VideoLog 可視化測(cè)井技術(shù)在油氣田套損檢測(cè)中的應(yīng)用分析

嚴(yán)正國(guó) 樊亦洲

（西安石油大學(xué)電子工程學(xué)院 光電油氣測(cè)井與檢測(cè)國(guó)家教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710065）

現(xiàn)如今，隨著油氣田的不斷開發(fā),以及油氣井其本身的結(jié)構(gòu)、固井質(zhì)量、套管材質(zhì)等諸多因素的影響，套管損壞情況急劇增加，直接影響了油氣井的使用壽命，嚴(yán)重制約了石油開采。因此，套管損壞狀況的檢查及預(yù)防已成為油田開發(fā)過程中的重點(diǎn)工作[1]。嚴(yán)重的套損由于缺乏有效的檢測(cè)手段而無法修復(fù)，最終導(dǎo)致油氣井報(bào)廢，造成巨額的資產(chǎn)損失。“VideoLog 可視化測(cè)井”采用全新一代測(cè)井電纜網(wǎng)絡(luò)高速傳輸技術(shù)，可在普通鎧裝測(cè)井電纜上建立高速網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)時(shí)傳輸彩色全幀率網(wǎng)絡(luò)視頻信號(hào)。

套管損壞輕者使油、水、氣井帶病工作, 達(dá)不到預(yù)定生產(chǎn)水平,重者使井報(bào)廢。目前有關(guān)套管破損檢測(cè)主要采取的方法有超聲波電視測(cè)井、多壁井徑測(cè)井、磁重力測(cè)井、放射性同位素、鏡像溫差井溫、噪聲測(cè)井、氧活化法、微井徑、電磁探傷以及產(chǎn)出刨面測(cè)井等等[2]。2017 年12 月23日由西安石油大學(xué)和中石油測(cè)井有限公司聯(lián)合主辦的“2017 可視化測(cè)井與套管井診斷修復(fù)前沿技術(shù)研討會(huì)”上正式提出了可視化測(cè)井的概念，并將可視化測(cè)井定義為：利用面陣傳感器（通常是照相機(jī)和攝像機(jī)） 直接獲取井下視頻成像的一種成像測(cè)井技術(shù)[3-6]。相比傳統(tǒng)的成像，可視化測(cè)井將井下狀況進(jìn)行直接的視覺呈現(xiàn)，具有直觀、高效、信息量大、可信度高等優(yōu)點(diǎn)，幾乎不需要解釋，能最大程度的消除傳統(tǒng)測(cè)井解釋存在的多解性和不確定性。

1 井下電視測(cè)井儀

1.1 井下電視測(cè)井儀基本原理和儀器結(jié)構(gòu)

井下電視測(cè)井儀屬于可視化測(cè)井系列，其理論基礎(chǔ)是光學(xué)成像，是在可見光源的照明下，井下電視的攝像頭對(duì)套管內(nèi)壁和井筒進(jìn)行攝像，井下電視的電子線路對(duì)圖象進(jìn)行信號(hào)放大處理，產(chǎn)生頻率脈沖信號(hào)，通過單芯電纜或多芯電纜將脈沖信號(hào)傳送到地面接收器對(duì)其進(jìn)行放大解碼，產(chǎn)生與井下攝像一樣的圖像，最后由地面系統(tǒng)顯示井下套管圖像[7-10]。

VLTW75-3000 前視全景廣角攝像機(jī)讓井壁情況一覽無余，雙向高速網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信可地面實(shí)時(shí)控制攝像機(jī)，調(diào)節(jié)LED 光源亮度，在線配置分辨率和幀率等圖像參數(shù)，在不同的操作環(huán)境下優(yōu)化圖像質(zhì)量。VLTW75-3000 適用于單芯、多芯電纜，為套管井問題檢測(cè)提供了一種直觀可靠的解決方法。表1 為VLTW75-3000 型井下電視測(cè)井儀技術(shù)指標(biāo)。

表1 VLTW75-3000 型井下電視測(cè)井儀技術(shù)指標(biāo)

1.2 井下電視測(cè)井儀功能特點(diǎn)

VideoLog 油氣井可視化測(cè)井技術(shù)，時(shí)全新一代可視化測(cè)井技術(shù)。與上一代“鷹眼”井下電視相比，VideoLog 電纜傳輸速率有了質(zhì)的飛躍，具有電纜自適應(yīng)特性，可通過普通鎧裝測(cè)井點(diǎn)實(shí)現(xiàn)獲取彩色全幀率井下視頻，具體如下：

1） 將5000m 普通鎧裝測(cè)井電纜的數(shù)據(jù)速率提高到2Mbps 以上，將圖像和視頻實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛?，為現(xiàn)場(chǎng)決策提供了可靠依據(jù)，提高作業(yè)效率；

2） 實(shí)現(xiàn)了彩色全幀率圖像在5000m 普通鎧裝測(cè)井電纜上的實(shí)時(shí)流暢傳輸，為診斷提供了更豐富的信息；

3） 具有電纜自適應(yīng)特性和存儲(chǔ)功能。

2 可視化測(cè)井主要裝置和工作流程

2.1 可視化測(cè)井主要裝置

測(cè)井儀是井下網(wǎng)絡(luò)視頻圖像采集、編碼和傳輸裝置（如圖1）。其外形和結(jié)構(gòu)需滿足井眼的尺寸、耐溫、耐壓等環(huán)境要求。井下儀通過電纜絞車和測(cè)井電纜吊放到井眼中，依靠井下儀和電纜的自重下放到目標(biāo)的深度。

圖1 可視化測(cè)井主要裝置

測(cè)井電纜的作用包括承載井下儀重量并下放井下儀到井中，地面系統(tǒng)向井下儀供電，測(cè)井電纜是地面系統(tǒng)與井下儀進(jìn)行高速網(wǎng)絡(luò)通信的介質(zhì)。

地面儀器主要功能包括通過測(cè)井電纜向井下儀供電，與井下儀通過測(cè)井電纜進(jìn)行高速網(wǎng)絡(luò)通信，獲取網(wǎng)絡(luò)視頻數(shù)據(jù)流并解碼，電纜測(cè)深、字符疊加、錄像存儲(chǔ)等。并提供視頻顯示器接口與網(wǎng)絡(luò)訪問接口。

光電編碼器與測(cè)井絞車的電纜深度測(cè)井系統(tǒng)連接，向地面系統(tǒng)提供深度信號(hào)編碼脈沖。

筆記本電腦與地面系統(tǒng)通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)連接，可對(duì)網(wǎng)絡(luò)視頻編碼系統(tǒng)、深度測(cè)量系統(tǒng)、視頻解碼系統(tǒng)、字符疊加系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置和控制?？蓪?shí)時(shí)預(yù)覽、存儲(chǔ)和回放視頻圖像。

2.2 工作流程

2.2.1 檢查設(shè)備

1） 井下儀器鏡頭部分是否完好無損，地面機(jī)箱有無螺絲松動(dòng)現(xiàn)象；

2） 用測(cè)試線連接井下儀和地面儀，系統(tǒng)上電，測(cè)試是否正常工作。

2.2.2 配接測(cè)井車

1） 用萬用表測(cè)電纜纜心是否導(dǎo)通，并記錄電阻值；

2） 井下儀、地面儀配接電纜，井下儀通過轉(zhuǎn)接頭，魚雷連接電纜，然后配置合適的速率和攝像頭參數(shù)。

2.2.3 測(cè)井1） 安裝作業(yè)井口和泵送流程，充分洗井。

2） 將井下成像系統(tǒng)的電纜頭，井下儀，扶正器連接好，并與地面測(cè)井車的電纜相連，由地面供電，觀察筆記本電腦顯示的的圖像，再次進(jìn)行必要的參數(shù)調(diào)節(jié)，儀器下井前，燈光亮度調(diào)到最亮，把焦距調(diào)好，深度歸零。用柔軟干凈的毛巾擦凈攝像頭鏡頭、燈罩，在鏡頭和燈罩上涂抹表面活性劑。

3） 緩慢將井下儀放入井口，并勻速下放，在下放過程中仔細(xì)觀察井下成像。根據(jù)檢測(cè)情況，發(fā)現(xiàn)問題，調(diào)節(jié)攝像頭的角度，旋轉(zhuǎn)至目標(biāo)位置，通過調(diào)距調(diào)光進(jìn)行反復(fù)檢測(cè)或停留檢測(cè)，并記錄結(jié)果。

4） 在下如過程中如有異物如原油黏附在鏡頭表面影響觀測(cè)，可提高電纜下入速度，利用井內(nèi)液體將鏡頭上附著物沖洗干凈。

5） 測(cè)井結(jié)束后，將井下儀提出來，拆卸井口及井下儀，收拾地面儀，所有連接線，工具箱，井下儀簡(jiǎn)單處理油污裝箱。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

VideoLog 油氣井可視化檢測(cè)技術(shù)自2017 年4月在大港油田服務(wù)第一口井至今，足跡已踏遍大港、勝利、西南、江漢、長(zhǎng)慶、延長(zhǎng)、江蘇、新疆等油田。針對(duì)油氣田的套損井現(xiàn)狀,利用井下電視技術(shù)測(cè)井50 余口井,發(fā)現(xiàn)這些井存在套管腐蝕結(jié)垢、套管破裂、井碰事故、新井套破,有些地區(qū)和井利用測(cè)井結(jié)果指導(dǎo)作業(yè)進(jìn)行修井措施,重新投產(chǎn)取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.1 套管腐蝕結(jié)垢及破裂

長(zhǎng)慶油田某井xxx，2010 年12 月1 日投產(chǎn)，2018 年2 月2 日該井發(fā)現(xiàn)套破，套破前日產(chǎn)液0.6m3， 日 產(chǎn) 油 0.41t， 含 水 18.7% ， 含 鹽19266mg/L。2018 年2 月20 日首次隔采，下Y211-114 封隔器，坐封位置1505m，完井后含水100%，含鹽6435mg/L。隔采后未見效。2018年3 月6 日對(duì)該井進(jìn)行第二次隔采，下Y341-114 長(zhǎng)膠筒封隔器，坐封位置1530m，完井后含水100%，含鹽9555mg/L。

測(cè)試要求：通過井口下入井下攝像儀器，目的是全面論證該井的套管完整性,為下步調(diào)整措施提供指導(dǎo)。

檢測(cè)結(jié)果：如圖2、圖3 所示。

圖2 套管腐蝕結(jié)垢

圖3 套管破損

結(jié)論：1530～1553m 嚴(yán)重結(jié)垢，封隔器無法座封，導(dǎo)致兩次座封隔采失敗，1578.4m 處發(fā)現(xiàn)套破。

3.2 新井套破

延長(zhǎng)油田某井xxx，該井屬于2018 年5 月11日新鉆井，固井后掃水泥遇阻，錐銑，銑頭磨損嚴(yán)重，疑有套管變形套管破損。

檢測(cè)要求：通過井口下入井下攝像儀器，下放速度不得大于20m/min，在重點(diǎn)井段可重復(fù)2次上提下放工序，目的是全面論證該井段的完整性。

檢測(cè)結(jié)果：如圖4、圖5 所示。

圖4 套管破損

圖 5 井眼變形

結(jié)論：1970m 以下套管受損嚴(yán)重，無修復(fù)價(jià)值，建議報(bào)廢。1990m 至2004m 井眼變形嚴(yán)重，2004.18m 處遇阻。

3.3 井碰事故

延長(zhǎng)油田某井xxx，該井為新鉆井，已經(jīng)完成固井，鄰井鉆井時(shí)在80m 處發(fā)生井碰事故，套管被鉆穿，水泥封堵后掃水泥時(shí)鉆進(jìn)到200m 處發(fā)現(xiàn)井口返出泥沙，疑發(fā)生套管開窗事故。

檢測(cè)要求：通過井口下入可視化測(cè)井儀，下放速度不得大于20m/min，在重點(diǎn)井段0-300m可重復(fù)2 次上提下放工序，目的是全面論證該井段的完整性。

檢測(cè)結(jié)果：如圖6、圖7 所示。

圖6 套管破損

圖7 套管破損

結(jié)論：套管72～80m 處發(fā)生套破，套管損失1/3 至1/2。80m 處鉆頭偏出套管形成側(cè)鉆，85m處井眼堵塞，儀器遇阻。

4 結(jié)論

油田要穩(wěn)定增產(chǎn)，一定要關(guān)注油氣井的“身體健康”。要對(duì)套管、油管進(jìn)行定期檢測(cè)、維護(hù)和保養(yǎng)。套管出現(xiàn)問題，一定要“先檢測(cè)，后治理”。VedioLog 油氣井可視化檢測(cè)技術(shù)是油套管問題最直觀有效的檢測(cè)手段，在發(fā)現(xiàn)問題初期盡早檢測(cè)確診問題，采取適當(dāng)作業(yè)措施將油套管修復(fù)，才能發(fā)揮其最大的價(jià)值。