井身軌跡測井技術(shù)及其應(yīng)用

張春紅

【摘 要】井身軌跡測井技術(shù)可以用于新井鉆進過程的監(jiān)測，確保正確的鉆進方向，對老井的井身軌跡復(fù)測。根據(jù)測量結(jié)果，對油藏進行重新描述，或者結(jié)合油藏描述確定新的側(cè)鉆開窗位置，使老井復(fù)活，從而提高油藏的采出程度和采收率。

【關(guān)鍵詞】井身軌跡；監(jiān)測；側(cè)鉆

0.引言

隨著油田開發(fā)的不斷深入，人們對一些難以解釋的地質(zhì)現(xiàn)象提出了各種疑問，其中“油井是在油藏的什么位置進入油層”、“如何利用地質(zhì)報廢和工程報廢的油水井進行老區(qū)的剩余油挖潛”是其中的主要問題之一。在此存在兩個技術(shù)關(guān)鍵需要解決：一是驗證老井眼的實際軌跡，確定井在油藏中的準確位置；二是如何在已下套管井內(nèi)快速而準確地定向開窗。近幾年發(fā)展起來的套管井井身軌跡測井技術(shù)以測量地球自轉(zhuǎn)角速率分量來確定套管某點方位，不受地磁的影響，可應(yīng)用于有磁性干擾的叢式井組和存在磁屏蔽的套管、油管、鉆桿內(nèi)進行井眼軌跡測量或定向鉆井。

1.系統(tǒng)組成

1.1測井系統(tǒng)構(gòu)成

井身軌跡測井系統(tǒng)由兩大部分組成：動力調(diào)諧速率陀螺測井儀和地面測井系統(tǒng)。井下儀由速率陀螺、電路艙、磁定位器、減震器、馬龍頭等幾個部分組成；地面系統(tǒng)分便攜式和車載式，二者的功能完全相同，完成對井下儀器的供電、控制和信號解碼采集等工作，包括：測井接口、計算機、打印機、測井程序等。

1.2主要技術(shù)指標

測量參數(shù)：井斜角、方位角、工具面角。

測量范圍與精度：

方位角：0°-360°

誤差≤±2°（井斜≤50°）

誤差≤±3°（井斜≤70°）

井斜角：0°-70°誤差≤±0.3°

工具面角：0°-360°誤差≤±2°

測量方式：點測

工作溫度：-20℃-+125℃

抗沖擊強度：50g（1ms）

儀器尺寸：ф45mm×3100mm

耐壓：≤70Mpa

1.3與框架陀螺的比較

目前國內(nèi)用于磁性環(huán)境測量方位儀器主要是框架式陀螺儀和速率陀螺儀等?？蚣苁酵勇輧x是將陀螺置于內(nèi)外框架上，利用高速旋轉(zhuǎn)的物體具有定軸性的原理來實現(xiàn)方位測量。這種結(jié)構(gòu)具有以下幾個難以克服的缺點：

（1）漂移大。高速旋轉(zhuǎn)的陀螺受摩擦力影響而產(chǎn)生漂移，導(dǎo)致測量結(jié)果偏差，這種因漂移而產(chǎn)生的偏差隨著時間延長而增大，規(guī)律性不強，難以預(yù)測和克服。

（2）框架式陀螺自身無測量基準?，F(xiàn)場開始測量前須人工確定正北作為基準，造成人為誤差，而且現(xiàn)場施工不便。

（3）直徑大，難以縮小。由于框架式陀螺測井儀的漂移偏差無法預(yù)測和克服，導(dǎo)致井身軌跡測量結(jié)果的不穩(wěn)定，資料應(yīng)用效果差。另外，因直徑大而在現(xiàn)場應(yīng)用中受到局限。

動力調(diào)諧速率陀螺，這種陀螺沒有內(nèi)外框架，將轉(zhuǎn)子懸掛在與驅(qū)動電機隔開的彈性支承上，利用動力調(diào)諧抵消彈性支承的正彈性力矩，使轉(zhuǎn)子所受到的彈性約束近似為零。因此具有：

（1）漂移小、精度高、體積小，可在鉆桿或油管內(nèi)使用。

（2）工作過程自動尋北，測量前后均無需校北，可以消除人為誤差，使用方便。

（3）不受地質(zhì)和周圍環(huán)境影響，抗磁性干擾。

由于漂移很小，有效地提高了井身軌跡測量結(jié)果的準確性，成為目前老井復(fù)測井身軌跡和側(cè)鉆井開窗定向的主要技術(shù)。兩種陀螺的性能對比如表一：

陀螺性能對比

2.結(jié)構(gòu)與測量原理

動力調(diào)諧陀螺測井技術(shù)的核心部件是慣性測量組件，包括一個動力調(diào)諧速率陀螺和兩個石英加速度計。組件通過一對軸承支撐在外殼上，其旋轉(zhuǎn)軸與井下儀外殼軸線重合，在扶正器的作用下與井筒軸線平行。動力調(diào)諧速率陀螺測量地球自轉(zhuǎn)角速率分量；石英加速度計測量地球重力加速度分量。所測信號經(jīng)采集編碼通過電纜送至地面測井系統(tǒng)，經(jīng)計算機解算可得出井筒的傾斜角、方位角、工具面角等參數(shù)，進一步計算可得出垂深、南北偏移、東西偏移、閉合方位等參數(shù)。通過對井筒不同深度的測量，即可得出井身軌跡曲線。

3.選井要求

（1）114通井歸通井至測量井段以下20米。

（2）井場作業(yè)動力配合吊裝測井天地滑輪。

（3）井場有正對井口的且距離不小于20米的平坦場地用于擺放測井車輛，有220伏電源。

4.測井要求

（1）速度：直井段（〈3度〉小于2000米/小時

井斜〈10度： 小于1200米/小時

井斜〉10度：小于900米/小時

井斜〉25度：小于500米/小時

定向座鍵：速度控制在1500米/小時以內(nèi)。

（2）測井時間：儀器啟動后30秒開始測井，斷電后60秒方可起下電纜，陀螺重復(fù)起動時間間隔應(yīng)大于60秒。

（3）電纜：測量時滾筒剎車要可靠，嚴禁儀器帶電滑動。

（4）測量點數(shù)：井口10米一點，100-300間隔100米一點，300-600間隔50米一點，600-測量井段下界間隔30米一點。

通常情況下一個點的測量時間約6分鐘（儀器供電、穩(wěn)定1分鐘，測量1分鐘，斷電穩(wěn)定1分鐘，電纜起下3分鐘），以2400米井深估算，整個測井過程約測70個點，耗時9個小時。

5.現(xiàn)場資料粗判

現(xiàn)場操作人員可粗略判斷所測數(shù)據(jù)是否正確，并據(jù)此判斷儀器工作是否正常。當井斜小于1度時，所測方位規(guī)律性不強，沒有明顯的趨勢。當井斜大于1度時，方位有明顯的變化趨勢，通常相鄰兩點方位變化不超過10度，如明星超出此范圍，則儀器很可能工作不正常。另外井斜亦遵循延續(xù)變化的規(guī)律，一般不會有跳變，特殊情況有這一現(xiàn)象（即“狗腿度”）。

6.實際應(yīng)用

動力調(diào)諧速率陀螺測井儀是一種新型精密陀螺測斜系統(tǒng)，特別適用于有磁性干擾的叢式井、加密井的鉆探測量及在完井后的套管內(nèi)或鉆桿內(nèi)進行測量。

6.1井身軌跡復(fù)測

在完井之后（或在鉆井的過程中）對井身軌跡的測量，用以描述井眼的空間位置，驗證鉆井的結(jié)果。其主要測量參數(shù)為井斜角和方位角。

6.2鉆井定向

叢式井組加密或鉆井平臺打井時，確定正確的鉆進方向，避免損傷已完鉆井的井身質(zhì)量。

6.3側(cè)鉆井開窗定向

確定正確的開窗方向，避免狗腿度過大，提高井身質(zhì)量，為后續(xù)的測井、射孔等作業(yè)提供良好的井眼環(huán)境。

6.4生產(chǎn)井防偏磨設(shè)計

通過井身軌跡復(fù)測，確定井斜和方位變化較大的位置，對應(yīng)生產(chǎn)管柱增加扶正裝置或抗磨副，減小桿管之間的磨損，延長檢泵周期。

7.技術(shù)評價

雖然井身軌跡測井技術(shù)在油田開發(fā)過程中起到了舉足輕重的作用，但這種測井工藝也存在著它以下三個方面的局限性，致使該項測井工藝不盡完美。

（1）由于這種測井工藝采用點測方式，所以不能得到連續(xù)的井身軌跡曲線。

（2）每點測量和起放儀器時，都要重新啟動和斷電，造成測井時間長。

（3）陀螺測斜儀的抗沖擊能力差。