǎn)生規(guī)律性壓力變化的方式向井下觸發(fā)滑套發(fā)送控制指令;具體包括:井下觸發(fā)滑套控制方法、井下信號識別方法和井下信號發(fā)送方法。
進一步,所述井下觸發(fā)滑套控制方法包括兩種控制方式:
第一種控制方式:每一個井下觸發(fā)滑套分別設置一個不同的控制指令,在地面上只需要通過壓裂酸化地面設備發(fā)送相應的控制信號,就能控制設置有對應控制指令的井下觸發(fā)滑套動作;
第二種控制方式:每一個井下觸發(fā)滑套分別設置相同的控制指令,并提供計數(shù)功能,計數(shù)功能的目的是記錄井下觸發(fā)滑套收到控制信號的次數(shù);井下觸發(fā)滑套數(shù)量為n,n=1,2,3…,并在地面提前設定不同的井下觸發(fā)滑套分別在接收到n次控制信號后才動作;n=1,2,3…。
進一步,所述井下信號識別方法具體包括兩種識別方式:
第一種識別方式:根據(jù)每一口井的實際情況,井下觸發(fā)滑套預設一井下壓力閾值;當井下壓力等于或高于這一閾值且保持一定時間時,數(shù)據(jù)處理時作為1;當井下壓力低于這一閾值且保持一定時間時,數(shù)據(jù)處理時作為0;當在一段時間內,井下壓力按照預期設計進行變化且井下觸發(fā)滑套成功接收并識別出其中包含的信息時,則認為成功從地面向井下觸發(fā)滑套發(fā)送了一組控制指令;
第二種識別方式:根據(jù)每一口井的實際情況,井下觸發(fā)滑套預設一井下壓力變化閾值;當井下壓力增加值超過井下壓力變化閾值且保持一定時間時,數(shù)據(jù)處理時作為1;當井下壓力減小值超過井下壓力變化閾值且保持一定時間時,數(shù)據(jù)處理時作為0;例如初始井下壓力30mpa,井下壓力變化閾值設為5mpa,當提高井下壓力超過35mpa且保持一定時間時,數(shù)據(jù)處理時作為1;初始井下壓力30mpa,當降低井下壓力低于25mpa且保持一定時間時,數(shù)據(jù)處理時作為0;初始井下壓力不是固定值,而是隨著井下壓力發(fā)生變化時所處的井下環(huán)境壓力而變化;井下控制電路板確定井下壓力變化超過閾值,則認為變化前的井下壓力值為初始井下壓力值;當在一段時間內,井下壓力按照預期設計進行變化且井下觸發(fā)滑套成功接收并識別出其中包含的信息時,則認為成功從地面向井下觸發(fā)滑套發(fā)送了一組控制指令。
進一步,所述井下信號發(fā)送方法具體包括兩種方式:
第一種發(fā)送方式:當進行遠程控制時,關閉井口,通過井下觸發(fā)滑套所處位置的井下垂深和井筒液體密度計算出井下觸發(fā)滑套所處位置的靜液柱壓力,壓裂酸化地面設備對井口加壓,當井下觸發(fā)滑套所處位置的實際井下壓力值大于等于井下觸發(fā)滑套預設的井下壓力閾值,并維持一定時間,或者井下壓力上升值超過井下壓力變化閾值,并維持一定時間,則認為此時向井下觸發(fā)滑套傳遞數(shù)字信號“1”;通過地面閥門進行井口泄壓,井下觸發(fā)滑套所處位置的實際井下壓力值低于井下觸發(fā)滑套預設的井下壓力閾值,并維持一定時間,或者井下壓力下降值超過井下壓力變化閾值,并維持一定時間,則認為此時向井下觸發(fā)滑套傳遞數(shù)字信號“0”;此處所指的維持一定時間,時間范圍從1秒到10小時;井下觸發(fā)滑套通過壓力傳感器檢測井下壓力值、通過井下控制電路板識別出這個控制信號,實現(xiàn)控制信號的遠程無線傳輸;
第二種發(fā)送方式:當進行遠程控制時,不需要關閉井口,井筒內充滿流體且流體流動,此時井下觸發(fā)滑套處的井下壓力基本等于井口壓力加上井下觸發(fā)滑套所處深度的井筒靜液柱壓力再減去井口到井下觸發(fā)滑套這一段流體在管內的流動摩擦阻力;通過井下觸發(fā)滑套所處位置的井下垂深和井筒液體密度計算出井下觸發(fā)滑套所處位置的靜液柱壓力,再計算出流體流動的摩擦阻力;增大壓裂酸化地面設備向井筒注入的排量,井下觸發(fā)滑套所處位置的實際井下壓力值大于等于井下觸發(fā)滑套預設的井下壓力閾值,并維持一定時間,或者井下壓力上升值超過井下壓力變化閾值,并維持一定時間,則認為此時向井下觸發(fā)滑套傳遞數(shù)字信號“1”;減小壓裂酸化地面設備向井筒注入的排量,當實際井口16壓力低于pp時,井下觸發(fā)滑套所處位置的實際井下壓力值低于井下觸發(fā)滑套預設的井下壓力閾值,并維持一定時間,或者井下壓力下降值超過井下壓力變化閾值,并維持一定時間,則認為此時向井下觸發(fā)滑套傳遞數(shù)字信號“0”;維持一定時間從1秒到10小時;壓裂酸化地面設備會向井下觸發(fā)滑套傳遞一組包含控制信號的二進制字符串;井下觸發(fā)滑套通過壓力傳感器檢測井下壓力值、通過井下控制電路板識別出這個控制信號,實現(xiàn)控制信號的遠程無線傳輸。
進一步,通過壓裂酸化地面設備憋壓、泄壓來實現(xiàn)控制信號二進制編碼高低電平的切換和遠程傳輸;
例如,當初始井下壓力高于30mpa,且維持時間沒有超過60秒就降至30mpa以下,則井下控制電路板認為是一個無效的信號傳輸;同理,當初始井下壓力低于30mpa,且維持時間沒有超過60秒就升至30mpa以上,則井下控制電路板認為是一個無效的信號傳輸。
本發(fā)明另一目的在于提供一種利用上述井下觸發(fā)滑套制造的的壓裂酸化系統(tǒng),該壓裂酸化系統(tǒng)包括壓裂酸化地面設備,井口通過管道與地面高壓動力設備的輸出端相連通,完井方式為下套管固井完井,套管從上到下依次連接有若干井下觸發(fā)滑套。
本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是:本發(fā)明供的新的井下觸發(fā)滑套,配合層間暫堵技術,能夠實現(xiàn)每層壓裂施工的無縫切換,同時也滿足不需下入轉層工具和井筒全通徑的要求。這樣既避免了當前射孔橋塞聯(lián)作技術每層下入射孔槍射孔、下橋塞封隔的步驟,節(jié)省了作業(yè)時間,也消除了套管變形對井下工具下入的影響;也解決了當前使用的投球滑套技術無法實現(xiàn)無限級壓裂和不能滿足井筒全通徑的技術瓶頸。施工效率相對于現(xiàn)有技術能夠提高40%以上。該井下觸發(fā)滑套在現(xiàn)場施工中,通常隨套管或油管一次性下入多個井下觸發(fā)滑套,為保證每個井下觸發(fā)滑套的獨立控制開啟,在下井前提前為每個滑套設置不同的控制指令,每個滑套都在持續(xù)檢索井下壓力的變化信息,只有當井下壓力的變化規(guī)律與自身設置的控制指令相匹配時,滑套才會動作。
附圖說明
圖1是本發(fā)明實施例提供的井下觸發(fā)滑套關閉狀態(tài)下的結構示意圖;
圖2是本發(fā)明實施例提供的井下觸發(fā)滑套打開狀態(tài)下的結構示意圖;
圖3是本發(fā)明實施例提供的井下觸發(fā)滑套的安裝示意圖;
圖4是本發(fā)明實施例提供的井下觸發(fā)滑套控制系統(tǒng)流程圖;
圖中:1、上接頭;2、保護殼;3、導壓孔;4、點火器;5、壓力傳感器;6、井下控制電路板;7、噴射孔;8、控制腔殼體;9、火藥筒;10、泄壓孔;11、電池組;12、密封圈;13、活塞桿;14、彈性膜;15、平衡液;16、井口;17、壓裂酸化地面設備;18、井眼;19、固井水泥;20、套管。
具體實施方式
為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內容、特點及功效,茲例舉以下實施例,并配合附圖詳細說明如下。
下面結合圖1至圖3對本發(fā)明的結構作詳細的描述。
該井下觸發(fā)滑套包括控制腔殼體8,控制腔殼體8的上端通過螺紋連接有上接頭1,控制腔殼體8的外部套裝有保護殼2;控制腔殼體8內鑲嵌安裝有井下控制電路板6,井下控制電路板6的信號輸入端與壓力傳感器5電連接,壓力傳感器5的感壓端與導壓孔3相連通,導壓孔3豎直設置在控制腔殼體8內部;
控制腔殼體8的內部還安裝有火藥筒9,井下控制電路板6的信號輸出端通過點火器4與火藥筒9的控制端電連接;控制腔殼體8內部鑲嵌安裝有電池組11,電池組11通過導線與井下控制電路板6電連接。
進一步,所述控制腔殼體8的下端設置有噴射孔7,噴射孔7的外側套裝有彈性膜14。
進一步,所述活塞桿13內部設置有與控制腔殼體8相通的泄壓孔10,控制腔殼體8的外側套裝有與保護殼2相匹配的密封圈12。
進一步,所述井下觸發(fā)滑套的控制腔殼體8、上接頭1、保護殼2均通過螺紋連接。
本發(fā)明另一目的在于提供一種以上述井下觸發(fā)滑套為核心的壓裂酸化系統(tǒng),該壓裂酸化系統(tǒng)包括壓裂酸化地面設備17,井口16通過管道與壓裂酸化地面設備17的輸出端相連通,完井方式為下套管固井完井。套管20從上到下依次連接有若干井下觸發(fā)滑套。
下面結合工作原理對本發(fā)明的結構作進一步的描述。
井下觸發(fā)滑套在井下的初始狀態(tài)是處于關閉狀態(tài),活塞桿13通過噴射孔7兩端的密封圈12封隔井筒內和環(huán)空流體,每個噴射孔7外端均安裝上彈性模14,并向由噴射孔7和活塞桿13通過兩端的密封圈12構成的腔體內注滿平衡液15。保護殼2通過密封圈12把井下控制電路板6和電池組11密封在控制腔殼體8上的控制腔內。當操作人員需要開啟井下觸發(fā)滑套時,在地面向井下發(fā)送控制信號,井下觸發(fā)滑套接收到控制信號后,井下控制電路板6控制點火器4點火,點燃火藥筒9,火藥筒9,燃爆,產(chǎn)生高壓氣體,推動活塞桿13向上運動,實現(xiàn)井下觸發(fā)滑套開啟。
通過火藥燃爆的方式推動活塞桿13,使之向上運動,打開井下觸發(fā)滑套;這里的火藥燃爆泛指各種形式的可燃物(包括固體、液體、氣體、氣液混合物、固液混合物、氣固混合物等)通過點火燃燒產(chǎn)生高壓氣體的方式。通過在地面產(chǎn)生規(guī)律性壓力變化的方式向井下觸發(fā)滑套發(fā)送控制指令。通過在噴射孔7外端安裝彈性模,在由噴射孔7和活塞桿13通過兩端的密封圈12構成的腔體內注滿平衡液15的方式,確保固井水泥19漿在固井過程中不會通過噴射孔7進入井下觸發(fā)滑套腔體內。
地面壓力波控制方式有三個關鍵環(huán)節(jié):井下觸發(fā)滑套控制方法、井下信號識別方法和井下信號發(fā)送方法,每一環(huán)節(jié)都可以分為兩種方式。
1、對于井下觸發(fā)滑套控制方法:
第一種控制方式:每一個井下觸發(fā)滑套分別設置一個不同的控制指令,在地面上只需要通過壓裂酸化地面設備發(fā)送相應的控制信號,就能控制設置有對應控制指令的井下觸發(fā)滑套動作;
第二種控制方式:每一個井下觸發(fā)滑套分別設置相同的控制指令,并提供計數(shù)功能,計數(shù)功能的目的是記錄井下觸發(fā)滑套收到控制信號的次數(shù)。設井下觸發(fā)滑套數(shù)量為n(n=1,2,3…),并在地面提前設定不同的井下觸發(fā)滑套分別在接收到n(n=1,2,3…)次控制信號后才動作,例如井下觸發(fā)滑套1在接收到1次控制信號后動作,井下觸發(fā)滑套2在接收到2次控制信號后動作,井下觸發(fā)滑套3在接收到3次控制信號后動作,…井下觸發(fā)滑套n(n=1,2,3…)在接收到n(n=1,2,3…)次控制信號后動作。在地面發(fā)送n(n=1,2,3…)次控制信號,則可以依次分別控制各個井下觸發(fā)滑套動作。)。
2、對于井下信號識別方法:
第一種方式:根據(jù)每一口井的實際情況,井下觸發(fā)滑套預設一井下壓力閾值。當井下壓力等于或高于這一閾值且保持一定時間時,數(shù)據(jù)處理時作為1;當井下壓力低于這一閾值且保持一定時間時,數(shù)據(jù)處理時作為0;當在一段時間內,井下壓力按照預期設計進行變化且井下觸發(fā)滑套成功接收并識別出其中包含的信息時,則認為成功從地面向井下觸發(fā)滑套發(fā)送了一組控制指令。例如當需要向井下發(fā)送一組8位的二進制控制編碼10010011,且設置當壓力維持超過60秒且少于120秒時才認為有效傳遞一位二進制編碼時(如果壓力維持超過120秒且少于180秒時認為有效傳遞2位相同的二進制編碼,以此類推),井下壓力變化就要按照以下方式進行:
高于閾值壓力60~120秒;
低于閾值壓力120~180秒;
高于閾值壓力60~120秒;
低于閾值壓力120~180秒;
高于閾值壓力120~180秒;
第二種方式:根據(jù)每一口井的實際情況,井下觸發(fā)滑套預設一井下壓力變化閾值。例如5mpa。認為只有當井下壓力變化等于或超過5mpa且保持一定時間時,認為是一個有效的信號值。當井下壓力增加值超過井下壓力變化閾值且保持一定時間時,數(shù)據(jù)處理時作為1;當井下壓力減小值超過井下壓力變化閾值且保持一定時間時,數(shù)據(jù)處理時作為0;例如初始井下壓力30mpa,當提高井下壓力超過35mpa且保持一定時間時,數(shù)據(jù)處理時作為1;初始井下壓力30mpa,當降低井下壓力低于25mpa且保持一定時間時,數(shù)據(jù)處理時作為0;初始井下壓力不是固定值,而是隨著井下壓力發(fā)生變化時所處的井下環(huán)境壓力而變化。一旦井下控制電路板確定井下壓力變化超過閾值,則認為變化前的井下壓力值為初始井下壓力值。例如,初始井下壓力30mpa,當提高井下壓力超過35mpa且保持一定時間時,數(shù)據(jù)處理時作為1;初始井下壓力55mpa,當提高井下壓力超過60mpa且保持一定時間時,數(shù)據(jù)處理時同樣作為1。初始井下壓力40mpa,當降低井下壓力低于35mpa且保持一定時間時,數(shù)據(jù)處理時作為0;初始井下壓力70mpa,當降低井下壓力低于65mpa且保持一定時間時,數(shù)據(jù)處理時同樣作為0。初始井下壓力50mpa,當提高井下壓力超過55mpa(例如提高至60mpa)且保持一定時間時,數(shù)據(jù)處理時作為1;之后井下壓力從60mpa降低至低于55mpa且保持一定時間時,數(shù)據(jù)處理時作為0;
當在一段時間內,井下壓力按照預期設計進行變化且井下觸發(fā)滑套成功接收并識別出其中包含的信息時,則認為成功從地面向井下觸發(fā)滑套發(fā)送了一組控制指令。例如當需要向井下發(fā)送一組8位的二進制控制編碼10010011,且設置當壓力維持超過60秒且少于120秒時才認為有效傳遞一位二進制編碼時(如果壓力維持超過120秒且少于180秒時認為有效傳遞2位相同的二進制編碼,以此類推),井下壓力變化就要按照以下方式進行:
使井下觸發(fā)滑套處壓力升高,且高于變化閾值壓力,維持60~120秒;
使井下觸發(fā)滑套處壓力降低,且低于變化閾值壓力,維持120~180秒;
使井下觸發(fā)滑套處壓力升高,且高于變化閾值壓力,維持60~120秒;
使井下觸發(fā)滑套處壓力降低,且低于變化閾值壓力,維持120~180秒;
使井下觸發(fā)滑套處壓力升高,且高于變化閾值壓力,維持120~180秒;
3、對于井下信號發(fā)送方法:
第一種方式:當進行遠程控制時,關閉井口16,井筒內充滿流體且流體不流動(或僅存在少量滲流),此時井下觸發(fā)滑套處的井下壓力基本等于井口16壓力加上井下觸發(fā)滑套處的所處深度的井筒靜液柱壓力。首先通過井下觸發(fā)滑套所處位置的井下垂深和井筒液體密度計算出井下觸發(fā)滑套所處位置的靜液柱壓力,則
需要施加的井口16臨界壓力pp=井下觸發(fā)滑套預設的井下壓力閾值—井下觸發(fā)滑套所處位置的靜液柱壓力
通過壓力酸化地面設備向井口16加壓,當實際井口16壓力大于等于pp時,井下觸發(fā)滑套所處位置的實際井下壓力值大于等于井下觸發(fā)滑套預設的井下壓力閾值,并維持一定時間,或者井下壓力上升值超過井下壓力變化閾值,并維持一定時間,則認為此時向井下觸發(fā)滑套傳遞數(shù)字信號“1”;通過閥門(井口16閥門或者高壓動力設備自帶的閥門)進行井口16泄壓,當實際井口16壓力低于pp時,井下觸發(fā)滑套所處位置的實際井下壓力值低于井下觸發(fā)滑套預設的井下壓力閾值,并維持一定時間,或者井下壓力下降值超過井下壓力變化閾值,并維持一定時間,則認為此時向井下觸發(fā)滑套傳遞數(shù)字信號“0”;此處所指的維持一定時間,時間范圍從1秒到10小時。如此按照一定規(guī)律操作,會向井下觸發(fā)滑套傳遞一組包含控制信號的二進制字符串。井下觸發(fā)滑套通過壓力傳感器5檢測井下壓力值、通過井下控制電路板6識別出這個控制信號,從而實現(xiàn)控制信號的遠程無線傳輸。
第二種方式:當進行遠程控制時,不需要關閉井口16,井筒內充滿流體且流體流動(可以是向地層注入流體,也可以是在有油管或連續(xù)油管的條件下在井筒內循環(huán)流體),此時井下觸發(fā)滑套處的井下壓力基本等于井口16壓力加上井下觸發(fā)滑套所處深度的井筒靜液柱壓力再減去井口到井下觸發(fā)滑套這一段流體在管內(套管內、油管內或連續(xù)油管內)的流動摩擦阻力。首先通過井下觸發(fā)滑套所處位置的井下垂深和井筒液體密度計算出井下觸發(fā)滑套所處位置的靜液柱壓力,再通過相應公式(這里的計算公式包括各種流體摩阻計算公式和計算方法)計算出流體流動的摩擦阻力,則
需要施加的井口16臨界壓力pp=井下觸發(fā)滑套預設的井下壓力閾值—井下觸發(fā)滑套所處位置的靜液柱壓力+流體流動的摩擦阻力
因為井口壓力與壓裂酸化地面設備注入井筒的排量存在正相關關系,則通過調節(jié)壓裂酸化地面設備向井筒注入的排量,就可以調節(jié)井口壓力的變化,當增大排量,使實際井口16壓力大于等于pp時,井下觸發(fā)滑套所處位置的實際井下壓力值大于等于井下觸發(fā)滑套預設的井下壓力閾值,并維持一定時間,則認為此時向井下觸發(fā)
滑套傳遞數(shù)字信號“1”;減小壓裂酸化地面設備向井筒注入的排量,當實際井口16壓力低于pp時,井下觸發(fā)滑套所處位置的實際井下壓力值低于井下觸發(fā)滑套預設的井下壓力閾值,并維持一定時間,則認為此時向井下觸發(fā)滑套傳遞數(shù)字信號“0”;此處所指的維持一定時間,時間范圍從1秒到10小時。如此按照一定規(guī)律操作,會向井下觸發(fā)滑套傳遞一組包含控制信號的二進制字符串。井下觸發(fā)滑套通過壓力傳感器5檢測井下壓力值、通過井下控制電路板6識別出這個控制信號,從而實現(xiàn)控制信號的遠程無線傳輸。
通過壓裂酸化地面設備17進行遠程控制操作。壓裂酸化地面設備17包括壓裂車、固井車、泥漿泵、連續(xù)油管作業(yè)車等地面高壓動力設備,但不限于以上幾種;
在關井狀態(tài)下,通過壓裂酸化地面設備17憋壓、泄壓來實現(xiàn)控制信號二進制編碼高低電平的切換和遠程傳輸;
井下壓力傳感器5可以檢測油(套)管內壓力,也可以檢測環(huán)空壓力。地面高壓動力設備17根據(jù)實際需要可以調節(jié)油(套)管內壓力,也可以調節(jié)環(huán)空壓力;
井下觸發(fā)滑套所處位置的實際井下壓力值低于井下觸發(fā)滑套預設的井下壓力閾值,并維持一定時間,即認為向井下觸發(fā)滑套傳遞數(shù)字信號“0”;在這段時間內,實際井下壓力值可以發(fā)生變化,但最大值不能等于或超過井下觸發(fā)滑套預設的井下壓力閾值;井下觸發(fā)滑套所處位置的實際井下壓力值高于或等于井下觸發(fā)滑套預設的井下壓力閾值,并維持一定時間,即認為向井下觸發(fā)滑套傳遞數(shù)字信號“1”;在這段時間內,實際井下壓力值可以發(fā)生變化,但最小值不能低于井下觸發(fā)滑套預設的井下壓力閾值;
上述所指的維持一定時間,時間范圍從1秒到36000秒。設計者可以選擇其范圍內任意長度的時間段作為信號識別周期。
舉例:假設60秒為信號識別時間,井下觸發(fā)滑套閾值壓力為30mpa。當井下壓力高于30mpa,且當井下壓力維持高于30mpa時間超過60秒,且沒超過120秒時,井下控制電路板6才認為是成功傳輸一位有效的二進制信號“1”;當井下壓力維持時間超過120秒,且沒有超過180秒時,則井下控制電路板6認為是連續(xù)成功傳輸2位有效的二進制信號“1”;以此類推,當井下壓力維持時間超過60*n秒,且沒有超過60*(n+1)秒(n=1,2,3,……)時,則井下控制電路板6認為是連續(xù)成功傳輸n位有效的二進制信號“1”;同理,當井下壓力低于30mpa,且當井下壓力維持低于30mpa時間超過60*n秒,且沒超過60*(n+1)秒時,則井下控制電路板6認為是連續(xù)成功傳輸n位有效的二進制信號“0”;
當初始井下壓力高于30mpa,且維持時間沒有超過60秒就降至30mpa以下,則井下控制電路板6認為是一個無效的信號傳輸;同理,當初始井下壓力低于30mpa,且維持時間沒有超過60秒就升至30mpa以上,則井下控制電路板6認為是一個無效的信號傳輸;
以上所述僅是對本發(fā)明的較佳實施例而已,并非對本發(fā)明作任何形式上的限制,凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改,等同變化與修飾,均屬于本發(fā)明技術方案的范圍內。