数字钢丝在油气井作业中的应用.pdf

一 7 6 一 石 油机械 C H I N A P E T R O L E U M M A C H I N E R Y 2 0 1 1 年第 3 9卷第 l 2期 ●国外石油机械 数字钢 丝在油气 井作业 中的应用 林炳南 李大亮 中法渤海地质服务有限公司 摘要数字钢丝是将标准钢丝进行特殊处理后涂覆绝缘层，使之在保持钢丝作业需要的机械 强度的同时还具备与井下仪器实时双 向通讯的功能，把传统上相互独立的钢丝作业和 电缆作业结 合成综合性服务。介绍 了数字钢丝系统的基本原理、组成及井下工具 串 或仪器 组合 ，简述 了 其 5大服务功能，最后通过 2个实例对其在现场的应用情况做 了分析。 关键词 试井 生产测井 钢丝作业 电缆作业 数字钢丝 0 引 言 在油气井作业 中，钻杆、连续管 C o i l e d T u b ． i n g 、爬行器 T r a c t o r 、电缆和钢丝常被 用于传 送井下工具或 者控制井 下设备 J 。其 中，钢丝 由 于其质量较轻 ，动 、复原简便 ，同时具备足够的机 械强度以及其他设备不具有的震击优势而在油气 田 服务中得到广泛应用。但钢丝设备的简易又使其在 使用过程中存在准确性和精确性不够高， 需过多地 依靠操作者经验进行操作。 多年来 ，为发挥钢丝 自身优势 ，增强钢丝作业 能力 ，人们尝试了各种方法 ，包括增大钢丝强度以 及在井下工具串中增加具有存储功能的传感器等。 由于钢丝不具备地面与井下工具实时双向通讯的功 能 ，不能进行精确的实时深度校正 ，并且无法根据 井下情况实时采取措施 ，或者实 时地控制井下仪 器 ，所 以各种尝试都没有给钢丝作业带来实质性的 意义。直至斯伦贝谢 S c h l u m b e r g e r 全资子公司 地质服务 公 司 G e o s e r v i c e s 成功 推 出数字钢 丝 L I V E D i g it a l S l i c k l in e ，钢丝作业才出现实质性 变革。 在钢丝作业方面，数字钢丝能够为操作者提供 非常有价值的信息，如实时的井下拉力、井斜和震 击数据，实时地进行深度校正。操作者通过综合分 析井下实时监测数据，可随时采取措施或者改变作 业方案。当拉力超出规定范围，或者出现其他异常 情况时，可以通过地面控制紧急释放井下工具串， 避免拉断钢丝。 数字钢丝还能够提供 与电缆相关的多项服务 ， 如实时深度校正 、地面控制井下投放可回收式堵塞 器 G e o L o c k 、井下 P V T取样 、生产测井地面直 读 、油 套管切割和过油管射孔 等。通常情况 下 ，完成 钢丝作 业 如通井 、开关 滑套 之后 ， 还需要通过电缆绞车设备和人员 ，安装与电缆配套 的井 口防喷设备 ，才能进行 电缆作业 。现在 ，1 套 数字钢丝设备和 1个班组人员代替 了原先 2套设 备 、2个班组人员 ，不仅能够提供钢丝作业服务 ， 还能够提供上述与电缆相关的技术服务。 数字钢丝油气井服务采用轻便 的钢丝绞车和地 面防喷设备 ，具有动 、复原简便 ，占地面积小以及 人员配置少等优势 。该项技术在 国内外的成功应 用 ，诠释了全新 的 “ 试井 ”概念 ，打破 了传 统上 钢丝和电缆相互独立的局面 ，提供更加安全 、高效 和附加值更高的综合性油气田服务。 1 系统基本原理及组成 数字钢丝在标准钢丝基础上 ，经过特殊处理后 外涂覆绝缘层，在保留钢丝原有的机械强度的同 时，还使之具有双向通讯功能。系统采用标准钢丝 绞车和地面防喷设备 ，地面只需配置收发器 S u r - f a c e T r a n s c e i v e r 和 P C机 ，井下仪器由电池供电 ， 配置基本测量短节和深度校正短节。可根据客户需 求有选择性地装备井下工具 或仪器 ，能够提供 精确实时校深以及井下拉力、震击和井斜数据的钢 丝作业服务，还可提供实时校深井下封隔、过油管 射孔和生产测井服务 。图 1 为数字钢丝系统组成不 2 0 1 1年 第 3 9卷第 1 2期 林炳南等数字钢丝在油气井作业中的应用 一 7 7一 意图⋯。图中地面设备包括标准钢丝绞车、滚筒、 滑轮 、防喷盒 以及地 面收发器和 P C机 ；数字钢丝 为 S a n d v i k 5 R 6 0不锈钢钢丝 ，尺寸为 2 ． 7 4 mm 加 涂层后 ，外径 3 ． 5 1 mm 、3 ． 1 8 m m 加 涂层 后 ， 外径 3 ． 8 9 ram ；数字钢丝工具包括 电缆头 、基本 测量短节 以及深度校正短节 G R ／ C C L 。 图 1 数 字钢 丝 系统组成示意 图 1 一地面设备； 2 一数字钢丝； 3 一数字钢丝工具。 2 井下工具 串 或仪器组合 井下工具 串 或仪器 由 3部分组成 ，即基 本数字钢丝工具、可选附件 或工具和专用工 具 或仪器 。每次作业必须下人基本数字钢丝工 具 ，包括 钢丝 电缆头 、基 本测试 短 节 和 G R ／ C C L 校深短节。基本测 试短节 B MC是井下 工具 串 或仪器的心脏 ，接收地面指令 ，发送信号 至地 面收发器的同时 ，还记录井下拉力 、震击和井斜数 据。通过选择不 同的专用 工具 串 或仪 器 组合 以满足不同的服务内容，斯伦贝谢公司将其划分为 L I VE Ac t 、 L I VE S e t L I VE S e a l 、 L I VE P e r f 、 L I VE P L等5大板块 ，见图2 。 机械钢丝工具 LI VE Ac t 器 数字式触发工 U VE S e t Ge o L o c k 心 L I VE Se a l i 巾 幽 璇 洋 曲惜切刀 蚵l舱 LI VE P e r f 隧 糊 计 趸 8 管 通 流 量 计 8 全 井筒流量计 L l VE P L 图2数字钢丝服务 5大板 块 1 常规钢丝服务 L I V E A c t 。由于装备 了 基本数字钢丝工具 ，数 字钢丝提供 常规钢丝服务 如通井、开关滑套等时，能够为操作者提供非 常有价值的信息，如实时的井下拉力、井斜和震击 数据，实时地进行深度校正。操作者通过综合分析 井下实时监测数据 ，可随时采取措施或者改变作业 方案。当拉力超出规定范围，或者出现其他异常情 况时，可以通过地面控制紧急释放井下工具串，避 免拉断钢丝。 2 投堵服务 L I V E S e t 。触发工具 DS e t 靠井下电池供电，依靠液压电传动，精确深度校正 后 ，能够下人多种型号桥塞 、堵头和水泥承转器。 3 投 可 回 收 堵 塞 器G e o L o c k 服 务 L I V E S e a 1 。通过触发工具 D S e t 投放，标准钢 丝工具进行 回收 。可 回收式堵塞器通过形似梯形的 上 、下 2排各 自分离的环状 密封块上 的机械移位 ， 而不是通过挤压密封件膨胀完成密封 ，消除了密封 件挤压后变形不可逆的缺陷 ，因此在高压／ 高温井 中表现出良好的性能。它可以在油套管任何位置或 者损坏的工作筒上方坐封 ，配合井下开关工具进行 压力测试和油藏评价，可在不同的深度进行多次密 封 ，检测油管泄漏 ，也可 以用于安置可 回收式地面 安全 阀 WRS C ／ S S S V 。 4 油 套 管切 割 、过 油管 射 孔 和 井下 P V T取样服务 L I V E P e r f 。扳机 D T r i g g e r 靠井 下电池供 电，精确深度校正后 ，能够提供过油管射 孑 L 、油 套管切割和地面控制井下 P V T取样等。 5 生产测井服务 L I V E P L 。精 确深度校 正 ，地面直读生产测井。 3 矿场直 3 ． 1 中海油某井 常规 电缆生产测井直读需要钢丝和电缆 2套设 备 、2个班组人员。钢丝完成通井 、开关滑套后 ， 需要更换上 电缆设备和人员。电缆设备包括 电缆绞 车 、动力设备 、地面防喷器及注脂 系统等。在一些 小的海上生产平 台，常常由于平台甲板面积小及 吊 车承吊能力的限制 ，而无法上电缆设备 。 在 中海油某油井采用数字钢丝技术进行生产测 井地面直读获得成功，得到了客户高度评价。该项 世界领先的技术在完成钢丝作业后，使用同一套绞 车和同一班组人员，继续提供产出剖面生产测井服 务。把传统上相互独立的钢丝 S l i c k li n e 作业和 电缆 E L in e 作业结合成综合性服务。此次生 产测井服务为甲方节省至少 1 2 h以上作业时间， 式 器 互击一具 ．々 c 震工 8选 杆． ～ 器苛 扣 、 工■■■-_ Il 妾 一 -． _ ． ll I 一 l - I 转 一 ■ ■ ■ l ■ ■ ■ I 。 L ■●■ ■■■_ A 一 ■● ■■■ ■● - ■ 一■ ■ ■■ ■ ● ■ ■ - ● ● ■ ■ _ _ f■ ■ ■ ■ ●■ ■ _ ■■ ■ ● I 一 7 8～ 石 油机械 2 0 1 1 年第 3 9卷第 l 2期 节约了动 、复原电缆绞车和人员 的费用。 3 ． 2印尼某井 V I C O在印度尼西亚开发的几个气 田中，多储 层井普遍存在，有的井多达 7 0个射孑 L 层，最适合 于采用单一井眼的完井方式。下人堵头封堵下面的 产层后 ，射孔层从底部向上移 ，即从最高压力产层 上移至较低的气层 ，以尽量少的成本支出，最大限 度地获取收益 回报。V I C O下人的传统堵头 ，基 于 密封橡胶膨胀的原理 ，因橡胶氧化 ，往往会遇到回 收难的问题，必须通过连续管才能把堵头拉出 来 。 在加里曼 丹 B A D A K气 田 1 9 9 S S井 ，V I C O计 划在最上面 2个射孔层下面安放 1 个堵头 ，封堵下 面出水 。井下温度 1 2 0℃ ，采用 8 8 ． 9 I B m尾管水 泥固井完井 。橡胶受到凝析气影响发生膨胀 ，导致 在下人过程 中堵头过早坐封。 采用数字钢丝下人刮管器，同时进行实时的伽 玛射线 G R和油 套管接箍 C C L 深 度校正 ， 可回收堵塞器下人至 3 2 1 9 m。1 0 m i n内，依靠触 发工具 DS e t 液压 电传动 ，可 回收堵塞器在刮管 部位的中部完成密封。随后 ，在心轴的上面安放 了 1个垃圾筐 ，以防止碎片和砂子从 2个射孔层落下 来。6 d后 ，钢丝下人 G R打捞工具。经过 6次 向 下平稳震击 ，环状密封块收缩 ，顺利捞出堵头 J 。 采用数字钢丝送人井下工具，同时提供实时深 度校正，用标准钢丝工具回收堵头，避免了堵头在 下人过程中过早坐封，解决了因橡胶氧化、挤压变 形导致的堵头回收难的问题，降低了操作总成本。 4 结 论 1 数字钢丝在保持钢丝作业机械 强度 和完 整性的同时，能够与井下工具实时双 向数字通讯 ， 把传统上相互独立的钢丝作业和电缆作业结合成综 合性服务。 2 传统上 的电缆作业 ，在钢丝 完成 通井或 者开关滑套作业之后，另外需要电缆绞车和与电缆 配套的井口防喷设备才能进行电缆作业。而数字钢 丝设备在完成钢丝作业后 ，不需要更换绞车和井 口 防喷设备 ，能够提供多项服务 ，如实时校深 、地面 控制投捞堵头、地面控制井下 P V T取样 、地面控 制油套管切割 、过油管射孔、电子压力计和生产测 井地面直读 。 3 在钢丝作业 方面 ，数字钢丝还 能够为操 作者提供其他非常有价值 的信息 如实时井下拉 力和震击数据 ，实时地进行深度校正 。当拉力超 出规定范围 ，或者出现其他异常情况时 ，通过地面 控制可以紧急释放工具串，避免拉断钢丝。 4 通过数 字钢丝送人 ，标 准钢丝工具进行 回收，投放可 回收式堵塞器。这种堵塞器通过各 自 分离 的环状密封块上的机械移位 ，而不是通过挤压 密封件膨胀完成密封 ，消除了密封件挤压后变形不 可逆的缺陷，因此在高压／ 高温井中表现出良好的 性能。它可以取代可钻桥塞，可用在射孑 L 层之上安 置井下开关工具进行压力测试和油藏评价 ，能在不 同的深度进行多次密封 ，检测油管泄漏 ，也可用于 安置可回收式地面安全 阀 WR S C ／ S S S V 。 5 数字钢丝技术采用轻便 的钢丝绞车和地 面防喷设备 ，动 、复原简便 ，占地面积较小 ，需要 的操作人员少 ，能够提供更加安全 、高效和附加值 更高的综合性油气 田服务 ，具有非 常广阔的应用 前景。 参考文献 [ 1 ] S c h l u m b e r g e r ． D S L T e c h n i c a l S a l e s P r e s e n t a t i o n V1 ． 0 [ R]． 2 0 1 1 ． [ 2 ] Mi l l e t F G，F o u c h e r P A，P e t e l P ，e t a1 ． I n n o v a t i v e r e t r i e v a b l e l o c k ma n d r e l e x t e n d s mo n o b o r e c o mp l e t i o n p o t e n t i a l[ R]． S P E 1 2 1 5 4 8 ，2 0 0 8 ． 第一作者简介林炳南，高级工程师，生于 1 9 6 6年， 1 9 9 1 年毕业于石油大学 华东石油地质勘察专业，现从 事试井和生产测井工作。地址 3 0 0 4 5 2 天津市塘沽区。电 话 0 2 2 6 6 9 1 0 3 4 2 。Em a i l l i n b n c f b g c ． c o rn。 收稿 日期 2 0 1 1 0 92 7 本文编辑谢守平