水平井测井技术现状及趋势

丁明江

摘 要：介绍了目前水平井测井所采用的4种测井技术以及水平井测井技术的发展趋势。文章介绍了现有水平井测井技术的工作原理、各自的优缺点，点明了水平井测井技术可能的发展方向。

关键词：水平井测井技术；过钻杆；发展趋势

0 引言

水平井是井斜角大于85°，井眼轨迹接近于水平的油井。水平井穿过油层井段的长度最大可以达数千米，这段距离可以最大限度的增加油层裸露面积，有利于提高油井产量和储层的采收率。一般而言，水平井的采油量是直井的4～8倍，其成本仅为直井的1.5～2倍，正是基于此原因，水平井技术越来越多地应用于各种油气藏，应用规模迅速扩大。

越来越多水平井的开钻，同样促使相应测井技术也不断的提高。经过近半个世纪的发展，水平井测井技术虽然种类繁多，但目前各个油服公司采用的水平井测井工艺归纳起来还是主要分为下面的4种：钻杆（油管）输送水平井测井技术；挠形管（又称蛇形管）输送水平井测井技术；无电缆随钻测井技术；过钻杆（过钻头）测井技术。

1 水平井测井技术的现状

1.1 钻杆（油管）输送水平井测井技术

目前，国内外主要有两种类型的钻杆（油管）输送水平井测井技术：一种是主要由湿接头、旁通短节等组成的湿接头式钻杆（油管）输送水平井测井系统，具有代表性的有斯伦贝谢公司的困難条件测井系统（TLCS）和哈里伯顿公司的仪器推进系统（TOOLPUSHER）、阿特拉斯公司的PCL系统，以及胜利测井公司的湿接头式水平井测井工具（水平井引导仪）。另一种是主要由仪器保护套和旁通短节等组成的保护篮筐式钻杆（油管）输送水平井测井系统，具有代表性的是胜利油田测井公司研制的SPC-1型保护篮筐式钻杆（油管）输送水平井测井系统。

湿接头水平井测井系统主要由旁通短节、过渡短节、井下快速接头和泵下接头组成，还包括一整套完备的辅助工具，共同完成水平井施工。工作时，泵下接头靠自重或泥浆柱压力快下放，经过渡短节内扶正筒扶正，到达井下快速接头顶部，泵下接头底部斜面首先与导向键接触，产生一旋转力矩，促使泵下接头转至缺口位置，完成湿接头公头与母头的机械和电气连接。湿接头钻杆输送（油管）电缆测井技术可以使用各种常规测井仪器，能在水平井中获得质量与普通电缆测井相当的测井信息，但是这种测井技术不能进行实时测井，承压能力有限，某只仪器出故障时，必须提出全部钻具，耗时多，容易出现湿接头对接失败，影响测井的顺利进行。

保护篮筐式钻杆输送（油管）电缆测井系统主要由井下仪器保护套（又称篮筐）和旁通短节两部分组成。这种系统不需要湿接头，采用常规电缆测井马笼头连接法。首先把井下仪器保护套（篮筐）接到钻杆的底端，用钻杆把它们送到测量井段的顶部，然后在钻杆的顶端接上旁通短节，电缆通过旁通短节侧孔进入并连接到仪器上，把井下仪器串放入钻杆内，靠仪器串重量和钻井液循环压力，把仪器串泵向保护套，当仪器串进入井下仪器保护套后，导向器和定位装置将仪器串定位和锁定，之后，就可接钻杆下放测井和起钻杆上提测井。保护篮筐式钻杆输送（油管）电缆测井技术，不需要湿接头，不存在对接失败的问题，可以承受较大压力，可在任何水平井中获得质量比较可靠的测井信息，当某只仪器出故障时，只需起钻至旁通出井口，即可换仪器。但是采用这种技术，不能使用常规直径测井仪器，只能用小直径的仪器，而小直径仪器通常比常规直径的测井仪器性能差，故障率高，这种系统也不能在钻井的同时实时测井。

1.2 挠性管输送测井技术

挠性管输送测井系统由挠性管绞车、挠性管注入器驱动头、挠性管防喷器、控制室和液压动力源等主要部分组成。工作时，将直径32mm的挠性管缠绕在大直径（<2m）的绞车滚筒上，电缆预先装入挠性管中，测井仪器直接装在挠性管一端，测井仪器与挠性管之间的接头确保挠性管下端与测井仪器的机械的和电器的连接。在地面上，电缆通过滚筒轴上的滑环与地面仪器连通，用标准的挠性管注入器的驱动头控制管子在井里的上下运动，将末端固定有测井仪的挠性管推入水平井筒，然后进行下放测井和上提测井。

挠性管输送测井技术可使用常规（大）直径、小直径的裸眼或套管井测井仪；可在测井过程中循环泥浆以降低井温和清洗井筒，确保仪器工作正常；不需要钻机；不需要湿接头，在地面直接把仪器接到电缆上，不存在对接失败的问题；在需要时可把挠性管电缆总成与井下仪器迅速分开并拉出井口。但是，挠性管的强度有限，因而井下仪器串的重量不能太重，测量井段也不能太长。正因如此，目前，该系统主要用于测套管水平井和进行水平井射孔，有时也用于测量水平井段很短的裸眼水平井。

1.3 无电缆随钻测井技术

无电缆随钻测井系统由随钻测量仪、补偿双电阻率仪和补偿密度-中子测井仪3个主要部分组成。各种随钻测井仪就安装在钻铤中。无论是在钻进过程还是在起钻过程中，随钻测井仪始终在工作着，重要的测量结果通过泥浆遥测系统实时地传送到地面，而所有测量结果都被存储到在井下的存储器中，这些测井数据在换钻头时被取出使用。具有代表性的有贝克休斯公司的NavitrakⅡLWD仪器和哈里伯顿公司的FEWD无电缆随钻测井仪器。

无电缆随钻测井技术的最大优点是能进行实时测井，在水平井的钻进过程中，用随钻测井可实时地确定井眼轨迹和地层岩性，能真实地反映原状地层的特性。采用无电缆随钻测井，不需要电缆，不存在对接问题，仪器的垂向分辨率普遍较高。但是无电缆随钻测井系统数据传输率低，实时传输的曲线条数和数据采样率受到限制，数据的精度与电缆测井数据相比也较差。

1.4 过钻杆测井技术

过钻杆测井通过钻柱传输小直径测井仪，穿过特殊的钻井钻头进入裸眼井段进行测井，完成数据采集，测井数据采集可选择实时传输和存储两种模式。过钻杆测井系统具有代表性的有威德福公司的Compact系列和斯伦贝谢公司的ThruBit SureLogTM系列等。

过钻杆测井系统（图1）是当钻头钻杆到达指定的目的层时，通过仪器自重和泥浆泵送等方式将测井仪器由钻杆内向下输送，穿过钻头到达目的层后，并在钻具上提过程中完成测井工作。输送时测井仪器完全与井壁隔离，能够迅速到达目的地层，避免了在下钻具输送方式下测井仪器受到的冲击和振动，提高了测井仪器运行可靠性。过钻杆测井系统能够在仪器下放时，实时监控仪器状态以及实现部分项目的测井（例如自然伽马），为深度控制等提供数据。该系统能够完成常规电缆测井的全部项目，仪器直径小、重量轻，测井精度与电缆大直径测井仪器相当，而且具备电缆测井功能，因此同样可以满足常规直井和小井眼直井测井，增加了仪器的适用范围，降低了劳动强度。但是，由于过钻杆仪器是通过钻杆内孔的，因此仪器直径较小，仪器可靠性和强度较常规仪器降低，仪器串长度比常规仪器增大，仪器自身探测器尺寸变小，仪器测量精度降低。

2 水平井测井技术发展趋势

水平井测井技术经过近几十年的发展，呈现多种多样的工艺路线。随着技术的发展和科技的进步，水平井测井将呈现以下发展趋势：

（1）随钻测井技术和过钻杆测井技术将在水平井测井中占有越来越大的比重，相对而言，过钻杆测井可实现实时测井和存贮式测井两种模式，具有更广泛的应用前景；

（2）光纤监测技术取得较大进展，光纤技术将更多的运用于水平井测井中，可以准确便捷的监测地层剖面的温度、压力等；

（3）利用井下永久性传感器进行监测，可以研发出更先进的传感器用于水平井测井。

参考文献

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[2]赵平，刘甲辰，周利军.正在兴起的过钻头测井技术及其应用[J].测井与射孔，2006，（2）：24-27.

[3]孔令富，李雷，孔维航，等.石油生产水平及大斜度井测井技术综述[J].燕山大学学报，2015，39（1）：1-8.

（作者单位：连云港杰瑞自动化有限公司）