国外井下无线传输技术

1、国外井下无线传输技术无线传输技术近年来在石油行业试井、完井监测、随钻测井方面应用较多。国际 上知名公司哈里伯顿、斯伦贝谢、EXPRO贝克等公司都有此项技术的广泛应用。主要 有两种类型无线传输方式：以哈里伯顿为代表的声波无线遥测系统 ATS和以斯伦贝谢为 代表的电磁波无线遥测系统 ENACT一哈里伯顿ATS声波遥测系统1、系统简介该系统主要用于和5in外径的DST工具连接，该系统最大作业深度12000ft 3650n 系统参数见表3-1 o表3-1 ATS声波遥测系统参数表传输方式外径内径工作压力工作温度采样间隔电池寿命声波5.25i n2.25i n15000psi165 C10s-实时1s-

2、存储20天系统使用了模块的概念，中继器是系统的核心，负责工具之间的系统通讯，增加系统间的通讯距离。中继器一般相隔 1500英尺，也根据井况而变化。系统最多可安装6个中继器。多用途压力计可以测量不同深度处的温度和压力，实时传输到了地面，该系统装有双蓝宝石/单/双石英压力计，存储能力达1MM数据组。无线实时声波遥测系统的优点：平安：不需要电缆，明显地减少了人员面临井口高压和潜在的H2S和有害流体带来的健康平安伤害。作业：通过使用声波遥测系统，代替环空压力触发井下工具，减少了套管压力 的限制，也防止了高压井的压井泥浆对环空压力控制工具的影响。质量：在DSTM试期间，基于油藏响应，根据井下数据，可以及

3、时地改变测试 程序，增加了 DST测试期间数据获取的质量，确保到达测试目标。2、三个声波无线遥测应用管柱图1某高压井上应用的ATS测试管柱2022年，哈里伯顿进行了非常规测试技术试验，作业的目标就是研究取代常规DST测试技术的可行性，该井用注入测试，适应作业平安和环境限制的情况。 图3-1是测试管柱图，包括井下压力计和声波中继器。 在测试期间，来自井下压力计的数据用声波实 时传送，可以恒定控制注入参数，维持在破裂压力以下。进行实时数据传送，在测试期 间可以调节原程序，不需要起出工具，等待数据解释。在作业中使用无线系统起到了重 要作用。因为在测试期间没有预料到产砂，阻碍了使用电缆系统下到目标深度

4、回收数据。测试树放射性标志短接中继器2-0m2 7/8油管 中继器3-577m中继器4-1195m中继器5-1804m中继器6-1959mRD平安循环阀OMNI循环阀封隔器-2633m压力传感器-2080m选择测试阀-2089 mRD循环阀压力传感器目的层-2648mELIWTRD循环阀ATS发送器选择测试阀PVT取样筒压力计托筒OMNI循环阀震击器平安短接CHAMP IV封隔器封隔器下平安接头延时点火头Van Gun延时点火头排气孔图3-1高压井声波无线传输测试管柱图图 3-2 FasTest System官柱结构(2) FasTest? SystemFasTest?快速测试系统图3-2具有

5、有限的散发、零生产烃类流体取样，利用了 密闭试井理论和方法，采集数据和流体样品，做出合理的开发和评估决策。使用哈里伯 顿ATS声波遥测系统进行井下监测，能够进行实时的测试分析和控制。它是一个非燃 烧系统，解决了测试中健康平安环保问题。特点：动态的油藏性质，孔隙度，表皮因子和初始油藏压力。 FasTest 分析技术可以 从采集的瞬态压力数据中快速容易地计算油藏性质。三个 600 cc 取样，到达最新取样技术。在测试任何时间，取样可以独立地在地 面启动，可用三种控制机构之一控制：声波遥测、环空压力、定时器。 不需要燃烧或处理大量的油藏流体 实时的井下数据采集和传输 实时的地面控制井下采样3Smar

6、Test? 系统SmarTest?系统是最先进的遥测作业的测试装置，它综合了现有的DST技术和当前的DST工具和采样工具的开展，应用于裸眼井测试，但修改后也能应用于套管井测试。 该系统比常规裸眼测试能够低风险地采集油藏数据和流体样品如图3-3。其中NR封隔器是非旋转的膨胀式封隔器，管柱下压坐封，上提解封。功能：能够计算渗透率、表皮、产能指数、油藏压力； 记录实时的压力和温度、测量流体流量 一次下入，测试多层新特点：与以往管柱相比， 图 3-3 管柱中多个工具采用了遥测技术， 如从上到下依次为： 遥 测循环阀、遥测测试阀、遥测 FasTest 取样筒。实现了无线传输温度压力等数据，同时 实现了无

7、线遥测开关井、循环阀、PVT取样，开展成为一种无线遥测综合技术 SmarTest?， 是最先进的遥测测试装置。二斯伦贝谢EnACT无线井下油藏测试系统1、系统简介斯伦贝谢开发的EnACT无线遥测传输系统基于低频的电磁信号， 系统总的设计如图 3-4所示。在系统中，将无线传输和原有的IRDV技术相结合，形成一个综合技术。系 统的通讯是双向的， 地面-井底和井底 -地面。 遥测性能取决于地层电阻率、 完井结构和 井筒流体。现场测试从HUB到地面传输范围到达1828.83200m安装中继器能够扩展深度范围。对于典型的油藏测试环境，只需要一个中继器，对于深井可能需要更多的中 继器。在地面，系统有连接到

8、井口的电缆，离井口大约300ft，连接着地面传送和接收盒, 地面这两点能够传送和接收信号。系统参数见表3-2。该无线系统可以和无线激发点火头一起使用，可用于多层选择射孔。I钻杆大容量取样器压力计托筒钻杆RD TST ValveATS中继器震击器钻杆VR Safety Joint钻铤上NR封隔器遥测循环阀Drain ValvePig CatcherPig Launcher压力计托筒IPO循环阀Drill CcllsrsATS发送器遥测测试阀FasTest取样筒1Drill CollarsFasTest取样筒2BlankOff Shoe JointJunk Chamber Access Valve

9、Junk Chamber Drain ValveATS大孔径接收器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测试阀和循环阀HUB 含压力计4个地面采集 和传输g 1 11/16-in 中继器和绝缘接头图3-4 EnACT无线遥测系统图图343 BSmarTest?系统管柱图D J) fi2、系统结构功能特点EnACT系统由地面采集和传输

10、单元、井下单元组成。井下单元包含：HUB智能遥测双阀IRDV、中继器等组成。与前述的哈里伯顿的 SmarTest?系统相同之处是：都采 用了无线遥测测试阀来开关井。不同之处是：前者采用声波遥测，遥测测试阀连接于发 送器下部；后者采用电磁波遥测，同时也能用环空压力脉冲或定时器控制测试阀开关； 测试阀连接于发送器HUB上部；EnACT可以和无线激发点火头一起使用，用于多层 选择射孔。1 HUBHUB是井下无线系统的核心，相当于前面的发送器。它包含了 4个压力和温度计和 必须的无线传输和接收的电路。安装在HUB内的每个压力计都有独立的电池和电路， 用 于处理和记录数据。该设计保证了任何无线遥测系统出

11、现故障时采集数据的平安。表3-2 EnACT主要指标表参数系统单元HUB中继器最大外压MPa90103工作温度C150150最大外径mri13342.8内径mri57测量压力计个41单级传输距离m61030486103048最大数目662智能遥测双阀IRDV智能遥测双阀IRDV是快速动作、独立控制、全通径屡次循环双阀。靠低密度的 环空压力脉冲独立或依次控制测试阀球阀、和循环阀滑套型。在探井和完井中使用了数千次，经历了从轻型的盐水到重型的泥浆系统。IRDV对其它工具作业的压力波动、通常的作业过程、水力压裂是不敏感的。将IRDV连接于HUB±部，可将IRDV的开关状态反应阀到地面，可无线

12、遥测控制阀 的开关。同时保存了 IRD V原有的功能，能够通过常规的压力脉冲控制。3中继器中继器的无线遥测性能同 HUB然而，仅有一个通向环空的压力测量装置。如果需 要测量其它管压，可以下入一个 HUB乍为一个中继器。3、斯伦贝谢无线遥测系统在测试优化上的应用无线遥测系统在沙特阿拉伯应用了 3 口井、6井次，见表3-3。每次作业数据都 在地面成功地接收。显示系统InterACT 如图3-5所示。表3-3斯伦贝谢无线传输系统在沙特阿拉伯测试应用统计表图3-5井场无线井下-地面数据采集机构4$ RealTmneAfflElspSfrdiirrie-. h井名井A井B井C测试编号121212时间d5

13、64787深度m308024261929188932002875井底温度C86.168.390.092.292.787.7取大油压MPa75.868.958.665.582.747.5HUB平均套压MPa31.726.822.321.335.035.1图3-6无线传输的井底压力数据和记录的存储数据是一致的在测试中，使用无线系统获得的实时数据显示在图3-6中，被存储数据组覆盖。实时和存储数据都来自装在一个 HUB中的同一个压力计，图3-6证实了实时的数据和存 储数据是一致的。无线遥测系统传输的全分辨率数据和压力计的存储数据都是预期的结 果。1井下操作的核实-核实测试阀的开关传输到地面的压力数据可

14、以用来验证核实井下工具的操作。在沙特阿拉伯现场的 测试主要在低渗透率区域，工作的主要难点是，核实射孔和测试阀的操作。在这些井中 可能很难或不可能从地面压力数据核实正确的工具操作。井底数据不仅可以用来核实阀的操作，还能确信完全的压力保持，如图 3-7所示。通过直接核实测试阀的正确操作， 就可以消除一些疑问或如果有一些问题， 就直接采取一些补救措施。这个过程不仅节省 了时间，还确保了数据的可靠性。但是它确保了潜在的风险作业如使用电缆 例如下入 通井规的作业就不进行了。节约了时间，简化了作业。另外，传输井下数据，无线遥测系统能够提供测试阀的一个反应状态。g B)DH>DffnhDle Prea

15、-sure Wefl Head Pre4-&ureDowiholeshuEdn attester井下关井后无线传输核实了测试阀已关闭井下关井后井口压力无变化 1 r 106:00:00茁航的DB 帅炯強:00:聞10:00:001L:軌貫Time图3-7在测试阀关井的瞬间地面和实时井下压力数据2监测氮气举升一优化气举在氮气举升作业中，通常很难精确地测量井的产能。地面流动和压力测量一般都是 不规那么的，这一过程可能是反复的，消耗时间的，有很大的优化的时机。图3-8表示了在氮气举升过程中实时采集的地面压力和井底压力。而氮气注入速度和连续油管深度没有显示出来，很清楚该区域的产能有限，是由于气

16、举没有提供足够的油藏流动，而产生了压力下降。井底压力倔 Berthale Riessure « Well Ftc-ssureN2 Irfting 5000ft图3-8 在井A-测试1上连续油管氮气举升中井底压力和地面压力N2 lifbng© 10000ft井口压力3意外事件的管理-核实射孔实时的井下数据特别有价值的应用就是在突发事件发生的时候，要求一个细致的系统的解决问题的方法，正确地识别问题，采取补救措施。借助实时的井下数据，这个过 程就可以明显地简化，井 A-测试2就是一个例子。.电 nEl!A£dI:II "I *304Z44&50515S

17、ElpMdtimei, h图3-9射孔作业前井 A-测试2的井口压力在液垫置换、封隔器坐封后，用无线遥测系统监测了压力。在井里下入钢丝，进行投棒点火前，井口压力出现了下降。然而无线系统发出信号，井下压力却增加了，如 图3-9所示。这说明了射孔前井口和油藏间已经连通。通过井口压力测量，作出流动决 策，确定是否孔眼连通。说明无线遥测系统迅速识别和核实了压力增加是由于油藏效应 引起的。当用其它的方法证明同样的信息时，将会花费更多的时间。三EXPRO5线遥测系统及在生产完井上的应用EXPRO公司2005年将其电磁遥测系统CATS应用于生产完井中，使用完井或油 管作为电磁传输路径如图3-10。不需要永久

18、电缆、电缆夹子和电缆穿越井口和封隔 器。电磁系统按规定的间隔传输数据，能够有效地管理油藏。代替电缆作永久监测。系 统电池供电，传输的数据量主要取决于工具的下入深度，但是完井、地层电阻率和地面 设备也都有一定的影响。系统已经从 10000ft将数据传输到地面，不需要任何中继器。电路贴近油管1：詁I信号井口信号拾取遥测信号拾取完井工作筒压力传感器packCaTS工具电磁耦合从工具到油管电池生产油管ProductionTub-ing生产封隔器PackorCauinQ套管*公©电磁波沿完井及套管传播X.-E.yi.脚g旳才.pwfkagfltmg w gnpipcgjnand图3-10 EXPRO公司CaTS系统生产完井应用示意图参考文献1胡长翠，“井下测试数据无线传输技术探讨，?钻采工艺?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