試井?dāng)?shù)據(jù)傳輸技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀研究

張忠 中海艾普油氣測(cè)試（天津）有限公司湛江分公司

試井是石油工程常用地質(zhì)勘探手段，通過(guò)井的流量、壓力等參數(shù)變化的觀測(cè)，評(píng)估井的特點(diǎn)，了解該區(qū)域的油藏特性，為井下開(kāi)采提供指導(dǎo)。試井?dāng)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確、全面?zhèn)鬏斒窃嚲夹g(shù)有效應(yīng)用的基礎(chǔ)，但目前井下環(huán)境更為惡劣，干擾因素增多，試井?dāng)?shù)據(jù)傳輸難度加大，需選用合理試井?dāng)?shù)據(jù)傳輸技術(shù)。

一、井下存儲(chǔ)技術(shù)

在試井?dāng)?shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，井下存儲(chǔ)技術(shù)為傳統(tǒng)技術(shù)手段，在開(kāi)展試井工作時(shí)，于井內(nèi)合適位置放置存儲(chǔ)設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備，如電子壓力計(jì)等，采集井內(nèi)各項(xiàng)參數(shù)。在試井工作完成后，將所有設(shè)備升至地面，通過(guò)設(shè)備內(nèi)置的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將試井?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)移至計(jì)算機(jī)中，完成試井?dāng)?shù)據(jù)傳輸[1]。基于上述原理可知，井下存儲(chǔ)技術(shù)的操作便捷、可獲取完整的試井?dāng)?shù)據(jù)，適用于深井測(cè)試、閥下關(guān)井測(cè)試等作業(yè)。但在測(cè)試過(guò)程中，技術(shù)人員對(duì)井內(nèi)狀況、設(shè)備運(yùn)行等內(nèi)容不了解，一旦井內(nèi)出現(xiàn)異常或設(shè)備出現(xiàn)故障，需重新采集數(shù)據(jù)，降低試井效率，數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿つ啃暂^強(qiáng)。

二、基于電纜的地面自讀技術(shù)

地面自讀技術(shù)是指通過(guò)采用一定手段，將井下數(shù)據(jù)傳輸至地面的技術(shù)，目前常用電纜、無(wú)線傳輸?shù)仁侄巍；陔娎|的地面自讀技術(shù)以電纜作為傳輸手段，連接測(cè)試設(shè)備與接收設(shè)備，實(shí)現(xiàn)試井?dāng)?shù)據(jù)的傳輸，常用的測(cè)試工具包括Data Latch 工具、EMROD 工具等。在實(shí)際作業(yè)中，該技術(shù)的效率高、支持?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，但因電纜的敷設(shè)，加大了試井作業(yè)的工作量，且支持井口關(guān)井，在此基礎(chǔ)上，易在井筒儲(chǔ)集效應(yīng)作用下，引發(fā)數(shù)據(jù)偏差，降低試井?dāng)?shù)據(jù)精度，加大作業(yè)成本。尤其是低壓低滲井，基于電纜的地面自讀技術(shù)劣勢(shì)更為突出。同時(shí)，在數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸中，電纜普遍表現(xiàn)出傳輸效率低、不適用于惡劣環(huán)境的問(wèn)題，平均速率不足500kb/s，影響試井?dāng)?shù)據(jù)傳輸成效。

針對(duì)該技術(shù)的缺陷，研究學(xué)者對(duì)電纜傳輸手段進(jìn)行創(chuàng)新研究，提出光纖傳輸技術(shù)，利用光纖電纜的高性能，彌補(bǔ)普通電纜的缺陷。例如，雪佛龍油田企業(yè)研發(fā)的光纖電纜，內(nèi)部含有三根光纖，可將傳輸速率提升至1M/s；蔚藍(lán)仕企業(yè)研發(fā)的光纖電纜，支持高溫、高壓環(huán)境的數(shù)據(jù)傳輸，適用于200℃、100MPa 的運(yùn)行條件。但在實(shí)際工作中，光纖電纜的成本處于較高水平，使該技術(shù)的應(yīng)用受到限制[2]。

三、基于全井無(wú)線的地面自讀技術(shù)

該技術(shù)以全井無(wú)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(yōu)勢(shì)，常用技術(shù)如下：

（1）低頻電磁技術(shù)，該技術(shù)依托于低頻電磁波實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，無(wú)須應(yīng)用電纜，可降低作業(yè)成本，減少作業(yè)量，且適用于大部分鉆井結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)傳輸有保障。但在數(shù)據(jù)傳輸中，低頻電磁波的衰減會(huì)影響傳輸質(zhì)量，使數(shù)據(jù)傳輸受噪聲等因素干擾，所以低頻電磁技術(shù)的適用地層有限。目前低頻電磁技術(shù)在國(guó)內(nèi)石油作業(yè)中應(yīng)用較少，國(guó)外代表性作業(yè)系統(tǒng)為Demeter 系統(tǒng)、EnACT 系統(tǒng)等。

（2）泥漿脈沖技術(shù)，該技術(shù)常用于多井工況下的不穩(wěn)定試井作業(yè)中，利用采油作業(yè)時(shí)套管內(nèi)的泥漿，形成泥漿脈沖，根據(jù)泥漿脈沖分析，獲取試井?dāng)?shù)據(jù)，可用于井間連通、斷層及走向的試井作業(yè)中，還可預(yù)測(cè)井的參數(shù)、儲(chǔ)能系數(shù)、流動(dòng)系數(shù)等數(shù)據(jù)。總的來(lái)說(shuō)，泥漿脈沖技術(shù)具有測(cè)試范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸速率高等優(yōu)勢(shì)。但在實(shí)際試井作業(yè)中，該技術(shù)不適用非偏心口井。

（3）應(yīng)力波技術(shù)，該技術(shù)以固體振動(dòng)形成的應(yīng)力波為核心，依托于振動(dòng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)試井?dāng)?shù)據(jù)傳輸，常用工具為磁致伸縮材料，目前常用系統(tǒng)為WLYL 無(wú)纜永久式壓力測(cè)量系統(tǒng)，支持高溫環(huán)境。但在實(shí)際應(yīng)用中，基于應(yīng)力波的特殊性，僅可在固體中傳播，加大試井作業(yè)量，且信號(hào)傳輸速度偏低，所以該技術(shù)僅適用于對(duì)傳輸速率要求不高的淺井試井?dāng)?shù)據(jù)傳輸。

（4）聲波技術(shù)，該技術(shù)原理與應(yīng)力波技術(shù)類似，差異在于傳播方式，應(yīng)力波僅可通過(guò)固體傳播，聲波可通過(guò)鉆井液或固體管道傳播，其系統(tǒng)運(yùn)行功率低于應(yīng)力波。目前常用的系統(tǒng)為ATS 系統(tǒng)與DTS 系統(tǒng)，可通過(guò)中繼器的增加，擴(kuò)大傳輸距離，適用于多種類型的油井，成本偏低，但信號(hào)傳輸時(shí)易出現(xiàn)失真、衰減等現(xiàn)象，加大信號(hào)接收難度，技術(shù)應(yīng)用局限性較大。

四、混合傳輸技術(shù)

在試井?dāng)?shù)據(jù)傳輸中，混合傳輸技術(shù)是指配合使用兩種傳輸技術(shù)，通常配合使用無(wú)線傳輸與電纜傳輸兩項(xiàng)技術(shù)，整合技術(shù)優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)試井?dāng)?shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。在實(shí)際試井作業(yè)中，混合傳輸技術(shù)可實(shí)現(xiàn)跨測(cè)試閥的數(shù)據(jù)傳輸，其運(yùn)行原理如下：以無(wú)線傳輸方式向測(cè)試閥發(fā)送信號(hào)，以電纜傳輸方式將測(cè)試閥信號(hào)傳回至地面，完成雙向通信。國(guó)外研發(fā)的代表性傳輸工具為Data Latch 工具、EMROD 工具等，國(guó)內(nèi)研發(fā)的代表性傳輸工具為JJ2 系列工具。

其中，Data Latch 工具為實(shí)現(xiàn)測(cè)試閥接收、傳輸功能，引進(jìn)電磁耦合技術(shù)，通過(guò)耦合通信磁芯結(jié)構(gòu)，與試井工具——電子壓力計(jì)連接，適用于高壓試井環(huán)境，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量較大，最高為960000 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)；EMROD工具可實(shí)現(xiàn)跨測(cè)試閥通信，引進(jìn)低頻電磁波技術(shù)，適用于高溫高壓試井環(huán)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(huán)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(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的傳輸。和單一傳輸技術(shù)相比，混合傳輸技術(shù)的傳輸質(zhì)量更高，具有抗干擾、速率高、能耗低等優(yōu)勢(shì)，但工藝相對(duì)復(fù)雜。

五、結(jié)論

綜上所述，目前試井?dāng)?shù)據(jù)傳輸技術(shù)包括四類：井下存儲(chǔ)技術(shù)操作便捷、數(shù)據(jù)獲取全面，但數(shù)據(jù)采集盲目性較強(qiáng)，效率偏低；基于電纜的地面自讀技術(shù)，可支持?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，但成本偏高；基于無(wú)線傳輸?shù)牡孛孀宰x技術(shù)，具有技術(shù)多樣、成本、操作便捷優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)踐中均存在一定局限性；混合傳輸技術(shù)的抗干擾能力強(qiáng)、支持深井測(cè)試，但成本偏高。