[发明专利]一种固井质量监测短节装置及数据收集方法

说明书

本发明公开了一种固井质量监测短节装置(40)，该监测短节装置(40)连接在套管串中的相邻两个套管(20)之间，实时采集处于套管(20)和地层(30)之间的环形空间内的固井水泥石(10)的至少包括压力、温度及应力应变的状态表征数据，并根据状态表征数据评估监测短节装置(40)的位置处的固井水泥石(10)的密封性。本发明实现了对固井作业质量及固井水泥石(10)密封性进行长期的持续性的监测，为及时了解和掌握环空密封性提供有力的数据支持，并为及时治理提供科学的依据，同时，能够对固井失效导致的安全事故进行提前预警。

技术领域

本发明涉及油气资源勘探与开发领域，具体地说，是涉及一种固井质量监测短节装置及数据收集方法。

背景技术

当前油气资源勘探开发向着复杂地层和深层油气藏发展，导致石油工程复杂情况多、周期长、作业风险大，严重制约了勘探开发进程，也为固井作业带来了新的挑战。固井质量的好坏会直接影响到钻井作业效率、安全事故、油气井寿命以及油气藏开采率等诸多方面。固井质量或密封性不好将引起窜槽，甚至发生溢流，产生井喷事故，如2010年墨西哥湾BP公司的漏油事件。由于井下温度压力及外加地层应力的等复杂因素的作用，固井质量往往很难保证。因此对固井质量的长期有效监测就显得尤为重要。

目前常用声波水泥胶结测井仪器来评价固井质量，该测量方式主要评价固井套管和水泥石的胶结情况，对固井水泥石的密封性无法进行有效监测；而且该评价法只能对固井后单一时段的水泥石胶结情况进行单次抽查测量，无法进行长期的持续性监测。

随着时间的推移，受井下外部高温高压环境以及其它井下作业的影响，固井水泥石也会发生一定程度的变化，会导致固井胶结质量出现不同程度的问题，因此亟需一种新的固井胶结质量井下监测评价工具，对固井作业的质量和固井水泥石的密封性进行长期的持续性的监测和评价。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种固井质量监测短节装置(40)，其连接在套管串中的相邻两个套管(20)之间，所述监测短节装置(40)实时采集处于套管(20)和地层(30)之间的环形空间内的固井水泥石(10)的至少包括压力、温度及应力应变的状态表征数据，并根据所述状态表征数据评估所述监测短节装置(40)的位置处的固井水泥石(10)的密封性。

优选地，所述监测短节装置(40)包括：短节本体(400)；柔性的扶正器(403)，其安装于所述监测短节装置(40)的外壁，并伸入到所述固井水泥石(10)中；若干传感器装置(405)，其封装于所述柔性的扶正器(403)内，用于采集所述状态表征数据；和若干天线(404)，其设置在所述短节本体(400)，并用于传输来自所述传感器装置(405)的所述状态表征数据。

优选地，所述短节本体(400)通过上、下接头分别与处于所述监测短节装置(40)的上方和下方的套管(20)连接。

优选地，所述传感器装置(405)在获取到发送数据请求命令后，通过所述天线(404)将所述状态表征数据进行无线输出，并且所述天线(404)在传输所述状态表征数据的同时以无线方式为所述传感器装置(405)进行充电。

优选地，所述发送数据请求命令由下入到所述套管(20)内的监测数据采集装置(50)以无线方式发出。

优选地，所述监测短节装置(40)按照预设的分布间距布置在整个井段，或者所述监测短节装置(40)按照预设的分布间距布置在井下油气储层的范围内，或者所述监测短节装置(40)按照预设的分布间距布置在油气储层上方300～500米的范围内。

优选地，每个所述传感器装置(405)包括一种或多种类型的传感器，其中，所述传感器装置(405)按照预设的采样间隔并利用当前所述传感器装置(405)内的传感器进行采集，生成对应类型的采集参数，进一步得到相应的所述状态表征数据，其中，传感器类型至少包括温度传感器、压力传感器以及应变传感器。