井下儀器、井下工具傳輸技術

井下儀器、井下工具傳輸技術

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；電纜鉆桿結合的傳輸方法包括連續油管傳輸和鉆桿電纜組合傳輸。最近開發了有線鉆桿傳輸技術。該技術將電纜嵌入鉆桿用來傳輸測量數據。有線鉆桿傳輸速度高達57 000bit／s（泥漿脈沖遙測僅為10bit／s）。商用傳輸系統如IntelliServ Broadband Network目前已投入使用，但該技術還沒有代替泥漿脈沖傳輸方法成為服務公司和作業公司的首選方法。

在隨鉆測井（Logging－While－Drilling，LWD）儀器被廣泛接受之前，業界使用各種方法將鉆桿底端的常規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（哈里伯頓公司的同類系統稱為Tool Pusher）。這種傳輸方法目前在我國各油田的水平井測井服務中普遍應用。

經過改進后的隨打撈測井（Logging－While－Fishing，LWF）技術利用的傳輸原理類似于TLC系統。如果常規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據。這種作業在需要關鍵資料但井況復雜無法測井的情況下已經被成功實施。

改進的TLC系統利用鉆桿傳輸測井儀器，主要區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。鉆柱到達測井深度后，現場工程師利用一種彈出機構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據，并將采集數據儲存在存儲器中。鉆桿位移和相應時間被記錄下來。在地面，利用筆記本電腦回收從井下采集的基于時間的數據，并與基于鉆桿位移的深度數據合并，繪出常規深度測井曲線。這種測井方法無需測井車支持。

鉆桿傳輸方法還包括連續油管（Coiled Tubing，CT）測井，在20世紀80年代中期投入使用，常用于生產測井（Production Logging，PL）和射孔作業。連續油管裝置可在油管中加入1根電纜，用來向井下儀器供電，并將采集的數據實時傳輸到地面。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據。與常規油管傳輸射孔（Tubing－Conveyed Perforating，TCP）作業一樣，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。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。當摩擦阻力達到臨界點時，更多套管被擠入井中，但管串末端卻不能繼續被推入井眼更深處?？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，最終達到水平井段末端。

20世紀90年代開發的井下電纜爬行器可成功替代連續油管傳輸。采用這種方法使得套管井評價和水平井井下作業更加靈活、高效，并且成本較低。在Elf利用泵送方法進行測井試驗后不到10年，作業公司便普遍在水平井和大角度井中使用爬行器進行大部分井下作業。井下爬行器包括滾輪式、履帶式和旋進式爬行器。與之對應，斯倫貝謝公司開發了一套往復式夾持機構用于MaxTRAC井下爬行器系統。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1 3335N（3 000lbf）。在2 224N（500lbf）的拉力下，前進速度為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、上提過程中進行測井。MaxTRAC已成功應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。

在進行爬行器作業設計時還須考慮其他一些因素。隨著連續向前移動，設備最終會達到一個臨界點，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，現場工程師可使用作業規劃軟件模擬井下各種力。利用井眼軌跡傾斜度、推力、摩擦阻力和作業變化等信息，模擬軟件提供繼續／停止作業的決策。

作業公司在各種裸眼井服務中也使用了MaxTRAC爬行器系統。FMI儀器常與爬行器系統結合使用進行裂縫識別。MaxTRAC也被用在裸眼井完井時部署生產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：互聯網油田新技術論壇 肖圣 編譯 趙舒平 審校）