CN88101897A - 直接获取油井井壁图象的方法及其电视摄象系统 - Google Patents

Abstract

一种直接获取油井井壁图象的方法及其电视摄象系统，采用了一种专门设计制造的具有间歇摄象机构的摄象探头，代替了传统的电测法，不仅能获取井深方向的图象，而且可以360°圆周方向旋转摄取图象，达到了直观地获取井下资料的目的，所摄图象清晰，分辨率高。

Description

本发明属于直接获取油井井壁图象的方法，与井壁测试有关。

我国的石油资源比较丰富，陆地和大陆架都蕴藏着石油，因此，合理和科学的开发石油资源，有着重要的经济意义。在石油开发的井下作业过程中，直观的井壁图象对施工的工程质量和采用的技术措施有着重要关系，决定着井下施工的成败。从地质布井、地质研究、地层产状、压裂施工寻找合适的含油段，到分析射孔质量、套管修补、坐封等无一不需要直观图象。

在浅油层开发中，经典的测井方法几乎都采用电测法，（《电法测井》，张庚骥编，石油工业出版社，1985年），电测法包括自然电位测井、电阻率测井、侧向测井、感应测井和电磁波测井等，所有这些方法都把变化的电参量沿井深方向展开，得到相应的一系列曲线，然后根据已掌握的岩层各种特性知识和经验，对曲线作出解释，为工程施工、油田开发提供设计依据。但是所有方法都无法取得直观资料，因而人们对各种石油开发中的问题只能囿于推理探测，至今仍有一些实际工程现象无确定的解释。长期以来，石油工作者试图寻求更为直观地获取井下资料的手段。

井下超声波电视系统（《声波测井原理》，楚泽涵编，石油工业出版社，1985年）曾引起国内外同行的关注，但由于该系统的分辨率、清晰度受温度影响而显得不足，以致未能在实际中得到广泛应用。

国内长江水利规划局1986年研制成一种探测水坝内部情况的电视摄象机，它只能单向摄象，且摄象管分辨率低。

本发明的目的在于提供一种新的测井方法与新的井下电视摄象系统，从而直接获取裸眼油井井壁的图象。在人们所熟悉的成象方法中，光学成象的质量最高，井下电视就以这一基本事实为依据。

本发明是按以下方案实现的：井下电视摄象系统采用微机控制的CCD摄象机和结构特殊的光学系统，并配以电子快门，直接获取井壁图象。图象信号经视频同轴电缆输到地面，经控制器、图象处理器、录像机、监视器直接显示井壁图象，后经自动照象系统拍片，把井壁资料永久记录保存下来。

由于油井是细长孔，所以要获取井壁图象，光学系统需以360°园周方向旋转，步进电机、电子快门、光学系统之间匹配成间歇摄象机构，从而获得正常的井壁图象。

在沿园周拍摄的同时，摄象探头还必须沿井深方向移动，为了防止漏测或图象重复，需要合理地计算出垂直测井的速度。

井下电视摄象系统在摄象的同时，还必须取得空间方位信号。采用光学罗盘给出磁北信号，摄象机光学系统每旋转一周就会出现一个磁北信号脉冲，信号脉冲到达地面，经与图象信号复合，在图形上直接显示磁北方位。该脉冲由图象处理器自动切换，使整个图象磁北对准，完成径向定位。垂直方向的定位是依靠深度的测量完成，深度计设在地面，根据电缆移动的距离，以电压变化的大小来测定，采用光电脉冲转换器显示，从而确定垂直位置。

井下电视摄象系统地面设施的主要任务是，使摄象探头按要求上下移动，完成全井深测井，同时把摄象机传到地面的信号在显示器上重现，并为摄象机输入同步信号，把深度信号、磁北信号叠加在图象上。地面设施由电缆车、水灌车、仪器车三部分组成。电缆车专供电缆起放用，装有深度计;水灌车加注SP-169冷却液专供置换液;仪器车装有控制显示仪器，井下信号的接收及地面信号传输均由仪器车来完成。

图一为井下电视摄象系统的地面设施框图。

摄象探头是系统的技术核心部分。

图二是摄象探头简图。图中，1CCD摄象机，2步进电机，3光学成象转象系统，4反射镜驱动部分，5棱镜驱动部分，6摄影窗口，7照明光源，8浮标。

井下摄象探头呈园柱形，它的提升和下降均由地面电缆车经电缆屏蔽层传递动力。注水管与电缆同步进行。为了达到同步的目的，水管滚筒由深度计发出的深度信号控制转速，使水管与电缆同步。

在摄象过程中，探头有时会偏离轴线，从而引起摄影系统的象距变化。为此，在摄象探头两端装有扶正器进行伺服调焦，确保图象清晰。

探头壳体采用不锈钢制成，分段连接。光源、步进电机及CCD摄象机均由特殊的水冷装置冷却。冷却水采用注入水，经换热后喷出。喷头上装有单向阀，以防逆向灌入。探头上吊环由电缆屏蔽层固定，屏蔽层采用钢丝网起承重作用。整个壳体连接面均采用耐油橡胶密封圈。密封失效，后果将是很严重的。

探头在常温下装配。当探头放至油井深处时，压力和温度会发生变化，电子器件的性能参数也会发生变化，整个系统将失去稳定性。为此，采取壳体表面涂以绝热层，装设半导体制冷片，和置换液自然循环冷却等综合性措施来保证系统的稳定性。

实现井下电视摄象，除光学系统是一个关键技术外，照明光源也很重要。实验证明，当油层厚度超过5mm时，用强光源照明原油透过率几乎等于零，即不透过可见光，当源油层厚度为0.8mm时，可见光波段几乎完全透过。实验又表明，照明光源的波长λ＝1.6微米时透过率最高。可以看出，对于生产井的拍摄，照明光源应为λ＝1.6微米波段最佳，透过率最高。另一方面，要在油井中直接利用光学方法摄象，只能寻求技术上的解决途径，以减小油层厚度，例如采取置换的方法来达到这一目的，在技术上是可行的。

由于上述技术问题的解决，所以井下电视摄象系统显示出其独特的优越性。它在石油工业上应用的优点可归纳为下列几点：

1.摄取井壁图象。从测井图象上，地质工作者和石油工程师可以评价井下环境的物理性质，观察井壁上的物理变化，从测井图上直观地描述并评价地层，确定地层及有价值含油层的微小倾斜角，为新的布井方位及新油区勘探提供依据。

根据高分辨率和高清晰度的井壁图象，使对油水层层位进行定量的评价，有可能实现，彩色摄象机的使用可使岩性鉴别更为客观。这些过程既可现场直接观察，也可以利用录象技术变为静态图象再进行分析。这是其它测井手段无法比拟的。

至于地层评价方面，色彩逼真的井壁图象会给地质工作者提供最可靠的依据，如石灰岩、泥岩、砂岩、白云岩的色泽、粗糙度、孔隙度等。根据已经获得的图象看，含油较好的层位往往会渗出油滴，证实了含油的具体方位，同时为研究地层渗流的形态提供了极好的例证。

2.套管的检查。在生产井完井之后，电视摄象系统可从井口开始测试，从而完成对整个管柱的检查。对于套管上的射孔、砂眼及腐蚀裂缝清晰可见，为井下施工提供可靠依据。

3.地层伤害探查。对于老油井，由于开发初期技术落后和施工措施不当，致使相当一部分油井地层受到伤害，产量逐年下降，甚至关井报废。石油工作者希望采用井下电视摄象系统，从测井图上找到地层伤害的部位及其原因，使老油井通过改造挖潜，重新开采。

4.压裂研究。压裂是油井开发中最有成效的增产手段。一个油田的原油生产，很大程度上取决于压裂工艺的完善程度和压裂的成败。井下电视摄象系统依靠全方位录象手段，可直观地提供压裂前各油层的形状和井壁的粗糙程度。据此，压裂设计者可以选择合适的层段以获取最大的压裂效果。

5.探测井下落物的形态。

6.校正电法测井的资料。

实施例：利用本发明的方法和井下电视摄象系统的雏形结构，在延长油矿某裸眼井进行试验，获得了油井井壁岩层断裂的井下电视图象，效果较为满意。图三为摄取的照片。

Claims (4)

1、一种直接获取裸眼油井井壁图象的方法，本发明的特征在于：采用了井下电视摄象系统。

2、根据权利要求1所述的井下电视设象系统，其特征在于：采用了微机控制的CCD摄象机和结构特殊的光学系统、电子快门、步进电机等组成摄象探头，并配以地面设施。

3、根据权利要求2所述的摄象探头，其特征在于：探头的结构为间歇摄象机构。

4、根据权利要求3所述的间歇摄象机构，其特征在于：同时实现园周和井深两个方位的摄象，并由光学罗盘、深度计确定某一瞬间井壁图象的位置。

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