試井數據傳輸技術發展現狀研究

張忠 中海艾普油氣測試（天津）有限公司湛江分公司

試井是石油工程常用地質勘探手段，通過井的流量、壓力等參數變化的觀測，評估井的特點，了解該區域的油藏特性，為井下開采提供指導。試井數據的準確、全面傳輸是試井技術有效應用的基礎，但目前井下環境更為惡劣，干擾因素增多，試井數據傳輸難度加大，需選用合理試井數據傳輸技術。

一、井下存儲技術

在試井數據傳輸領域，井下存儲技術為傳統技術手段，在開展試井工作時，于井內合適位置放置存儲設備、檢測設備，如電子壓力計等，采集井內各項參數。在試井工作完成后，將所有設備升至地面，通過設備內置的數據存儲器，將試井數據轉移至計算機中，完成試井數據傳輸[1]。基于上述原理可知，井下存儲技術的操作便捷、可獲取完整的試井數據，適用于深井測試、閥下關井測試等作業。但在測試過程中，技術人員對井內狀況、設備運行等內容不了解，一旦井內出現異常或設備出現故障，需重新采集數據，降低試井效率，數據傳輸的盲目性較強。

二、基于電纜的地面自讀技術

地面自讀技術是指通過采用一定手段，將井下數據傳輸至地面的技術，目前常用電纜、無線傳輸等手段。基于電纜的地面自讀技術以電纜作為傳輸手段，連接測試設備與接收設備，實現試井數據的傳輸，常用的測試工具包括Data Latch 工具、EMROD 工具等。在實際作業中，該技術的效率高、支持數據實時傳輸，但因電纜的敷設，加大了試井作業的工作量，且支持井口關井，在此基礎上，易在井筒儲集效應作用下，引發數據偏差，降低試井數據精度，加大作業成本。尤其是低壓低滲井，基于電纜的地面自讀技術劣勢更為突出。同時，在數據實時傳輸中，電纜普遍表現出傳輸效率低、不適用于惡劣環境的問題，平均速率不足500kb/s，影響試井數據傳輸成效。

針對該技術的缺陷，研究學者對電纜傳輸手段進行創新研究，提出光纖傳輸技術，利用光纖電纜的高性能，彌補普通電纜的缺陷。例如，雪佛龍油田企業研發的光纖電纜，內部含有三根光纖，可將傳輸速率提升至1M/s；蔚藍仕企業研發的光纖電纜，支持高溫、高壓環境的數據傳輸，適用于200℃、100MPa 的運行條件。但在實際工作中，光纖電纜的成本處于較高水平，使該技術的應用受到限制[2]。

三、基于全井無線的地面自讀技術

該技術以全井無線傳輸為傳輸手段，可用工具較為多樣，具有成本低、操作便捷等優勢，常用技術如下：

（1）低頻電磁技術，該技術依托于低頻電磁波實現數據傳輸，無須應用電纜，可降低作業成本，減少作業量，且適用于大部分鉆井結構，數據傳輸有保障。但在數據傳輸中，低頻電磁波的衰減會影響傳輸質量，使數據傳輸受噪聲等因素干擾，所以低頻電磁技術的適用地層有限。目前低頻電磁技術在國內石油作業中應用較少，國外代表性作業系統為Demeter 系統、EnACT 系統等。

（2）泥漿脈沖技術，該技術常用于多井工況下的不穩定試井作業中，利用采油作業時套管內的泥漿，形成泥漿脈沖，根據泥漿脈沖分析，獲取試井數據，可用于井間連通、斷層及走向的試井作業中，還可預測井的參數、儲能系數、流動系數等數據。總的來說，泥漿脈沖技術具有測試范圍廣、數據傳輸速率高等優勢。但在實際試井作業中，該技術不適用非偏心口井。

（3）應力波技術，該技術以固體振動形成的應力波為核心，依托于振動信號實現試井數據傳輸，常用工具為磁致伸縮材料，目前常用系統為WLYL 無纜永久式壓力測量系統，支持高溫環境。但在實際應用中，基于應力波的特殊性，僅可在固體中傳播，加大試井作業量，且信號傳輸速度偏低，所以該技術僅適用于對傳輸速率要求不高的淺井試井數據傳輸。

（4）聲波技術，該技術原理與應力波技術類似，差異在于傳播方式，應力波僅可通過固體傳播，聲波可通過鉆井液或固體管道傳播，其系統運行功率低于應力波。目前常用的系統為ATS 系統與DTS 系統，可通過中繼器的增加，擴大傳輸距離，適用于多種類型的油井，成本偏低，但信號傳輸時易出現失真、衰減等現象，加大信號接收難度，技術應用局限性較大。

四、混合傳輸技術

在試井數據傳輸中，混合傳輸技術是指配合使用兩種傳輸技術，通常配合使用無線傳輸與電纜傳輸兩項技術，整合技術優勢，增強試井數據傳輸質量。在實際試井作業中，混合傳輸技術可實現跨測試閥的數據傳輸，其運行原理如下：以無線傳輸方式向測試閥發送信號，以電纜傳輸方式將測試閥信號傳回至地面，完成雙向通信。國外研發的代表性傳輸工具為Data Latch 工具、EMROD 工具等，國內研發的代表性傳輸工具為JJ2 系列工具。

其中，Data Latch 工具為實現測試閥接收、傳輸功能，引進電磁耦合技術，通過耦合通信磁芯結構，與試井工具——電子壓力計連接，適用于高壓試井環境，數據存儲容量較大，最高為960000 個數據點；EMROD工具可實現跨測試閥通信，引進低頻電磁波技術，適用于高溫高壓試井環境，最高壓為103.4MPa，最高溫度為175℃；JJ2 系列工具配置單心鎧裝電纜，適用于高溫試井環境，最高溫為150℃，傳輸速率較高，在雙向通信模式下，每秒可完成12 個數據點的傳輸。和單一傳輸技術相比，混合傳輸技術的傳輸質量更高，具有抗干擾、速率高、能耗低等優勢，但工藝相對復雜。

五、結論

綜上所述，目前試井數據傳輸技術包括四類：井下存儲技術操作便捷、數據獲取全面，但數據采集盲目性較強，效率偏低；基于電纜的地面自讀技術，可支持數據實時傳輸，但成本偏高；基于無線傳輸的地面自讀技術，具有技術多樣、成本、操作便捷優勢，但在實踐中均存在一定局限性；混合傳輸技術的抗干擾能力強、支持深井測試，但成本偏高。