油氣田修井工程中井下可視化成像技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與雙目?單目設(shè)備優(yōu)化方向

摘要

國(guó)內(nèi)老油田步入中后期開采階段，深層油氣井套管腐蝕、裂紋、射孔堵塞、井下落物故障頻發(fā)，修井工程難度持續(xù)提升，傳統(tǒng)盲修模式打撈成功率低、工期漫長(zhǎng)、施工成本高昂。井下可視化成像技術(shù)已經(jīng)成為油氣田修井前置勘察核心手段。本文梳理電纜式單目360°旋轉(zhuǎn)成像、雙目立體視覺成像技術(shù)在淺層、超深層油氣修井工程應(yīng)用現(xiàn)狀，分析當(dāng)下兩款設(shè)備現(xiàn)存短板，探究井下可視化成像技術(shù)智能化、小型化、耐高溫、多參數(shù)一體化發(fā)展趨勢(shì)，提出雙目、單目測(cè)井探頭針對(duì)性優(yōu)化方向，為油氣田修井可視化裝備迭代升級(jí)提供研究思路。

**關(guān)鍵詞：**井下可視化測(cè)井；修井技術(shù)；立體成像；小型化雙目探頭；耐高溫傳感器；智能化井筒檢測(cè)；油氣田運(yùn)維

獨(dú)立關(guān)鍵詞清單

井下可視化測(cè)井，修井技術(shù)，立體成像，小型化雙目探頭，耐高溫傳感器，智能化井筒檢測(cè)，油氣田運(yùn)維，360°單目旋轉(zhuǎn)探頭，井筒缺陷檢測(cè)，三維重建，多參數(shù)傳感集成，AI缺陷識(shí)別，超深井監(jiān)測(cè)，地?zé)峋梢暬?/span>

1 引言

我國(guó)多數(shù)陸上油田開采年限長(zhǎng)久，7000m超深層油氣資源開發(fā)規(guī)模不斷擴(kuò)大，井下高溫高壓、硫化氫腐蝕環(huán)境復(fù)雜，套管破損、井下落物、射孔堵塞故障數(shù)量逐年上漲。傳統(tǒng)修井依靠經(jīng)驗(yàn)盲撈，打撈工具多次試錯(cuò)，修井工期長(zhǎng)、耗材成本高，極易造成二次井下?lián)p傷。

井下可視化成像技術(shù)分為淺層單目旋轉(zhuǎn)成像、深層雙目立體成像兩大技術(shù)路線，實(shí)現(xiàn)井筒故障直觀觀測(cè)、缺陷尺寸定量測(cè)量，大幅提升修井打撈成功率?，F(xiàn)階段兩款設(shè)備依舊存在短板，雙目探頭外徑偏大、單目探頭耐溫耐壓不足。本文基于油氣田修井工程實(shí)際需求，分析技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀、現(xiàn)存缺陷、未來發(fā)展趨勢(shì)與設(shè)備優(yōu)化方向。

2 井下可視化成像技術(shù)在油氣修井工程應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 電纜式單目360°旋轉(zhuǎn)成像淺層修井應(yīng)用

0?3500m淺層老舊油氣井?dāng)?shù)量龐大，井筒內(nèi)徑偏小、井下常溫常壓。Φ55mm單目探頭小巧靈活、性價(jià)比高，依靠鏡頭360°旋轉(zhuǎn)環(huán)視井壁，排查淺層井套管破損、雜物堵塞、小型落物；適用于淺層簡(jiǎn)易故障排查，大批量淺層老井日常巡檢。缺點(diǎn)為二維成像無法測(cè)量缺陷尺寸，不可用于超深井高溫高壓工況。

2.2 雙目立體視覺成像超深井復(fù)雜修井應(yīng)用

3500?7000m超深層油氣井高溫高壓，井下故障復(fù)雜，大型油管落物、深度腐蝕坑、穿透性套管裂紋頻發(fā)。雙目探頭70MPa承壓、175℃耐高溫，三維立體測(cè)距精準(zhǔn)測(cè)量落物尺寸、腐蝕坑深度、裂紋寬度，施工人員依靠三維數(shù)據(jù)定制打撈工具，一次打撈成功率大幅提升，是深層油氣井大修、復(fù)雜落物打撈的核心裝備。缺點(diǎn)探頭Φ68mm外徑偏大，無法下入細(xì)口徑監(jiān)測(cè)井。

3 當(dāng)前雙目?單目井下成像設(shè)備現(xiàn)存主要短板

3.1 雙目立體探頭缺陷

探頭外徑68mm，適配井筒內(nèi)徑≥70mm，國(guó)內(nèi)大量60mm細(xì)口徑監(jiān)測(cè)井無法下入；雙目成像算法運(yùn)算量大，深井高清視頻傳輸帶寬壓力大；渾濁含泥沙井筒容易遮擋雙鏡頭，視差測(cè)距出現(xiàn)誤差；設(shè)備整體重量偏大，野外便攜性不足。

3.2 電纜式單目旋轉(zhuǎn)探頭缺陷

傳感器耐溫上限80℃，密封件耐高溫性能差，無法適配地?zé)峋?、超深井高溫工況；僅二維平面成像，不能定量測(cè)量缺陷參數(shù)，復(fù)雜修井故障僅能定性觀察；單次續(xù)航時(shí)間較短，長(zhǎng)時(shí)間井下作業(yè)受限。

3.3 行業(yè)共性短板

探頭功能單一，大多只具備視頻成像；深度、溫度、壓力傳感器為選配，沒有實(shí)現(xiàn)多參數(shù)一體化集成；依靠人工肉眼識(shí)別井筒缺陷，缺少AI自動(dòng)識(shí)別功能；井下渾濁水體成像清晰度差，泥沙遮擋鏡頭干擾觀測(cè)。

4 油氣田修井井下可視化成像技術(shù)整體發(fā)展趨勢(shì)

4.1 探頭小型化趨勢(shì)

深層雙目探頭縮小外徑，兼顧三維成像能力同時(shí)適配細(xì)口徑井筒；單目探頭進(jìn)一步輕量化，適配山區(qū)野外應(yīng)急修井勘察。

4.2 特種環(huán)境耐受性能升級(jí)

研發(fā)200℃以上超耐高溫圖像傳感器、耐腐蝕密封材料，適配干熱巖、超深層高溫高壓油氣井；強(qiáng)化探頭抗硫化氫、抗氯離子腐蝕能力。

4.3 多參數(shù)傳感一體化集成

成像探頭集成溫度、壓力、pH、硫化氫、水位多參數(shù)傳感器，成像同時(shí)同步采集井下環(huán)境數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)視頻+環(huán)境參數(shù)一體化監(jiān)測(cè)。

4.4 智能化AI自動(dòng)檢測(cè)

搭載井筒腐蝕坑、裂紋、射孔堵塞、井下落物人工智能識(shí)別算法，系統(tǒng)自動(dòng)標(biāo)記缺陷位置、尺寸，減少人工回看視頻工作量，實(shí)現(xiàn)智能化井筒檢測(cè)。

4.5 無線傳輸、存儲(chǔ)式成像技術(shù)發(fā)展

研發(fā)井下自帶存儲(chǔ)的無纜成像探頭，擺脫鎧裝電纜長(zhǎng)線纜傳輸束縛，適配復(fù)雜深井作業(yè)。

5 雙目、單目設(shè)備針對(duì)性優(yōu)化方向

5.1 雙目立體成像探頭優(yōu)化

第一，優(yōu)化內(nèi)部元器件布局，縮小探頭外徑至60mm以內(nèi)，兼容細(xì)口徑監(jiān)測(cè)井；

第二，優(yōu)化抗泥沙雙目算法，解決渾濁水體鏡頭遮擋之后視差計(jì)算誤差問題；

第三，減輕探頭整體重量，提升野外便攜性能；

第四，集成多參數(shù)傳感器，實(shí)現(xiàn)成像、環(huán)境監(jiān)測(cè)一體化。

5.2 電纜式單目旋轉(zhuǎn)成像探頭優(yōu)化

第一，升級(jí)耐高溫CMOS傳感器、氟橡膠高溫密封件，將耐溫上限由80℃提升至120℃，適配淺層地?zé)峋?/span>

第二，優(yōu)化內(nèi)置耐高溫電池，延長(zhǎng)單次續(xù)航時(shí)長(zhǎng)；

第三，加裝AI二維缺陷識(shí)別模塊，自動(dòng)識(shí)別淺層井筒堵塞、破損故障；

第四，優(yōu)化360°旋轉(zhuǎn)電機(jī)，提升鏡頭旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。

6 結(jié)語

井下可視化成像技術(shù)已經(jīng)成為油氣田修井工程由傳統(tǒng)盲修轉(zhuǎn)變?yōu)榫珳?zhǔn)可視化施工的關(guān)鍵技術(shù)，電纜式單目探頭適配淺層簡(jiǎn)易故障巡檢，雙目立體成像系統(tǒng)支撐超深井復(fù)雜大修打撈作業(yè)。針對(duì)當(dāng)下設(shè)備外徑受限、耐高溫不足、功能單一、依賴人工識(shí)別的短板，未來朝著小型化、超耐高溫、多參數(shù)集成、AI智能識(shí)別方向迭代優(yōu)化，持續(xù)提升油氣田井筒缺陷檢測(cè)、修井打撈精準(zhǔn)度，為國(guó)內(nèi)深層油氣資源高效開發(fā)、老舊油田運(yùn)維提供智能化可視化技術(shù)保障。