井下成像?絞車?編碼器深度計量系統(tǒng)在修井工程中的適配研究

摘要

在地?zé)峋?、油氣井、水文井修井補(bǔ)井可視化作業(yè)中，除圖像質(zhì)量之外，深度計量精度直接決定病害定位準(zhǔn)確性。深度數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，會造成故障井段定位偏移，修井工具下錯位置，帶來施工失敗。目前主流方案采用光電編碼器搭配計米輪絞車，配合井下成像探頭組成整套檢測系統(tǒng)。本文分析光電編碼器計米工作原理，剖析修井施工現(xiàn)場造成深度計量誤差主要來源：電纜打滑、電纜形變、計米輪壓緊不足、井筒阻力拖拽等。針對修井復(fù)雜工況，研究成像系統(tǒng)、絞車、光電編碼器三者之間適配要點(diǎn)，提出誤差抑制手段、現(xiàn)場校驗(yàn)方法。工程實(shí)踐證明，做好設(shè)備匹配、現(xiàn)場校驗(yàn)，可以將深度誤差控制在工程允許范圍，保障修井病害定位可靠。

關(guān)鍵詞：井下成像；光電編碼器；絞車；深度計量；修井工程；計米誤差

引言

可視化修井作業(yè)，既要獲取井筒內(nèi)壁圖像，又要精準(zhǔn)記錄病害所處深度。如果深度數(shù)據(jù)存在幾十米偏差，即便圖像看清套管破損位置，施工時工具無法精準(zhǔn)對準(zhǔn)故障井段，補(bǔ)井、洗井作業(yè)全部失效。

光電編碼器計米原理：電纜直線位移驅(qū)動計米輪旋轉(zhuǎn)，光電編碼器把旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)化脈沖信號，控制器換算得到下入深度。該方案廣泛用于各類井下成像絞車。但修井現(xiàn)場工況復(fù)雜，電纜受拉伸、摩擦、抖動，容易引入計量誤差。很多項(xiàng)目只關(guān)注成像畫面清晰度，忽略深度計量系統(tǒng)的適配與校驗(yàn)，埋下工程隱患。本文圍繞成像?絞車?編碼器整套系統(tǒng)，研究修井工況下適配策略與誤差控制措施。

1 光電編碼器深度計量基本原理

壓緊計米輪與電纜表面緊密貼合，電纜收放帶動計米輪同步轉(zhuǎn)動，電纜直線位移轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；同軸連接光電編碼器，碼盤旋轉(zhuǎn)完成光電轉(zhuǎn)換輸出脈沖；控制系統(tǒng)根據(jù)計米輪周長與脈沖數(shù)量，計算電纜下入長度，輸出深度數(shù)值。整套系統(tǒng)的前提條件：電纜和計米輪之間不能發(fā)生相對滑動。一旦打滑，脈沖計數(shù)少于實(shí)際行程，深度讀數(shù)小于真實(shí)下入深度。

2 修井現(xiàn)場深度計量主要誤差來源

1）計米輪壓緊力不足：井下作業(yè)震動，電纜和計米輪發(fā)生打滑，是現(xiàn)場最主要誤差來源。修井作業(yè)起下探頭阻力波動大，更容易出現(xiàn)打滑。

2）電纜拉伸形變：深井工況，電纜自重產(chǎn)生拉伸，電纜被拉長，顯示深度大于實(shí)際探頭深度。

3）井筒內(nèi)阻力拖拽：探頭在井內(nèi)遇到套管臺階、井下落物阻擋，電纜局部拖拽拉扯，造成計米失真。

4）設(shè)備參數(shù)設(shè)置錯誤：計米輪周長參數(shù)現(xiàn)場錄入錯誤，帶來系統(tǒng)性固定偏差。

5）絞車排纜不整齊：電纜堆疊擠壓，造成計米輪受力異常。

3 井下成像?絞車?編碼器系統(tǒng)工程適配要點(diǎn)

第一，機(jī)械結(jié)構(gòu)適配：計米機(jī)構(gòu)必須保證足夠壓緊力，針對深井粗電纜，壓緊機(jī)構(gòu)具備壓力調(diào)節(jié)功能；自動排線絞車優(yōu)于簡易手動絞車，保證電纜整齊排布，避免電纜跳離計米輪。修井工況井筒雜物多，探頭容易遇阻，絞車應(yīng)當(dāng)具備拉力保護(hù)功能。

第二，電氣與軟件適配：編碼器脈沖參數(shù)、計米輪周長參數(shù)必須和硬件匹配；軟件具備深度清零、深度修正補(bǔ)償功能，方便現(xiàn)場校準(zhǔn)。

第三，電纜選型適配：修井作業(yè)電纜外層耐磨護(hù)套，減少打滑磨損；深井工況充分考慮電纜拉伸量，必要時做拉伸補(bǔ)償。

4 現(xiàn)場校驗(yàn)與誤差控制工藝

1）井口基準(zhǔn)校驗(yàn)：探頭探頭對準(zhǔn)井口位置，深度數(shù)值清零，作為基準(zhǔn)零點(diǎn)。

2）套管接箍校驗(yàn)：井筒套管接箍在成像畫面清晰可辨，將成像識別出的接箍深度和鉆井原始檔案接箍深度比對，以此校驗(yàn)整套深度計量系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)偏差及時修正。該方法是修井現(xiàn)場非常實(shí)用的校驗(yàn)手段。

3）嚴(yán)控打滑風(fēng)險：作業(yè)過程觀察計米輪跟隨狀態(tài)，出現(xiàn)電纜打滑跡象及時停機(jī)調(diào)整壓緊力。

4）深井作業(yè)分段復(fù)核，長井段每隔幾百米利用套管接箍復(fù)核深度，不能一次下到底不校驗(yàn)。

5 工程實(shí)例

某地?zé)嵝蘧?xiàng)目，井下成像檢測識別濾水管堵塞故障，儀器顯示深度960?980m，未做深度校驗(yàn)。后續(xù)洗井工具按照該深度下入，作業(yè)后發(fā)現(xiàn)處理井段和真實(shí)堵塞位置偏移22米，修復(fù)效果很差。后續(xù)采用套管接箍法重新校準(zhǔn)編碼器計米系統(tǒng)，復(fù)核病害真實(shí)深度，重新施工，修復(fù)達(dá)到預(yù)期效果。該案例表明深度計量校驗(yàn)是可視化修井不可省略工序。

6 結(jié)論

井下成像可視化修井，圖像質(zhì)量與深度計量精度同等重要。光電編碼器計米系統(tǒng)容易受打滑、電纜拉伸、井筒阻力影響產(chǎn)生誤差。通過機(jī)械壓緊優(yōu)化、參數(shù)正確配置、利用套管接箍現(xiàn)場復(fù)核校驗(yàn)，可以有效控制深度誤差。在修井施工方案中，應(yīng)當(dāng)明確規(guī)定深度校驗(yàn)工序，不能只看重畫面而忽略深度計量系統(tǒng)適配，保障病害定位準(zhǔn)確可靠。

參考文獻(xiàn)

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老舊地?zé)峋ň淳梢暬に嚺c井下成像系統(tǒng)配套施工方案研究 關(guān)鍵詞

核心主題詞

老舊地?zé)峋?，地?zé)峋淳?，地?zé)峋ňに嚕鲁上裣到y(tǒng)，可視化施工，配套施工方案

故障與病害類

地?zé)峋氯瑸V水管堵塞，結(jié)垢堵塞，泥沙淤積，含水層堵塞，回灌衰減，井內(nèi)結(jié)垢，套管破損，濾水管腐蝕，井內(nèi)雜物，地?zé)峋a(chǎn)能下降

井下成像設(shè)備類

井下電視，鉆孔電視，井下攝像系統(tǒng)，深井成像探頭，井下全景成像，井下內(nèi)窺檢測，井下成像絞車，井下成像電纜，井內(nèi)圖像采集

工藝技術(shù)類

可視化洗井，可視化通井，洗井工藝，通井施工，高壓水射流洗井，氣舉洗井，活塞洗井，化學(xué)洗井，物理洗井，洗井前后對比檢測，井下工況判識，病害定位，井內(nèi)缺陷識別

工程應(yīng)用參數(shù)

地?zé)峋畽z修，地?zé)峋\(yùn)維，存量地?zé)峋脑?，地?zé)峋迯?fù)，濾水管修復(fù)，洗井效果評價，成井質(zhì)量評估，井內(nèi)狀態(tài)研判，施工全過程可視化

研究與方案類

施工工藝研究，配套施工方案，現(xiàn)場施工工藝，施工流程優(yōu)化，病害成因分析，施工風(fēng)險防控，洗井效果驗(yàn)證，工程案例

行業(yè)相關(guān)

中深層地?zé)?，地?zé)峁┡?，地?zé)豳Y源開發(fā)，地?zé)峋\(yùn)維檢修，地?zé)峄毓?/strong>

老舊地?zé)峋?地?zé)峋淳?通井工藝,井下成像系統(tǒng),可視化施工,地?zé)峋氯?濾水管結(jié)垢,泥沙淤積,回灌衰減,井下電視,鉆孔電視,可視化洗井,物理洗井,化學(xué)洗井,地?zé)峋迯?fù),存量地?zé)峋脑?病害定位,洗井效果評價,配套施工方案,地?zé)峋\(yùn)維