井下儀器、井下工具傳輸技術(shù)

井下儀器、井下工具傳輸技術(shù)

大斜度井或水平井井下儀器、井下工具傳輸方法可分為2種基本類型：電纜傳輸和鉆桿傳輸。這2種傳輸類型還可組合成混合傳輸方法。電纜傳輸方法包括電纜重力傳輸、井下爬行器、泵送傳輸和鋼絲傳輸；鉆桿傳輸方法包括隨鉆測井和鉆桿無線測井；電纜鉆桿結(jié)合的傳輸方法包括連續(xù)油管傳輸和鉆桿電纜組合傳輸。最近開發(fā)了有線鉆桿傳輸技術(shù)。該技術(shù)將電纜嵌入鉆桿用來傳輸測量數(shù)據(jù)。有線鉆桿傳輸速度高達(dá)57 000bit／s（泥漿脈沖遙測僅為10bit／s）。商用傳輸系統(tǒng)如IntelliServ Broadband Network目前已投入使用，但該技術(shù)還沒有代替泥漿脈沖傳輸方法成為服務(wù)公司和作業(yè)公司的首選方法。

在隨鉆測井（Logging－While－Drilling，LWD）儀器被廣泛接受之前，業(yè)界使用各種方法將鉆桿底端的常規(guī)裸眼井測井儀器傳輸至井底，其中包括惡劣測井條件（Tough Logging Conditions，TLC）系統(tǒng)（哈里伯頓公司的同類系統(tǒng)稱為Tool Pusher）。這種傳輸方法目前在我國各油田的水平井測井服務(wù)中普遍應(yīng)用。

經(jīng)過改進(jìn)后的隨打撈測井（Logging－While－Fishing，LWF）技術(shù)利用的傳輸原理類似于TLC系統(tǒng)。如果常規(guī)電纜測井儀器在測井過程中遇卡，可用一個固定在鉆桿底端的抓斗實施穿心打撈。被切斷的電纜在地面重新接上后，再次向井底儀器供電并保持通訊，隨后在鉆桿和測井儀器提出井中的過程中采集數(shù)據(jù)。這種作業(yè)在需要關(guān)鍵資料但井況復(fù)雜無法測井的情況下已經(jīng)被成功實施。

改進(jìn)的TLC系統(tǒng)利用鉆桿傳輸測井儀器，主要區(qū)別是用一個傳輸器保護測井儀器一起下入井中，無需測井電纜。鉆柱到達(dá)測井深度后，現(xiàn)場工程師利用一種彈出機構(gòu)部署靠電池供電的測井儀器。測井儀器從鉆桿下面伸出，邊起鉆桿邊采集井下數(shù)據(jù)，并將采集數(shù)據(jù)儲存在存儲器中。鉆桿位移和相應(yīng)時間被記錄下來。在地面，利用筆記本電腦回收從井下采集的基于時間的數(shù)據(jù)，并與基于鉆桿位移的深度數(shù)據(jù)合并，繪出常規(guī)深度測井曲線。這種測井方法無需測井車支持。

鉆桿傳輸方法還包括連續(xù)油管（Coiled Tubing，CT）測井，在20世紀(jì)80年代中期投入使用，常用于生產(chǎn)測井（Production Logging，PL）和射孔作業(yè)。連續(xù)油管裝置可在油管中加入1根電纜，用來向井下儀器供電，并將采集的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)降孛?。如果沒有電纜，可用存儲模式測井，等儀器回收到地面后再讀出采集的數(shù)據(jù)。與常規(guī)油管傳輸射孔（Tubing－Conveyed Perforating，TCP）作業(yè)一樣，可在地面施加壓力引爆射孔槍以便射孔。

使用CT的最大局限因素是在水平井段大約900m（3 000ft）時油管將停止前進(jìn)。這是因為油管從卷筒上釋放下來后呈螺旋形，致使套管和油管間的摩擦阻力增加。當(dāng)摩擦阻力達(dá)到臨界點時，更多套管被擠入井中，但管串末端卻不能繼續(xù)被推入井眼更深處?？刹捎孟铝袔追N方法突破這一限制：使用CT拉直器減輕油管的剩余彎度，降低摩擦阻力；向油管中充填氮氣增加油管的浮力；使用摩擦阻力降低器延長油管伸長能力；采用大直徑油管，這樣能夠有效延長油管下入深度，但需要更大的地面設(shè)備。

另一種泵送傳輸方法是在井眼中安裝1套雙油管完井管柱，在1根管柱中泵入液體來驅(qū)動儀器，用另1根管柱返回井中液體，迫使測井儀器離開油管底部，最終達(dá)到水平井段末端。

20世紀(jì)90年代開發(fā)的井下電纜爬行器可成功替代連續(xù)油管傳輸。采用這種方法使得套管井評價和水平井井下作業(yè)更加靈活、高效，并且成本較低。在Elf利用泵送方法進(jìn)行測井試驗后不到10年，作業(yè)公司便普遍在水平井和大角度井中使用爬行器進(jìn)行大部分井下作業(yè)。井下爬行器包括滾輪式、履帶式和旋進(jìn)式爬行器。與之對應(yīng)，斯倫貝謝公司開發(fā)了一套往復(fù)式夾持機構(gòu)用于MaxTRAC井下爬行器系統(tǒng)。這款直徑為2 1／8in（5.4cm）的工具最大拉力接近4 448N（1 000lbf），同時施加到套管或井壁上的最大作用力達(dá)1 3335N（3 000lbf）。在2 224N（500lbf）的拉力下，前進(jìn)速度為670m／h（2 200ft／h），適用井眼尺寸為2.44～11.3in（6.20～28.7cm）。該爬行器能夠在儀器下放、上提過程中進(jìn)行測井。MaxTRAC已成功應(yīng)用于很多裸眼井和套管井中。如果儀器斷電，裝有夾持凸輪的伸展臂就會自動縮回，便于回收儀器。

在進(jìn)行爬行器作業(yè)設(shè)計時還須考慮其他一些因素。隨著連續(xù)向前移動，設(shè)備最終會達(dá)到一個臨界點，超過這一臨界點，測井裝置就無法通過電纜回收工具。為保證能將爬行器成功回收到地面，現(xiàn)場工程師可使用作業(yè)規(guī)劃軟件模擬井下各種力。利用井眼軌跡傾斜度、推力、摩擦阻力和作業(yè)變化等信息，模擬軟件提供繼續(xù)／停止作業(yè)的決策。

作業(yè)公司在各種裸眼井服務(wù)中也使用了MaxTRAC爬行器系統(tǒng)。FMI儀器常與爬行器系統(tǒng)結(jié)合使用進(jìn)行裂縫識別。MaxTRAC也被用在裸眼井完井時部署生產(chǎn)測井儀器及在裸眼井和套管井中部署Multi Express儀器等。（信息來源：互聯(lián)網(wǎng)油田新技術(shù)論壇 肖圣 編譯 趙舒平 審校）