一种油气井射孔地面监测方法
【专利摘要】本发明公开了一种油气井射孔地面监测方法，包括以下步骤：步骤一，对射孔枪起爆时沿油管壁传输的振动波进行信号采集；步骤二，对采集来的信号进行滤波处理；步骤三，对滤波后的信号进行短时能量分析，并将分析结果与预设阈值进行对比，如果对比结果达到预设阈值，则起爆成功；否则继续步骤一至步骤三。本发明通过3000多口油井监测，射孔起爆监测判断成功率＞96％。监测的油井最大射孔井深为7140米，最小射孔井深为119米。本发明性能稳定，操作简单，具有广泛的使用前景。同时，本发明通过设定阈值，而省去了庞大的数据库，使得本发明减少了实施成本，也避免了寻找起爆的规律性。
【专利说明】一种油气井射孔地面监测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及油气井射孔监测技术，具体涉及一种油气井射孔地面监测方法。
【背景技术】
[0002]目前在油气井射孔完井作业中要判断射孔枪是否起爆一般都是现场作业人员亲自到井口处感觉振动，这样很大程度的降低了人身安全保障，在整个油气井开采过程中必须做到安全第一，所以在射孔作业中需要用另一种办法判断射孔枪的起爆，既能保证现场作业人员的安全又能准确的判断射孔枪的起爆。早期有过报道介绍在地面监测井下射孔枪起爆的仪器，其原理在地面上接收井下射孔枪起爆时沿油管壁传输的振动波及加压时地面压力的变化，依据振动波和压力在同一时刻突变判断射孔枪是否起爆。但是这样的判断是现场操作人员凭据经验及这一时刻井场没有其它噪声信号的情况下做出的，而不是仪器自动做出的判断。属于被动式的记录信号。也有相应的实用新型专利如《油管传输射孔频谱分析监测仪》、《高速油管传输射孔地面监测方法》等。但这些专利介绍的仪器监测原理难以做到自动判断。
[0003]上述两专利与本专利存在以下不同:1、没有阐述对采集到的数据进行何种滤波处理；2、没有阐述判断起爆方法做详细介绍，以及判断的流程。3、没有阐述判断射孔枪起爆的判断原理及判断依据，以及如何处理干扰信号。
[0004]《高速油管传输射孔地面监测方法》这篇专利介绍的是利用已建立的数据库对采集到的射孔枪起爆信号进行比对，从而做出是否起爆的判断及射孔弹起爆个数的判断。但在实际工作中，因不同井况不同起爆因素不同地质条件影响起爆的因素各不相同，难以找到相同的数据进行对比，就是同一口井在相同的射孔条件下其起爆因素也是千变万化各不相同，难以找到规律性的起爆依据。
[0005]油管波监测技术及方法在几年来的实际使用中，对判断射孔枪的起爆起着重要作用，同时也发现在以下三种情况时不能正确的判断射孔枪是否起爆:A撞击起爆时棒体撞击起爆器后起爆器没有起爆，而这个撞击信号被判断为起爆信号加压起爆时(或带有开孔器)起爆器中的销钉剪切的机械信号被误判断为射孔起爆。C带有封隔器作业时，由于封隔器的作用阻断了振动信号的传输通道，会导致射孔起爆时不被接收致使操作人员不做出判断。这三种情况虽不多见但因判断结果不正确会对现场施工操作及操作人员的安全性带来一定的影响。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种对多种井况下射孔枪起爆时沿油管壁传输的振动信号进行频率及短时能量分析，并对背景噪声如泵车加压、井场发电机、发动机等信号进行滤除，最后获得的有用信号特征和阈值来判断是否射孔的油气井射孔地面监测方法，本发明还进一步的通过地震波监测对油管波监测技术的完善与补充，解决了现有技术中A、B、C三种情况发生误判的问题。在现场监测时，地震波监测与油管波监测二种方法同时进行，通过二路信号的互相对比，可以更加准确判断射孔起爆信号。
[0007]本发明的技术方案是:一种油气井射孔地面监测方法，包括以下步骤:步骤一，对射孔枪起爆时沿油管壁传输的振动波进行信号采集；步骤二，对采集来的信号进行滤波处理；步骤三，对滤波后的信号进行短时能量分析，并将分析结果与预设阈值进行对比，如果对比结果达到预设阈值，则起爆成功；否则继续步骤一至步骤三。
[0008] 本发明的进一步改进包括:
[0009]所述步骤三对比结果达到所述阈值后间隔1-4秒后重复步骤一至步骤三。该方案用于多级起爆的监测。
[0010]所述步骤一还包括对射孔弹起爆时冲击并挤压岩层产生的地震波进行信号采集，所述地震波信号不进行滤波及短时能量分析，如果如步骤三中振动波的处理结果达到阈值后0.010秒-1秒内采集到地震波信号，则起爆成功。
[0011]所述的滤波为80HZ-300HZ带通滤波。
[0012]所述步骤一的采样频率设为5000Hz，高截止频率设为300Hz，低截止频率设为80Hz。
[0013]所述短时能量分析结果为振动波瞬时斜率，所述阈值是20-40。
[0014]所述地震波的采集位置位于距井口 20米-30米，距地面深度不大于I米。
[0015]所述步骤一对采集的信号还进行增益放大，放大倍数是50-200。
[0016]所述短时能量分析的短时能量函数为设信号序列为x(i)，i = 0，…，N-1，则短时能量函数S (η)定义为
【权利要求】
1.一种油气井射孔地面监测方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一，对射孔枪起爆时沿油管壁传输的振动波进行信号采集； 步骤二，对采集来的信号进行滤波处理； 步骤三，对滤波后的信号进行短时能量分析，并将分析结果与预设阈值进行对比，如果对比结果达到预设阈值，则起爆成功；否则继续步骤一至步骤三。
2.根据权利要求1所述的一种油气井射孔地面监测方法，其特征在于，所述步骤三对比结果达到所述阈值后间隔1-4秒后重复步骤一至步骤三。
3.根据权利要求1所述的一种油气井射孔地面监测方法，其特征在于，所述步骤一还包括对射孔弹起爆时冲击并挤压岩层产生的地震波进行信号采集，所述地震波信号不进行滤波及短时能量分析，如果如步骤三中振动波的处理结果达到阈值后0.01O秒-1秒内采集到地震波信号，则起爆成功。
4.根据权利要求1所述的一种油气井射孔地面监测方法，其特征在于，所述的滤波为80Hz-300Hz带通滤波。
5.根据权利要求1所述的一种油气井射孔地面监测方法，其特征在于，所述步骤一的采样频率设为5000Hz，高截止频率设为300Hz，低截止频率设为80Hz。
6.根据权利要求1所述的一种油气井射孔地面监测方法，其特征在于，所述短时能量分析结果为振动波瞬时斜率，所述阈值是20-40。
7.根据权利要求3所述的一种油气井射孔地面监测方法，其特征在于，所述地震波的采集位置位于距井口 20米-30米，距地面深度不大于I米。
8.根据权利要求1所述的一种油气井射孔地面监测方法，其特征在于，所述步骤一对采集的信号还进行增益放大，放大倍数是50-200。
9.根据权利要求1所述的一种油气井射孔地面监测方法，其特征在于，所述短时能量分析的短时能量函数为 设信号序列为X U)，1 = 0,..., N-1,则短时能量函数S(n)定义为
10.根据权利要求1所述的一种油气井射孔地面监测方法，其特征在于，所示短时能量分析中短时能量的海明窗取值是30。
【文档编号】E21B47/00GK103924960SQ201310014638
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年1月15日 优先权日:2013年1月15日
【发明者】罗兴平, 张锋, 姚志中, 党有伟, 刘炼, 陈龙, 李静岑, 闵杰, 李哲雨, 刘贯虹, 易彩平, 任现军 申请人:西安物华巨能爆破器材有限责任公司