存储式固井质量测井技术及其应用

石元会，余 双，倪新菊

（1.中国石化江汉石油工程有限公司测录井公司，湖北 潜江433123；2.长江大学，湖北 武汉430100；3.中国石油集团渤海钻探工程有限公司第二录井分公司，河北 任丘062465）

引 言

迄今为止，固井质量评价测井施工技术经历了依靠仪器自身重力电缆连接输送、爬行器（也称为电缆牵引器、电缆牵引机器人 ）连接输送以及钻杆或油管连接输送等3种输送方式，满足了多种不同井况条件下的固井质量测井需求，适应了钻井技术的快速发展和现代非常规油气井的开发需要。

随着包括页岩气在内的非常规油气水平井的不断开发，水平井水平段越来越长，一般在1 000m以上，这给水平井固井质量测井施工带来了极大的挑战。传统的爬行器输送固井质量测井，采用电缆给爬行器供电，爬行器通过推靠电机将驱动轮靠紧套管内壁，再通过驱动电机使驱动轮滚动，产生牵引力，将固井质量测井仪器牵引到井底，启动测井程序，上提电缆，即可完成固井质量测井。采用这种方法，可以测得优等的固井质量测井曲线，但由于爬行器带负载及越障能力有限，且在爬行过程中，各动力传输机构存在不同程度的磨损；因此，对井筒技术条件要求较高，要求井筒干净、沉淀物少。当井筒处理得好时，多次刷新中石化爬行器输送测井爬行距离最长纪录；当井筒处理得不好或水平段轨迹复杂时，常常不能将仪器输送到井底。

为适应焦石坝工区钻井周期快、水平井段长、井眼轨迹复杂等条件下的固井质量测井要求，江汉测录井公司引进了存储式固井质量测井技术，在该工区JY8－2井等60余口井中采用小钻杆输送形式进行了成功应用。实践证明，该技术能较好地应用于套管水平井固井质量测井施工。

1 测井原理

存储式固井质量测井系统由下井仪器、地面时深采集系统和现场资料处理系统三部分组成。下井前，通过笔记本电脑与下井仪器相连，将编制好的仪器工作程序传输到仪器中，下井仪器采用高温电池供电，在仪器内部单片机的控制下，根据工作程序，按照一定的时间间隔对测量信息进行采集和存储，在仪器内部存储一个随时间变化的测量信息数据文件。地面时深采集系统通过钻井绞车传感器、大绳张力传感器以及输送钻具的长度，完成钻具下放、上提时的仪器深度测量，生成一个测井时深数据文件，时深数据文件按照一定的时间间隔存储仪器的深度信息。下井仪器存储的数据信息与地面时深数据信息都与时间有关联，通过测后数据处理软件对这两个数据文件进行处理，即可得到测井深度与地层测量信息相关联的文件，形成测井曲线。

1.1 下井仪器

下井仪器由声波变密度、自然伽马和磁定位三部分组成，采用电池供电，按一定时间间隔采样，最长连续工作时间可达200h。仪器串通过一个专用转接头与钻杆连接。

1.2 地面时深采集系统

地面时深采集系统包含以下组件：便携计算机、数据采集箱、大绳张力传感器、绞车编码传感器以及传感器信号传输线。

地面时深采集系统用于存储式下井仪器测井时，能实时采集钻井平台上的大绳张力传感器、钻井绞车传感器的数据。该系统的作用是根据两种传感器的数据判断钻杆的动作及仪器的状态，最终生成一个包含时间和深度的文件（即时深文件），用于后期测井资料的处理。地面时深采集系统工作流程图（图1）。

图1 地面时深采集系统工作流程图

2 典型应用实例

2.1 实例井概况

焦石坝工区JY8－2井井深4 226.0m，水平井段总长超过1 600.0m。该井井筒内水平段为清水，直井段为密度1.51g／cm3的泥浆。水平段轨迹较复杂，从钻井井斜数据观察，水平段井眼轨迹是先凹下去，接着上翘运行，上翘角度为93°左右，运行长度约600.5m；接着是90°左右向前延伸直到井底。

该井井眼轨迹复杂、水平段较长，且井筒未作技术处理，爬行器下井之后爬不动，因此，选用了存储式固井质量测井技术。施工前，由测录井公司现场施工负责人组织召开各施工单位参与的技术交流会，通报了存储式固井质量测井的技术要求，明确了各自的工作内容和职责。鉴于该井队的设备较先进，指重表反应灵敏，为了加快施工节奏，经过讨论，决定采用盲下的方式，即不探底，直接用小钻杆输送存储式仪器下井。

风险控制：存储式仪器的抗拉压强度约为100KN。因此，为了安全起见，决定输送管柱遇阻30KN即暂停下放，上提后再试着下放，若遇阻吨位（遇阻推力 ）多次超过30KN，则停止下放钻具，开始上提管柱测井。

2.2 施工步骤与安全操作要点

2.2.1 摆车、接电

到井队收集井斜数据、钻具数据、套管数据。

2.2.2 安装时深采集地面系统

将绞车传感器安装在钻井绞车滚筒同轴上，将大绳张力传感器安装在死绳上。这两个传感器分别通过信号电缆接到时深数据采集箱。

2.2.3 连接下井仪器

首先，通过笔记本电脑与各下井仪器相连，将编制好的仪器工作程序传输到仪器中，下井仪器在单片机的控制下，根据工作程序，按照一定的时间间隔对测量信息进行采集和存储，在仪器内部存储一个随时间变化的测量信息数据文件。其次，将编好程的仪器连接起来。为了保险起见，同时下入两串存储式声放磁测井仪器。下井仪器连接顺序为，钻杆转换接头 ＋旋转短节＋1号磁定位仪＋1号伽马仪＋1号声波变密度仪＋转换接头＋2号磁定位仪 ＋2号伽马仪＋2号声波变密度仪。

2.2.4 仪器下放

将连接好的仪器串吊装到井口，逐步连接小钻杆输送测井仪器，同时启动地面时深采集系统，对仪器下放和上提的深度变化进行全过程监测并记录。

固井质量测井仪器串输送到4 008.0m遇阻，遇阻推力在30～50KN，反复操作3次均遇阻。为避免损坏仪器，决定从遇阻点开始上提测井。

2.2.5 起测

司钻按每3min一柱的速度匀速上提管柱，每次钻具上提至刚好可以放入吊卡的位置。1 000.0m以下，每起测500.0m，给井筒灌满泥浆，之后，每200.0m（30柱钻具）灌一次泥浆，保证仪器起测时，井筒内钻井液是满的。

地面时深采集系统对上提的深度变化进行全过程监测并记录。

2.2.6 现场资料回放和处理

检查起出地面的仪器，发现外观正常。将笔记本电脑通过专用接口与各下井仪器相连接，将各仪器存储的测井数据输送到电脑中保存。利用专用软件对仪器存储数据文件及地面记录的时深文件进行整合处理，获得随深度变化的测井数据文件，得到一张原始数据处理例图（图2）以及处理之后的一段测井曲线图（图3）。从图3可知，该段测井资料正常，综合评价全井段的声放磁测井资料，也正常。

图2 原始数据处理例图

图3 正式曲线例图

2.3 测井效果分析与比较

1）JY8－2井存储式声放磁仪器采用小钻杆输送，时间驱动测井。通过严格监控施工过程，取得了合格的固井质量测井资料。

2）存储式测井采用钻具长度作为深度标准，因此，对井队钻具长度要求测量准确，排放顺序不能搞乱。

3）对井筒进行了通井和清水循环处理，并进行了爬行器输送固井质量测井施工。该井的爬行器输送测井较成功，爬行了约1 200.0m。综合比较两种输送测井方法，各有优缺点（表1）。

表1 两种固井质量测井方法的测井对比表

3 结论及建议

1）存储式固井质量测井技术主要是针对套管水平井固井质量评价的一种新的测井技术。具有输送力量大、井筒条件要求低、测井资料全、施工安全、测井时效较高的特点。

2）存储式固井质量测井技术与爬行器输送测井相比各有优势，可以较好地应用于套管水平井固井质量测井服务，在非常规油气开发水平井服务方面具有良好的市场推广前景。

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