可見光井下攝像施工設計的探討

何金寶，王曉華

中國石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院（遼寧盤錦124010）

可見光井下攝像施工設計的探討

何金寶，王曉華

中國石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院（遼寧盤錦124010）

可見光井下攝像是目前較為先進的測井技術，在套管檢測、確定井下落物、射孔質量檢查、判斷出砂等方面具有較高的應用價值，受該技術原理的限制，可見光井下攝像施工前需要考慮的因素較常規(guī)測井、測試技術多，且考慮的重點較其他技術有很大不同。分析了井下攝像測試技術需要考慮的重點問題，并提出解決方案，旨在提高測試成功率，獲得清晰的井下圖像，為下一步措施提供參考依據(jù)。

可見光；工程設計；井下攝像

成像測井技術是現(xiàn)代測井技術的發(fā)展方向，也是其研究熱點。在眾多成像測井儀器中，可見光井下攝像技術是一項較新的測井技術，該技術具有可視直觀的優(yōu)點，它通過井下CCD攝像機直接對井筒和套管內(nèi)壁進行攝像掃描，地面儀器顯示并記錄井筒和套管內(nèi)壁的圖像，在套管檢測、井下落物輔助打撈、套管除垢、檢查井下作業(yè)效果等方面取得了十分成功的應用。目前，該測井技術已在我國多個油田投入使用，并在井下套管技術狀態(tài)檢測方面發(fā)揮著重要作用［1］。

最早利用攝像機來獲取井下圖像技術的專利出現(xiàn)在20世紀50年代，到20世紀70年代，井下電視在淺水井中已經(jīng)開始商業(yè)化應用。實踐證明，20世紀70年代至今井下電視在水井中應用效果明顯，井下電視在水井中應用十分廣泛［2］。

20世紀80年代，井下電視得到發(fā)展并應用到石油天然氣工業(yè)一些較淺的、壓力較低的井段。這時的井下電視采用單芯或多芯電纜傳送動畫圖像，還不能提供井下連續(xù)視頻圖像，只能得到每隔幾秒鐘更新一次的靜態(tài)圖像。此外，儀器的外徑也較大［3］。

20世紀90年代，一種采用光纖技術的光電測井電纜應用到井下電視中，極大地提高井下電視的性能，光纖傳輸井下視像檢測技術是目前世界上最先進的井下檢測技術之一［4］。

由于可見光井下攝像原理的局限性，井下電視對井下流體環(huán)境要求較為苛刻，一般要求全井是透明的流體或天然氣。換句話說，該技術適用于注水井、高含水油井、氣井及干井測量。這就要求井下電視施工設計人員充分考慮測試井的情況，制定詳細施工步驟，提高井下電視測試成功率。

1 施工設計中的關鍵問題

1）判斷測試井是否具備可見光井下攝像測試的條件。選井是施工設計的關鍵步驟，由于可見光井下攝像對井內(nèi)流體具有較高的要求，一般要求為注水井、高含水油井、氣井及干井，因此，待測井是否能夠進行測試需要視具體井況而定。

2）井下攝像質量影響因素判斷。井內(nèi)流體的渾濁度、油管或套管內(nèi)壁黏油、死油帽、靜液面是影響井下攝像質量的幾個重要因素，此外，從測試井的井史來看，測試井在進行井下攝像測試前的措施狀況對測試效果也有較大影響。

3）配套工藝的使用。有些待測井按照井下攝像的標準判斷并不具備測試條件，但為使測試井能夠測試或者在測試工藝上進行改進使井下攝像儀能夠獲得清晰的井下圖像，往往需要一些配套測試工藝，測試工藝的選擇也是井下攝像施工設計的重要問題。

2 解決辦法

2.1 井況篩選

對于注水井，一般情況下如果注水質量不是太差都能夠進行井下攝像測試，但測試前最好是能夠進行井下流體取樣測試，以確保水質是否達標。對于生產(chǎn)井，由于有油產(chǎn)出，因此含水率是主要的影響因素，當油為非連續(xù)相時才能夠進行井下攝像測試，一般認為綜合含水率小于10%才能滿足要求，對于單層含水率高而綜合含水率小于10%的井需要根據(jù)詳細的產(chǎn)液剖面測試結果進行判斷，因此在進行生產(chǎn)井的井下施工設計時，需要給出生產(chǎn)井近期的產(chǎn)出剖面測試結果；對于氣井，影響井下攝像效果的主要是產(chǎn)出氣中攜帶的液滴影響，經(jīng)驗證井下攝像儀在氣相為連續(xù)相時，一旦鏡頭前部沾上液滴會嚴重影響攝像效果，進而不能獲得井下圖像，因此進行此類井的測試時需注意氣井產(chǎn)出液狀況［5］。

2.2 測試工藝詳細設計

針對井內(nèi)流體渾濁度差的問題，一般設計時需考慮洗井作業(yè)后進行測試，或者洗井作業(yè)后一邊洗井一邊測試的施工方案，這樣可以保證攝像效果。但施工設計需根據(jù)實際的油套管數(shù)據(jù)和注入量計算出井下攝像儀處實際的流體流速，理論上一般要求該流速與儀器的下入速度相同或略大一些。但不能過大，過大會影響實際攝像效果，在設計中需給定范圍，在實際施工過程中供現(xiàn)場技術人員參考并結合實際情況調(diào)整洗井液注入量和調(diào)整測速。

針對油管或套管內(nèi)壁粘油的問題，一般要求測試前洗井，下入過程中儀器加裝雙扶正器，確保儀器在管內(nèi)居中，減少刮蹭管壁的概率。

死油帽在測試中經(jīng)常出現(xiàn)，井下攝像過程中也不例外，如果測試井測前洗井則會很好地解決這個問題。如果不能進行洗井，則測試前需要首先測試溫度、壓力剖面數(shù)據(jù)，一方面可以通過溫壓數(shù)據(jù)判斷出具體液面位置，另外可以起到通井作用。但測試后需要保證靜止1h以后待井下流體和懸浮物恢復相對靜止后進行井下攝像測試，且測試分兩段進行，液面上直接測試，液面下需將攝像頭前部涂裝防沾污防護劑后進行測試，下過液面后反復上提、下放，通過地面設備觀察攝像效果，消除防沾污防護劑對視頻的影響后繼續(xù)下放測試。

靜液面雖不如死油帽對測試產(chǎn)生的影響大，但不可忽視，它對井下攝像的影響主要有2個：一是靜液面上往往是油花、漂浮雜質的聚集地，儀器下過靜液面時很容易被沾污，導致攝像不清；二是儀器下過靜液面時，由于攝像儀從氣體環(huán)境進入液體環(huán)境，測試介質發(fā)生變化會影響攝像效果，在過液面的一瞬間，鏡頭前部會有殘余氣泡存在，影響攝像效果。針對第一個影響因素，首先考慮采用過液面反復提放的方法進行消除，其次考慮采用涂裝防沾污防護劑的方式，針對第二個影響因素只能通過反復提放的方式進行消除。

測試井中的懸浮物、雜質、油花等會嚴重影響攝像效果，這些物質在井中通常為靜止狀態(tài)，不會產(chǎn)生較大影響，當井內(nèi)流體攪動時，它們會攪動起來，對攝像效果產(chǎn)生較大影響。因此井下攝像施工除特殊條件如洗井作業(yè)外，必須在下入過程中進行。儀器上提過程產(chǎn)生的抽吸現(xiàn)象會使流體攪動嚴重，雜質會高速旋轉，影響攝像質量甚至看不到井壁圖像，因此盡量避免在儀器上提過程測試，如需進行二次測試，則儀器上提后需靜止至少1h，方可進行再次測試。對于進行過修井作業(yè)、壓裂酸化、測井、測試的措施井，需待生產(chǎn)穩(wěn)定后才可進行井下攝像測試。

高含水油井綜合含水需小于10%，但也有部分井存在單層含水高于10%，而綜合含水小于10%的情況，這樣的井原則上不能獲得較好的測試效果，但在低含水段控制測速，并采用涂裝防沾污防護劑、井下工具保護或者洗井油管輸送工藝，也可以獲得很好的測試效果。

測速對井下攝像效果影響較大，過快的測速會使井下攝像儀不能獲取井壁圖像，因此一般控制下放速度小于10m/min。

2.3 輔助配套工藝

井下攝像輔助配套工藝主要包括：洗井、井下工具保護、涂裝防護劑、洗井過程中油管輸送測試等等，一般情況下井下攝像測試前洗井是必要的選擇，除非特殊情況不能洗井作業(yè)下考慮其他的方法；井下工具保護是指在測試過程中將攝像儀用井下工具保護起來，并通過注水、注保護劑等方式防止攝像儀被沾污，該方法施工工藝復雜，成本較高，一般在高含水油井中使用；涂裝防護劑方法簡單，可以在過液面、過死油帽、過生產(chǎn)井高產(chǎn)層段時使用；洗井過程中油管輸送測試方法僅限于測試10m井段，因此該配套工藝需事先了解測試目的段的大概位置和目標的具體位置。

3 結論

1）可見光井下攝像測試施工設計的全部內(nèi)容核心是如何保證攝像頭的攝像效果、降低井內(nèi)流體的渾濁度、防止鏡頭沾污。

2）洗井作業(yè)是井下攝像施工設計首要考慮的配套工藝，它可以保證測試成功率、提高攝像質量。

3）凡是影響攝像質量的細節(jié)問題需提出詳細的施工方案，定制方案前需搜集足夠的流體、井況、生產(chǎn)數(shù)據(jù)，保證措施有效。

4）輔助配套工藝的使用要根據(jù)各工藝的特點進行選擇，在保證測試效果的情況下，優(yōu)先考慮施工工序簡單的配套工藝。

［1］戴恩漢，范建玲.鷹眼電視測井儀及其應用［J］.石油儀器，2001，15（5）：35-36，39.

［2］王德福，于景良.超廣角井下電視系統(tǒng)在井下測量中的標定和應用［J］.電子測量與儀器學報，1999，13（3）：34-39.

［3］TAGUE J R.Downhole video optimizes scale-removal pro?gram［J］.Petroleum Engineer International，1999，72（7）：27-32.

［4］Maddox S D.Downhole video is more than a repair tool［J］. Petroleum Engineer International，1996，69（5）：47-48.

［5］張守謙.成像測井技術及應用［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1997：1-25.

圖5 保溫層導熱系數(shù)對管線沿程累計熱損失的影響曲線

圖6 注汽速率對管線沿程累計熱損失的影響曲線

4 結論

1）根據(jù)傳熱學、能量守恒定律、動量守恒定律，在考慮井口壓力約束作用的基礎上，建立了地面注汽管線綜合傳熱數(shù)學模型，并給出了求解方法。

2）為了提高蒸汽干度利用率和減小地面管線沿程熱損失，在保證注汽鍋爐正常運行和管線正常注汽情況下，應優(yōu)選導熱系數(shù)低、絕熱性能好的保溫材料，增加注汽速率，提高鍋爐出口蒸汽干度，減小鍋爐出口蒸汽壓力。

參考文獻：

［1］陳月明.注蒸汽熱力采油［M］.東營：石油大學出版社，1995：6-8.

［2］萬仁溥.采油工程手冊［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2003.

［3］孫永濤.蒸汽驅全程熱損及注汽參數(shù)優(yōu)選研究［D］.大慶：大慶石油學院，2007：16-17.

［4］Jeff Jnoes.Cyclic Steam Reservoir Model for Viscous Oil，Pressure Depleted，Gravity Drainage Reservoirs［J］.SPE6544，1977.

［5］劉陽，陳保東，李雪.油田地下蒸汽管道系統(tǒng)蒸汽干度計算方法［J］.2008，26（4）：382-385.

本文編輯：王梅收稿日期：2016-06-28

The visible light downhole camera shooting is a more advanced logging technology，and it can be applied in the detection of casing，the determination of downhole falling objects，the inspection of perforation quality and the judgment of the sand production and so on.Due to the limitation of the technical principle，the factors that need to be considered before the construction of the visible light downhole camera shooting are more than that before the construction of the conventional logging and testing technology，and the focus to be considered in this technique is different from other techniques.The key problems that need to be considered in the downhole video camera testing technology are analyzed，and the solutions are proposed to improve the test success rate and get clear downhole images，which provides a reference for the next step.

visible light；engineering design；downhole camera

路萍

2016-06-30

何金寶（1983-），男，工程師，主要從事測試解釋理論與方法研究工作。