水平井成像測(cè)井工藝技術(shù)及應(yīng)用

趙永剛

(中石化華北石油工程有限公司 測(cè)井分公司，河南 鄭州 450006)

1 引 言

水平井技術(shù)可以極大地提高泄油面積，井眼的軌跡能夠直接穿過儲(chǔ)層產(chǎn)生更多的水平垂直裂縫，充分地發(fā)揮水平井?dāng)D出原油進(jìn)入儲(chǔ)層的潛能，提高原油采收的效率，降低鉆井的成本[1-3]。在我國(guó)油田的勘探和開發(fā)過程中，水平井技術(shù)勘探開發(fā)和水平井測(cè)試需求日益增長(zhǎng)。隨著油田勘探開發(fā)需要和鉆井技術(shù)的發(fā)展，水平井技術(shù)在國(guó)內(nèi)外各油田得到全面推廣，鉆具輸送測(cè)井和存儲(chǔ)測(cè)井在水平井常規(guī)項(xiàng)目測(cè)井中得到了良好應(yīng)用[4,5]。但因井下地質(zhì)、工程復(fù)雜和常規(guī)測(cè)井資料的局限性，常規(guī)測(cè)井資料難以滿足水平井測(cè)井地質(zhì)、工程評(píng)價(jià)需求，需要成像測(cè)井資料對(duì)井下地質(zhì)、工程情況進(jìn)行更準(zhǔn)確地描述。以核磁共振、微電阻率掃描(電成像)、SBT(Segmented Bood Tool, SBT)為代表的測(cè)井項(xiàng)目，因其儀器結(jié)構(gòu)的特殊性、儀器正常工作的特殊要求，存在一定難題[6,7]。

測(cè)井儀器的問題主要表現(xiàn)在：常規(guī)鉆具輸送水平井測(cè)井濕接頭總成，不能滿足核磁共振成像測(cè)井高電壓大電流需求，易導(dǎo)致儀器不能正常工作，甚至儀器損壞(圖1)；核磁共振成像測(cè)井每分鐘1～1.5 m的低速測(cè)井速度限制(圖2)[8]，對(duì)鉆具輸送測(cè)井過程速度控制和鉆測(cè)雙方現(xiàn)場(chǎng)施工配合提出了極高的要求；核磁儀器在水平井井筒內(nèi)不居中，影響測(cè)量效果。微電阻率掃描(電成像)、扇區(qū)水泥膠結(jié)(SBT)成像測(cè)井必須保證所有發(fā)射測(cè)量探頭適中貼靠井壁(圖3)[9-11]，但水平井測(cè)井中，其推靠臂自身支撐力不足以將儀器撐起以保證所有測(cè)量探頭都能良好接觸井壁，不能錄取合格測(cè)井資料。

圖1 絕緣故障導(dǎo)致的核磁電路板損壞

圖2 核磁極低速測(cè)井

圖3 微電阻率掃描、SBT貼井壁測(cè)量

針對(duì)核磁成像儀器工作中高電壓損壞問題，形成了新一代耐高壓大電流的核磁鉆輸測(cè)井專用濕接頭總成。利用測(cè)井液壓絞車“容積調(diào)速”和“節(jié)流調(diào)速”的混合調(diào)速技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鉆具輸送測(cè)井極低速控制。核磁測(cè)井要求發(fā)射測(cè)量探頭居中、電成像及SBT測(cè)井要求測(cè)量臂與井壁良好接觸，方能取得良好的測(cè)量效果，為此，還進(jìn)行了測(cè)量探頭居中扶正技術(shù)配套。

2 針對(duì)水平井成像測(cè)井難題的技術(shù)措施

2.1 耐高電壓大電流濕接頭配套技術(shù)

核磁成像儀器工作電壓會(huì)高達(dá)1 200 V、電流瞬間高達(dá)10 A。在測(cè)井過程中系統(tǒng)的任何一處絕緣出現(xiàn)故障就會(huì)造成核磁儀器電路板卡燒壞，甚至整串儀器的報(bào)廢。這些特性就要求水平井濕接頭總成在對(duì)接成功后，整體絕緣性能要達(dá)到400 MΩ以上，常規(guī)的濕接頭總成因滿足不了絕緣要求經(jīng)常導(dǎo)致核磁儀器損壞。針對(duì)這些問題，研發(fā)了新型棒式水平工具，通過增大電器接觸環(huán)、改良密封絕緣環(huán)，有效提高了電氣接觸性能和絕緣性能，使用加粗優(yōu)質(zhì)貫通線進(jìn)一步提高電氣性能，形成了新一代耐高壓大電流的核磁鉆輸測(cè)井專用濕接頭總成(圖4)，其技術(shù)參數(shù)如表1所示。

圖4 耐高電壓大電流濕接頭總成

表1 專用濕接頭總成與常規(guī)濕接頭總成關(guān)鍵項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)

2.2 鉆具輸送測(cè)井極低速控制技術(shù)

根據(jù)核磁共振成像測(cè)井的特點(diǎn)，測(cè)井時(shí)要求以每分鐘1～1.5 m的低速進(jìn)行，常規(guī)工藝難以實(shí)現(xiàn)。利用測(cè)井液壓絞車“容積調(diào)速”和“節(jié)流調(diào)速”的混合調(diào)速技術(shù)，以鉆具下放拉動(dòng)測(cè)井絞車滾筒倒轉(zhuǎn)為手段，實(shí)現(xiàn)核磁極低速下放輸送測(cè)井；混合調(diào)速技術(shù)又為極低速上提測(cè)井提供了手段。下放與上提測(cè)井的有效結(jié)合，為錄取合格測(cè)井資料提供了技術(shù)保障。

2.3 探頭居中和貼井壁技術(shù)

核磁測(cè)井要求發(fā)射測(cè)量探頭居中、電成像及SBT測(cè)井要求測(cè)量臂與井壁良好接觸，方能取得良好的測(cè)量效果。為此，進(jìn)行了測(cè)量探頭居中扶正技術(shù)配套(圖5)，儀器主要由5部分組成。在實(shí)際工程應(yīng)用中，水平井SBT油管輸送測(cè)井，滾輪居中扶正裝置可根據(jù)套管內(nèi)徑調(diào)節(jié)扶正直徑，其調(diào)節(jié)直徑以等于套管內(nèi)徑為宜，測(cè)量臂張開程度控制在100 %。這是由于當(dāng)扶正臂張開直徑大于套管內(nèi)徑時(shí)，套管壁與扶正臂間的側(cè)向應(yīng)力迅速上升，扶正臂與套管壁間阻力增大，導(dǎo)致井下張力迅速增大，盡管扶正效果良好，但過大的井下張力增量將使油管輸送測(cè)井安全風(fēng)險(xiǎn)增大。因此，SBT扶正臂張開直徑不宜大于套管內(nèi)徑。水平井電成像鉆具輸送測(cè)井，滾輪居中扶正裝置可根據(jù)井眼大小調(diào)節(jié)扶正直徑，盡可能使儀器居中，測(cè)量臂張開程度控制在最大行程的80 %為宜。一方面，能有效防止鉆輸上提測(cè)井過程中，因拆卸鉆具坐吊卡可能引起的測(cè)量臂頂住井壁臺(tái)階引起測(cè)量探頭損壞；另一方面，可實(shí)現(xiàn)上提測(cè)井過程測(cè)量臂緊貼井壁，錄取合格的測(cè)井資料。儀器尾部的扶正導(dǎo)向裝置可使儀器底端向井筒中心偏移，以便儀器能順利通過井壁臺(tái)階，從而避免儀器遇阻。

圖5 成像儀器發(fā)射測(cè)量探頭居中扶正裝置

3 工程應(yīng)用效果

在完成儀器居中扶正技術(shù)、核磁測(cè)量探頭泥漿排除技術(shù)、核磁鉆輸測(cè)井耐高電壓大電流濕接頭總成技術(shù)、核磁鉆輸測(cè)井極低速控制技術(shù)、SBT井下張力采集轉(zhuǎn)換監(jiān)控技術(shù)等一系列技術(shù)配套后，順利完成D12-XX、E王XX、DPF-XX、DPF-YY井、DPF-ZZ井等核磁、微掃等成像鉆具輸送測(cè)井(表2)以及SBT油管輸送測(cè)井(表3)。成像系列鉆具輸送測(cè)井技術(shù)在河南油田、華北油氣分公司大牛地氣田以及杭錦旗氣田得到了廣泛的應(yīng)用，成功率高。

表2 部分大斜度井水平井核磁、電成像(微電阻率掃描)輸送測(cè)井

表3 部分水平井SBT測(cè)井

E王XX井是河南油田一口大斜度勘探評(píng)價(jià)井，井斜為61°。該井是河南油田勘探開發(fā)歷史上，首次完成的核磁共振成像鉆具輸送測(cè)井。一次輸送完成1 040～1 265 m、1 390～1 470 m、1 530～1 700 m大斜度段的核磁共振測(cè)量(圖6)。利用核磁T2譜，可定性判斷儲(chǔ)層流體的黏度：1 100 m以上油質(zhì)黏度大，譜峰靠前、幅度較窄；1 690 m以下油質(zhì)黏度小，譜峰靠后、形態(tài)扁平；儲(chǔ)層總孔隙度一般在12.5 %～25 %之間，有效孔隙度在10 %～20 %之間，可動(dòng)孔隙度在7 %～15 %之間，滲透率在20～120 mD之間。

圖6 E王XX井核磁共振測(cè)井解釋成果

圖7是華北油氣分公司大牛地氣田DPT-XX水平井高分辨微電阻率掃描(電成像)測(cè)井解釋成果圖。該井輸送測(cè)量井段長(zhǎng)達(dá)979 m，測(cè)井成果填補(bǔ)了大牛地氣田水平井下古碳酸鹽巖儲(chǔ)層微電阻率掃描成像測(cè)井空白，有效提高了對(duì)下古裂縫的認(rèn)識(shí)，為下一步開發(fā)提供了有利依據(jù)。

圖7 DPT-XX井微電阻率掃描測(cè)井解釋成果

圖8是河南油田K439-XX水平井SBT測(cè)井解釋成果圖，水平井SBT測(cè)井的實(shí)現(xiàn)，為水平井固井質(zhì)量評(píng)價(jià)及后續(xù)定向定方位射孔參數(shù)的選擇，提供了可靠的決策依據(jù)。

圖8 K439-XX井SBT測(cè)井解釋成果

4 結(jié) 論

本文通過對(duì)水平井成像測(cè)井工藝進(jìn)行研究，得出了以下結(jié)論：

1)滾輪扶正技術(shù)在水平井成像測(cè)井中效果顯著，是水平井成像測(cè)井必需的配套技術(shù)；

2)耐高電壓、大電流濕接頭總成是鉆具輸送核磁測(cè)井必備的條件；

3)測(cè)量臂張開程度控制是保證電成像、SBT測(cè)井資料采集質(zhì)量的前提。