井下成像技術在多層壓裂事故井中的應用

蘇宏宇

（大慶油田有限責任公司試油試采分公司工程技術大隊，黑龍江 大慶 163412）

井下成像技術在國內各油田中主要應用于測井技術，還未在事故井處理中應用。目前井下成像測井技術有超聲波成像測井技術、可見光鷹眼井下成像系統、W-TV1000 超小型可見光井下成像系統、井下電視等，其中只有超聲波成像測井技術在油田中得到了應用推廣，它是利用井壁或套管內壁對超聲波的反射特性來研究井身剖面的，可對井下油藏、套管等情況進行評價，但是由于超聲波成像屬于間接成像系統，因此圖像不直觀，且受井壁上結蠟等的影響大，使其應用范圍受到一定限制；其他井下成像技術處于科學研究階段，還未在實際生產中應用。

在發生通洗井遇阻、井下落物等事故后，特別是在處理不明原因的事故井時，由于不清楚井下情況，只能根據起出來的管柱底部變形情況，或起出管柱殘余部分估測魚頂表面狀態，并通過鉛印印證魚頂狀態。若有較軟材質的落物、電纜或小件落物等情況發生時，采用鉛印無法準確判斷魚頂狀態。除此之外，在打鉛印時，鉛模撞擊魚頂的力度很難掌握適度，如果鉛模撞擊力度過輕，鉛印會模糊不清，或根本打不上；如果鉛模撞擊力度過大，很容易撞壞鉛模，導致鉛模嚴重變形掉井。另外對于套管變形或由于套管壁粘結水泥塊使套管內徑變細的井，很難用打鉛印的方法對其變徑情況進行確認。在這種情況下進行井下事故處理，一是很難通過一次下入打鉛模管柱獲得清晰的落物魚頂，二是由于通過鉛模印痕來判斷落魚實物情況的不確定性，很難精準選擇、設計加工修井、打撈工具，在井下事故處理時，容易造成次生事故發生，給以后的井下事故處理帶來更大難度。通過該項技術，可清晰拍取井下照片以獲取井下落魚狀態等信息，為打撈井下落物提供第一手準確直觀資料，減少由于不明井下情況進行井下事故處理造成的次生事故發生，提高事故井處理成功率。

目前，歐米伽公司生產的MK II 型井下存儲式照相機可實現定時拍照功能，但由于井下情況復雜，在相機使用方法、安全成像環境、使用工藝等方面還需要完善配套工藝技術。因此，試油試采分公司工程技術大隊蘇宏宇、孫繼東等人針對此問題開展了井下成像檢測配套工藝技術進行研究，形成完善的井下成像配套工藝技術，保證相機安全下井并清晰成像，為落物打撈提供第一手直觀可靠資料。

1 成像工藝原理

根據設備使用環境，要求在清水或能見度高的環境中使用，根據井筒情況制定井下成像方案。

方案一：當井筒內能見度高，不需要洗井的情況下，采用電纜輸送成像，將井下相機與磁性定位儀連接通過電纜下入井中，在井內拍攝照片的同時測量深度，起出工具后利用軟件進行數據處理并回放圖片，使井下照片與深度一一對應，根據回放的圖像數據制定事故井處理方案。

方案二：當電纜輸送成像不能拍攝清晰照片或需要洗井等情況下，采用油管輸送成像，可利用油管攜帶相機下入井中，洗井的同時進行井下拍攝，再起出相機回放數據并制定下步施工方案。考慮到井底落魚較長或過于尖銳，可能會破壞相機鏡頭，需要把相機設計成可伸縮狀態，在相機頂部安裝防撞彈簧，即遇到落物時，可使相機收縮保證鏡片安全，同時在中部設計一個大于油管內徑的變扣，防止相機落入井底。在遇阻后上提管柱至清晰成像距離進行拍攝。

2 主要技術參數

2.1 電纜成像保護裝置

在事故井處理過程中，為保護相機在下井過程中不受到井內落物碰撞，設計了電纜成像保護裝置，結構圖與示意圖如圖1所示。

主要參數：總長1500mm，保護筒外徑89mm。

2.2 井下相機與磁性定位儀CCL防脫連接裝置

設計了與磁性定位儀CCL 連接的?85mm、?45mm兩種尺寸防脫裝置，可應用于清水井、空井筒，結構圖與示意圖如圖2所示。

2.3 管輸成像可洗井保護裝置

設計了管輸成像可洗井保護裝置，應用于井筒內部環境較差，出液渾濁電纜輸送成像不能拍攝清晰圖像的井，利用油管攜帶相機下入井中，用清水在洗井的同時進行井下拍攝，結構圖與實物圖如圖3所示。

主要參數：總長1500mm，保護筒外徑110mm，過液通道：當內部相機在下端時，過液最小通道為?49mm；當內部相機頂到上端時，過液最小通道為?42mm。

2.4 成像數據處理系統

利用相機照片顯示拍攝時間與系統時間進行時鐘同步，確定照片與深度對應，同時將系統嵌入在DB-3數控射孔地面儀軟件中，便于系統兼容，支持系統升級。在施工之前對相機與計算機系統時鐘（時間）進行同步，確保施工中相機拍攝的照片與計算機系統采集的CCL曲線“時間—深度”系統精確對應。

3 現場試驗效果

通過前期方案制定，根據不同井況采取相對應的施工方式，當井筒情況相對簡單（空井筒或清水環境），井下環境理想時，在地面設定拍攝時間及間隔，直接將相機利用電纜下入井中，在井內拍攝照片。當井下成像效果不理想，電纜傳輸不能清楚地反映井下情況時，需要通過洗井進行拍攝。采用油管輸送工藝，即油管底部連接一根篩管，再將相機與篩管連接，利用篩管的孔眼進行洗井，在洗井的同時可拍攝到清晰的井下照片。

3.1 電纜輸送成像技術

P405 井，本井位于松遼盆地中央坳陷區大慶長垣葡萄花構造上。鄰井扶余油層17 口井23 層測得了地層溫度，測深在1187～2320m，溫度梯度在3.41℃～5.616℃/100m 之間，平均地溫梯度5.135℃/100m。該地區F、Y 油層26 口井30 層測得了地層壓力，測深在1187～2320m，壓力系數在0.896～1.463MPa/100m 之間，平均壓力系數為1.11，壓力系數較高。

成像資料：該井利用井下相機與磁性定位儀CCL防脫連接裝置進行井下試驗。將電纜與磁性定位儀CCL、井下照相機下入井內，下至標準接箍深度處停止下放，井下照相機進行拍照，同時深度數據處理系統可將照片與深度一一對應。通過試驗觀察，可清晰拍攝套管接箍、管壁，可進行套管檢測工作，照片數據如圖4所示。

3.2 油管輸送成像技術

xq2井，本井位于松遼盆地中央坳陷區大慶長垣杏樹崗構造杏-13 構造南單斜，井深650m，人工井底615.79m。本區黑帝廟油層地層溫度系數在3.87～4.42之間，平均溫度系數4.00。地層壓力系數在0.66～1.13之間，平均壓力系數0.94，屬于較低壓力系統。

成像資料：該井利用油管輸送保護裝置進行井下試驗。將相機裝入保護裝置下至人工井底，后上提0.3m,按要求正洗井，邊洗井邊拍照，通過試驗觀察，可清晰見到人工井底及井底落物，達到預期要求。照片數據如圖5所示。

4 結論

通過井下成像技術研究，現已形成了一套成熟的井下成像配套檢測工藝技術。井下相機可在空井筒、清水（生活水）環境中獲取清晰照片。在多層壓裂事故井中使用可洗井井下成像保護裝置對落物魚頂邊沖洗邊照相，可清晰拍取井下照片以獲取井下落魚狀態等信息，為打撈井下落物提供第一手準確直觀資料，減少由于不明井下情況進行井下事故處理造成的次生事故發生，提高事故井處理成功率，具有廣闊的應用前景。