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1、10申请公布号CN103362497A43申请公布日20131023CN103362497ACN103362497A21申请号201310291626822申请日20130711E21B47/092201201E21B47/0420120171申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号72发明人沈建国74专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人温国林54发明名称一种基于大功率超声探头匹配电感的套管节箍测量系统57摘要本发明公开了一种基于大功率超声探头匹配电感的套管节箍测量系统，激励装置按照预设周期发射信号，信号通过特种电缆加到匹配电感和大功率超声探头上，匹配电感。
2、和大功率超声探头在信号作用下激发磁场，磁场中非对称绕制的线圈产生的磁场经过套管构成回路并在匹配电感线圈中感应出电动势，采集装置采集电压和电流波形；当非对称绕制线圈在套管节箍位置时，电压、电流波形的幅度和相位差出现差异，该电压、电流波形幅度和相位差出现差异的位置即套管节箍所在位置；通过套管节箍与油层的相对位置关系使大功率超声探头到达油层位置后，断开激励装置、采集装置与特种电缆的连接，特种电缆连接大功率超声发射电箱，进行超声波作业。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页10申请公布号CN103362497ACN。
3、103362497A1/1页21一种基于大功率超声探头匹配电感的套管节箍测量系统，其特征在于，所述套管节箍测量系统包括依次电连接的采集装置、激励装置、特种电缆、匹配电感和大功率超声探头；所述激励装置及所述采集装置位于地面，所述匹配电感和所述大功率超声探头位于井下，所述匹配电感的轴心与套管井的轴心一致，在电感量不变的情况下，部分线圈采用非对称方式绕制；所述激励装置按照预设周期发射信号，所述信号通过所述特种电缆加到所述匹配电感和所述大功率超声探头上，所述匹配电感和所述大功率超声探头在所述信号作用下激发磁场，所述磁场中非对称绕制的线圈产生的磁场经过套管构成回路并在匹配电感线圈中感应出电动势，所述采集。
4、装置采集电压和电流波形；当非对称绕制线圈在套管节箍位置时，电压、电流波形的幅度和相位差出现差异，该位置即套管节箍所在位置；通过套管节箍与油层的相对位置关系使所述大功率超声探头到达油层位置后，断开所述激励装置、所述采集装置与所述特种电缆的连接，所述特种电缆连接大功率超声发射电箱，进行超声波作业。2根据权利要求1所述的一种基于大功率超声探头匹配电感的套管节箍测量系统，其特征在于，所述匹配电感与所述大功率超声探头是串联连接，所述匹配电感的电感量与所述大功率超声探头在井下匹配，所述匹配电感的部分线圈采用非对称绕线方式绕制。3根据权利要求1所述的一种基于大功率超声探头匹配电感的套管节箍测量系统，其特征在。
5、于，所述匹配电感与所述大功率超声探头是并联连接，所述匹配电感的电感量与所述大功率超声探头在井下匹配，所述匹配电感的部分线圈采用非对称绕线方式绕制。4根据权利要求1所述的一种基于大功率超声探头匹配电感的套管节箍测量系统，其特征在于，所述激励装置发射的波形为预设频率的正弦波、方波和三角波波形。5根据权利要求1所述的一种基于大功率超声探头匹配电感的套管节箍测量系统，其特征在于，所述采集装置采集电压和电流波形，这些波形幅度包含套管的感应电动势，确定电流和电压波形的幅度，用该幅度和相位差变化指示套管节箍位置。6根据权利要求4所述的一种基于大功率超声探头匹配电感的套管节箍测量系统，其特征在于，所述激励装置。
6、发射的正弦波、方波和三角波波形频率位于所述大功率超声探头的主频附近，区间内包含所述大功率超声探头的主频。权利要求书CN103362497A1/4页3一种基于大功率超声探头匹配电感的套管节箍测量系统技术领域0001本发明涉及石油工程油井开发作业施工中套管井解堵作业的专用仪器技术领域，特别涉及一种基于大功率超声探头匹配电感的套管节箍测量系统。背景技术0002在石油勘探和开发的过程中，对地层进行大功率超声作业可以清除泥浆侵入污染与油井作业污染、注水污染等、是解除油层堵塞的有效工具。0003现有的技术需要两次下井，第一次下井电缆携带磁定位或者自然伽马仪器对所作业的油井进行磁定位或自然伽马测量，根据磁定。
7、位所测量的节箍位置，参考油层与节箍之间的相对位置关系确定油层的位置，在地面电缆上做记号；或采用磁定位加自然伽马测井，直接通过自然伽马曲线测量油层位置，在电缆上作标记。然后将测量仪器取出地面，换上大功率超声作业探头，再次下井，根据电缆上面做的记号寻找油层位置。0004上述的作业流程需要两次下井，当井深超声2500米时，其油耗和时间成本比较大，电缆寿命缩短。第二次下井时，单凭电缆上做的记号会有比较大的误差。因为电缆两次下井拉伸长度会有差别，当井比较深时，例如超过3000米时，这种误差会明显增大。而实际应用中作业要求深度误差不超过01米，因此，上述技术显然需要改进。发明内容0005为了解决上述问题，。
8、本发明提供了一种基于大功率超声探头匹配电感的套管节箍测量系统，本发明提高了大功率超声探头到达油层位置的精度，扩大了探头匹配电感的实际应用范围，详见下文描述0006一种基于大功率超声探头匹配电感的套管节箍测量系统，所述套管节箍测量系统包括依次电连接的采集装置、激励装置、特种电缆、匹配电感和大功率超声探头；所述激励装置及所述采集装置位于地面，所述匹配电感和所述大功率超声探头位于井下，所述匹配电感的轴心与套管井的轴心一致，在电感量不变的情况下，部分线圈采用非对称方式绕制；0007所述激励装置按照预设周期发射信号，所述信号通过所述特种电缆加到所述匹配电感和所述大功率超声探头上，所述匹配电感和所述大功率。
9、超声探头在所述信号作用下激发磁场，所述磁场中非对称绕制的线圈产生的磁场经过套管构成回路并在匹配电感线圈中感应出电动势，所述采集装置采集电压和电流波形；当非对称绕制线圈在套管节箍位置时，电压、电流波形的幅度和相位差出现差异，该电压、电流波形幅度和相位差出现差异的位置即套管节箍所在位置；通过套管节箍与油层的相对位置关系移动所述大功率超声探头到达油层位置后，断开所述激励装置、所述采集装置与所述特种电缆的连接，所述特种电缆连接大功率超声发射电箱，进行超声波作业。0008所述匹配电感与所述大功率超声探头是串联连接，所述匹配电感的电感量与所述大功率超声探头在井下匹配，所述匹配电感的部分线圈采用非对称绕线方。
10、式绕制。说明书CN103362497A2/4页40009所述匹配电感与所述大功率超声探头是并联连接，所述匹配电感的电感量与所述大功率超声探头在井下匹配，所述匹配电感的部分线圈采用非对称绕线方式绕制。0010所述激励装置发射的波形为预设频率的正弦波、方波和三角波波形。0011所述采集装置采集电压和电流波形，这些波形幅度包含套管的感应电动势，确定电流和电压波形的幅度和相位差，用该幅度和相位差变化指示套管节箍位置。0012所述激励装置发射的正弦波、方波和三角波波形频率位于所述大功率超声探头的主频附近，区间内包含所述大功率超声探头的主频。0013本发明提供的技术方案的有益效果是本发明基于现有的大功率超。
11、声作业系统，利用匹配电感通过电磁感应原理测量套管节箍，根据套管节箍与油层的相对关系使探头到达油层位置。该套管节箍测量系统能够对套管节箍进行有效检测、确定大功率超声作业探头在井下所在深度位置以及与射孔井段油层的确切位置。实现了一次下井完成大功率超声探头深度定位与作业两个任务，消除了两次下井电缆拉伸对深度定位的影响，并且能够随时检查用于作业的大功率超声探头是否仍在需要作业的油层位置，提高了大功率超声探头定位的精度，提高了作业时效与电缆使用寿命，降低了作业成本；提高了作业效率，扩大了匹配电感的应用范围。附图说明0014图1为一种基于超声探头的套管节箍测量系统的结构示意图；0015图2为线圈、套管和磁。
12、场之间的工作状态示意图。00161激励及采集装置；2特种电缆；00173匹配电感；4大功率超声探头；00185激励装置；6采集装置。具体实施方式0019为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。0020为了提高大功率超声探头定位的精度，扩大超声探头匹配电感的实际应用范围，一次下井同时完成深度定位与超声波作业两个任务，本发明实施例提供了一种基于大功率超声探头匹配电感的套管节箍测量系统，参见图1，该套管节箍测量系统包括依次电连接的采集装置6、激励装置5、特种电缆2、匹配电感3和大功率超声探头4，激励装置5及采集装置6位于地面，匹配电感3和大功率超声。
13、探头4位于井下，两者通过特种电缆2进行连接，匹配电感3的轴心与套管井的轴心一致，在电感量不变的情况下，部分线圈采用非对称方式绕制，如图2所示。0021激励装置5按照预设周期发射一个信号，该信号通过特种电缆2加到匹配电感3和大功率超声探头4上，匹配电感3中非对称方式绕制的线圈产生的磁场通过套管构成回路如图2所示（线圈产生的磁场的磁力线（虚线）从线圈中间穿过，经过套管构成回路，在套管中感应出电动势），采集装置6采集电压和电流波形。当非对称绕制线圈在套管节箍位置时，由于套管厚度改变，其磁场发生变化，感应电动势发生变化，该变化在采集装置6采集到的电压和电流波形中通过幅度和相位差体现（由于有两层钢管，其。
14、磁场和感应电动势会说明书CN103362497A3/4页5发生明显变化，这样，所测量的波形幅度和相位差会出现突变），这样，电压、电流波形幅度和相位差出现差异的位置即套管节箍所在位置；0022通过套管节箍与油层的相对位置关系移动大功率超声探头4到达油层位置后，断开激励装置5、采集装置6与特种电缆2的连接，特种电缆2连接大功率超声发射电箱，进行超声波作业。0023通过上述设置，使得下井一次就能够完成油层深度定位与大功率超声作业两个任务，并能随时对超声探头4所在深度、与油层的位置关系进行检测、校正，确保超声探头4能够比较精确地位于所作业油层位置，满足了实际应用中的多种需要。0024为了有效测量套管节。
15、箍，匹配电感3上的线圈绕线方式和结构需要进行一定的调整，匹配电感3与大功率超声探头4的连接有串联方式和并联方式两种。这两种方式所使用的电感量不同。通常情况下，线圈产生的磁场通过套管时，在套管中会产生感应电动势和感应电流，消耗电能量，因此，为了提高电能量使用效率，常常使线圈内部的磁场尽量不通过套管。这样，在匹配电感3的线圈绕线和装配时采用对称方式，即两个线圈并联在一起，两个线圈内部产生的磁场自身构成回路。这种方式制作的线圈因为没有磁场通过套管，因此，不能够用于套管节箍测量。套管节箍测量所用线圈产生的磁场必须通过套管，因此，所使用的线圈是匹配电感线圈中的很小一部分，这部分采用非对称方式绕制，其产生。
16、的磁场通过套管，线圈的其它部分仍然采用对称方式，产生的磁场基本上不通过套管。这两部分线圈的总电感与大功率超声探头匹配，抵消探头的容抗。0025具体实现时，激励装置5发射的波形为预设频率的正弦波、方波和三角波波形。频率的取值根据实际应用中的需要进行选择，本发明实施例对此不做限制。0026其中，采集装置6采集电压和电流波形，这些波形幅度包含套管的感应电动势，确定电流和电压波形的幅度，用幅度和相位差变化指示套管节箍位置。0027其中，激励装置5发射的正弦波、方波和三角波波形频率位于大功率超声探头4的主频附近，区间内包含大功率超声探头4的主频。附近区间根据实际应用中的需要进行设定，具体实现时，本发明实。
17、施例对此不做限制。0028下面详细描述下该套管节箍测量系统的工作原理，参见图1和图2，在地面工程车上安装激励及采集装置1，利用现有的大功率超声探头4和匹配电感3通过特种电缆2测量套管节箍。即，将位于地面的方波激发装置5按照所设定的周期发射方波到特种电缆2上。特种电缆2将这些方波信号输出到井下的匹配电感3和超声探头4上。匹配电感3中有电流变化时便产生磁场，该磁场中非对称绕制的线圈产生的磁场穿过匹配电感3的外壳进入套管中，在套管中产生感应电动势，该感应电动势在匹配电感线圈上再次产生感应电动势被匹配电感3接收，再通过特种电缆2传递到地面的采集装置6中，采集装置6连续采集不同时刻的电压和电流波形，处理。
18、波形得到其幅度和相位差。当非对称绕制的线圈在套管节箍位置时，由于套管厚度不同，幅度和相位差会出现突变，该突变位置便是套管节箍，0029具体实现时，本发明实施例对上述器件的型号不做任何限制，只要能完成上述功能的器件均可。0030本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。0031以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和说明书CN103362497A4/4页6原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。说明书CN103362497A1/1页7图1图2说明书附图CN103362497A。