川渝地区测井施工技术措施改进

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川渝地区测井施工技术措施改进

吉兆常周张志刚蒋长青蒋小华

(川庆测井技术分公司重庆400021)

摘要：随着川渝地区开发力度逐渐增大，钻井速度不断提高，测井过程中的复杂情况逐年递增。如何有效分析复杂现场，提出针对性解决措施，降低施工风险，预防工程事故成为最近几年测井生产组织遇到的新挑战。文章就川渝地区测井复杂情况展开分析，提出测井工艺措施改进建议，有效降低了工程事故发生，保证测井施工能够顺利开展。

关键词：复杂井；原因分析；测井工艺技术

作者简介：第一吉兆，男，1979年生，毕业于江汉石油学院测控技术与仪器专业，目前在川庆测井技术分公司从事测井采集工作。E-mail: jizhao_cj@cnpc.com.cn

文章编号：中图法分类号：P631.8+1

收稿日期：(2014-07-25编辑：姜婷)

The Improvement Measures of Logging Technology in Sichuan and Chongqing AreaJI ZhaoCHANG ZhouZHANG ZhigangJIANG ChangqingJIANG Xiaohua

(ChuanqingLoggingTechnologyFiliale,Chongqing400021,China)

Abstract：With the increase of exploration and drilling speed in Sichuan and Chongqing area, the well-logging construction has become more complex. Therefore, the effective prevention of accidents is the priority of organizing and planning in production. Then, how to use the on-site analysis methods to solve the problems and reduce the logging risks is the new challenge for us. This paper analyzed the complex on-site well situation in Sichuan and Chongqing area, and put forward the improvement suggestions for the well-logging technology to ensure safety.

Key word：complex well， reason analysis， well-logging technology

0引言

随着川渝地区钻井速度不断提高，复杂井井次逐渐增多。据不完全统计，2009年施工复杂井117井次，2010年172井次，2011年183井次，2012年192井次，因井况复杂导致的工程事故也时有发生。基于目前川渝地区钻井现状，如何降低施工复杂，实现安全优质高效施工，是测井技术分公司近几年生产组织中面临的最大挑战。

本文对目前川渝地区测井过程中复杂情况特点及影响因素进行了分析，提出了降低施工复杂概率的措施。在2012～2013年井况条件无较大改善的情况下，通过革新施工工艺、改进设备结构、研制运用特殊辅助设备，改变仪器组合方式等技术措施，大大降低了施工风险，并在2013年较好地实现安全优质高效施工。

1川渝地区复杂问题剖析[1、2]

通过对2009年～2013年的测井施工数据进行统计分析，目前川渝地区复杂井导致的问题主要集中在以下几种情况：

1.1因地层压差、井眼轨迹差或完钻井眼较小，导致施工存在安全风险

(1)压差粘附卡导致工程事故。据初步统计，发生测井工程遇卡事故80%以上来源于压差粘附卡。在此类地层压力系数情况下施工，多次发生因压差粘附卡导致穿心打捞事故。

(2)侧钻井或井眼多次纠斜，电缆在上起过程中可能在套管鞋或降斜井段上部遇卡造成工程事故。

(3)小井眼条件下施工，因仪器与井壁之间的环空较小，仪器与井壁接触面积增大，极易造成压差粘附卡或沙桥卡。

(4)斜井或大斜度井较多，易导致电缆传输测井时仪器遇卡。因在斜井条件下，仪器重力垂直于井壁方向的力随井斜增大而增大，如仪器扶正器居中效果较差，无法将仪器与井壁分离，或因仪器需偏心测量，极易导致压差粘附卡。

(5)因井眼轨迹差、套管壁不干净导致核磁共振(8.5in探头)等仪器提前遇阻，无法顺利下到目的层取得测井资料的现象经常发生。

1.2因井况复杂或仪器设计原因导致仪器下放困难，无法顺利到达目的层取得测井资料

在川西北区块莲花山、张家、灌口构造，该地区以砂泥岩地层为主，因川西北地区地质应力，在钻进过程中时常发生因井壁垮塌形成大井眼，导致仪器在下放过程中阻卡严重，即使采用钻具传输测井，也时常因井况原因无法顺利取全测井资料。

1.3因井况问题，导致仪器在测井过程中受损，无法取得合格资料

(1)因进口电成像极板结构较大，且为贴井壁测量，极板安全穿销设计破断力为1000 lbf(1 lbf=4.45N)，当井壁不规则、井眼椭圆或井壁上存在纵向沟槽时，极易造成极板在测井过程中遇卡拉脱掉井，形成井下落物且无法取全测井资料。

(2)核磁共振仪器在长套管内运行，易造成核磁共振天线磨损，导致核磁共振测井增益异常，探头损毁。

1.4超级扶正器臂因台阶状井壁遇卡掉井，带来新的安全隐患

在钻具传输电成像、核磁仪器测井过程中，由于井壁不规则造成水平井况下保持仪器居中的超级扶正器推靠臂挂落掉井，形成井下落物，影响施工安全。

2复杂井测井工艺技术措施

结合上述各类复杂因素分析，要应对复杂井的测井施工作业，川渝地区测井施工作业的首要任务是预防压差粘附卡，其次是侧钻井及井眼轨迹变化较大的测井作业，再就是在小井眼中进行测井仪器外径较大的测井作业。下面结合分公司近几年的测井施工经验，从以下几个方面改进测井工艺技术，以降低测井施工复杂，确保安全优质高效采集测井资料。

2.1预防压差粘附卡工艺技术措施[3]

通过对压差粘附卡形成原理进行分析，要有效预防测井施工过程中井下仪器发生压差粘附卡，需从以下几个方面做好工作。

(1)合理组合仪器，降低每一趟仪器组合长度和重量。通过优化组合仪器，降低仪器组合的长度和重量，能够较好的预防压差粘附卡。

(2)仪器串上可适当增加扶正器数量，有效降低仪器与井壁之间的接触面积。在高石梯-磨溪区块，小队总结出每6 m捆绑一组扶正器，有效降低仪器与井壁的接触面积，在该区块施工125井次，未发生一起因压差粘附卡导致的工程事故。

(3)高度重视仪器外径/钻头比值高于0.5的小井眼井况条件下施工。在小井眼条件下施工，应降低仪器组合长度，合理加装扶正器，也能够有效预防压差粘附卡。在壳牌反承包项目施工，分公司通过数据建议甲方修改施工程序，也确保了该项目施工得以顺利推进。

(4)适度提高测速，井下严禁停留。在井漏、孔隙度发育较好层位，也是压差粘附卡高发井段之一，测井过程中，如井下仪器在复杂层位停留，极易因仪器贴靠井壁造成压差粘附卡。

(5)通井后应确保泥饼有足够的恢复时间，根据实际井深一般采用避免仪器直接接触地层而导致压差粘附卡。

(6)其他特殊测井项目的预防措施。核磁共振项目施工，因测井速度慢，测井时间长，施工前应重新分析井况，并要求相关方通井处理泥浆，降低虚泥饼厚度。对于GEM项目测井，因测井速度慢，需偏心测量，可采用下测方式作为重复曲线，上测方式作为主曲线，或采用可调式偏心弓或推靠器(类似密度推靠器)，避免因仪器下放造成泥饼破坏而导致仪器发生压差粘附卡。

2.2侧钻井及井眼轨迹较差井况下测井工艺技术措施[4]

对于套管内侧钻井，由于采用电缆测井无有效措施改善电缆对侧钻点套管上沿切割的问题，建议直接采取钻具传输施工，有效预防套管侧钻点遇卡的情况。

对于裸眼段侧钻或多次纠斜导致井眼轨迹较差的井况，若井眼轨迹呈“C”形，可预先了解该井井斜方位数据，计算该井井筒理论通过率，掌握易发生阻卡井段及井筒曲率允许的最大仪器组合刚性长度，并根据计算数据，调整仪器组合方式，降低仪器组合重量及刚性长度；若井眼轨迹呈“S”形，则电缆测井完成增斜-稳斜段测井，对于稳斜-降斜段，建议采用钻具传输工艺施工，避免电缆在降斜段运动时切割井壁形成键槽造成电缆遇卡情况发生。此类施工经验，在安岳气田须家河段测井施工中得到较好的应用。

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在斜井施工中，如造斜段因起下钻过程中钻头不断对井壁进行冲击、拉挂形成台阶状，应在仪器底部向上1 m处捆绑扶正器，并在仪器底部接橡胶引斜器，也可有效提高此类井况条件下的仪器通过率。测井技术分公司在壳牌反承包市场的QL-14-ST1井采用该措施解决了仪器无法顺利通过侧钻点台阶的问题。

2.3核磁共振测井工艺技术措施

由于核磁大探头预极化磁体的存在，大大增加了仪器的磁性，导致仪器在套管中运动时很容易吸附在套管壁，为了解决预极化磁体磁性强而导致套管内遇阻遇卡的问题，分公司做出以下改进，有效提高了核磁共振大探头仪器在套管内的通过性。

(1)改进扶正器结构

通过量化各项数据指标，理论推导及计算，将核磁共振专用扶正器的内径和叶片数量进行了改进，并提高了扶正器的耐磨强度。在提高扶正器最大外径为188mm条件下，将原6叶扶正器改为8叶扶正器，使之能够将仪器与套管间距提高至10.8mm，减小了预极化磁极与井壁之间的作用力，降低了仪器在套管内运行时的摩阻。改进前后扶正器对比如图1所示。

图1　改进前后扶正器对比图

(2)改进扶正器固定位置

我们根据现场仪器遇阻原因分析，将探头下部扶正器的安装位置从厂家设计位置前移至尽量靠近预极化磁体位置，减小了由于在重力作用下仪器在套管中微小的倾斜而引起仪器与套管壁的间隙变小的影响，使仪器与套管壁间实现有效隔离，从而较好改善了仪器在套管中的运动状态，减少了仪器在套管中的遇阻、遇卡的影响因素。

(3)仪器底部加装扶正器滚轮装置

图2　改进前后探头下部的加重对比

(4)合理使用泥浆排除器。

按照设计要求泥浆排除器用于泥浆电阻率较低的井况中。但在实际使用中发现，由于核磁本体磁性较强的原因，经常出现本体玻璃钢天线受到磨损的情况，缩短了仪器使用寿命。为了解决玻璃钢被磨损的问题，我们将泥浆排除器也用于非泥浆电阻率较低的井施工，确保了仪器玻璃钢在使用中的完好。

改进后核磁共振仪器组装效果见图3。

2.4钻具传输XRMI电成像工艺技术措施

图3　核磁共振仪器组装效果图

XRMI电成像仪器要求在井下推靠测量。在大斜度或水平井内施工时由于仪器自身重量达到702lbf，井筒上部极板贴井壁效果差，井筒下部极板因仪器重力下压，当井壁不规则时极易造成极板挂脱落井。对此，我们做出以下改进，成功实现了在大斜度井及水平井内钻具传输电成像施工，满足了目前油气开发市场需求。

(1)改进扶正器结构

我们放弃传统的橡胶扶正器，采用超级扶正器接在XRMI电成像探头尾部，见图4。该扶正器采用两组(每组4个)强力支撑臂交叉结构，能够对XRMI电成像仪器实现有效支撑。使用前，将扶正器外径调整为大于钻头尺寸2 mm～3 mm，确保该扶正器在大斜度或水平井段能够将XRMI电成像测量点部分扶正，使其始终在井眼内处于居中状态。

图4　超级扶正器

(2)改进XRMI电成像极板机械强度

因XRMI电成像极板安全销结构设计强度为1 000 lbf(1 lbf=4.45 N)，在仪器测井过程中单个极板遇卡超过1000 lbf时，安全销将自动剪断并释放极板。我们通过评估计算将该安全销进行改进，将安全销强度提高至2 000 lbf，降低钻具传输过程中因相关方配合时处置不及时造成极板挂落的风险。

(3)提高复杂井段XRMI电成像钻具传输操作技巧

在进行XRMI电成像传输测井施工之前，操作工程师根据综合测井情况及测井曲线对井况进行分析，对于复杂井段，提前与钻井方配合施工人员进行沟通，降低起钻速度，并及时调整推靠压力，进一步确保XRMI电成像极板的施工安全。

2.5扩径井眼内中子偏心弓技术改进

针对216 mm及311 mm以上大井眼，分别加工了两种偏心弓。在216 mm井眼内采用软质偏心弓，既保证施工安全，又保证测井资料质量。

对于311 mm井眼，加工了硬质偏心弓，以便仪器在311 mm及以上井眼内能够获得更大的横向推力，确保中子仪器能够偏心测量。

2.6超级扶正器的改进

为了降低超级扶正器在施工过程中因井下仪器阻卡冲击，造成C型销切断，导致扶正臂落井造成钻井复杂的情况，我们将原C型销改制成为卷销，并对用材进行了重新选择，有效预防了类似事件的再次发生。

3结束语

通过采取一系列的技术改进及应对措施，2013年本地区在裸眼井施工任务总体持平、钻井复杂率增大的环境下，有效减少了因压差粘附卡及井眼轨迹问题导致的仪器遇卡等工程事故；特别是在电成像施工总井次相比上一年度上升40%左右的情况下，电成像极板因井况原因被挂落井的事件从2012年的6起降低到2013年的1起；在完成核磁共振测井工艺技术措施改进后，共完成核磁共振电缆测井12井次，其中216 mm井眼中成功施工8井次，施工作业成功率由原来的13%上升至100%；通过重新选择配件材质并对超级扶正器的配件结构进行改造后，在电成像和核磁传输中未再发生超级扶正器推靠臂掉井事件，为生产经营创造了较好的经济效益，并赢得了甲方良好的测井声誉。复杂井施工工艺措施的改进及在川渝地区的成功推广，在后续测井施工作业当中发挥了显著作用。

参 考 文 献

[1] 赵金洲，张桂林.钻井工程技术手册[M].北京：中国石化出版社，2005:720-766

[2] 李建林，田建军，周浩,等.石油工程现场工作安全分析应用[M].北京：石油工业出版社，2014:143-162

[3] 赵元良，郭清滨,刘长新，等，窄泥浆窗口条件测井工艺安全探讨[J].测井技术，2010,34(1):91-93

[4] Baker Hughes.测井技术操作手册.2010(资料)

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