TCP监测识别系统培训教材.doc

胜利测井公司射孔安全起爆监测系统培训教材胜利测井二分公司西安物华巨能爆破器材有限责任公司目 录1培训人员 -22系统介绍 -22.1系统组成-22.2传感器安装-22.3系统连接-33软件介绍 -33.1主机驱动安装-33.2系统软件安装-43.3系统启动-43.4参数配置-53.5数据采集-73.6数据回放-94地震波监测- 144.1概要-144.2地震波监测方法- 144.3地震波监测实例- - 154.4地震波监测与射孔弹数的关系-211 培训人员本次培训人员为胜利二分公司小队长和技术操作员及相关技术人员，培训时间1天，上午为厂方介绍系统的安装、使用、具体井况使用；张工介绍操作细节及现场的注意事项。下午为答疑。2 系统介绍 2.1系统组成：本系统共包括：一个震动传感器、一个地震波传感器、主机、笔记本电脑、打印机。产品示意图如下：图 12.2传感器安装1 将震动传感器强磁性底座上的防吸片取下（地震波传感器无防吸片），将传感器垂直吸附在采油树上（或距离油管最近点），放置时要将被吸附表面油污清理干净。震动传感器整体为全密封，可以在雨天、雪天甚至水下2米深处正常工作。 2 地震波传感器安装点距离井口20米-30米左右，在放置时需将地震波传感器尾锥全部插入坚硬地层中。2.3系统连接1主机两侧共有三个接口，主侧（图2中的下侧）分别接震动传感器（外侧为第一路）和地震波传感器（内侧为第二路），主侧还带有红、绿两个灯，红灯亮表示正常供电，绿灯亮表示正常工作；注意在接传感器插头时必需和主机插座拧紧。工作灯的对面另有一个接口为压力传感器设计（现已不用封闭）。震动传感器插头（第一路）地震波传感器插头（第二路） 工作指示灯 电源指示灯图 22主机通过专用数据线连接到笔记本电脑的USB接口中。注意每次连接笔记本电脑的USB接口时都要安装主机的驱动程序。3车载改装后工作时只需将传感器的航空插头接入车厢侧板上的航空插座中。小队具体使用时应注意固化震动传感器与地震波传感器相对的插座。3 软件介绍3.1 主机驱动安装（此过程已由厂家安装完毕）第一次使用射孔安全起爆监测识别系统，须安装主机驱动程序及射孔安全起爆监测系统软件（厂家事先安装完毕）。开机后与主机通过USB接口连接，此时主机两个（红、绿）工作指示灯应处于发光状态。将光盘放入光驱中。操作系统将自行检测新安装的主机，并弹出”添加新硬件向导”对话框,在“添加新硬件向导”对话框出现时，点击“下一步”按钮。选中“显示指定位置的所有驱动程序的列表.”点击“下一步”按钮；再点击“下一步”；点击“从软盘安装”按钮，弹出“从磁盘安装”对话框（选择光盘安装）；点击“浏览”按钮，选择“Usb7kC.inf”所在的目录；点击“确定”按钮；回到“添加新硬件向导”，点击“下一步”按钮；点击“完成”按钮，主机驱动安装完成。3.2系统软件的安装（此过程已由厂家安装完毕）打开光盘，查找“射孔安全起爆监测系统软件”文件夹，打开“installer”文件夹。运行“setup.exe”可执行文件，一直执行“next”即可完成射孔安全起爆监测系统软件的安装。*每次使用系统软件进行信号监测时，必须先连接主机。*电脑若有数个USB端口，则每个端口必须重复上述主机驱动安装过程。3.3 系统启动（此过程已由厂家安装完毕）在启动系统之前请确定主机已经正常连接。启动系统可以从“开始”菜单或桌面选择软件图标，点击运行启动系统软件的运行。软件界面如下图：如果主机不能够正常工作，系统会提醒你检查硬件连接，请退出后检查连接,正常后重新进入软件。3.4参数配置图（3）参数配置界面安装完主机驱动程序和射孔安全起爆监测系统软件后，便可进入工作状态。参数配置界面需要填入井况数据和作业数据：1井况数据重要参数，自动调整增益。（1） 射孔井段：射孔枪所在的层段。（2） 总弹数：射孔总弹数。 （3） 射孔器型号：枪型，可以选择相应的型号也可以手动填写。（4） 深度：井深。（5） 实射厚度：射孔的总厚度。（6） 井温：射孔井段的的实际温度。（7） 井斜：井口与井底的斜度。（8） 套液密度：套管内液体的密度。（9） 油液密度：油管内液体的密度。（10） 井口设计加压：井口设置的加压起爆值。（11） 层数：射孔层数。（12） 起爆级数：射孔起爆时总的爆炸次数（多级射孔时射孔枪之间用导爆索连接则为一次起爆，射孔枪之间用多级投棒或延时起爆器则有几根枪就填写为几次起爆）。（13） 射孔弹：弹型，可以选择相应的型号也可以手动填写。（14） 点火方式：投棒、油管加压、环空加压三种方式可供选择。（如果选择投棒方式，时间阈值默认为60秒；如果选择油管加压或环空加压方式，时间阈值默认为10秒）。（15） 第2路震动曲线：可选择开启或关闭，由于系统配备了地震波传感器，第2路震动曲线选择开启状态。（16） 压力曲线：可选择开启或关闭，由于系统没有配备压力传感器，压力曲线选择关闭状态。 时间阈值：对采集初始阶段现场产生的干扰信号用“时间阈值”进行屏蔽。例如，“时间阈值”设置为60表示在开始采集时前60秒的时间内软件只记录信号，不对采集到的震动信号进行分析，60秒以后开始对射孔起爆信号进行分析。 “时间阈值”也可根据具体井况手动进行填写。2 作业数据 （1）井号和作业时间：需要准确填写，方便打印报表和日后上井数据整理和查找。（2）施工小队、甲方、监理、施工单位：可根据具体情况填写，建议填写齐全。（3）备注：建议填写。3 附加功能延期枪、测试联作、减震器、棒尖自毁；四项内容的选取只在打印报表时显示，对数据的采集不会产生影响。*注意 未设置起爆级数则不能进入数据采集界面3.5数据采集36109874521 图（4）数据采集界面在参数配置界面设置好参数后就可以切换到数据采集界面进行射孔起爆监测及识别。数据采集界面上的功能介绍如下：1 第一路震动窗口（井口震动）；2 第二路震动窗口（地震波）；3 第一路增益调节，可调至10000；4 第二路增益调节，可调至10000；5 采样率调节，默认值5KHz；建议用户不要擅自改动此数据。6 开始采集，点击后开始进行数据采集；7 数据保存，点击保存保存框变亮绿则开始对采集数据进行保存，点击不保存不保存框变暗绿此时只显示采集信号对所采集数据不进行保存。8 停止采集，点击后就停止当前的数据采集；9 震动信号判断结论及判断依据；10 震动信号判读窗口；图（5）数据保存界面点击“开始采集”按钮后系统会弹出一个保存文件对话框及存盘路径，并会自动生成一个TCP_DATA文件夹，将所监测的数据存放在里面，当然也可以另外输入文件名及保存路径；点击“OK”开始信号的实时监测。停止信号采集时，请点击“停止采集”按钮，即可停止采集工作。同时将全过程自动记录到设置好的路径。3.6数据回放分析图（5）数据回放分析界面（1） 数据回放使用在“回放文件”窗口中选定你要进行数据回放的文件；点击“回放文件”。此时数据文件中记录的两路震动信号曲线和压力曲线会完整的显示出来；井口震动信号曲线和地震波信号曲线会同时在两个窗口中显示出来；系统分析到射孔起爆震动信号后，会以不同颜色的线条标示出起爆判断线；起爆判断时刻，以及波形特征参数也会实时的在界面下方的文字对话窗口中显示出来。文字对话框用户可以进行编辑。 （2） 数据回放界面各功能介绍：游标拖动工具，当鼠标移动到对应的波形显示窗口时会显示:十字状工具。在使用游标分析时，用于拖动游标的左右，上下移动。Zoom工具，当鼠标移动到对应的波形显示窗口时会显示:放大镜状工具。其展开后的界面如图所示： 局部放大工具，选用此工具可以在波形显示串口任意选定一矩形范围进行放大显示。 横向放大工具，在选用游标拖动工具时，选用此工具可以在横轴方向上选定一范围进行放大显示。其纵向不放大。 纵向放大工具，选用此工具可以在纵轴方向上选定一范围进行放大显示。其横向不放大。 放大工具，选用此工具可以在波形显示窗口选择一焦点，单击鼠标左键，显示窗口波形会以此焦点为中心进行放大显示。 缩小工具，选用此工具可以在波形显示窗口选择一焦点，单击鼠标左键，显示串口波形会以此焦点为中心进行缩小显示。 恢复工具，选用此工具后窗口波形会将显示的波形全部显示在波形显示窗口。拖放工具，选用此工具，在鼠标移动到对应的波形窗口时会显示一手状工具。按住鼠标左键可以拖动窗口波形移动。滚动工具条：用于在进行波形细节分析时在时间轴大范围的滚动波形时使用。分析工具条：在进行波形分析时点击分析工具条中两个中的一个“”在震动曲线显示窗口的中间位置会出现一个间断线使用“”工具可以拖动次间断线到波形的任一位置。 指示了当前活动的间断线。另外一个指示灯灭的间断线将不能够拖动位置。指示了当前间断线的X，Y轴的对应坐标。指示了两条间断线X，Y轴的绝对差值。波形显示窗口显示波形选择。在进行加压方式时可以 选择波形显示窗口显示的是滤波前的波形，或者是滤波后的波形。回放时不对波形进行分析判读（软件对数据不进行处理，回放速度快，适合现场快速回放数据。） ；回放时对波形进行分析判读（软件对回放数据进行处理，回放速度慢，适合打印及分析。） 删除功能：共有5组，如“1a，1b”为一组删除功能，选定好时间区域后再次点击数据回放就可以删除所选时间区域内的波形,同时会另外生成解释文件，此解释文件不会覆盖原始文件。 波形还原功能：根据回放数据的震幅量大小，可增减增益使回放的波形高度适中。 （3） 回放波形分析判断每次采集完射孔起爆信号后，都要进行数据回放分析；但是在进行数据采集的同时会有两种震动信号对最终正确分析判断射孔起爆波形造成很大影响。第一种震动信号是在井场上认为产生的噪音信号，比如：施工人员关阀门产生的震动信号、用管钳拧螺帽产生的震动信号、施工人员在井架上走动产生的震动信号、投棒起爆时棒体起初碰撞管壁所产生的震动信号等；第二种震动信号是在施工过程中产生的机械震动信号，比如：棒体下落砸到起爆器上产生的震动信号、加压时起爆器销钉剪断产生的震动信号、复合开孔时开孔器打压后开孔过程产生的震动信号。 回放数据后，可以从所采集的震动波形时间上去分析。对于第一种震动信号不论是投棒起爆还是加压起爆都可以从波形时间分析，在射孔起爆前监测软件已经开始运行而第一种震动信号也都是在射孔起爆前所产生的，所以在监测过程中很可能会产生与射孔起爆相同的信号，因为第一种震动信号的短时能量值和频率都与射孔起爆信号相似便会造成误判断，而射孔起爆会一般是在半分钟或几分钟后起爆，所以可以从数据回放后的波形时间上做分析找到射孔起爆信号。举例说明如下图： 起爆信号起爆信号关阀门或用管钳拧螺钉产生的震动信号棒体撞击管壁产生的震动信号 从上图数据回放界面中可以用时间分析方法很清楚的判断出射孔起爆信号 增益调节范围从1到10000，在数据回放后可根据所监测信号的大小调节增益更准确分析射孔起爆信号。把井况共分为以下几种，根据不同井况设置不同的增益去完成最后的分析判断。a 普通管输井射孔：填写好参数配置后，软件会根据井深和弹数自动设置增益值。b带有封隔器和减震器的测试联座井：对射孔起爆信号产生衰减，数据回放时先将增益增大然后再点击“回放分析”。c带有棒尖自毁的多级投棒井：如果夹层超过20米，则棒体自由落体时间超过3秒，软件判断每一层起爆；如果小于20米监测软件不做判断只记录起爆信号。软件对连续判断时间设定为3秒。棒尖自毁一般延时在一分钟，所以在监测到射孔起爆信号后延时一分钟左右监测到的信号则为棒尖自毁信号，但是一般棒尖自毁装置中的药量很少，在数据回放界面中需要将增益放大容易显现出棒尖自毁信号。 数据回放后需用水平放大功能将监测到的所有信号波形放大，进行综合分析判断。先列举几类监测到的非射孔起爆信号并放大进行分析：a 井场人员关闭阀门产生的层动信号或用管钳拧螺帽产生的层动信号；b 棒体下落初期撞击油管壁产生的层动信号；c 加压起爆时，泵车加压产生的层动信号；列举监测到的射孔起爆信号和地层波信号波形如下：从以上事例清楚的看出非射孔起爆信号和射孔起爆信号。7报表打印点击后，软件自动将“数据回放”、“参数设置”二个界面自动合为一个文件打印。4 地震波监测4.1 概要当射孔弹起爆时，爆轰波以二种路径传播：射流以其固定的爆速冲击油管壁产生震动，这个震动信号传到地面进行监测，以判断射孔枪是否起爆。我们简称为油管波监测；射流冲击并挤压岩层产生的地震波向地面传输，称为地震波监测。油管波监测技术及方法在几年来的实际使用中，对判断射孔枪的起爆起着重要作用，同时也发现在以下三种情况时不能正确的判断射孔枪是否起爆：A撞击起爆时棒体撞击起爆器后起爆器没有起爆，而这个撞击信号被判断为起爆信号；B加压起爆时（或带有开孔器）起爆器中的销钉剪切的机械信号被误判断为射孔起爆。C 带有封隔器作业时，由于封隔器阻断了震动信号的传输通道，会导致射孔起爆信号不能传至地面。这三种情况会导致误判断。地震波监测是对油管波监测技术的完善与补充。地震波监测技术原理是接收射孔弹起爆时射流打入岩层并挤压岩层产生的震动波。上述A、B、C 三种情况均发生及作用在油管上，没有射流打入地层，也没有岩层的挤压而产生地震波。在现场监测时，地震波监测与油管波监测二种方法同时进行，通过二路信号的互相对比，可对上述的A、B两种情况做出明确的确定。4.2 地震波监测方法使用二路震动传感器，第一路接于地面的采油树上采集油管波，第二路在距井口一定距离将传感器插入地表面接收地震波。当射孔起爆时油管波传至地面，同时射流打入地层引起地层的挤压形成地震波传输至地面。A、B两种情况下震动只是在油管中进行，信号是沿油管传输到地面采油树进行接收。由于射孔弹末起爆没有产生射流打入地层没有形成地震波。软件在判断时对油管波发出判断而不对地震波发出判断时，可认定为是上述二种情况。 对带有封隔器或减震器起爆作业的情况下判断顺序正相反，由于封隔器及减震器对信号传输进行了阻断，射孔时只产生地震波震动，因此软件对油管波不发出判断而对地震波发出判断。需要注意的是地震波传感器距离井口应保持一定范围，距离过近时接收到的信号有可能是油管波的震动信号传至地面后引起地表面的震动，这个震动沿地表震水平传输至地震传感器。据我们实际监测，地震波接收点距离井口20米-30米左右为宜。4.3 地震波监测实例2010年6月与胜利测井二公司在牛20-更191井采用油管波与地震波相结合的监测方法进行实例监测，并取得成功。基本数据如下：射孔井深3200米弹数202发，压力起爆。共进行二次施工，第一次为加压起爆射孔，第二次提枪后重新下井进行加压座封、开孔器开孔。监测分为二次进行，第一次监测加压起爆，第二次监测开孔器开孔。图1第一次监测-加压起爆软件自动判断起爆结果油管波监测起爆起爆器销钉剪切地层波监测起爆地层波监测曲线地层波增益图1有二条监测曲线，一条判断结果。从上至下依次为：地震波监测曲线、油管波监测曲线、判断结果。地震波监测曲线显示在354秒处接收到震动信号，而油管波监测曲线约提前0.0018秒接收到震动信号，由于油管为刚性介质，信号传播的速度要大于地震的传播速度，二者产生0.0018秒的时间差。油管波监测曲线显示判断了二次起爆：一次是打压过程中的起爆器起爆，监测到起爆器的起爆。我们认为原因可能是起爆器的销钉剪切时发生的机械撞击震动信号，这种弱信号的监测实例较为少见。起爆器销钉剪切时加压过程正在进行中，剪切时产生的机械震动与泵车震动其物理量特征不一样，在图2中可以看到在加压平稳过程中突起的陡削波形。（见图2第一次监测-起爆器剪切信号与泵车信号）；另一次是射孔弹起爆。当射孔弹起爆时地震波监测到这个起爆信号，同时油管波也监测到这个起爆震动信号。但地震波末监测到起爆器的起爆，说明起爆器的机械撞击信号没有产生地震波。图2第一次监测-起爆器剪切信号与泵车信号图2说明：一、当起爆器销钉剪切时产生的震动只存在于油管通道中，对地震波不产生任何震动信号；二、起爆器销钉剪切是在加压的过程中发生的，与泵车震动信号互相叠加，由于二者的频率及短时能量不同，软件对泵车震动进行了滤除。第二次监测-开孔器开孔当第一次射孔起爆完成后上提进行开孔器开孔，仍由加压来完成。开孔器开孔的动作发生在油管，震动信号可以沿着油管传至地面，没有射流挤压地层不形成地震波，所以在监测图上可以看到只有油管波记录到开孔器的动作而地震波则没有任何震动信号。见图3图3第二次监测-开孔器开孔油管波对开孔器做出判断油管波对起爆器做出判断地层波无任何接收 图3说明了起爆器及开孔器动作的信号全部产生于油管中，没有能量进入到地层不产生地震波。为了验证带有地震波的TCP监测识别系统监测方法是否带有普遍性，我们在大庆、大港油田也进行了监测，数据如图4、图5图4 大庆监测数据油管波监测起爆地层波监测起爆这是一次撞击起爆射孔，从图上明显看到当射孔弹起爆时油管波接收到信号同时地震波也接收到信号。射孔井深1090米。将曲线放大，地震波滞后于油管波约0.158秒。也可以说明波在刚性介质中传播速度大于地震非刚性介质。见图4A图4A 地震波接收时间滞后于油管波时间约0.158秒图5 大港地震波监测数据油管波监测起爆地层波监测起爆港37K井射孔井段1800米，无延时直接加压起爆，油管波及地震波都监测到射孔起爆，地震波滞后于油管波0.142秒到达地面。同时也说明软件在判断起爆时排除了泵车的震动干扰，只对射孔起爆做出判断。放大图如图5A图5A泵车震动与射孔起爆信号叠加地层波判断时间点油管波判断时间点以下列举几例特殊井的监测并介绍操作过程和注意事项：1 河68-侧斜36井况信息：井深：3200米；射孔方式：投棒棒体下落时碰撞管壁产生的震动信号 井口震动传感器监测到的射孔起爆信号棒体下落碰到液面产生的振动信号 离井口30米地震波传感器监测到的射孔起爆信号操作过程：监测前要安装两个传感器，一个震动传感器吸附在采油树上；一个地震波传感器插入离井口30米远的地面中，此井深为3200米，第一路增益（震动传感器）可为默认值或大一级，第二路增益（地震波传感器）设置为2000，打开监测软件进入参数配置界面填写相关内容，再进入数据采集界面设置增益，开始采集点击“数据保存”对数据进行实时存储，射孔起爆时会自动判断并给出判断依据，最后进入数据回放界面对数据进行回放分析并打印。注意在监测过程中要保证震动传感器附近没有敲击震动