1、國外井下無線傳輸技術無線傳輸技術近年來在石油行業(yè)試井、完井監(jiān)測、隨鉆測井方面應用較多。國際 上知名公司哈里伯頓、斯倫貝謝、EXPRO貝克等公司都有此項技術的廣泛應用。主要 有兩種類型無線傳輸方式：以哈里伯頓為代表的聲波無線遙測系統(tǒng) ATS和以斯倫貝謝為 代表的電磁波無線遙測系統(tǒng) ENACT一哈里伯頓ATS聲波遙測系統(tǒng)1、系統(tǒng)簡介該系統(tǒng)主要用于和5in外徑的DST工具連接，該系統(tǒng)最大作業(yè)深度12000ft 3650n 系統(tǒng)參數(shù)見表3-1 o表3-1 ATS聲波遙測系統(tǒng)參數(shù)表傳輸方式外徑內徑工作壓力工作溫度采樣間隔電池壽命聲波5.25i n2.25i n15000psi165 C10s-實時1s-

2、存儲20天系統(tǒng)使用了模塊的概念，中繼器是系統(tǒng)的核心，負責工具之間的系統(tǒng)通訊，增加系統(tǒng)間的通訊距離。中繼器一般相隔 1500英尺，也根據(jù)井況而變化。系統(tǒng)最多可安裝6個中繼器。多用途壓力計可以測量不同深度處的溫度和壓力，實時傳輸?shù)搅说孛妫撓到y(tǒng)裝有雙藍寶石/單/雙石英壓力計，存儲能力達1MM數(shù)據(jù)組。無線實時聲波遙測系統(tǒng)的優(yōu)點：平安：不需要電纜，明顯地減少了人員面臨井口高壓和潛在的H2S和有害流體帶來的健康平安傷害。作業(yè)：通過使用聲波遙測系統(tǒng)，代替環(huán)空壓力觸發(fā)井下工具，減少了套管壓力 的限制，也防止了高壓井的壓井泥漿對環(huán)空壓力控制工具的影響。質量：在DSTM試期間，基于油藏響應，根據(jù)井下數(shù)據(jù)，可以及

3、時地改變測試 程序，增加了 DST測試期間數(shù)據(jù)獲取的質量，確保到達測試目標。2、三個聲波無線遙測應用管柱圖1某高壓井上應用的ATS測試管柱2022年，哈里伯頓進行了非常規(guī)測試技術試驗，作業(yè)的目標就是研究取代常規(guī)DST測試技術的可行性，該井用注入測試，適應作業(yè)平安和環(huán)境限制的情況。 圖3-1是測試管柱圖，包括井下壓力計和聲波中繼器。 在測試期間，來自井下壓力計的數(shù)據(jù)用聲波實 時傳送，可以恒定控制注入參數(shù)，維持在破裂壓力以下。進行實時數(shù)據(jù)傳送，在測試期 間可以調節(jié)原程序，不需要起出工具，等待數(shù)據(jù)解釋。在作業(yè)中使用無線系統(tǒng)起到了重 要作用。因為在測試期間沒有預料到產砂，阻礙了使用電纜系統(tǒng)下到目標深度

4、回收數(shù)據(jù)。測試樹放射性標志短接中繼器2-0m2 7/8油管 中繼器3-577m中繼器4-1195m中繼器5-1804m中繼器6-1959mRD平安循環(huán)閥OMNI循環(huán)閥封隔器-2633m壓力傳感器-2080m選擇測試閥-2089 mRD循環(huán)閥壓力傳感器目的層-2648mELIWTRD循環(huán)閥ATS發(fā)送器選擇測試閥PVT取樣筒壓力計托筒OMNI循環(huán)閥震擊器平安短接CHAMP IV封隔器封隔器下平安接頭延時點火頭Van Gun延時點火頭排氣孔圖3-1高壓井聲波無線傳輸測試管柱圖圖 3-2 FasTest System官柱結構(2) FasTest? SystemFasTest?快速測試系統(tǒng)圖3-2具有

5、有限的散發(fā)、零生產烴類流體取樣，利用了 密閉試井理論和方法，采集數(shù)據(jù)和流體樣品，做出合理的開發(fā)和評估決策。使用哈里伯 頓ATS聲波遙測系統(tǒng)進行井下監(jiān)測，能夠進行實時的測試分析和控制。它是一個非燃 燒系統(tǒng)，解決了測試中健康平安環(huán)保問題。特點：動態(tài)的油藏性質，孔隙度，表皮因子和初始油藏壓力。 FasTest 分析技術可以 從采集的瞬態(tài)壓力數(shù)據(jù)中快速容易地計算油藏性質。三個 600 cc 取樣，到達最新取樣技術。在測試任何時間，取樣可以獨立地在地 面啟動，可用三種控制機構之一控制：聲波遙測、環(huán)空壓力、定時器。 不需要燃燒或處理大量的油藏流體 實時的井下數(shù)據(jù)采集和傳輸 實時的地面控制井下采樣3Smar

6、Test? 系統(tǒng)SmarTest?系統(tǒng)是最先進的遙測作業(yè)的測試裝置，它綜合了現(xiàn)有的DST技術和當前的DST工具和采樣工具的開展，應用于裸眼井測試，但修改后也能應用于套管井測試。 該系統(tǒng)比常規(guī)裸眼測試能夠低風險地采集油藏數(shù)據(jù)和流體樣品如圖3-3。其中NR封隔器是非旋轉的膨脹式封隔器，管柱下壓坐封，上提解封。功能：能夠計算滲透率、表皮、產能指數(shù)、油藏壓力； 記錄實時的壓力和溫度、測量流體流量 一次下入，測試多層新特點：與以往管柱相比， 圖 3-3 管柱中多個工具采用了遙測技術， 如從上到下依次為： 遙 測循環(huán)閥、遙測測試閥、遙測 FasTest 取樣筒。實現(xiàn)了無線傳輸溫度壓力等數(shù)據(jù)，同時 實現(xiàn)了無

7、線遙測開關井、循環(huán)閥、PVT取樣，開展成為一種無線遙測綜合技術 SmarTest?， 是最先進的遙測測試裝置。二斯倫貝謝EnACT無線井下油藏測試系統(tǒng)1、系統(tǒng)簡介斯倫貝謝開發(fā)的EnACT無線遙測傳輸系統(tǒng)基于低頻的電磁信號， 系統(tǒng)總的設計如圖 3-4所示。在系統(tǒng)中，將無線傳輸和原有的IRDV技術相結合，形成一個綜合技術。系 統(tǒng)的通訊是雙向的， 地面-井底和井底 -地面。 遙測性能取決于地層電阻率、 完井結構和 井筒流體。現(xiàn)場測試從HUB到地面?zhèn)鬏敺秶竭_1828.83200m安裝中繼器能夠擴展深度范圍。對于典型的油藏測試環(huán)境，只需要一個中繼器，對于深井可能需要更多的中 繼器。在地面，系統(tǒng)有連接到

8、井口的電纜，離井口大約300ft，連接著地面?zhèn)魉秃徒邮蘸? 地面這兩點能夠傳送和接收信號。系統(tǒng)參數(shù)見表3-2。該無線系統(tǒng)可以和無線激發(fā)點火頭一起使用，可用于多層選擇射孔。I鉆桿大容量取樣器壓力計托筒鉆桿RD TST ValveATS中繼器震擊器鉆桿VR Safety Joint鉆鋌上NR封隔器遙測循環(huán)閥Drain ValvePig CatcherPig Launcher壓力計托筒IPO循環(huán)閥Drill CcllsrsATS發(fā)送器遙測測試閥FasTest取樣筒1Drill CollarsFasTest取樣筒2BlankOff Shoe JointJunk Chamber Access Valve

9、Junk Chamber Drain ValveATS大孔徑接收器Perforated Anchor PipeUpper Sub Equalizing Tube7-in. Internal Flush TubingDump Chamber w/AirLower Sub Equalizing TubeInternal Gauge Carrier下NR封隔器封隔器IRDV測試閥和循環(huán)閥HUB 含壓力計4個地面采集 和傳輸g 1 11/16-in 中繼器和絕緣接頭圖3-4 EnACT無線遙測系統(tǒng)圖圖343 BSmarTest?系統(tǒng)管柱圖D J) fi2、系統(tǒng)結構功能特點EnACT系統(tǒng)由地面采集和傳輸

10、單元、井下單元組成。井下單元包含：HUB智能遙測雙閥IRDV、中繼器等組成。與前述的哈里伯頓的 SmarTest?系統(tǒng)相同之處是：都采 用了無線遙測測試閥來開關井。不同之處是：前者采用聲波遙測，遙測測試閥連接于發(fā) 送器下部；后者采用電磁波遙測，同時也能用環(huán)空壓力脈沖或定時器控制測試閥開關； 測試閥連接于發(fā)送器HUB上部；EnACT可以和無線激發(fā)點火頭一起使用，用于多層 選擇射孔。1 HUBHUB是井下無線系統(tǒng)的核心，相當于前面的發(fā)送器。它包含了 4個壓力和溫度計和 必須的無線傳輸和接收的電路。安裝在HUB內的每個壓力計都有獨立的電池和電路， 用 于處理和記錄數(shù)據(jù)。該設計保證了任何無線遙測系統(tǒng)出

11、現(xiàn)故障時采集數(shù)據(jù)的平安。表3-2 EnACT主要指標表參數(shù)系統(tǒng)單元HUB中繼器最大外壓MPa90103工作溫度C150150最大外徑mri13342.8內徑mri57測量壓力計個41單級傳輸距離m61030486103048最大數(shù)目662智能遙測雙閥IRDV智能遙測雙閥IRDV是快速動作、獨立控制、全通徑屢次循環(huán)雙閥。靠低密度的 環(huán)空壓力脈沖獨立或依次控制測試閥球閥、和循環(huán)閥滑套型。在探井和完井中使用了數(shù)千次，經歷了從輕型的鹽水到重型的泥漿系統(tǒng)。IRDV對其它工具作業(yè)的壓力波動、通常的作業(yè)過程、水力壓裂是不敏感的。將IRDV連接于HUB±部，可將IRDV的開關狀態(tài)反應閥到地面，可無線

12、遙測控制閥 的開關。同時保存了 IRD V原有的功能，能夠通過常規(guī)的壓力脈沖控制。3中繼器中繼器的無線遙測性能同 HUB然而，僅有一個通向環(huán)空的壓力測量裝置。如果需 要測量其它管壓，可以下入一個 HUB乍為一個中繼器。3、斯倫貝謝無線遙測系統(tǒng)在測試優(yōu)化上的應用無線遙測系統(tǒng)在沙特阿拉伯應用了 3 口井、6井次，見表3-3。每次作業(yè)數(shù)據(jù)都 在地面成功地接收。顯示系統(tǒng)InterACT 如圖3-5所示。表3-3斯倫貝謝無線傳輸系統(tǒng)在沙特阿拉伯測試應用統(tǒng)計表圖3-5井場無線井下-地面數(shù)據(jù)采集機構4$ RealTmneAfflElspSfrdiirrie-. h井名井A井B井C測試編號121212時間d5

13、64787深度m308024261929188932002875井底溫度C86.168.390.092.292.787.7取大油壓MPa75.868.958.665.582.747.5HUB平均套壓MPa31.726.822.321.335.035.1圖3-6無線傳輸?shù)木讐毫?shù)據(jù)和記錄的存儲數(shù)據(jù)是一致的在測試中，使用無線系統(tǒng)獲得的實時數(shù)據(jù)顯示在圖3-6中，被存儲數(shù)據(jù)組覆蓋。實時和存儲數(shù)據(jù)都來自裝在一個 HUB中的同一個壓力計，圖3-6證實了實時的數(shù)據(jù)和存 儲數(shù)據(jù)是一致的。無線遙測系統(tǒng)傳輸?shù)娜直媛蕯?shù)據(jù)和壓力計的存儲數(shù)據(jù)都是預期的結 果。1井下操作的核實-核實測試閥的開關傳輸?shù)降孛娴膲毫?shù)據(jù)可

14、以用來驗證核實井下工具的操作。在沙特阿拉伯現(xiàn)場的 測試主要在低滲透率區(qū)域，工作的主要難點是，核實射孔和測試閥的操作。在這些井中 可能很難或不可能從地面壓力數(shù)據(jù)核實正確的工具操作。井底數(shù)據(jù)不僅可以用來核實閥的操作，還能確信完全的壓力保持，如圖 3-7所示。通過直接核實測試閥的正確操作， 就可以消除一些疑問或如果有一些問題， 就直接采取一些補救措施。這個過程不僅節(jié)省 了時間，還確保了數(shù)據(jù)的可靠性。但是它確保了潛在的風險作業(yè)如使用電纜 例如下入 通井規(guī)的作業(yè)就不進行了。節(jié)約了時間，簡化了作業(yè)。另外，傳輸井下數(shù)據(jù)，無線遙測系統(tǒng)能夠提供測試閥的一個反應狀態(tài)。g B)DH>DffnhDle Prea

15、-sure Wefl Head Pre4-&ureDowiholeshuEdn attester井下關井后無線傳輸核實了測試閥已關閉井下關井后井口壓力無變化 1 r 106:00:00茁航的DB 帥炯強:00:聞10:00:001L:軌貫Time圖3-7在測試閥關井的瞬間地面和實時井下壓力數(shù)據(jù)2監(jiān)測氮氣舉升一優(yōu)化氣舉在氮氣舉升作業(yè)中，通常很難精確地測量井的產能。地面流動和壓力測量一般都是 不規(guī)那么的，這一過程可能是反復的，消耗時間的，有很大的優(yōu)化的時機。圖3-8表示了在氮氣舉升過程中實時采集的地面壓力和井底壓力。而氮氣注入速度和連續(xù)油管深度沒有顯示出來，很清楚該區(qū)域的產能有限，是由于氣

16、舉沒有提供足夠的油藏流動，而產生了壓力下降。井底壓力倔 Berthale Riessure « Well Ftc-ssureN2 Irfting 5000ft圖3-8 在井A-測試1上連續(xù)油管氮氣舉升中井底壓力和地面壓力N2 lifbng© 10000ft井口壓力3意外事件的管理-核實射孔實時的井下數(shù)據(jù)特別有價值的應用就是在突發(fā)事件發(fā)生的時候，要求一個細致的系統(tǒng)的解決問題的方法，正確地識別問題，采取補救措施。借助實時的井下數(shù)據(jù)，這個過 程就可以明顯地簡化，井 A-測試2就是一個例子。.電 nEl!A£dI:II "I *304Z44&50515S

17、ElpMdtimei, h圖3-9射孔作業(yè)前井 A-測試2的井口壓力在液墊置換、封隔器坐封后，用無線遙測系統(tǒng)監(jiān)測了壓力。在井里下入鋼絲，進行投棒點火前，井口壓力出現(xiàn)了下降。然而無線系統(tǒng)發(fā)出信號，井下壓力卻增加了，如 圖3-9所示。這說明了射孔前井口和油藏間已經連通。通過井口壓力測量，作出流動決 策，確定是否孔眼連通。說明無線遙測系統(tǒng)迅速識別和核實了壓力增加是由于油藏效應 引起的。當用其它的方法證明同樣的信息時，將會花費更多的時間。三EXPRO5線遙測系統(tǒng)及在生產完井上的應用EXPRO公司2005年將其電磁遙測系統(tǒng)CATS應用于生產完井中，使用完井或油 管作為電磁傳輸路徑如圖3-10。不需要永久

18、電纜、電纜夾子和電纜穿越井口和封隔 器。電磁系統(tǒng)按規(guī)定的間隔傳輸數(shù)據(jù)，能夠有效地管理油藏。代替電纜作永久監(jiān)測。系 統(tǒng)電池供電，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量主要取決于工具的下入深度，但是完井、地層電阻率和地面 設備也都有一定的影響。系統(tǒng)已經從 10000ft將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛妫恍枰魏沃欣^器。電路貼近油管1：詁I信號井口信號拾取遙測信號拾取完井工作筒壓力傳感器packCaTS工具電磁耦合從工具到油管電池生產油管ProductionTub-ing生產封隔器PackorCauinQ套管*公©電磁波沿完井及套管傳播X.-E.yi.腳g旳才.pwfkagfltmg w gnpipcgjnand圖3-10 EXPRO公司CaTS系統(tǒng)生產完井應用示意圖參考文獻1胡長翠，“井下測試數(shù)據(jù)無線傳輸技術探討，?鉆采工藝?2022年第1期2. Josmar Haddad, Alejandro Salguero, and Carrie Jaimes, Halliburton，“ Application ofTelemetry Tech no logy in High-Pressure Wells to Improve Data Accuracy in Drill-Stem Te