井下成像技術(shù)在多層壓裂事故井中的應(yīng)用

蘇宏宇

（大慶油田有限責(zé)任公司試油試采分公司工程技術(shù)大隊(duì)，黑龍江 大慶 163412）

井下成像技術(shù)在國內(nèi)各油田中主要應(yīng)用于測井技術(shù)，還未在事故井處理中應(yīng)用。目前井下成像測井技術(shù)有超聲波成像測井技術(shù)、可見光鷹眼井下成像系統(tǒng)、W-TV1000 超小型可見光井下成像系統(tǒng)、井下電視等，其中只有超聲波成像測井技術(shù)在油田中得到了應(yīng)用推廣，它是利用井壁或套管內(nèi)壁對(duì)超聲波的反射特性來研究井身剖面的，可對(duì)井下油藏、套管等情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，但是由于超聲波成像屬于間接成像系統(tǒng)，因此圖像不直觀，且受井壁上結(jié)蠟等的影響大，使其應(yīng)用范圍受到一定限制；其他井下成像技術(shù)處于科學(xué)研究階段，還未在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用。

在發(fā)生通洗井遇阻、井下落物等事故后，特別是在處理不明原因的事故井時(shí)，由于不清楚井下情況，只能根據(jù)起出來的管柱底部變形情況，或起出管柱殘余部分估測魚頂表面狀態(tài)，并通過鉛印印證魚頂狀態(tài)。若有較軟材質(zhì)的落物、電纜或小件落物等情況發(fā)生時(shí)，采用鉛印無法準(zhǔn)確判斷魚頂狀態(tài)。除此之外，在打鉛印時(shí)，鉛模撞擊魚頂?shù)牧Χ群茈y掌握適度，如果鉛模撞擊力度過輕，鉛印會(huì)模糊不清，或根本打不上；如果鉛模撞擊力度過大，很容易撞壞鉛模，導(dǎo)致鉛模嚴(yán)重變形掉井。另外對(duì)于套管變形或由于套管壁粘結(jié)水泥塊使套管內(nèi)徑變細(xì)的井，很難用打鉛印的方法對(duì)其變徑情況進(jìn)行確認(rèn)。在這種情況下進(jìn)行井下事故處理，一是很難通過一次下入打鉛模管柱獲得清晰的落物魚頂，二是由于通過鉛模印痕來判斷落魚實(shí)物情況的不確定性，很難精準(zhǔn)選擇、設(shè)計(jì)加工修井、打撈工具，在井下事故處理時(shí)，容易造成次生事故發(fā)生，給以后的井下事故處理帶來更大難度。通過該項(xiàng)技術(shù)，可清晰拍取井下照片以獲取井下落魚狀態(tài)等信息，為打撈井下落物提供第一手準(zhǔn)確直觀資料，減少由于不明井下情況進(jìn)行井下事故處理造成的次生事故發(fā)生，提高事故井處理成功率。

目前，歐米伽公司生產(chǎn)的MK II 型井下存儲(chǔ)式照相機(jī)可實(shí)現(xiàn)定時(shí)拍照功能，但由于井下情況復(fù)雜，在相機(jī)使用方法、安全成像環(huán)境、使用工藝等方面還需要完善配套工藝技術(shù)。因此，試油試采分公司工程技術(shù)大隊(duì)蘇宏宇、孫繼東等人針對(duì)此問題開展了井下成像檢測配套工藝技術(shù)進(jìn)行研究，形成完善的井下成像配套工藝技術(shù)，保證相機(jī)安全下井并清晰成像，為落物打撈提供第一手直觀可靠資料。

1 成像工藝原理

根據(jù)設(shè)備使用環(huán)境，要求在清水或能見度高的環(huán)境中使用，根據(jù)井筒情況制定井下成像方案。

方案一：當(dāng)井筒內(nèi)能見度高，不需要洗井的情況下，采用電纜輸送成像，將井下相機(jī)與磁性定位儀連接通過電纜下入井中，在井內(nèi)拍攝照片的同時(shí)測量深度，起出工具后利用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并回放圖片，使井下照片與深度一一對(duì)應(yīng)，根據(jù)回放的圖像數(shù)據(jù)制定事故井處理方案。

方案二：當(dāng)電纜輸送成像不能拍攝清晰照片或需要洗井等情況下，采用油管輸送成像，可利用油管攜帶相機(jī)下入井中，洗井的同時(shí)進(jìn)行井下拍攝，再起出相機(jī)回放數(shù)據(jù)并制定下步施工方案?？紤]到井底落魚較長或過于尖銳，可能會(huì)破壞相機(jī)鏡頭，需要把相機(jī)設(shè)計(jì)成可伸縮狀態(tài)，在相機(jī)頂部安裝防撞彈簧，即遇到落物時(shí)，可使相機(jī)收縮保證鏡片安全，同時(shí)在中部設(shè)計(jì)一個(gè)大于油管內(nèi)徑的變扣，防止相機(jī)落入井底。在遇阻后上提管柱至清晰成像距離進(jìn)行拍攝。

2 主要技術(shù)參數(shù)

2.1 電纜成像保護(hù)裝置

在事故井處理過程中，為保護(hù)相機(jī)在下井過程中不受到井內(nèi)落物碰撞，設(shè)計(jì)了電纜成像保護(hù)裝置，結(jié)構(gòu)圖與示意圖如圖1所示。

主要參數(shù)：總長1500mm，保護(hù)筒外徑89mm。

2.2 井下相機(jī)與磁性定位儀CCL防脫連接裝置

設(shè)計(jì)了與磁性定位儀CCL 連接的?85mm、?45mm兩種尺寸防脫裝置，可應(yīng)用于清水井、空井筒，結(jié)構(gòu)圖與示意圖如圖2所示。

2.3 管輸成像可洗井保護(hù)裝置

設(shè)計(jì)了管輸成像可洗井保護(hù)裝置，應(yīng)用于井筒內(nèi)部環(huán)境較差，出液渾濁電纜輸送成像不能拍攝清晰圖像的井，利用油管攜帶相機(jī)下入井中，用清水在洗井的同時(shí)進(jìn)行井下拍攝，結(jié)構(gòu)圖與實(shí)物圖如圖3所示。

主要參數(shù)：總長1500mm，保護(hù)筒外徑110mm，過液通道：當(dāng)內(nèi)部相機(jī)在下端時(shí)，過液最小通道為?49mm；當(dāng)內(nèi)部相機(jī)頂?shù)缴隙藭r(shí)，過液最小通道為?42mm。

2.4 成像數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

利用相機(jī)照片顯示拍攝時(shí)間與系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行時(shí)鐘同步，確定照片與深度對(duì)應(yīng)，同時(shí)將系統(tǒng)嵌入在DB-3數(shù)控射孔地面儀軟件中，便于系統(tǒng)兼容，支持系統(tǒng)升級(jí)。在施工之前對(duì)相機(jī)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘（時(shí)間）進(jìn)行同步，確保施工中相機(jī)拍攝的照片與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采集的CCL曲線“時(shí)間—深度”系統(tǒng)精確對(duì)應(yīng)。

3 現(xiàn)場試驗(yàn)效果

通過前期方案制定，根據(jù)不同井況采取相對(duì)應(yīng)的施工方式，當(dāng)井筒情況相對(duì)簡單（空井筒或清水環(huán)境），井下環(huán)境理想時(shí)，在地面設(shè)定拍攝時(shí)間及間隔，直接將相機(jī)利用電纜下入井中，在井內(nèi)拍攝照片。當(dāng)井下成像效果不理想，電纜傳輸不能清楚地反映井下情況時(shí)，需要通過洗井進(jìn)行拍攝。采用油管輸送工藝，即油管底部連接一根篩管，再將相機(jī)與篩管連接，利用篩管的孔眼進(jìn)行洗井，在洗井的同時(shí)可拍攝到清晰的井下照片。

3.1 電纜輸送成像技術(shù)

P405 井，本井位于松遼盆地中央坳陷區(qū)大慶長垣葡萄花構(gòu)造上。鄰井扶余油層17 口井23 層測得了地層溫度，測深在1187～2320m，溫度梯度在3.41℃～5.616℃/100m 之間，平均地溫梯度5.135℃/100m。該地區(qū)F、Y 油層26 口井30 層測得了地層壓力，測深在1187～2320m，壓力系數(shù)在0.896～1.463MPa/100m 之間，平均壓力系數(shù)為1.11，壓力系數(shù)較高。

成像資料：該井利用井下相機(jī)與磁性定位儀CCL防脫連接裝置進(jìn)行井下試驗(yàn)。將電纜與磁性定位儀CCL、井下照相機(jī)下入井內(nèi)，下至標(biāo)準(zhǔn)接箍深度處停止下放，井下照相機(jī)進(jìn)行拍照，同時(shí)深度數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可將照片與深度一一對(duì)應(yīng)。通過試驗(yàn)觀察，可清晰拍攝套管接箍、管壁，可進(jìn)行套管檢測工作，照片數(shù)據(jù)如圖4所示。

3.2 油管輸送成像技術(shù)

xq2井，本井位于松遼盆地中央坳陷區(qū)大慶長垣杏樹崗構(gòu)造杏-13 構(gòu)造南單斜，井深650m，人工井底615.79m。本區(qū)黑帝廟油層地層溫度系數(shù)在3.87～4.42之間，平均溫度系數(shù)4.00。地層壓力系數(shù)在0.66～1.13之間，平均壓力系數(shù)0.94，屬于較低壓力系統(tǒng)。

成像資料：該井利用油管輸送保護(hù)裝置進(jìn)行井下試驗(yàn)。將相機(jī)裝入保護(hù)裝置下至人工井底，后上提0.3m,按要求正洗井，邊洗井邊拍照，通過試驗(yàn)觀察，可清晰見到人工井底及井底落物，達(dá)到預(yù)期要求。照片數(shù)據(jù)如圖5所示。

4 結(jié)論

通過井下成像技術(shù)研究，現(xiàn)已形成了一套成熟的井下成像配套檢測工藝技術(shù)。井下相機(jī)可在空井筒、清水（生活水）環(huán)境中獲取清晰照片。在多層壓裂事故井中使用可洗井井下成像保護(hù)裝置對(duì)落物魚頂邊沖洗邊照相，可清晰拍取井下照片以獲取井下落魚狀態(tài)等信息，為打撈井下落物提供第一手準(zhǔn)確直觀資料，減少由于不明井下情況進(jìn)行井下事故處理造成的次生事故發(fā)生，提高事故井處理成功率，具有廣闊的應(yīng)用前景。