井下电视

梁红编译
郝俊芳审校
摘要近几年井下电视已成为分析各种井下问题的一种有效手段。

尽管如此，关于成本、应用和复杂性方面仍存在各种误解。

为对这种新仪器的合理使用与选择加强理解，本文将提供和讨论Chevron公司在西Coalinga油田30口井内使用井下电视的结果。

实例包括用井下电视对破损衬管、套管穿孔和腐蚀问题所获取的图像以及它在修井工作中的应用。

另外一些实例还有原地开采环境的图像，尤其是井下电视具有对井内流体侵入以及由垢物和有机沉淀等各种堵塞物的危害获取图像的能力。

最后，对使用井下电视测井成本以及所需井眼准备工作将与传统测井方法进行对比。

总之，本文会告知考虑使用井下电视的任何人以有价值的见解。

主题词：生产测井，井下电视，修井，成本效益分析
引言
井下电视于1998年首次在Coalinga油田使用，此后该技术在摄取套管损坏、衬管损坏、井内堵塞等图像和分析修井作业中大量使用。

因为井下电视具有无可比拟的能精确判断井下情况的能力，在许多情况下该技术已成为所采用的测井方法。

但这并不是说它在任何情况下都能适用。

井下电视技术
在1940年代San Joaquin山谷的一位地方泵制造商首次提出欲在井内使用摄像技术。

早期系利用探试器（viewfinder）使用的立体幻灯片使产生三维黑白图像。

这些早期像机的直径很大,只能下到1000´深度。

在1960年代由于能够传输和处理可动电视高频信号的同轴电缆的出现促使井下电视技术有了更多发展。

在1990年初期采用光纤技术发明了一种光电测井电缆（Electro-Opto logging cable）[1],这大大促进了摄像机因受压力限制的使用范围并在生产测井方面开阔了新使用领域。

井下电视摄像仪采用光电纤维光学技术, 在工作温度257-350°F下依仪器直径不同该技术能产生每秒30个实时画面。

摄像仪包括三个主要部分：电动机架（electrical chassis）、扶正器和黑光照像机（“blacklight”camera）。

光源与照像机位于同一机壳内，光源在上，这便于间接照明以及可无障碍地得到井眼图像。

这种结构可对照像机镜头施加以表面活性剂，于是使用者可通过数千英尺的油气柱下入井内并可在主要介质为清洁流体的井内获取图像。

无须多少准备即可在抽油井定期使用这种方法。

大多数情况下，通过关井并等候流体分离即可得到清晰的实时图像。

现在，井下电视技术是诊断许多井下问题的可靠工具，井下电视技术已有多种用途，其中包括工程检测、裸眼测井以及流体和出砂检测。

井下电视的局限性
在使用井下电视之前，了解这种方法的局限性和缺点是至关重要的，局限性包括井眼准
备成本以及不能与其它测井仪器串接。

必需精心准备井眼才能排除成功获取图像的主要障碍。

在许多情况下井内流体透明度不够则需多加努力以使图像清晰。

在一些情况下，使井静止一段时间待流体分离，只要摄像机抵达石油柱底部则可取得清晰图像，但这必须考虑由于减少产量和延误时间所带来的经济损失。

在Coalinga，使井停置一或两周，流体透明度已足以能够成功摄像，但在大多数情况下需通过底端正好位于静止液柱面之上的油管泵入流体。

这需要泵车和数百桶对地层无损害流体，一般为2%NH4Cl或3%KCl溶液。

一般每口井需以2-4桶/分排量泵入200-300桶流体才能使清洁流体柱上行使达到能清楚摄像，于是为对全井摄像需下钻两次,第一次下至油管与套管环空内液面处，而第二次下钻要同时通过油管泵入清洁流体。

成本是限制使用井下电视的另一个因素。

对不同地区电视摄像费用的随机调查表明，各地费用差别很大且并不按以每英尺成本表示的任何方式计算。

于是与本地区以及外地作业者均进行比较以取得合理价格，是很重要的。

仪器的实际价格是有关费用的另一因素。

在恶劣环境下入摄像仪时必须特别留意，尤其是当能够使用价格较低的机械仪器时。

因此总是要特别考虑所获取资料的价值。

井下电视的最后缺点是其视野有限以及不能与其它测井仪器串接。

因此如需获得任何其它井内数据，都必须多次下入测井仪器。

但有几家公司正在进行把井下电视摄像机与一套生产测井仪器相连接的研究工作。

其中包括旋转器和示踪仪，甚至伽玛仪和电子仪。

当能以正规方案推出时，井下电视复合仪将成为生产测井的优选方法。

井下电视应用
尽管有若干缺点，井下电视正迅速在好多方面被选用。

通常使用包括套管和管类的技术状况检查、打捞作业、井下垢物和有机沉淀的检测以及流体进入测量。

井下电视尤其是工程测井的有力工具，因为它对故障给出图像诊断，这可使工程师们准确判断破损状态并做出最佳修复方案。

井下落物或卡钻图像会使打捞作业时选用合适的打捞工具，在有井内垢物或有机沉积情况下实际也应选用井下电视。

虽然实验室分析也可以指出垢物和有机沉积的存在，但只有借助生成物或原地环境的清晰图像才能真实地确定沉积物的性质及其对生产可能引起的故障。

此外当修井作业完成之后，还可以再下摄像机入井以判断清除沉积物的处理是否成功。

虽然难度较大，但用井下电视仍可获取流体进入的准确图像，特别是在大量水侵入的井内时。

井下电视还可用于检测流体和砂侵入。

总之，与大部份传统测井方法相比井下电视是进行井内分析的强有力工具。

井下电视与传统测井比较
一般地说,井下电视与传统测井方法相比的优越性主要取决于所需诊断问题的性质和成本差价。

在Coalinga地区，进行电视测井本身的费用低于其它大部分传统测井，但当考虑井眼准备的费用在内时，全部电视测井的成本约为一套工程测井或剖面测井费用的两倍。

应考虑的另一个因素是所占用的时间。

井眼准备和下入摄像仪一般需多占一天钻机时间，因此，当时间成本占主要比例时，并不总是选用井下电视。

总之，井下电视比传统电视的最重要优越性是它的实时功能，可使工程师们和摄像操作者们连续输出及时分析数据并易对重要井段重复检测。

1．工程检测
检测套管和工程破损是否需使用井下电视，主要取决于所需信息的价值。

如果是现场常见的故障且还有其它可知征兆，则往往选用一种简单的工程测井方法或甚至下入电磁套
管检测仪即可。

但如果套管损坏性质是不确定的，则一般值得下入井下电视。

2．打捞作业
打捞作业中如果第一次打捞已经失败，则下入井下电视往往可以节省时间、精力和费用。

在这种情况下通过得到落鱼真实图像和方法可做出准确判断而节省大量费用。

钻井和修井技术人员利用图像容易确定选用合适打捞工具及方法。

最后，通过使用井下电视能明显节省时间和金钱。

3．垢物和有机物聚集
在检测垢物和有机物聚集方面，井下电视测井所提供的资料是无可比拟的。

通常传统方法和非可视法都不能准确确定聚集物数量及它们给生产带来的危害。

井下电视是分析水垢、结腊和沥清聚集的经济合算的极好方法。

多数情况下，通过井下电视在修井前、后所获取的图像能有效判断所用的各种修井方法的效果。

4．砂粒与固体颗粒进入
井下电视还能给出进入井内的砂粒和固体颗粒的图像，这用传统测井法是不能检测到的。

砂粒进入一般表现为通过射孔孔眼或裂缝处流动细砂所形成的波浪云状的图像。

但如井内产生的流体不透明难以摄像，则需从环空泵入清洁流体，这会造成检测砂粒侵入的困难而需进一步解释和较多现场知识。

5．流体入侵
对于测量流体侵入，传统的示踪剂测井和转子流量计测量仍然能与井下电视竞争，特别当产生的流体不透明难以得到清晰图像时。

此时，为了给摄像提供清洁流体可能化费甚高，同时还因干扰原有自然流体流出而得到不真实信息。

总之，井下电视方法在工程测井、打捞和探测垢物与有机物沉积方面优于许多传统测井方法。

唯一可能的缺点是成本和需为摄像而需的井眼准备。

除此之外，取得实时可视图像仍然是获取信息的优良方法。

实例与对比
下面给出Coalinga地区井下电视测井的一些实例。

这些实例分析包括井下电视测井和多种传统测井的结果。

通过这些实例将对比各井使用各种测井方法的效益和结果。

1．实例一：自流注水
本例为在一口日产油和水分别为40桶和100桶的老井进行了增产作业。

但作业之后该井立即以600桶/天的速率产水，井内温度下降很多和出现大量清水。

这表明在增产作业期间已把附近上部水层处的套管穿了一个孔。

通过井温测井和工程测井迅速发现进水部位在360英尺处,可用挤水泥或下入隔离尾管两种方法进行修井，但需要更多资料来确定那种方法更有效。

于是下入井下电视摄像仪并得到进水点的图像（图1）。

图像表明从一个1英寸孔眼处有一股高压水射流进入井内。

根据经1英寸孔眼每天流入600桶水量所具有的压力，决定选用隔离尾管进行修井。

目前该井已恢复正常产量并认为修井作业是成功的。

图1 在套管上1〃孔眼向内喷水的电视图象
2．实例二：套管穿孔
该井为稳产井，平均日产油50桶，产水200桶,在停产以前从未发生过工程问题。

当把抽
油泵提出来之后，对井进行提捞，捞出物为多颗直径大于2(的岩石块,岩石性质表明系从上部地层落下来的。

工程测井表明,衬管是完整的，但在150(处套管有一大孔洞。

因不能确定孔洞的具体尺寸，因此也就难以决定应使用的修井方法。

用车装桅杆式井架下入井下摄像系统,摄像机是通过装有差压指示器（DPI）阀门下入套管和油管环空。

所获取图像表明在套管的一侧有一大孔洞（图2）。

因套管其余部均完好且无水进入,决定对孔洞处进行一般挤水泥并下入隔离尾管，这样可节省时间和费用并保持了套管内部的原有尺寸。

图2 约在60＇处有一4〃锯齿状大洞的电视图象
3．实例三：蒸汽刺穿
该井位于有效注蒸汽范围内，在一次包括新衬管和按放一保护套管柱修井作业之后，该井恢复生产，但很快就大量出砂。

起初认为可能是保护套管柱损坏了衬管顶部，尤其可能是防砂短节受损。

但在第三次起油管时发现在油管柱上有一个被蒸汽刺穿的洞。

于是认为出砂是由蒸汽刺穿造成的，不幸的是蒸汽刺穿发生在衬管顶部附近，且无法准确判断孔洞大小。

此时，对井眼进行了准备并得到井下电视测井结果。

由电视图像很快确定得知：蒸汽刺穿了防砂短节的一个带孔短节,它显然已明显损坏（图3）。

根据这些资料通过紧接在防砂短节下面的无眼衬管进行了挤水泥，于是修复了蒸汽刺穿。

如果没有故障部位的可视图像，有可能无法修复这口井。

图3 被蒸汽穿刺的防砂短节的电视图象
4．实例四：周期注汽损坏
周期注蒸汽在Coalinga地区已进行多年，但对在经受周期注热蒸汽下生产衬管损坏的原因却一直未能充分理解。

于是，为了改善周期注蒸汽方法，在注入10,000桶蒸汽后两周，对一新衬管进行了井径测井和井下电视测井。

井径测井表明衬管表面有一些不平滑,但只有通过电视图像才提示了问题本质（图4）。

电视图像表明衬管上有通过进油槽缝向内突出的不规则球状物（nodules）。

这些不规则球状物是脆的并易被摄像机的扶正器破碎掉。

于是认为这些小球体是地层砂粒在高温下因“玻璃化”（vitrified）所形成并被蒸汽压入的。

根据这些图像，在周期注蒸汽后使井恢复生产的方法是，下入刮子把进油槽缝处的不规则球状物刮掉。

图4 周期注蒸汽后在进油槽缝处不规则球状物的电视图象
5．实例五：有机物沉积和垢物清除
本例清楚表明用井下电视取得垢物和有机沉积物图像的价值。

本例中的井已关闭数年，在恢复生产之前进行了电视测井。

图像清楚表明整个产层井段都被稠污泥覆盖（图5）,估计污泥厚度约为1"。

于是决定必须进行溶剂冲洗才能使井正常生产。

选用一种特殊混合溶剂用3英尺长对口皮碗（opposed cups）进行冲洗。

然后，又摄取了电视图像。

这些
图像清楚表明冲洗成功（图6，7）。

至今该井日产油25桶，这对该地第一个重油区是丰产的。

总之，用井下电视判断垢物和有机物沉积的不良影响以及各井修井方法效果等方面具有无可比拟的作用。

图5 有机沉积物把衬管顶部和进油槽缝完全覆盖的电视图象
图6 溶剂冲洗后衬管顶部的电视图象
图7 溶剂冲洗后进油槽缝处的电视图象
结论
通过本文实例分析可知井下电视是一种特殊诊断仪器,在西Coalinga它已被广泛用于工程检查、套管修复、流体侵入和地层损害分析。

需指出的是，井下电视需要附加井眼准备且其成本比较简单的工程测井方法多一倍。

为确定井下电视对某一特定油田是否有效，建议要试用几次。

此外，还应查阅与当地情况的有关文献及和实例分析。

有不少讨论井下电视效益的文章，在使用该方法之前应当加以研究[2,3,4]。

总之，在开采或钻井工程师们的诊断手段中应当包括井下电视。

更重要的是该项技术正在不断改进之中，这将会降低其使用成本。

正在研制的井下电视联合测井系统，它能成为几乎能满足所有生产测井需要测井方法。

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