基于快速压力检测的油气井多级射孔起爆方法与流程

本发明属于油气井起爆技术领域，具体涉及一种基于快速压力检测的油气井多级射孔起爆方法。

背景技术：

油田老井是指已经投入正常生产的、直至再次对其采取措施的这段时间之内的生产井。新井是指为了延长稳产期和提高采收率，需要对油田进行开发调整而投产的油井。在采用压力编码的油气井射孔操作过程中，针对于新井打压效果好、压力幅度变化明显，射孔成功率较高，接近百分之百；与之对比，老井的开采难度较新井而言更大，井况条件更加复杂，主要体现在老井的保压效果差、打压后井下压力变化较小，射孔成功率很低，甚至压力编码起爆方法不能使用。

基于相似度原理的多级压力起爆方式，解决了过夹层的问题，同时也解决了普通压力起爆方式单一值压力检测的问题，大大提高了起爆的准确率；但该方法仅适用于压力变化较大、保压效果好的新井，由于油田的老井存在压力变化缓慢等问题，容易造成打压不成功的结果，对于井下压力变化不明显(漏气、漏压)的老井来说，无法有效区分事先设定的压力编码，造成工程事故、工期延误和财产损失。

采用等间隔时间内检测压力脉冲个数的方法，准确识别某级起爆装置进行射孔，提高了多级起爆器的起爆的成功率。该方法适用于针对老井的复杂井况射孔起爆操作，可以在较小的压力变化范围内有效地对井下各压力变化阶段进行检测和准确判断，克服了下井过程中的干扰影响，保证了起爆的准确安全进行。但其中使用到的压力检测方法为初始点斜率检测法，这样容易造成压力检测的反复，检测时间较长，对井上打压设备要求较高，提高了打压操作人员的劳动强度。

综上所述，为了解决上述问题，需要采用一种新方法将压力检测时间缩短避免反复检测，减小打压操作人员的劳动强度，从而达到提高设备使用效率的目的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于快速压力检测的油气井多级射孔起爆方法，解决了现有起爆方式容易造成压力检测的反复的问题。

本发明所采用的技术方案是，本发明基于快速压力检测的油气井多级射孔起爆方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：输入直流电压，直流电压为12V～16V；

步骤2：对步骤1中输入的直流电压进行电压变换控制，步骤包括：

步骤2.1：数字控制器对压力传感器获取的压力信号进行检测，判断压力信号是否满足上升段判断条件，如果不满足，继续采集压力信号；否则，依次完成保压段、下降段的判断，然后测量静压力值，转入步骤2.2；

步骤2.2：数字控制器进行脉冲个数的检测，检测的脉冲个数与设定的脉冲个数相同时，下井前由上位机设定的固定时间结束后启动点火输出，转入步骤2.3；否则，转入步骤2.1；

步骤2.3：点火持续时间完成后，关闭功率开关管MOSFETQ1、功率开关管MOSFETQ2、功率开关管MOSFETQ3和功率开关管MOSFETQ4，完成油气井多级射孔起爆；

其中，步骤2.1中上升段的判断具体为：

采样a个有效数据点，将第a个点的压力值p4’与第一个点的压力值p1’做差，如果压差大于设定阈值w1，则数字控制器判定为上升段，然后转入保压段的判断；否则，继续转入上升段的判断。

本发明的特点还在于：

步骤2.1中保压段的判断具体为：

连续采集b个有效数据点，与上升段的第一个有效数据点的压力值p1’相比较，如果大于预设启动压力，为保压段，转入下降段的判断；否则，转入上升段的判断。

步骤2.1中下降段的判断具体为：

采样c个有效数据点，将第c个有效数据点的压力值p2’与第一个有效数据点的压力值p3’相比较，如果压差小于设定阈值w2，则数字控制器判断为下降段，然后转入测量静压力值；否则，转入上升段的判断。

步骤2.1测量静压力值具体为：

延迟30s后，每一秒采集一个有效数据点，连续采集d个有效数据点，并求取d个有效数据点的平均值得到静压力值。

步骤2.2具体为：

测量静压力值结束后井上快速打压、保压和泄压，井下数字控制器连续采集e个有效数据点的压力值并与所述步骤2.1中测量的静压力做差，e个差值都大于最大门限值时，是脉冲的上升段和保压段，之后井下数字控制器连续采集f个有效数据点的压力值并与所述步骤2.1中测量的静压力做差，f个差值都小于最小门限值时，是脉冲的下降段，井下数字控制器重复上述操作判断固定时间内井上打压的脉冲个数，与下井前上位机设定的脉冲个数相比较，若个数相等时，当下井前上位机设定的固定时间结束时输出点火命令完成起爆过程；否则，当下井前上位机设定的固定时间结束时不输出点火命令，转入上升段的判断。

有效数据点为：每隔1s采集一个压力值点，求取n个点的平均值作为一个有效数据点。

本发明的有益效果是：本发明基于快速压力检测的油气井多级射孔起爆方法，实现了针对复杂井下条件，尤其是油田老井的复杂井下条件的多级起爆的全数字化控制，采用固定时间内检测压力脉冲个数的方法，准确识别某级起爆装置进行射孔，提高了多级起爆器的起爆的成功率。本发明方法适用于针对老井的复杂井况射孔起爆操作，可以在较小的压力变化范围内有效地对井下各压力变化阶段进行更快速的检测和准确的判断，克服了下井过程中的干扰影响，保证了起爆的准确安全进行。采用固定时间间隔对压力进行压差阈值检测，能够有效缩短检测时间，而且有效防止反复检测。

附图说明

图1是本发明方法采用的多级起爆器的控制电路原理图；

图2是本发明方法采用的压力起爆时序图；

图3是起爆打压过程中压力快速上升图；

图4是起爆打压过程中压力中间时间上升图；

图5是起爆打压过程中压力缓慢上升图；

图6是本发明方法采用的压力曲线阈值检测示意图。

图中，1.电源，2.电源电压监控，3.稳压电源，4.驱动电路，5.通信接口，6.存储器，7.数字控制器，8.压力传感器，9.温度传感器，10.正负电压变换电路，11.输出端。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明基于快速压力检测的油气井多级射孔起爆方法，采用图1所示的油气井多级射孔起爆器的控制电路结构(参见专利《油气井多级射孔起爆器的控制电路及控制方法》，申请日：2014.5.6，申请号：2014101889681)，其中，包括电源1、电源电压监控2、稳压电源3、驱动电路4、通信接口5、存储器6、数字控制器7、压力传感器8、温度传感器9、正负电压变换电路10、输出端11。

为了提高命令识别的准确率，针对老井压力变化缓慢、漏气等问题，提出了如图2所示的压力起爆时序，从而准确安全地完成多级起爆。

由于井下压力情况复杂，因此需要将不同的井下条件进行综合分析，图3、图4、图5分别是起爆打压过程中可能出现的压力快速上升、压力中间时间上升以及由于漏压造成的压力缓慢上升的不同井下压力情况。

综合上述的井下情况提出了本申请的基于快速压力检测的油气井多级射孔起爆方法。该方法通过压力传感器8将检测数据传送至数字控制器7，由数字控制器7依次进行相关判断，判断过程分为如下五个阶段，分别与图2的五个阶段对应：

阶段①(上升段，时间：0～t1)，如图2、图6阶段①所示

在下井过程中，每隔1s采集一个压力值点，十个点滤一次波(求取十个点的平均值)作为一个有效数据点，采集十五个有效数据点a1,a2……a15，该数据是动态滑动数据，即a1到a15十五个有效数据点采集满后，从下一次滤波采集有效数据点开始(第十六个有效数据点)，依次替换，a1＝a2，a2＝a3……a15＝采集到的最新有效数据，同时进行运算a15-a1(即将第a个点的压力值p4’与第一个点的压力值p1’做差，如图6阶段①所示)，当a15-a1>2MPa(设定阈值w1，该值可通过下井前进行设定，即p4’-p1’＞w1)时，则数字控制器判定为上升段，将a1数值进行保存(存入a_com)，结束上升阶段，转入保压段的判断；否则，继续转入上升段的判断。

阶段②(保压段，时间：t1～t2)，如图2、图6阶段②所示

连续采集十个有效数据点，若十个有效数据点中有八个有效数据点满足ai-a_com>2MPa(设定预设启动压力，该值可通过下井前进行设定，即与阶段①(上升段)的第一个有效数据点的压力值p1’相比较)时，则认为保压阶段成功识别，数字控制器7认为阶段①阶段②是打压初期时间段，转入下降段的判断；否则，转入阶段①(上升段)的判断，a1到a15数据继续滑动存储；

阶段③(下降段，时间：t2～t3)，如图2、图6阶段③所示

连续采集十五个有效数据点，进行运算ai-a_com(即将第十五个有效数据点的压力值p2’与第一个有效数据点的压力值p3’相比较)，当检测到ai-a_com<0.5MPa(设定阈值w2，该值可通过下井前进行设定，即p2’-p3’＜w2)，则数字控制器7判断为下降段(如图6阶段③所示)，从而确定阶段①阶段②阶段③是一个打压启动命令，此时数字控制器7转入静压力测量阶段；若十五个有效数据点进行的运算ai-a_com均大于1MPa(设定压力值，该值可通过下井前进行设定)，则认为该下降段识别无效(数字控制器7认为是起爆装置为下井时间段)，返回阶段①(上升段)判断，a1到a15数据继续滑动存储；

阶段④(测量静压力值，时间：t3～t4)，如图2阶段④所示

阶段③判断启动命令成功后，每一秒采集一个有效数据点，连续采集十个有效数据点并求取十个有效数据点的平均值得到静压力值(如图2阶段④所示，静压力平均值为p1)。

阶段⑤(脉冲个数检测，时间：t4～t5)，如图2阶段⑤所示

固定时间(下井前由上位机设定)的脉冲个数检测，阶段④结束后井上快速打压、保压和泄压，井下数字控制器7连续采集五个有效数据点的压力值并与所述步骤2.1中测量的静压力做差，五个差值都大于最大门限值(上位机设定)时，系统认为是脉冲的上升段和保压段，之后井下数字控制器7连续采集五个有效数据点的压力值并与所述步骤2.1中测量的静压力做差，五个差值都小于最小门限值(上位机设定)时，是脉冲的下降段，井下数字控制器重复上述操作判断固定时间内井上打压的脉冲个数，与下井前上位机设定的脉冲个数相比较，若个数相等时，当下井前上位机设定的固定时间结束时输出点火命令完成起爆过程；否则，当下井前上位机设定的固定时间结束时不输出点火命令，转入上升段的判断。

阶段①阶段②阶段③阶段④阶段⑤在井下工作时，井上伴随着按规定好的时间进行打压操作，阶段①为打压过程，压力值为井下最小打起的压力值，阶段②为阶段①压力值的保压阶段，阶段③为井上泄压阶段，阶段④为等待测静压阶段，阶段⑤为打相对应的脉冲个数阶段。

其中，数字控制器7的操作参数是下井前通过与上位机的通信设定的。

本发明基于快速压力检测的油气井多级射孔起爆方法，依赖上述图1中的控制电路，具体按照以下步骤实施：

步骤1：输入直流电压，直流电压为12V～16V；

步骤2：对步骤1中输入的直流电压进行电压变换控制，步骤包括：

步骤2.1：数字控制器7对压力传感器8获取的压力信号进行检测，判断压力信号是否满足上升段(阶段①)判断条件，如果不满足，继续采集压力信号；否则，依次完成保压段(阶段②)、下降段(阶段③)的判断，然后测量静压力值(阶段④)，转入步骤2.2；

步骤2.2：数字控制器进行脉冲个数的检测(阶段⑤)，检测的脉冲个数与设定的脉冲个数相同时，下井前由上位机设定的固定时间结束后启动点火输出，转入步骤2.3；否则，转入步骤2.1；

步骤2.3：点火持续时间完成后，关闭功率开关管MOSFETQ1、功率开关管MOSFETQ2、功率开关管MOSFETQ3和功率开关管MOSFETQ4，完成油气井多级射孔起爆。