永久式压力温度监测系统
技术领域
本实用新型属于监测系统技术领域。具体涉及一种永久式压力温度监测系统。
背景技术
不断改进的机械及电路设计使得永久式压力温度监测系统的井下仪器拥有良好的抗震及抗干扰能力。随着不断的改进和完善，永久式压力温度监测系统是目前市场上结构最紧凑、精度最高、应用最广泛的井下电子产品之一，可以在高温、高压、高腐蚀性的井况条件下不间断的连续工作。现有的毛细管永久式压力计，主要是利用毛细管地面注氮气的方式获取地层数据，它只能传输压力值，无温度显示，每次获取数据需要重复补进氮气，过程复杂，造价成本高。而且不能用于高温高压油气井中测试。
发明内容
针对现有技术中的不足之处，本实用新型提供一种永久式压力温度监测系统。本系统的压力精度和温度精度极高（压力误差0.015%，温度误差小于0.3°C）；2.既可连续监测单层生产井的流压、流温或静压、静温，也可连续监测多层合采井的分层的流压、流温、静压、静温；既可地面实时监测压力温度数据，也可远程实时传输数据。系统配套经久耐用，具有极强的工作稳定性和可靠性，使用时间长达十年以上。
为了达到上述目的，本实用新型技术方案如下：
一种永久式压力温度监测系统，包括永久压力计，压力计托筒，井下通信钢管电缆，电缆保护器，地面数据采集系统和采气树；所述采气树安装于井口，用于连接气井油、套管和地面工艺设备；所述压力计托筒向下安装于下井管串内；所述压力计上设有传压孔，与压力计托筒通过紧固螺丝连接固定；所述压力计下端通过螺纹丝扣连接有井下钢管电缆；所述井下钢管电缆竖直穿过油管挂，锁定在天滑轮的导轨槽中，其穿出的电缆一端套接有密封管接头，电缆外端垂直套接有电缆保护器；所述电缆相邻端口间通过第二电缆接头连接；第一电缆接头下端设有1/4管线密封组件；所述压力计托筒上端固定有油管接箍，不同类型的油管设有不同的扣形与压力计托筒呈扣形连接。
进一步的，所述天滑轮安装在现场修井机二层作业平台下方，用于牵引井下钢管电缆跟随管柱下入油井，井下永久式压力计和电缆连接后将电缆放入天滑轮外轮导轨槽中，便于电缆顺滑油管入井。
进一步的，所述电缆出井口位置处的采气树上安装有防爆接线盒，防爆接线盒的另外一端引出地面信号电缆与地面数据箱连通，接线暗盒将井下钢管电缆转变为地面信号电缆，并对井下压力计提供雷击保护；所述地面信号电缆用塑料绑带进行固定。
进一步的，所述采气树是天然气开采地面工艺中用来进行开关井、调节压力、气量、循环压井作业的井口装置，与气井油、套管和地面工艺设备通过法兰连接或拷克连接或NPT连接；用于油气井采气、注气、压裂、测试操作。
进一步的，所述地面数据采集系统通过与在油管挂和采气树上预留的电缆穿出孔处安装的电缆井口引出装置连接，采集数据。
有益效果：本实用新型永久式压力温度监测系统，关键在于压力计专门针对高温高压来设计和生产，采用进口石英传感器，提供高精度及高灵敏度的井下测量数据，既可连续监测单层生产井的流压、流温或静压、静温，又可连续监测多层合采井的分层静压、静温，在地面实时监测压力温度数据和远程实时数据。测量值在井下直接数字化。制作的专用集成电路（ASIC），适合与晶体应变传感器一起工作。井下测量到的频率将直接转换成稳定的数字格式。此电路保证了高质量的数据以及压力计的稳定性，无论系统老化与否，测量数据均可以不失精度的进行处理，避免了之前采用模拟测量系统时，其固有部件老化而发生的数据损坏和丢失。
采用最先进的高温电子技术和生产工艺，永久式压力温度计可在井下温度200℃下长期连续工作，最高工作温度可达350℃。地面采集显示系统可在高温70℃下正常运行工作，永久式压力温度监测系统设计紧凑、轻巧，现场操作简便，无需特殊的现场操作经验。地面显示系统扩展性好，方便用户对不同油气井的集中监测，可现场查看数据或者远传到中控系统。应用简单的软件，友好的操作界面，方便压力计数据管理操作人员处理数据。高温电子压力计的电路板采用最新的Hybrid电子技术，采用了新型技术以保证高温电子压力计在使用过程减缓元器件的老化，达到反复使用的目的。低功耗的电路设计，永久式压力温度监测系统可以在井下连续长时间的工作。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型安装永久压力计托筒的示意图；
图3为本实用新型标准的电缆保护器示意图；
图4为本实用新型的地面数据显示存储单元示意图。
图中，1-钢管电缆，2-第一电缆接头，3-压力计托筒，4-电缆保护器，5-油管接箍，6-1/4管线密封组件，7-第二电缆接头，8-地面数据采集系统，9-电缆井口引出装置，10-油管。
具体实施方式
以下参照具体的实施例来说明本实用新型。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本实用新型，其不以任何方式限制本实用新型的范围。
永久式压力温度监测系统，如图1至图4所示，包括永久压力计，压力计托筒（3），井下通信钢管电缆（1），电缆保护器（4），地面数据采集系统（8）和采气树；采气树安装于井口，用于连接气井油、套管和地面工艺设备；压力计托筒（3）向下安装于下井管串内；压力计上设有传压孔，与压力计托筒（3）通过紧固螺丝连接固定；压力计下端通过螺纹丝扣连接有井下钢管电缆（1）；井下钢管电缆（1）锁定在天滑轮的导轨槽中，电缆外端垂直套接有电缆保护器（4）；电缆相邻端口间通过第二电缆接头（7）连接；第一电缆接头（2）下端设有1/4管线密封组件（6）；压力计托筒（3）上端固定有油管接箍（5）；不同类型的油管（10）设有不同的扣形与压力计托筒呈扣形连接。天滑轮安装在现场修井机二层作业平台下方，牵引井下钢管电缆（1）随管柱下入油井。井下永久式压力计和电缆连接后将电缆放入天滑轮外轮导轨槽中，便于电缆顺滑油管（10）入井。电缆井口引出位置（9）处的采气树上安装有防爆接线盒，防爆接线盒的另外一端引出地面信号电缆与地面数据箱连通，接线暗盒将井下钢管电缆转变为地面信号电缆，并对井下压力计提供雷击保护；地面信号电缆用塑料绑带进行固定。采气树是天然气开采地面工艺中用来进行开关井、调节压力、气量、循环压井作业的井口装置，与气井油管（10）、套管和地面工艺设备通过法兰连接或拷克连接或NPT连接；用于油气井采气、注气、压裂、测试操作。地面数据采集系统（8）通过与在油管挂和采气树上预留的电缆穿出孔处安装的电缆井口引出装置连接，采集数据。
永久电缆式压力温度监测系统的安装作业应随着完井管柱或生产管柱的下入而正式开始实施。将压力计和压力计托筒下入到预定深度，完成整个完井施工设计，为监测数据提供有力保障。其具体操作步骤为：1、检查设备，2、设备就位，3、压力计与井下电缆连接，4、安装压力计托筒，5、下入井下电缆，6、电缆过油管挂和采气树的穿越密封，7、地面信号电缆和数采系统的安装布置，8、结束作业。其操作的具体流程如下所示：
检查设备：根据作业项目内容，由作业领队安排人员检查所需设备、工具和物料。在作业前对电缆收放绞车进行试运转，确认绞车运转良好。检查永久电缆式压力温度监测系统安装作业所需工具是否齐全，是否能够正常使用。同时检查作业所需的各种配件、耗材是否齐全。通电检查便携式地面信号监测仪能否正常工作。对压力计托筒、压力计电缆、压力计电缆对接接头、压力计电缆头等下井仪器及工具测量其外形尺寸并记录。检查钻台需要提供给我方的气源、电源等设施是否齐备，检查和钻台及其他合作方的无线电通讯是否通畅。
设备就位：永久电缆式压力温度监测系统安装作业现场布置原则是：天滑轮的位置便于井下电缆随管柱下入油井，电缆收放绞车所处位置不影响通道，利于人员站位，方便逃生，方便使用井下信号监测仪。电缆收放绞车摆放正对滑道，可根据现场情况进行适度调整，操作间摆放在绞车旁边。指挥吊车将压力计电缆滚筒就位于收放机上，注意电缆自由端的正确方向并确认电缆在电缆收放机上规则排列，无交叉缠绕现象。将天滑轮安装在二层作业平台下方，悬挂天滑轮必须使用强度足够的钢丝绳，并用卸扣连接，使之易于安装与拆卸，要保证滑轮能自动调整方向。悬挂天滑轮时，需要动用钻台的气动绞车，需要钻台操作人员协助配合。绑扎工具及油管接箍电缆保护器摆放到钻台甲板上，绑扎工具需连接好气源并调试，保证正常工作。压力计托筒摆放在滑道旁，方便安装时起吊。
压力计与井下电缆连接：压力计与电缆对接有PPS专用人员操作。将便携式地面信号测试仪与收放机滚筒侧面的压力计电缆末端连接好，检测压力计信号；检测无误后进行下一步作业。
安装压力计托筒：将压力计托筒连入并安装在下井管串中的预定位置，压力计托筒一定要按标准扭矩上扣，保证密封。将连接着托筒的管串入井时，让托筒停留在井口上方便于操作的位置。调整压力计托筒至合适位置，便于起下钻。同时注意调整托筒方位，防止压力计电缆在下入过程中带有扭矩。利用吊车配合，将自由端已连接着永久压力计的井下电缆小心放入天滑轮的导轨槽中并锁定，然后将井下电缆拉至井口，注意该过程中不要使电缆发生弯折变形。将压力计固定到托筒上，注意安装可靠。安装过程中用毛毡或类似物护住井口防止手工具等落入井中。永久压力计与托筒连接好后，在托筒上方的接箍上安装电缆保护器。用便携式地面信号测试仪检测压力计信号，检测无误后进行下一步作业。
下入井下电缆：入井的每根油管接箍处要安装电缆保护器，防止电缆在下入过程中损伤。安装电缆保护器时注意护好井口，防止落物。井下电缆的放出速度要配合管柱的下入速度，严禁放出电缆不及时从而拉伤拉断电缆，匀速放出并下入井下电缆。在压力计入井过程中，在地面定期对压力计信号进行检测。若发现电缆信号异常必须马上通知钻台，停止作业，分析原因，解决问题。下钻速度要控制在每柱2分钟，井口值班工程师确保电缆在扣吊卡、上扣等井口操作时不被磕碰损伤。在下电缆过程中井内的压井液出现问题或者出现井涌、井喷等能造成事故隐患状况需要关闭井口防喷器时，通知现场PPS安装人员，可用在平台准备好的断线钳剪短电缆进行下一步操作。
电缆过油管挂和采气树的穿越密封：电缆穿越油管挂前，在预留超过油管挂5米的位置切断电缆，然后将电缆在油管挂的下方油管上缠绕3-5圈。注意安装采气树时作业队与我方人员的配合。穿一个密封专用管接头（1/4Swagelok×NPT管接头）在电缆上，注意不要让管接头顺电缆下滑到井中。将井下电缆穿过油管挂，然后在已经穿出的电缆上再套上一个密封专用管接头，在油管挂上、下装好密封管接头，保证钢管电缆与油管挂之间的固定和密封。上面的工作都完成后，用便携式地面信号测试仪检测压力计信号，检测无误后进行下一步的作业。坐采气树之前，小心把钢管穿过采气树专用密封通道。注意安装采气树时不要损伤电缆。注意安装采气树时作业队与我方人员的配合。坐好采气树后，安装电缆出井口密封总成。检测压力计信号，检测无误后进行下一步的作业。
地面信号电缆和数采系统的安装布置：将防爆接线盒安装在电缆出井口密封总成上。在接线盒做好并密闭后，防爆接线盒不能随意打开，以确保线路通讯正常以及密封完好。从防爆接线盒另一端引出的地面信号电缆按设计好的线路进行布设、固定，直至地面数据箱的安装位置。在铺设线路的过程中，必须保证在没有给井下供电的情况下进行；同时，对地面通讯电缆用塑料绑带进行固定。按照设计位置安装地面数据箱，并连接好220V交流电源线或者太阳能供电电源。在断电的情况下，将通讯线和地面数据箱连接好，注意接线的顺序、位置。对地面系统进行供电，并设置好各项参数，数据采集正常后，正式开始记录该井动态监测数据。
结束作业：清点并回收剩余设备、工具。整理好全部物料和设备，填好《设备、工具回收清单》，进行返料。对甲方接收及操作人员进行培训，并填写完成《永久电缆式压力温度监测系统操作培训表》。甲方对本次项目验收，并开具验收意见。作业领队整理现场施工记录，并编写《施工总结》等文件。
冲击和振动实验：
永久式压力温度动态监测系统在100G、6毫秒的冲击试验和7.5G、10-60Hz的振动试验中，检验均合格。经过了彻底的检测以确保它可以在恶劣的力学环境下正常工作。现场经验显示，难以预料的高速冲击和振动可能发生在运输、射孔连做等过程或作业中。永久式压力温度监测系统通过了符合NAVMAT P-9492标准的恶劣应用环境下振动/冲击/落下试验，在已知射孔连做的案例中从未出现过仪器损坏。
