试井数据传输技术发展现状研究

张忠 中海艾普油气测试（天津）有限公司湛江分公司

试井是石油工程常用地质勘探手段，通过井的流量、压力等参数变化的观测，评估井的特点，了解该区域的油藏特性，为井下开采提供指导。试井数据的准确、全面传输是试井技术有效应用的基础，但目前井下环境更为恶劣，干扰因素增多，试井数据传输难度加大，需选用合理试井数据传输技术。

一、井下存储技术

在试井数据传输领域，井下存储技术为传统技术手段，在开展试井工作时，于井内合适位置放置存储设备、检测设备，如电子压力计等，采集井内各项参数。在试井工作完成后，将所有设备升至地面，通过设备内置的数据存储器，将试井数据转移至计算机中，完成试井数据传输[1]。基于上述原理可知，井下存储技术的操作便捷、可获取完整的试井数据，适用于深井测试、阀下关井测试等作业。但在测试过程中，技术人员对井内状况、设备运行等内容不了解，一旦井内出现异常或设备出现故障，需重新采集数据，降低试井效率，数据传输的盲目性较强。

二、基于电缆的地面自读技术

地面自读技术是指通过采用一定手段，将井下数据传输至地面的技术，目前常用电缆、无线传输等手段。基于电缆的地面自读技术以电缆作为传输手段，连接测试设备与接收设备，实现试井数据的传输，常用的测试工具包括Data Latch 工具、EMROD 工具等。在实际作业中，该技术的效率高、支持数据实时传输，但因电缆的敷设，加大了试井作业的工作量，且支持井口关井，在此基础上，易在井筒储集效应作用下，引发数据偏差，降低试井数据精度，加大作业成本。尤其是低压低渗井，基于电缆的地面自读技术劣势更为突出。同时，在数据实时传输中，电缆普遍表现出传输效率低、不适用于恶劣环境的问题，平均速率不足500kb/s，影响试井数据传输成效。

针对该技术的缺陷，研究学者对电缆传输手段进行创新研究，提出光纤传输技术，利用光纤电缆的高性能，弥补普通电缆的缺陷。例如，雪佛龙油田企业研发的光纤电缆，内部含有三根光纤，可将传输速率提升至1M/s；蔚蓝仕企业研发的光纤电缆，支持高温、高压环境的数据传输，适用于200℃、100MPa 的运行条件。但在实际工作中，光纤电缆的成本处于较高水平，使该技术的应用受到限制[2]。

三、基于全井无线的地面自读技术

该技术以全井无线传输为传输手段，可用工具较为多样，具有成本低、操作便捷等优势，常用技术如下：

（1）低频电磁技术，该技术依托于低频电磁波实现数据传输，无须应用电缆，可降低作业成本，减少作业量，且适用于大部分钻井结构，数据传输有保障。但在数据传输中，低频电磁波的衰减会影响传输质量，使数据传输受噪声等因素干扰，所以低频电磁技术的适用地层有限。目前低频电磁技术在国内石油作业中应用较少，国外代表性作业系统为Demeter 系统、EnACT 系统等。

（2）泥浆脉冲技术，该技术常用于多井工况下的不稳定试井作业中，利用采油作业时套管内的泥浆，形成泥浆脉冲，根据泥浆脉冲分析，获取试井数据，可用于井间连通、断层及走向的试井作业中，还可预测井的参数、储能系数、流动系数等数据。总的来说，泥浆脉冲技术具有测试范围广、数据传输速率高等优势。但在实际试井作业中，该技术不适用非偏心口井。

（3）应力波技术，该技术以固体振动形成的应力波为核心，依托于振动信号实现试井数据传输，常用工具为磁致伸缩材料，目前常用系统为WLYL 无缆永久式压力测量系统，支持高温环境。但在实际应用中，基于应力波的特殊性，仅可在固体中传播，加大试井作业量，且信号传输速度偏低，所以该技术仅适用于对传输速率要求不高的浅井试井数据传输。

（4）声波技术，该技术原理与应力波技术类似，差异在于传播方式，应力波仅可通过固体传播，声波可通过钻井液或固体管道传播，其系统运行功率低于应力波。目前常用的系统为ATS 系统与DTS 系统，可通过中继器的增加，扩大传输距离，适用于多种类型的油井，成本偏低，但信号传输时易出现失真、衰减等现象，加大信号接收难度，技术应用局限性较大。

四、混合传输技术

在试井数据传输中，混合传输技术是指配合使用两种传输技术，通常配合使用无线传输与电缆传输两项技术，整合技术优势，增强试井数据传输质量。在实际试井作业中，混合传输技术可实现跨测试阀的数据传输，其运行原理如下：以无线传输方式向测试阀发送信号，以电缆传输方式将测试阀信号传回至地面，完成双向通信。国外研发的代表性传输工具为Data Latch 工具、EMROD 工具等，国内研发的代表性传输工具为JJ2 系列工具。

其中，Data Latch 工具为实现测试阀接收、传输功能，引进电磁耦合技术，通过耦合通信磁芯结构，与试井工具——电子压力计连接，适用于高压试井环境，数据存储容量较大，最高为960000 个数据点；EMROD工具可实现跨测试阀通信，引进低频电磁波技术，适用于高温高压试井环境，最高压为103.4MPa，最高温度为175℃；JJ2 系列工具配置单心铠装电缆，适用于高温试井环境，最高温为150℃，传输速率较高，在双向通信模式下，每秒可完成12 个数据点的传输。和单一传输技术相比，混合传输技术的传输质量更高，具有抗干扰、速率高、能耗低等优势，但工艺相对复杂。

五、结论

综上所述，目前试井数据传输技术包括四类：井下存储技术操作便捷、数据获取全面，但数据采集盲目性较强，效率偏低；基于电缆的地面自读技术，可支持数据实时传输，但成本偏高；基于无线传输的地面自读技术，具有技术多样、成本、操作便捷优势，但在实践中均存在一定局限性；混合传输技术的抗干扰能力强、支持深井测试，但成本偏高。