[发明专利]深井油管橡胶密封圈定位方法、系统、装置及存储介质

说明书

本申请属于智能作业领域，具体涉及深井油管橡胶密封圈定位方法、系统、装置及存储介质。该方法通过建立的数学模型，得出固井施工过程中橡胶密封圈的位置与施工参数之间的关系，施工过程中通过实际监测得出的参数估计橡胶密封圈的位置，另外通过光纤传感器监测橡胶密封圈发出的振动，从而判断橡胶密封圈的实时位置，可用于深井油管固井作业。本申请能够完成施工参数监测、橡胶密封圈位置监测以及橡胶密封圈触底判断。通过检测振动信号判断固井橡胶密封圈实时位置，使工程技术人员能更准确、合理地进行施工过程控制，有助于改进和完善固井施工技术措施，保障井下安全，提高固井质量，避免固井作业失败并造成巨大经济损失。

技术领域

本申请属于智能作业领域，尤其涉及一种深井油管橡胶密封圈定位方法、系统、装置及存储介质。

背景技术

固井作业是油气钻井施工的重要组成部分，固井作业过程中使用的橡胶密封圈用途在于注水泥时隔离水泥浆和钻井液，防止水泥浆中渗入钻井液而影响固井质量。长期以来，油气井注水泥施工过程中对橡胶密封圈在井中套管内的位置判断是根据固井作业中泥浆泵的水泥浆排量与套管内径及容积参数计算后而得出，但由于泥浆泵排量的不稳定性、套管内外水泥浆与钻井液的密度差引发的U形管效应、套管井径异常等因素，致使橡胶密封圈的准确井深位置难以获知，影响了固井施工精细作业的高质量完成。

分析资料可知，预设挡圈技术只能获知深井油管橡胶密封圈已到达设定井深，而不能获知到达设定井深过程中的实时位置参数，如遇到剪切挡圈凸出块(或胶塞限制挡板)失效、橡胶密封圈破损及套管形变漏液等因素均可能使固井作业失败并造成巨大经济损失，故监测橡胶密封圈位置极其重要。

目前固井作业过程中上胶塞定位方法上存在以下一些问题：

(1)套管下完后，开始固井施工，首先打入水泥浆，然后投入橡胶密封圈，橡胶密封圈后面跟着顶替液，顶替液一般为清水或者钻井液，钻井液一般粘度为60s左右，固含量为10％左右，密度为1.05-2.0g/cm3，橡胶密封圈下深在套管内运行6000m左右。最终橡胶密封圈到达浮箍位置形成闭环，压力突然升高，施工结束。顶替液的数量是可以精确计算出来的。

国内固井施工过程中，施工人员依靠注入流体总量估计橡胶密封圈下行位置，此种方法误差大，容易出现替不干净或替空现象，要么导致管内留置水泥塞，增加后期钻塞工作量，要么替空导致封固段底部无水泥浆，影响封固质量。

(2)固井胶塞(橡胶密封圈)是固井作业过程中的重要工具附件，在泵送水泥浆后、泵送钻井液前投放胶塞。胶塞的作用有三个：一是用来分隔水泥浆和钻井液，防止互串，影响固井质量；二是胶塞上的胶碗起到刮钻杆、管柱内壁水泥浆的作用；三是可以起到钻井液到位的显示作用，在管串的设计位置有胶塞碰压座，当胶塞达到碰压座时，胶塞无法继续下行，胶塞上方形成密封，管柱压力上升。现场指挥人员以此为判断胶塞到位的关键依据。

但如果固井胶塞发生损坏，与胶塞碰压座密封不严，导致固井胶塞到位后，压力无明显升高，影响现场工程师判断，将带来替空的风险隐患。有时在实际施工过程中，由于胶塞与碰压座的密封问题或施工压力过高，导致胶塞到位后未能显示出明显压力上升，会导致决策失误，造成替空。另外，如果施工过程中，胶塞在下行中途卡住，实际未到达胶塞碰压座但管柱压力上升，会导致现场工程师出现误判,从而造成固井作业失败。

(3)基于声纳传感器的深井油管橡胶密封圈定位方法，采用主动声纳(回声声纳)传感器，声呐发射某种探测信号，该信号在水中传播的路径上遇到障碍物或目标,反射回来到达发射点被接收,由于目标信息保存在被目标反射回来的回波之中,所以可根据接收到的回波信号来判断目标的参量，测定目标距离。

但针对于深井油管固井作业的实际工况，存在较大的硬件使用环境风险，固井眼的路径复杂多样，相同声纳传感器方案难以满足多种场景，使用成本增加，工作稳定性下降，地底情况复杂，存在多种不同类型的金属杂质干扰，采用无线的方式定位胶塞存在较大风险。

发明内容