固井膠塞系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種油田井下作業(yè)工具，且特別涉及一種能夠主動(dòng)產(chǎn)生壓力脈沖的固井膠塞系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]固井作業(yè)是油氣勘探開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，固井質(zhì)量的好壞對(duì)后續(xù)作業(yè)的順利進(jìn)行起著重要的作用。如果固井質(zhì)量得不到保證，輕則會(huì)導(dǎo)致油井壽命縮短、產(chǎn)量降低，重則會(huì)造成生命財(cái)廣損失、環(huán)境污染等事故。
[0003]固井膠塞在固井作業(yè)中起到隔離固井水泥漿和鉆井液的作用。理想情況下，當(dāng)固井膠塞在鉆井液的壓力下在向套管底部運(yùn)動(dòng)時(shí)，套管內(nèi)的水泥會(huì)被頂入到套管-井眼環(huán)空中，同時(shí)固井膠塞還會(huì)將套管壁上的水泥清理干凈。然而，由于固井膠塞在向下運(yùn)行的過程中，固井膠塞密封部位的唇形橡膠盤有時(shí)會(huì)產(chǎn)生翹曲的現(xiàn)象，從而影響到密封效果的實(shí)現(xiàn)。如果在膠塞到達(dá)井底后繼續(xù)向套管內(nèi)注鉆井液，鉆井液就會(huì)通過膠塞翹曲形成的間隙進(jìn)入套管-井眼環(huán)空。過量的替液會(huì)將環(huán)空內(nèi)的水泥漿頂出而導(dǎo)致替空的現(xiàn)象，導(dǎo)致固井失敗或質(zhì)量低。相反，如果膠塞沒有到達(dá)膠塞座時(shí)就停止替液，會(huì)造成部分水泥留在套管內(nèi)，造成物料浪費(fèi)的同時(shí)還增加了下一步鉆進(jìn)的工作量。因此，準(zhǔn)確判定固井膠塞是否到達(dá)井底在固井作業(yè)中的作用非常重要。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，通常使用以下兩種方法來判斷膠塞是否到達(dá)井底:1)觀測(cè)井筒內(nèi)壓力變化，當(dāng)膠塞到達(dá)套管底部與膠塞座坐封后，會(huì)引起井筒內(nèi)壓力驟然升高，通過監(jiān)測(cè)此時(shí)被動(dòng)產(chǎn)生的壓力脈沖來判斷膠塞是否頂替到位；2)計(jì)量替液量，將在地面計(jì)量的注入井筒的液量與計(jì)算得到的井筒容積進(jìn)行對(duì)比，判斷膠塞是否到位。然而，如果膠塞在井筒內(nèi)發(fā)生翹曲變形密封失效，則會(huì)導(dǎo)致膠塞與膠塞座坐封后產(chǎn)生的壓力脈沖幅度過小而觀測(cè)不到，使得第一種方法難以實(shí)施。并且，由于地面注液量計(jì)量精度不高，常發(fā)生無法確定膠塞是否到位的情況，使得第二種方法也難以取得理想的效果。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)不能準(zhǔn)確判斷固井膠塞是否已到達(dá)膠塞座而導(dǎo)致的替空或頂替不到位的問題。
[0006]針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型提出了一種固井膠塞系，包括:固井膠塞及膠塞座，其中一者上設(shè)置有信號(hào)產(chǎn)生模塊，另一者上設(shè)置有信號(hào)接收模塊；壓力脈沖產(chǎn)生裝置，在信號(hào)接收模塊收到信號(hào)產(chǎn)生模塊發(fā)出的信號(hào)時(shí)產(chǎn)生壓力波；以及壓力脈沖監(jiān)測(cè)裝置，監(jiān)測(cè)壓力波。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)接收模塊包括無線射頻天線、控制單元以及供電單元，其中，無線射頻天線以及控制單元電性連接于供電單元，控制單元在無線射頻天線收到信號(hào)產(chǎn)生模塊發(fā)出的信號(hào)時(shí)向壓力脈沖產(chǎn)生裝置發(fā)出指令，壓力脈沖產(chǎn)生裝置根據(jù)指令產(chǎn)生壓力波。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)產(chǎn)生模塊為射頻標(biāo)簽。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)接收模塊設(shè)置于固井膠塞上，壓力脈沖產(chǎn)生裝置設(shè)置于固井膠塞與壓力脈沖監(jiān)測(cè)裝置之間，并且與信號(hào)接收模塊電性連接。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，壓力脈沖產(chǎn)生裝置嵌入在固井膠塞的頂部中心。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，固井膠塞包括膠塞芯體，在膠塞芯體上與膠塞座相接觸的部位設(shè)置無線射頻天線，并在膠塞座上與膠塞芯體接觸的部位設(shè)置射頻標(biāo)簽。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，無線射頻天線圍繞膠塞芯體的外周壁布置。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，在控制單元及供電單元嵌入在膠塞芯體的內(nèi)部。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，在固井膠塞的底部設(shè)置有將控制單元以及供電單元密封在固井膠塞內(nèi)部的密封蓋。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，壓力脈沖產(chǎn)生裝置包括能夠產(chǎn)生壓力波的能量單元。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型的固井膠塞系統(tǒng)的實(shí)施例，在膠塞到達(dá)套管內(nèi)預(yù)定的位置后，壓力脈沖產(chǎn)生裝置會(huì)主動(dòng)發(fā)射壓力脈沖，地面上的壓力脈沖監(jiān)測(cè)裝置可準(zhǔn)確判斷出固井膠塞與膠塞座已座封，從而能夠有效防止現(xiàn)有的被動(dòng)壓力觀測(cè)和替液計(jì)量方法導(dǎo)致的位置判斷失誤，不會(huì)出現(xiàn)替空現(xiàn)象或者頂替不到位的現(xiàn)象，提高了固井成功率和固井質(zhì)量。
【附圖說明】
[0017]在下文中將基于實(shí)施例并參考附圖來對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
[0018]圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施例的固井膠塞的截面示意圖。
[0019]圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施例的膠塞座的截面示意圖。
[0020]圖3是本實(shí)用新型的實(shí)施例的固井膠塞未到達(dá)膠塞座時(shí)的示意圖。
[0021]圖4是本實(shí)用新型的實(shí)施例的固井膠塞已到達(dá)膠塞座時(shí)的示意圖。
[0022]在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實(shí)際的比例繪制。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0024]圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施例的固井膠塞的截面示意圖，圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施例的膠塞座的截面示意圖。
[0025]固井膠塞系統(tǒng)包括:固井膠塞、膠塞座、壓力脈沖產(chǎn)生裝置以及壓力脈沖監(jiān)測(cè)裝置。其中，在固井膠塞和膠塞座中的一者上設(shè)置有信號(hào)產(chǎn)生模塊，在固井膠塞和膠塞座中的另一者上設(shè)置有信號(hào)接收模塊；當(dāng)信號(hào)接收模塊收到信號(hào)產(chǎn)生模塊發(fā)出的信號(hào)時(shí)，壓力脈沖產(chǎn)生裝置會(huì)產(chǎn)生壓力波，其能夠被壓力脈沖監(jiān)測(cè)裝置所檢測(cè)到。在圖1、圖2所顯示的固井膠塞系統(tǒng)的實(shí)施例的局部示意圖中，信號(hào)接收模塊設(shè)置在固井膠塞I上，信號(hào)產(chǎn)生模塊設(shè)置在膠塞座2上，壓力脈沖產(chǎn)生裝置3設(shè)置在固井膠塞I的頂部。
[0026]如圖1所示，在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，固井膠塞I包括外層橡膠11、膠塞芯體12以及信號(hào)接收模塊13。其中，外層橡膠11能夠起到密封膠塞芯體12和套管之間的環(huán)空、隔離鉆井液和水泥漿的作用。膠塞芯體12能夠起到支撐外層橡膠11的作用，并可作為信號(hào)接收模塊13的保護(hù)殼。
[0027]信號(hào)接收模塊13包括無線射頻天線131、控制單元132以及供電單元133，并且無線射頻天線131和控制單元132通過電纜134與供電單元133電性連接。優(yōu)選地，供電單元133為電池組，通過電纜134向壓力脈沖產(chǎn)生裝置3、控制單元132供電。壓力脈沖產(chǎn)生裝置3通過電纜134與控制單元132電性連接。
[0028]此外，固井膠塞I可還包括密封蓋8，其設(shè)置在固井膠塞的底部，用于將設(shè)置在固井膠塞I內(nèi)部的控制單元132及供電單元133與固井水泥漿及鉆井液隔離，從而不受外部液體的影響。
[0029]如圖2所示，膠塞座2包括膠塞座本體21以及信號(hào)產(chǎn)生模塊22。優(yōu)選地，信號(hào)產(chǎn)生模塊22為存儲(chǔ)有控制信號(hào)的射頻標(biāo)簽。膠塞座本體21具有向內(nèi)凸起的部分，用于定位固井膠塞1，并與固井膠塞I的下