井下仪器、井下工具传输技术

井下仪器、井下工具传输技术

大斜度井或水平井井下仪器、井下工具传输方法可分为2种基本类型：电缆传输和钻杆传输。这2种传输类型还可组合成混合传输方法。电缆传输方法包括电缆重力传输、井下爬行器、泵送传输和钢丝传输；钻杆传输方法包括随钻测井和钻杆无线测井；电缆钻杆结合的传输方法包括连续油管传输和钻杆电缆组合传输。最近开发了有线钻杆传输技术。该技术将电缆嵌入钻杆用来传输测量数据。有线钻杆传输速度高达57 000bit／s（泥浆脉冲遥测仅为10bit／s）。商用传输系统如IntelliServ Broadband Network目前已投入使用，但该技术还没有代替泥浆脉冲传输方法成为服务公司和作业公司的首选方法。

在随钻测井（Logging－While－Drilling，LWD）仪器被广泛接受之前，业界使用各种方法将钻杆底端的常规裸眼井测井仪器传输至井底，其中包括恶劣测井条件（Tough Logging Conditions，TLC）系统（哈里伯顿公司的同类系统称为Tool Pusher）。这种传输方法目前在我国各油田的水平井测井服务中普遍应用。

经过改进后的随打捞测井（Logging－While－Fishing，LWF）技术利用的传输原理类似于TLC系统。如果常规电缆测井仪器在测井过程中遇卡，可用一个固定在钻杆底端的抓斗实施穿心打捞。被切断的电缆在地面重新接上后，再次向井底仪器供电并保持通讯，随后在钻杆和测井仪器提出井中的过程中采集数据。这种作业在需要关键资料但井况复杂无法测井的情况下已经被成功实施。

改进的TLC系统利用钻杆传输测井仪器，主要区别是用一个传输器保护测井仪器一起下入井中，无需测井电缆。钻柱到达测井深度后，现场工程师利用一种弹出机构部署靠电池供电的测井仪器。测井仪器从钻杆下面伸出，边起钻杆边采集井下数据，并将采集数据储存在存储器中。钻杆位移和相应时间被记录下来。在地面，利用笔记本电脑回收从井下采集的基于时间的数据，并与基于钻杆位移的深度数据合并，绘出常规深度测井曲线。这种测井方法无需测井车支持。

钻杆传输方法还包括连续油管（Coiled Tubing，CT）测井，在20世纪80年代中期投入使用，常用于生产测井（Production Logging，PL）和射孔作业。连续油管装置可在油管中加入1根电缆，用来向井下仪器供电，并将采集的数据实时传输到地面。如果没有电缆，可用存储模式测井，等仪器回收到地面后再读出采集的数据。与常规油管传输射孔（Tubing－Conveyed Perforating，TCP）作业一样，可在地面施加压力引爆射孔枪以便射孔。

使用CT的最大局限因素是在水平井段大约900m（3 000ft）时油管将停止前进。这是因为油管从卷筒上释放下来后呈螺旋形，致使套管和油管间的摩擦阻力增加。当摩擦阻力达到临界点时，更多套管被挤入井中，但管串末端却不能继续被推入井眼更深处。可采用下列几种方法突破这一限制：使用CT拉直器减轻油管的剩余弯度，降低摩擦阻力；向油管中充填氮气增加油管的浮力；使用摩擦阻力降低器延长油管伸长能力；采用大直径油管，这样能够有效延长油管下入深度，但需要更大的地面设备。

另一种泵送传输方法是在井眼中安装1套双油管完井管柱，在1根管柱中泵入液体来驱动仪器，用另1根管柱返回井中液体，迫使测井仪器离开油管底部，最终达到水平井段末端。

20世纪90年代开发的井下电缆爬行器可成功替代连续油管传输。采用这种方法使得套管井评价和水平井井下作业更加灵活、高效，并且成本较低。在Elf利用泵送方法进行测井试验后不到10年，作业公司便普遍在水平井和大角度井中使用爬行器进行大部分井下作业。井下爬行器包括滚轮式、履带式和旋进式爬行器。与之对应，斯伦贝谢公司开发了一套往复式夹持机构用于MaxTRAC井下爬行器系统。这款直径为2 1／8in（5.4cm）的工具最大拉力接近4 448N（1 000lbf），同时施加到套管或井壁上的最大作用力达1 3335N（3 000lbf）。在2 224N（500lbf）的拉力下，前进速度为670m／h（2 200ft／h），适用井眼尺寸为2.44～11.3in（6.20～28.7cm）。该爬行器能够在仪器下放、上提过程中进行测井。MaxTRAC已成功应用于很多裸眼井和套管井中。如果仪器断电，装有夹持凸轮的伸展臂就会自动缩回，便于回收仪器。

在进行爬行器作业设计时还须考虑其他一些因素。随着连续向前移动，设备最终会达到一个临界点，超过这一临界点，测井装置就无法通过电缆回收工具。为保证能将爬行器成功回收到地面，现场工程师可使用作业规划软件模拟井下各种力。利用井眼轨迹倾斜度、推力、摩擦阻力和作业变化等信息，模拟软件提供继续／停止作业的决策。

作业公司在各种裸眼井服务中也使用了MaxTRAC爬行器系统。FMI仪器常与爬行器系统结合使用进行裂缝识别。MaxTRAC也被用在裸眼井完井时部署生产测井仪器及在裸眼井和套管井中部署Multi Express仪器等。（信息来源：互联网油田新技术论坛 肖圣 编译 赵舒平 审校）