可见光井下摄像施工设计的探讨

何金宝，王晓华

中国石油辽河油田分公司钻采工艺研究院（辽宁盘锦124010）

可见光井下摄像施工设计的探讨

何金宝，王晓华

中国石油辽河油田分公司钻采工艺研究院（辽宁盘锦124010）

可见光井下摄像是目前较为先进的测井技术，在套管检测、确定井下落物、射孔质量检查、判断出砂等方面具有较高的应用价值，受该技术原理的限制，可见光井下摄像施工前需要考虑的因素较常规测井、测试技术多，且考虑的重点较其他技术有很大不同。分析了井下摄像测试技术需要考虑的重点问题，并提出解决方案，旨在提高测试成功率，获得清晰的井下图像，为下一步措施提供参考依据。

可见光；工程设计；井下摄像

成像测井技术是现代测井技术的发展方向，也是其研究热点。在众多成像测井仪器中，可见光井下摄像技术是一项较新的测井技术，该技术具有可视直观的优点，它通过井下CCD摄像机直接对井筒和套管内壁进行摄像扫描，地面仪器显示并记录井筒和套管内壁的图像，在套管检测、井下落物辅助打捞、套管除垢、检查井下作业效果等方面取得了十分成功的应用。目前，该测井技术已在我国多个油田投入使用，并在井下套管技术状态检测方面发挥着重要作用［1］。

最早利用摄像机来获取井下图像技术的专利出现在20世纪50年代，到20世纪70年代，井下电视在浅水井中已经开始商业化应用。实践证明，20世纪70年代至今井下电视在水井中应用效果明显，井下电视在水井中应用十分广泛［2］。

20世纪80年代，井下电视得到发展并应用到石油天然气工业一些较浅的、压力较低的井段。这时的井下电视采用单芯或多芯电缆传送动画图像，还不能提供井下连续视频图像，只能得到每隔几秒钟更新一次的静态图像。此外，仪器的外径也较大［3］。

20世纪90年代，一种采用光纤技术的光电测井电缆应用到井下电视中，极大地提高井下电视的性能，光纤传输井下视像检测技术是目前世界上最先进的井下检测技术之一［4］。

由于可见光井下摄像原理的局限性，井下电视对井下流体环境要求较为苛刻，一般要求全井是透明的流体或天然气。换句话说，该技术适用于注水井、高含水油井、气井及干井测量。这就要求井下电视施工设计人员充分考虑测试井的情况，制定详细施工步骤，提高井下电视测试成功率。

1 施工设计中的关键问题

1）判断测试井是否具备可见光井下摄像测试的条件。选井是施工设计的关键步骤，由于可见光井下摄像对井内流体具有较高的要求，一般要求为注水井、高含水油井、气井及干井，因此，待测井是否能够进行测试需要视具体井况而定。

2）井下摄像质量影响因素判断。井内流体的浑浊度、油管或套管内壁黏油、死油帽、静液面是影响井下摄像质量的几个重要因素，此外，从测试井的井史来看，测试井在进行井下摄像测试前的措施状况对测试效果也有较大影响。

3）配套工艺的使用。有些待测井按照井下摄像的标准判断并不具备测试条件，但为使测试井能够测试或者在测试工艺上进行改进使井下摄像仪能够获得清晰的井下图像，往往需要一些配套测试工艺，测试工艺的选择也是井下摄像施工设计的重要问题。

2 解决办法

2.1 井况筛选

对于注水井，一般情况下如果注水质量不是太差都能够进行井下摄像测试，但测试前最好是能够进行井下流体取样测试，以确保水质是否达标。对于生产井，由于有油产出，因此含水率是主要的影响因素，当油为非连续相时才能够进行井下摄像测试，一般认为综合含水率小于10%才能满足要求，对于单层含水率高而综合含水率小于10%的井需要根据详细的产液剖面测试结果进行判断，因此在进行生产井的井下施工设计时，需要给出生产井近期的产出剖面测试结果；对于气井，影响井下摄像效果的主要是产出气中携带的液滴影响，经验证井下摄像仪在气相为连续相时，一旦镜头前部沾上液滴会严重影响摄像效果，进而不能获得井下图像，因此进行此类井的测试时需注意气井产出液状况［5］。

2.2 测试工艺详细设计

针对井内流体浑浊度差的问题，一般设计时需考虑洗井作业后进行测试，或者洗井作业后一边洗井一边测试的施工方案，这样可以保证摄像效果。但施工设计需根据实际的油套管数据和注入量计算出井下摄像仪处实际的流体流速，理论上一般要求该流速与仪器的下入速度相同或略大一些。但不能过大，过大会影响实际摄像效果，在设计中需给定范围，在实际施工过程中供现场技术人员参考并结合实际情况调整洗井液注入量和调整测速。

针对油管或套管内壁粘油的问题，一般要求测试前洗井，下入过程中仪器加装双扶正器，确保仪器在管内居中，减少刮蹭管壁的概率。

死油帽在测试中经常出现，井下摄像过程中也不例外，如果测试井测前洗井则会很好地解决这个问题。如果不能进行洗井，则测试前需要首先测试温度、压力剖面数据，一方面可以通过温压数据判断出具体液面位置，另外可以起到通井作用。但测试后需要保证静止1h以后待井下流体和悬浮物恢复相对静止后进行井下摄像测试，且测试分两段进行，液面上直接测试，液面下需将摄像头前部涂装防沾污防护剂后进行测试，下过液面后反复上提、下放，通过地面设备观察摄像效果，消除防沾污防护剂对视频的影响后继续下放测试。

静液面虽不如死油帽对测试产生的影响大，但不可忽视，它对井下摄像的影响主要有2个：一是静液面上往往是油花、漂浮杂质的聚集地，仪器下过静液面时很容易被沾污，导致摄像不清；二是仪器下过静液面时，由于摄像仪从气体环境进入液体环境，测试介质发生变化会影响摄像效果，在过液面的一瞬间，镜头前部会有残余气泡存在，影响摄像效果。针对第一个影响因素，首先考虑采用过液面反复提放的方法进行消除，其次考虑采用涂装防沾污防护剂的方式，针对第二个影响因素只能通过反复提放的方式进行消除。

测试井中的悬浮物、杂质、油花等会严重影响摄像效果，这些物质在井中通常为静止状态，不会产生较大影响，当井内流体搅动时，它们会搅动起来，对摄像效果产生较大影响。因此井下摄像施工除特殊条件如洗井作业外，必须在下入过程中进行。仪器上提过程产生的抽吸现象会使流体搅动严重，杂质会高速旋转，影响摄像质量甚至看不到井壁图像，因此尽量避免在仪器上提过程测试，如需进行二次测试，则仪器上提后需静止至少1h，方可进行再次测试。对于进行过修井作业、压裂酸化、测井、测试的措施井，需待生产稳定后才可进行井下摄像测试。

高含水油井综合含水需小于10%，但也有部分井存在单层含水高于10%，而综合含水小于10%的情况，这样的井原则上不能获得较好的测试效果，但在低含水段控制测速，并采用涂装防沾污防护剂、井下工具保护或者洗井油管输送工艺，也可以获得很好的测试效果。

测速对井下摄像效果影响较大，过快的测速会使井下摄像仪不能获取井壁图像，因此一般控制下放速度小于10m/min。

2.3 辅助配套工艺

井下摄像辅助配套工艺主要包括：洗井、井下工具保护、涂装防护剂、洗井过程中油管输送测试等等，一般情况下井下摄像测试前洗井是必要的选择，除非特殊情况不能洗井作业下考虑其他的方法；井下工具保护是指在测试过程中将摄像仪用井下工具保护起来，并通过注水、注保护剂等方式防止摄像仪被沾污，该方法施工工艺复杂，成本较高，一般在高含水油井中使用；涂装防护剂方法简单，可以在过液面、过死油帽、过生产井高产层段时使用；洗井过程中油管输送测试方法仅限于测试10m井段，因此该配套工艺需事先了解测试目的段的大概位置和目标的具体位置。

3 结论

1）可见光井下摄像测试施工设计的全部内容核心是如何保证摄像头的摄像效果、降低井内流体的浑浊度、防止镜头沾污。

2）洗井作业是井下摄像施工设计首要考虑的配套工艺，它可以保证测试成功率、提高摄像质量。

3）凡是影响摄像质量的细节问题需提出详细的施工方案，定制方案前需搜集足够的流体、井况、生产数据，保证措施有效。

4）辅助配套工艺的使用要根据各工艺的特点进行选择，在保证测试效果的情况下，优先考虑施工工序简单的配套工艺。

［1］戴恩汉，范建玲.鹰眼电视测井仪及其应用［J］.石油仪器，2001，15（5）：35-36，39.

［2］王德福，于景良.超广角井下电视系统在井下测量中的标定和应用［J］.电子测量与仪器学报，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］张守谦.成像测井技术及应用［M］.北京：石油工业出版社，1997：1-25.

图5 保温层导热系数对管线沿程累计热损失的影响曲线

图6 注汽速率对管线沿程累计热损失的影响曲线

4 结论

1）根据传热学、能量守恒定律、动量守恒定律，在考虑井口压力约束作用的基础上，建立了地面注汽管线综合传热数学模型，并给出了求解方法。

2）为了提高蒸汽干度利用率和减小地面管线沿程热损失，在保证注汽锅炉正常运行和管线正常注汽情况下，应优选导热系数低、绝热性能好的保温材料，增加注汽速率，提高锅炉出口蒸汽干度，减小锅炉出口蒸汽压力。

参考文献：

［1］陈月明.注蒸汽热力采油［M］.东营：石油大学出版社，1995：6-8.

［2］万仁溥.采油工程手册［M］.北京：石油工业出版社，2003.

［3］孙永涛.蒸汽驱全程热损及注汽参数优选研究［D］.大庆：大庆石油学院，2007：16-17.

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

［5］刘阳，陈保东，李雪.油田地下蒸汽管道系统蒸汽干度计算方法［J］.2008，26（4）：382-385.

本文编辑：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

何金宝（1983-），男，工程师，主要从事测试解释理论与方法研究工作。