付柯云

摘要：在線式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和井下存儲(chǔ)式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是現(xiàn)今現(xiàn)今世界主流的井下監(jiān)測(cè)方式，但只能測(cè)量某一位置點(diǎn)的參數(shù)，無(wú)法提供實(shí)時(shí)的參數(shù)剖面，缺乏全井筒環(huán)空參數(shù)監(jiān)測(cè)手段，井筒流動(dòng)及壓力風(fēng)險(xiǎn)控制面臨巨大挑戰(zhàn)。為解決此難題，本文在綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本和測(cè)試效率的基礎(chǔ)上，研制完成了一種新型的井下微球式測(cè)量?jī)x監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該技術(shù)是一項(xiàng)石油工況測(cè)量創(chuàng)新技術(shù)。研究成果將改變鉆井過(guò)程中難以及時(shí)準(zhǔn)確獲取井下信息的現(xiàn)狀，改變我國(guó)隨鉆監(jiān)測(cè)技術(shù)落后的現(xiàn)狀，具有成本低、經(jīng)濟(jì)效益高的規(guī)模化效應(yīng)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

關(guān)鍵詞：微球測(cè)量?jī)x;上位機(jī);數(shù)據(jù)庫(kù);井筒壓力溫度剖面

0 引言

深層復(fù)雜油氣資源是現(xiàn)今石油勘探的重點(diǎn)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，深井、超深井地質(zhì)情況復(fù)雜，作業(yè)困難大，在鉆井過(guò)程中井壁失穩(wěn)、漏噴同存、鉆具失效及其它井下復(fù)雜事故頻發(fā)，井筒風(fēng)險(xiǎn)控制困難，鉆井難度大，核心因問(wèn)題就是復(fù)雜環(huán)境下流體環(huán)空壓力、溫度等測(cè)試問(wèn)題難以實(shí)現(xiàn)。

1微球式全井筒環(huán)空參數(shù)實(shí)時(shí)測(cè)量原理

1.1 微球測(cè)量?jī)x測(cè)量方法

在鉆桿下鉆過(guò)程中，脫開(kāi)方鉆桿保護(hù)接頭與鉆桿，然后從鉆桿母頭投放微球測(cè)量?jī)x，再將方鉆桿保護(hù)接頭與鉆桿進(jìn)行連接。使微球隨泥漿運(yùn)動(dòng)，循環(huán)過(guò)程中以固定間隔時(shí)間檢測(cè)保存環(huán)空溫度、壓力信息[5-6]。在地面利用磁性回收裝置或?yàn)V網(wǎng)進(jìn)行回收，再利用上位機(jī)讀取井下測(cè)量數(shù)據(jù)，解碼后輸出正確的井下測(cè)量數(shù)據(jù)。

1.2微球測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)

測(cè)量?jī)x采用鋁合金外殼，內(nèi)部裝集壓力、溫度傳感器傳感器于一體的小型化傳感器組件，與主控電路、電源電路進(jìn)行系統(tǒng)集成，形成一個(gè)包括主電路板、數(shù)據(jù)傳感采集、儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)、密度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)于一體的井下球形微型環(huán)空參數(shù)隨鉆測(cè)量?jī)x[5-6]。傳感器和鋁合金外殼的空間用凝膠或硅橡膠填充，以隔離泥漿，起到保護(hù)傳感器的作用，紐扣電池的正極外殼與鋁合金外殼之間有橡膠密封圈，并相互扣接在一起。

2 測(cè)量系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)計(jì)

2.1 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

井下隨鉆微球監(jiān)控平臺(tái)軟件按功能總共分為4個(gè)部分，分別是：參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)管理模塊。參數(shù)設(shè)置模塊是設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)和微球的“采樣時(shí)間間隔”、“延遲時(shí)間”、“溫度零偏”等參數(shù)。數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊是實(shí)現(xiàn)和微球測(cè)量?jī)x的對(duì)接，數(shù)據(jù)采集，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷處理剔選，最后存入數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。數(shù)據(jù)管理模塊是顯示比較微球測(cè)量?jī)x狀態(tài)，顯示微球測(cè)量?jī)x采集的數(shù)據(jù)和趨勢(shì)圖以及橫縱向的對(duì)比，并導(dǎo)出數(shù)據(jù)的Excel表格打印。

2.2 程序流程設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)上位機(jī)，基于Visual Studio 2013 .NET環(huán)境，采用C#語(yǔ)言編寫(xiě)，運(yùn)用Sql Server 2010數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)設(shè)計(jì)完成。由于.Net環(huán)境中集成了大量使用類(lèi)庫(kù)，可根據(jù)需要直接運(yùn)用。部分核心代碼如下：

1）與測(cè)量?jī)x數(shù)據(jù)傳輸

測(cè)試儀與上位機(jī)通過(guò)采集器連接，數(shù)據(jù)以串口的方式發(fā)送。

int buffersize = 51;

buffer = new Byte[buffersize];

sp.Read（buffer， 0， buffersize）;

readstring = byteToHexStr（buffer）;

sp.DiscardInBuffer（）;

2）數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)

從測(cè)量?jī)x讀取的數(shù)據(jù)通過(guò)正確性驗(yàn)證后將存儲(chǔ)到Sql server 數(shù)據(jù)庫(kù)中以待后續(xù)的分析與展示。

SqlConnection con;

String ConStr = "server=.;database=mysql;uid=admin;pwd=admin";

con = new SqlConnection（ConStr）;

con.Open（）;

SqlCommand mycommut = new SqlCommand（sql， con）;

mycommut.ExecuteNonQuery（）;

3 軟件界面與實(shí)驗(yàn)效果

為驗(yàn)證井下微球式測(cè)量?jī)x監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的合理性，在中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院儲(chǔ)氣-1井開(kāi)展試驗(yàn)研究。

根據(jù)每顆微球測(cè)量?jī)x上返過(guò)程，可做出井筒環(huán)空溫度、壓力參數(shù)隨深度變化的剖面曲線。

本次試驗(yàn)在地面向鉆桿內(nèi)投入測(cè)量?jī)x，以充分了解測(cè)量?jī)x下移和上返過(guò)程。由圖可以看出，測(cè)量?jī)x入井后有明顯的壓力升高和降低過(guò)程，該過(guò)程約為7分鐘，即入井工作時(shí)間（一個(gè)測(cè)試循環(huán)300～510號(hào)測(cè)試點(diǎn)），時(shí)間約為7分鐘。為平衡微球測(cè)量?jī)x內(nèi)外壓力，測(cè)量?jī)x內(nèi)部加載基礎(chǔ)壓力，測(cè)量壓力值為包含基礎(chǔ)壓力值，拆開(kāi)測(cè)量?jī)x后，基礎(chǔ)壓力消減。下移時(shí)間（300～380號(hào)測(cè)試點(diǎn)）約為2.6分鐘，下移速度：2.7m/s。上移時(shí)間（380～510號(hào)測(cè)試點(diǎn)）約為4.3分鐘，與溫度變化規(guī)律基本一致。上移移速度：1.65m/s。

4 結(jié)論

井下微球式測(cè)量?jī)x監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量?jī)x從井底到地面的運(yùn)移過(guò)程中測(cè)量整個(gè)井筒壓力、溫度剖面信息的功能，并在地面完成數(shù)據(jù)收集與處理。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，該系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單，監(jiān)測(cè)值高效可靠的特點(diǎn)，可有效提升井控安全，節(jié)約鉆進(jìn)時(shí)間，降低隨鉆測(cè)試成本，為鉆井技術(shù)提供核心技術(shù)支撐，提高我國(guó)石油行業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)我國(guó)及一帶一路國(guó)家油氣行業(yè)發(fā)展具有重大意義。

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