基于地面深度编码器的1400m煤层气井精准测深技术研究

【资料简介】

基于地面深度编码器的1400m煤层气井精准测深技术研究

摘要

煤层气井内部为气液两相混合流体，井液密度波动大，依靠探头内置压力传感器换算井深误差大、深度失真严重，无法精准定位套管破损、裂缝、堵塞位置。本文研究地面计量轮深度编码器测深技术，作为1400 m煤层气井光学探测主要测深手段，压力深度仅作为辅助校验。阐述光电深度编码器、计量轮、脉冲信号采集、深度换算原理；分析钢丝滑动、计量轮磨损、井口震动、钢丝拉伸带来的测深误差来源；建立误差校正算法，开展计量轮定期校准方案；对比压力式测深、电缆深度计数、钢丝编码器测深三种方式在气液两相煤层气井适应性。搭建编码器‑绞车联动测深系统，实现下放深度实时显示、深度数据同步绑定井下视频；研究时间同步技术，使视频、温压数据、深度数据一一对应。结合多口1400 m煤层气井现场实测，证明地面编码器测深精度远高于压力测深，解决气液环境深度失真难题。

关键词：深度编码器；计量轮测深；气液两相流；煤层气井；压力测深；测深误差校正；井下深度定位；光电编码器；钢丝拉伸补偿；视频深度同步

引言

1400 m煤层气排采井长期气水同产，井筒内部气泡含量高，井液密度随产气水量实时变化。传统井下探头依靠压力‑液柱公式换算深度，井液密度不稳定直接造成深度偏差可达数十米，套管裂纹、压裂裂缝、堵塞层位定位不准，严重影响修井、压裂治理施工。

光电式深度编码器依靠计量轮紧贴承重钢丝，钢丝移动带动计量轮转动，光电脉冲换算下入深度，不受井内流体、气泡、压力影响，是煤层气井优选测深方案。本文对整套测深系统原理、误差校正、时间同步、现场应用开展系统性研究。

1 地面深度编码器系统工作原理

整套系统由耐磨计量轮、光电编码器、脉冲采集主板、深度显示终端、时间同步模块组成。钢丝下放带动计量轮匀速旋转，编码器将转动转化为高频脉冲信号；主板根据脉冲数量、计量轮周长换算钢丝下入深度；实时传输深度数据，同步绑定井下探头视频、温度压力数据。

2 测深误差来源分析

一是钢丝轻微打滑；二是计量轮长期磨损周长减小；三是深井钢丝自重拉伸形变；四是井口震动造成计量轮接触不稳；五是井下弯曲井段钢丝形变。

针对以上误差，建立钢丝拉伸补偿算法，深井段自动修正拉伸量；每次作业前校准计量轮周长；加装压紧轮杜绝钢丝打滑；加固编码器安装支架降低震动干扰。

3 三种测深方式工况适应性对比

压力传感器测深：仅适合纯水单相井筒，煤层气气液两相环境深度失真严重；

电缆计数测深：电缆易磨损打滑，精度一般；

地面钢丝编码器测深：不受井内流体影响、精度高、稳定性强，适配全部煤层气井工况。

4 深度‑视频‑温压时间同步技术

探头内置时钟与地面编码器时钟提前校准同步；井下每一段视频画面、温压采集时刻，绑定对应深度数值；后期软件可一键叠加深度字幕，实现缺陷精准层位定位。

5 现场试验验证

选取3口1400 m煤层气井开展对比试验，压力测深最大误差28 m，地面编码器测深误差小，定位精度满足井筒缺陷检测、修井施工需求。

6 结论

基于地面计量轮光电编码器的测深系统，解决煤层气井气液两相流造成压力测深失真难题；通过误差补偿、校准、时间同步优化，深度定位精度高，为1400 m煤层气井井筒隐患精准定位提供核心技术支撑。

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