阅读说明：本技术 一种水平井爬行器射孔系统及射孔方法 (Horizontal well crawler perforating system and method ) 是由 夏海帮 张龙富 吴壮坤 王俊方 岑涛 曹家卫 甄长友 于 2020-01-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种水平井爬行器射孔系统及射孔方法。本发明所述系统包括爬行射孔器和地面控制器；所述爬行器包括张力短节1、CCL短节2、电子线路短节4、推靠短节5和驱动短节6,所述张力短节1和CCL短节2安装在最前端；所述地面控制器包括计算机和控制箱,所述控制箱与电子线路短节4可进行通讯；爬行器11通过与射孔枪12串连接,因增加了驱动短节6,额外增加了下行的动力,可以很好的解决常规射孔工艺在水平井实施难度大这一问题；爬行器11能利用自身的动力装置将射孔枪12输送到目标井段,点火完成射孔作业,与钻杆和油管输送相比,节约施工时间,减轻劳动强度,降低施工风险；与连续油管输送方式相比,成本低,能够输送更远的距离。(The invention discloses a horizontal well crawler perforating system and a horizontal well crawler perforating method. The system comprises a crawling perforator and a ground controller; the crawler comprises a tension short section 1, a CCL short section 2, an electronic circuit short section 4, a pushing short section 5 and a driving short section 6, wherein the tension short section 1 and the CCL short section 2 are arranged at the foremost ends; the ground controller comprises a computer and a control box, and the control box can be communicated with the electronic circuit cartridge 4; the crawler 11 is connected with the perforating gun 12 in series, and due to the fact that the driving short joint 6 is additionally arranged, descending power is additionally added, and the problem that the conventional perforating process is difficult to implement in a horizontal well can be well solved; the crawler 11 can utilize its own power device to deliver the perforating gun 12 to the target well section, and the perforating operation is completed by ignition, so that compared with the delivery of a drill rod and an oil pipe, the construction time is saved, the labor intensity is reduced, and the construction risk is reduced; compared with a coiled tubing conveying mode, the coiled tubing conveying device is low in cost and can convey a longer distance.)

一种水平井爬行器射孔系统及射孔方法

技术领域

本发明涉及一种水平井射孔系统及射孔方法，更具体的说，本发明主要涉及一种水平井爬行器射孔系统及射孔方法。

背景技术

射孔作业是油田油气水井完井及生产过程中的一个重要环节，目前油气水井射孔的方法主要有两种，一种是通过电缆携带射孔枪下放至目的层段后射孔，一种是通过钻杆、油管或者连续油管携带射孔枪下放至目的层段后通过点火或者加压等方式起***孔枪射孔。但对于水平井而言井斜较大正常在80°以上，甚至能达到100°，上述两种方法在水平井首段射孔中因井斜较大增加了下行助力，电缆会因射孔枪自重太小无法在水平段前进，连续油管等传输射孔会造成传输工具的自锁很难将射孔枪下放至大斜度的目的层段进行射孔。

发明内容

本发明的目的在于针对上述不足，提供一种水平井爬行器射孔系统及射孔方法，以期望解决现有技术中无法对水平井射孔等技术问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明所提供的一种水平井爬行器射孔系统及射孔方法，所述系统包括爬行射孔器和地面控制器；所述爬行器包括张力短节、CCL短节、电子线路短节、推靠短节和驱动短节，所述张力短节和CCL短节安装在最前端，随后依次安装电子线路短节、推靠短节和驱动短节；所述地面控制器包括计算机和控制箱，所述控制箱与电子线路短节可进行通讯。

优选的：所述爬行器按照下井顺序依次安装有张力短节、CCL短节、扶正器短节、电子线路短节、推靠短节、驱动短节和补偿短节。

优选的：所述控制箱包括600VDC直流电源、通讯系统、网络接口和主控制板；所述计算机内安装有所述爬行器自身提供一套的操作软件。

优选的：所述主控制板包括通讯指示灯、地面控制电路电源键、电流显示器、OUT开关、PRE开关、电压显示器、手动电压调节旋钮和程控电源开关。

优选的：所述方法包括以下步骤：

S1.连接除射孔枪以外的完整射孔工具仪器串；

S2.将爬行器连接到地面控制箱连接，单芯转换短节与单芯电缆控制箱相连，使用控制箱给单芯转换短节供+30VDC后马上断电，此时单芯转换短节线路切换到射孔枪供电；

S3.使用电压保护短节小控制箱，给单芯电缆供-80VDC，将电压保护短节切换到射孔模式；

S4.检查爬行器供电射孔通路，使用选发模块模拟点火；

S5.使用电压保护短节小控制箱，给单芯电缆供-80VDC，将电压保护短节切换到安全模式；

S6.使用爬行器控制箱给单芯电缆供电+25VDC,保持10秒钟以上，将单芯转换短节切换到爬行器供电，继续给爬行器供电+250VDC，完整检查爬行器功能；

S7.断开所有供电线路，接射孔枪下井；

S8.下放仪器到井下50米，使用爬行器控制箱给爬行器供电；

S9.观察CCL信号，仪器下放到遇阻；

S10.启动爬行器，记录CCL信号；

S11.爬行器送射孔枪到射孔点，停止爬行器，给爬行器断电；

S12.使用电压保护短节小控制箱，给单芯电缆供-80VDC，将电压保护短节切换到射孔模式；

S13.射孔枪点火。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.爬行器11通过与射孔枪12串连接，因增加了驱动短节6，额外增加了下行的动力，可以很好的解决常规射孔工艺在水平井实施难度大这一问题；

2.爬行器11能利用自身的动力装置将测井仪器CCL短节2输送到目标井段，与钻杆和油管输送相比，节约施工时间，减轻劳动强度，降低施工风险；与连续油管输送方式相比，成本低，能够输送更远的距离。

附图说明

图1为平井爬行射孔器射孔器的结构示意图；

图2为主控制板的结构示意图；

图3为射孔工具串电路供电控制图；

图4为地面原理框图；

图5为电压保护短节控制箱示意图；

图中，1—张力短节、2—CCL短节、3—扶正器短节、4—电子线路短节、5—推靠短节、6—驱动短节、7—补偿短节、8—主控制板、801—通讯指示灯、802—地面控制电路电源键、803—电流显示器、804—OUT开关、805—PRE开关、806—电压显示器、807—手动电压调节旋钮、808—程控电源开关、9—爬行器供电短节、10—单芯转换短节、11—爬行器、12—双冗余开关、13—射孔枪、14—地面控制箱、15—单芯电缆控制箱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步阐述。

参考图1-5所示一种水平井爬行器射孔系统，所述的系统包括爬行器和地面控制器，按照爬行器下井的顺序，依次安装有射孔器13、张力短节1、CCL短节2、扶正器短3，一般一串仪器配置4个、电子线路短节4、推靠短节5、驱动短节6一串仪器标配3个，以及补偿短节7，其中，电子线路短节4内部设有控制线路，可以接收执行地面控制箱下发的命令，接收处理并上传井下仪器产生的数据，爬行作业状态与测井仪器测井作业状态之间的切换控制；推靠短节5：—仪器的支臂提供液压动力，使支臂张开，使驱动轮紧贴套管内壁；驱动短节6：当仪器撑开液压支臂后，驱动短节6内的电机带动驱动轮转动，使仪器在井下套管内爬行移动；扶正器短节3：保证仪器在井下套管内居中，减少仪器外壁与套管内壁的摩擦；其轴承可以极大地减少仪器在井下爬行移动过程中与套管的摩擦力；补偿短节7：减少仪器受温度、井液压力等因素的影响，保持内部液压系统的压力基本稳定；同时整串仪器中还配有转换接头，其作用一是与单芯或多芯测井仪器相连接，—所推动或牵引的测井仪器提供供电和信号通道；二是可根据油田的需求，推动或牵引不同规格的测井仪器，可根据各需要订制不同规格的转接头；另外还有注油泵、维修工具箱等辅助设备。

地面控制器是爬行器11的控制中心，地面控制器包括：控制计算机、控制箱；控制箱包括：600VDC直流电源、通讯系统、网络接口、主控制板8，主控制板8上设有：通讯指示灯801、地面控制电路电源键802、电流显示器803、OUT开关804、PRE开关805、电压显示器806、手动电压调节旋钮手动电压调节旋钮807和程控电源开关808；计算机内安装有所述爬行射孔器自身提供一套的操作软件；地面控制箱14是爬行射孔器的控制操作中心，按照操作人员的操作指令，控制TRHW爬行射孔器的启动、停止、工作方向、速度，监视并记录各种地面及井下仪器的工作状态、工作参数。操作人员通过这些信息，对爬行射孔器进行控制、调整，使其工作在最佳状态。

通讯指示灯80：地面主控与井下正常通讯时闪烁；

OUT开关804：程控电源输出控制，开关上方指示灯亮时电源处于输出状态,指示灯熄灭时电源无输出；

PRE开关805：程控模式手动模式切换开关，开关上方灯亮时处于程控状态，此时程控电源受计算机控制，熄灭时可手动控制。

地面控制器工作原理：地面控制器使用一台600VDC的程控直流电源，该电源作—TRHW井下仪器的供电电源，可以人工手动调节，也可以通过计算机程控，计算机一方面执行发出指令通过MODEM将控制指令发往井下仪器，同时也可以接收井下仪器上传数据，另外也可以对程控直流电源发出电压调节指令，设定电流最大限定值，接收程控直流电源返回的工作电压、工作电流。

地面控制器操作步骤：

1、连接控制箱各连接线（地面供电打至临时供电））

2、打开控制箱程控电源开关808，此时程控电源处于禁止输出状态，电压显示OFF，OUT开关804上方的指示灯熄灭。

3、打开控制箱802，此时程控电源处于允许输出状态，控制箱PRE开关805上方的指示灯点亮，电压显示0V。OUT开关804上方的指示灯点亮，电源处于程控状态。

4、给井下仪供电，点动OUT开关804，OUT开关804上方的指示灯熄灭，电源进入手动控制状态，调节手动电压调节旋钮807，将电压调至220VDC，此时电流大约30mA。供电完成，电源自动进入程控状态，可由计算机控制设定电压、限流电流。

5、仪器工作正常，控制软件上各个操作模块的状态会由灰色转换—绿色可操作状态。

6、设定主电源限流值。—保护仪器，避免仪器出现意外故障仪器损坏，在软件限流框输入限流值，点击SET按钮即可，一般将限流设定在2500mA（三节驱动），当驱动负载较大时可提高至3000mA（三节驱动）。

7、驱动臂推靠。驱动臂推靠采用的是液压方式；利用计算机软件进行相应操作，具体如下：

7.1、点击SOLENOID1按钮，启动电磁阀1，此时主电流大约在200mA，SOLENOID1

按钮会有一个10秒倒记时，等待倒计时结束，倒计时结束时电流大约95mA。

7.2、点击AMCONTROL区域的EN按钮，启动推靠，此时主电流大约230mA，随着压力增加，电流也会跟着上升，最大电流不得超过380mA，观察液压系统压力标尺，加至所需压力时，再次点击AMCONTROL区域的SOLENOID1DIS按钮，停止加压，推靠完成。增加压力可使用软件的微调加压功能，每微调一次压力大约增加0.5MPa。若压力过大导致仪器电流跳动严重则泄压重新打压。

7.3、如需收回推靠臂，点击AMCONTROL区域的SOLENOID1DIS按钮，电磁阀断开，压力泄放，驱动臂自动收回。

8、启动驱动轮。先设定主电压，将缆头电压调至250V，在TRCONTROLQ区域设定好驱动方向选项，点击TRCONTROLQ区START按钮即可启动驱动轮，启动后空载时每节驱动的电流大约在150mA（仪器温度80℃，仪器温度15℃则电流大约在550mA），可据此观察主电流，判断仪器工作状态，如电流过大，可能驱动机械装配或电路控制部分存在问题。

9、如需停止驱动轮，点击TRCONTROLQ区STOP安钮即可。

10、观察各节驱动速度是否一致，启动时默认速度—2000RPM，各节驱动速度误差不应超过50RPM。

11、驱动速度调节。将缆头电压调节至340V左右，点击速度调节向上或向下按钮可以调节驱动轮速度（一般情况转速调至2800RPM，对应速度230m/h)。

12、当仪器电流突然变大且电缆长度基本与井底距离相符时点击TRCONTROLQ区

STOP让驱动停止转动。接着点击AMCONTROL区域的SOLENOID1DIS按钮，电磁阀断开，压力泄放，驱动臂自动收回。最后点击软件上RESET让仪器电压归零，关闭控制箱地面控制电路电源键802，关闭控制线程控电源开关808。

操作方法：

S1.连接除射孔枪13以外的完整射孔工具仪器串；

S2.将爬行射孔器连接到地面控制箱14连接，单芯转换短节10与单芯电缆控制箱15相连，使用单芯电缆控制箱15给单芯转换短节10供+30VDC后马上断电，此时单芯转换短节10线路切换到射孔枪13供电；

S3.使用电压保护短节控制箱，给单芯电缆供-80VDC，将电压保护短节切换到射孔模式；

S4.检查爬行射孔器供电射孔通路，使用选发模块模拟点火；

S5.使用电压保护短节控制箱，给单芯电缆供-80VDC，将电压保护短节切换到安全模式；

S6.使用爬行射孔器控制箱给单芯电缆供电+25VDC,保持10秒钟以上，将单芯转换短节10切换到爬行器11供电，继续给爬行器11供电+250VDC，完整检查爬行器11功能；

S7.断开所有供电线路，接射孔枪13下井；

S8.下放仪器到井下50米，使用地面控制箱14给爬行器11供电；

S9.观察CCL信号，仪器下放到遇阻；

S10.启动爬行器11，记录CCL信号；

S11.爬行器11送射孔枪13到射孔点，停止爬行器11，给爬行器11断电；

S12.使用电压保护短节控制箱，给单芯电缆供-80VDC，将电压保护短节切换到射孔模式；

S13.射孔枪13点火。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。