一种光纤油气井套管管串结构及全生命周期实时监测方法与流程

本发明属于油井监测，特别涉及一种光纤油气井套管管串结构及全生命周期实时监测方法。

背景技术：

1、套损监测技术多数采用管内查套，发现套损后才采取防治措施，对于套管变形和受力过程无法进行实时监测，不能及时发现问题，处理问题。在油田开发过程中压力系统监测缺乏有效手段，检测地层压力的方法只局限于套管内测压，通过射开套管和地层，在套管内输送测压设备进行定期检测，无法实时监测开发区块内的地层压力变化情况，不能及时有效的为动态调整提供技术资料。

2、近年来，发展了管外光纤监测技术，光纤传感器布设有两种形式，非油层段按照一定角度布设在套管表外，油层段为躲避射孔枪射中损坏，应用井下定位技术，将传感器定点布设，但由于定位接头只能固定在一个点上，而套管在下入过程中会发生转动，存在长距离方位测试误差大的问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种光纤油气井套管管串结构及全生命周期实时监测方法，能够实时掌握油气井套管管串技术状况，为修井决策提供技术依据，保障油气井安全环保平稳生产；为压裂等增产增注措施的查套工作提供技术依据。

2、本发明的技术方案在于：一种光纤油气井套管管串结构，从下到上包括依次连接的浮鞋、第一套管、第一浮箍、第二套管、第二浮箍、第一光纤套管、第二光纤套管、可穿电缆套管头，所述第一光纤套管、第二光纤套管均为双层管结构，包括内层钢管和紧贴在所述内层钢管外侧的外层可缩径钢管，所述内层钢管外侧周向均匀设有多条光纤传感器。

3、所述浮鞋与所述第一浮箍、第二浮箍外径均为158mm，所述第一套管、第二套管外径均为139.7mm，长度为9.6m。

4、所述第一光纤套管位于油层段，所述第一光纤套管内层钢管外径为139.7mm，外层可缩径钢管缩径后外径146mm、内径140mm，所述内层钢管外侧周向均匀设有24条光纤传感器，所述光纤传感器长度与所述内层钢管长度相同，两端分别设有光纤传感器接头。

5、所述第二光纤套管位于非油层段，所述第二光纤套管内层钢管外径为139.7mm，外层可缩径钢管缩径后外径146mm、内径140mm，所述内层钢管外侧周向均匀设有8条光纤传感器，所述光纤传感器长度与所述内层钢管长度相同，两端分别设有光纤传感器接头。

6、所述光纤传感器采用三层结构，内层为二氧化硅层、中间为刚玉层，外层为毛细无缝钢管。

7、所述光纤传感器包括温度光纤传感器、应变光纤传感器。

8、所述光纤传感器接头处的第一光纤套管、第二光纤套管外均设有保护型扶正器，所述保护型扶正器采用螺旋结构，设有多条螺旋扶正棱，所述扶正器本体上部内侧设有卡槽，所述卡槽与所述第一光纤套管、第二光纤套管的套管接箍大小相匹配。

9、所述保护型扶正器设有5条螺旋扶正棱，所述螺旋扶正棱与扶正器本体夹角为72°。

10、一种光纤油气井套管管串全生命周期实时监测方法，使用如上所述任意一种光纤油气井套管管串结构，包括以下步骤：

11、s1：按照井下管柱设计要求，在井口连接下入管柱，第一光纤套管、第二光纤套管连接时，分别先连接光纤传感器和光缆，并缠绕3层环氧树脂及玻璃纤维，后在套管外侧安装保护型扶正器，第一光纤套管内相邻的3条光纤传感器与第二光纤套管内的1条光纤传感器相连接；

12、s2：下完管柱后，将光纤传感器与监测光缆连接， 由所述监测光缆从可穿电缆套管头引出，将监测信号传送至解调器进行解码监测；

13、s3：采取螺旋射孔工艺，每根套管上最多8个孔，保证射孔弹不同时破坏3条连续光纤传感器，全井监测过程中，对比多臂井径测井数据，以完井后的第一个成像结果为基准，对比分析给出不同时间段的井况变化情况。

14、本发明的技术效果在于：1.本发明通过光纤油气井套管管串结构，能够实时在线监测油气井套管管串技术状况，可以做提前预警，为修井时机的选择提供技术支持；可以做油气井套管管串服役情况报告，为油田开发增产增注措施的工艺优选、井层优选提供技术支持；可以做实时、连续监测，为井筒全生命周期管理提供技术支持；2.本发明通过保护型扶正器, 在下套管过程中，始终是螺旋形结构接触井壁，防止刮碰光纤传感器，起到保护的作用；3. 本发明通过第一光纤套管24条光纤传感器下在油层段，采取螺旋射孔工艺，每根套管上最多8个孔，保证射孔弹不同时破坏3条连续光纤传感器，使得整个管串始终有8条贯穿的光纤传感器；保证了监测数据的准确性；4. 本发明通过对光纤传感器采用三层结构封装，内层为二氧化硅层、中间为刚玉层，外层为毛细无缝钢管，保证了光纤传感器可以适应井下恶劣的作业条件， 确保了对套管损伤监测的稳定性。

15、以下将结合附图进行进一步的说明。

技术特征：

1.一种光纤油气井套管管串结构，其特征在于：从下到上包括依次连接的浮鞋（1）、第一套管（2）、第一浮箍（3）、第二套管（4）、第二浮箍（5）、第一光纤套管（6）、第二光纤套管（7）、可穿电缆套管头（8），所述第一光纤套管（6）、第二光纤套管（7）均为双层管结构，包括内层钢管和紧贴在所述内层钢管外侧的外层可缩径钢管，所述内层钢管外侧周向均匀设有多条光纤传感器。

2.根据权利要求1所述一种光纤油气井套管管串结构，其特征在于：所述浮鞋（1）与所述第一浮箍（3）、第二浮箍（5）外径均为158mm，所述第一套管（2）、第二套管（4）外径均为139.7mm，长度为9.6m。

3.根据权利要求1所述一种光纤油气井套管管串结构，其特征在于：所述第一光纤套管（6）位于油层段，所述第一光纤套管（6）内层钢管外径为139.7mm，外层可缩径钢管缩径后外径146mm、内径140mm，所述内层钢管外侧周向均匀设有24条光纤传感器，所述光纤传感器长度与所述内层钢管长度相同，两端分别设有光纤传感器接头。

4.根据权利要求3所述一种光纤油气井套管管串结构，其特征在于：所述第二光纤套管（7）位于非油层段，所述第二光纤套管（7）内层钢管外径为139.7mm，外层可缩径钢管缩径后外径146mm、内径140mm，所述内层钢管外侧周向均匀设有8条光纤传感器，所述光纤传感器长度与所述内层钢管长度相同，两端分别设有光纤传感器接头。

5.根据权利要求4所述一种光纤油气井套管管串结构，其特征在于：所述光纤传感器采用三层结构，内层为二氧化硅层、中间为刚玉层，外层为毛细无缝钢管。

6.根据权利要求4所述一种光纤油气井套管管串结构，其特征在于：所述光纤传感器包括温度光纤传感器、应变光纤传感器。

7.根据权利要求4所述一种光纤油气井套管管串结构，其特征在于：所述光纤传感器接头处的第一光纤套管（6）、第二光纤套管（7）外均设有保护型扶正器，所述保护型扶正器采用螺旋结构，设有多条螺旋扶正棱（11），所述扶正器本体（12）上部内侧设有卡槽（13），所述卡槽（13）与所述第一光纤套管（6）、第二光纤套管（7）的套管接箍大小相匹配。

8.根据权利要求7所述一种光纤油气井套管管串结构，其特征在于：所述保护型扶正器设有5条螺旋扶正棱（11），所述螺旋扶正棱（11）与扶正器本体（12）夹角为72°。

9.一种光纤油气井套管管串全生命周期实时监测方法，使用如上所述任意一种光纤油气井套管管串结构，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明属于油井监测技术领域，特别涉及一种光纤油气井套管管串结构及全生命周期实时监测方法。一种光纤油气井套管管串结构，从下到上包括依次连接的浮鞋、第一套管、第一浮箍、第二套管、第二浮箍、第一光纤套管、第二光纤套管、可穿电缆套管头，第一光纤套管、第二光纤套管均为双层管结构，包括内层钢管和紧贴在内层钢管外侧的外层可缩径钢管，内层钢管外侧周向均匀设有多条光纤传感器。本发明通过光纤油气井套管管串结构，能够实时掌握油气井套管管串技术状况，为修井决策提供技术依据，保障油气井安全环保平稳生产；为压裂等增产增注措施的查套工作提供技术依据。

技术研发人员：韩志中,苑清英,刘云,汪强,高盟召,陈浩明,何石磊,周新义,田永强,杨晓龙,李远征,晁利宁,唐家睿
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22