鉆桿泵送測(cè)井技術(shù)在海上的應(yīng)用

徐太保

(中海油服油田技術(shù)事業(yè)部湛江作業(yè)公司，廣東 湛江 524057)

>

0 引言

隨著鉆采開發(fā)技術(shù)的提高，大斜度井、水平井的數(shù)量也隨著增加[1-2]。復(fù)雜井筒及復(fù)雜鉆井工藝對(duì)測(cè)井技術(shù)和工藝提出了一系列挑戰(zhàn)。目前，在國內(nèi)對(duì)大斜度井、水平井的測(cè)井經(jīng)驗(yàn)是比較缺乏的[3-4]。因此對(duì)此類復(fù)雜井的測(cè)井技術(shù)工藝及應(yīng)用，有著廣闊的發(fā)展前景。大斜度井、水平井的測(cè)井工藝是比較復(fù)雜的，對(duì)如何安全、順利、高效地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)帶來了新的難題。鉆桿泵送測(cè)井工藝有效地解決了這一難題[5]。

1 生產(chǎn)測(cè)井的原理與概述

生產(chǎn)測(cè)井是利用巖層的電化學(xué)特性、導(dǎo)電特性、聲學(xué)特性、放射性等地球物理特性，間接地、有效地反映出井下油、氣、水層的巖石物理性質(zhì)，監(jiān)測(cè)各油層的工作情況，檢查開發(fā)井的技術(shù)狀況等。生產(chǎn)測(cè)井是指在套管井中完成的各類測(cè)井，屬于地理物理測(cè)井的一個(gè)分支。根據(jù)材料對(duì)象和應(yīng)用范圍的不同，生產(chǎn)測(cè)井大致可分為3類。

(1)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)測(cè)井、產(chǎn)出剖面測(cè)井和注入剖面測(cè)井。

(2)產(chǎn)層評(píng)價(jià)測(cè)井：RPM測(cè)井和PNN測(cè)井。

(3)工程測(cè)井：卡點(diǎn)、礫石充填評(píng)價(jià)、固井質(zhì)量、沖孔、切割、下橋塞、爬行器工具、爆炸松扣、碎屑打撈、套管檢損、串槽、漏失。

生產(chǎn)測(cè)井的任務(wù)貫穿于油氣田開發(fā)的全過程，適時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，為不斷認(rèn)識(shí)油氣層，了解注入或產(chǎn)出剖面、油層改造提供有關(guān)資料，并評(píng)價(jià)其效果。此外，也通過監(jiān)測(cè)井身的技術(shù)狀況，為油水井大修提供依據(jù)，以保證油水井的正常生產(chǎn)，是提高油氣田最終采收率、科學(xué)經(jīng)濟(jì)合理地開發(fā)好油氣田的重要手段，對(duì)于采取有效的增產(chǎn)措施，制訂調(diào)整挖潛方案具有十分重要的意義。

2 鉆桿泵送測(cè)井工藝

鉆桿泵送測(cè)井工藝就是在大斜度井、水平井測(cè)井作業(yè)時(shí)，測(cè)井儀器不能靠重力自由下達(dá)井底情況下，利用鉆具管串與井筒環(huán)空之間可建立循環(huán)的特點(diǎn)，開泵推動(dòng)組合儀器串到目的層完成資料錄取過程。

2.1 應(yīng)用范圍

(1)對(duì)于大斜度井、水平井，如發(fā)生卡鉆的情況，需在鉆桿內(nèi)進(jìn)行的卡點(diǎn)測(cè)量、切割、爆炸松扣、沖孔等工程測(cè)井項(xiàng)目，可采用鉆桿泵送工藝將工具直接泵送至目的位置完成作業(yè)。

(2)對(duì)于上部井段造斜超過68°，而下部井段降斜后小于68°的井，儀器在上部井段極易出現(xiàn)遇阻，但下部井段降斜后反而能自由下放。這時(shí)，如需在下部井段的套管內(nèi)完成某些測(cè)井項(xiàng)目，就可以臨時(shí)下入一定深度的鉆桿至測(cè)量段以上，采用鉆桿泵送工藝幫助儀器通過容易遇阻的大井斜/大狗腿位置，儀器出鉆桿后進(jìn)入下部套管，完成測(cè)井作業(yè)，如RPM測(cè)井、PNN測(cè)井等關(guān)井測(cè)量項(xiàng)目。對(duì)于需要開井測(cè)量的項(xiàng)目，如產(chǎn)出及注入剖面測(cè)井，則由于生產(chǎn)管柱已經(jīng)起出，無法滿足開井條件，不能應(yīng)用。

在作業(yè)時(shí)，由于鉆桿的剛性，當(dāng)鉆桿下至大井斜/大狗腿段時(shí)，容易受到不規(guī)則井壁的阻力，可能會(huì)造成鉆桿的擠壓變形，使得儀器在起、下過程中，造成儀器的彎折或損傷，如果有一點(diǎn)小的疏忽都會(huì)造成測(cè)井失敗，并造成井下落魚和打撈。

以第二類應(yīng)用范圍為例，鉆桿泵送測(cè)井作業(yè)主要順序及步驟為：壓井起管柱、刮管洗井、下鉆桿、校深通井、下入生產(chǎn)測(cè)井儀器、測(cè)井，其中壓井起管柱、刮管洗井及下鉆桿作業(yè)均為測(cè)井前的準(zhǔn)備工作，由井隊(duì)來完成。

2.2 測(cè)井作業(yè)步驟

2.2.1 電纜模擬通井作業(yè)

(1)組裝測(cè)井井口。

(2)下通井工具串。

(3)開泵送工具串到目的層，校正鉆具深度，驗(yàn)證泵送儀器測(cè)井的可行性。

2.2.2 生產(chǎn)儀器測(cè)井作業(yè)

(1)組裝井口天地滑輪。把電纜穿過PACK-OFF后，電纜末端做馬籠頭。把PACK-OFF和變扣接頭、三通連接在一起，用鉆臺(tái)的氣動(dòng)絞車把這部分吊至足夠高，用尾繩控制，防止其與電纜打紐。

(2)井口組裝測(cè)井儀器下井。測(cè)井作業(yè)成敗的關(guān)鍵在于以下該特制的接頭。該接頭用于承受泵壓，并推動(dòng)工具串入井，稱之為泵送接頭(該泵送接頭已經(jīng)申請(qǐng)國家專利)。

(3)組裝好儀器、并入井后，下放PACK-OFF，使其與鉆桿連接。

(4)托撬控制絞車下放儀器，在下放過程中要密切注意張力變化。下放至井斜較大處或儀器遇阻位置時(shí)，先上提儀器幾十米，再開泵送儀器串至目的位置。開泵送儀器過程中，控制好電纜下放速度，密切注意張力的變化。

(5)開泵送儀器到目的層之后，停泵，按照常規(guī)操作方法，上提電纜進(jìn)行測(cè)井作業(yè)的后續(xù)資料采集工作即可。

如果曲線響應(yīng)不好，則必須再多測(cè)量幾次，重復(fù)(4)，(5)步驟，以滿足解釋的要求。

(6)確認(rèn)測(cè)井資料合格后方可上提儀器串，結(jié)束測(cè)量。

(7)特別注意事項(xiàng)：開泵送儀器過程中，無關(guān)人員遠(yuǎn)離鉆臺(tái)區(qū)域，防止井口壓力傷人。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2012年3月，在南海西部油田XX井的RPM測(cè)井作業(yè)中，最大井斜高達(dá)79.95°/1 109.38 m，測(cè)量井段及井斜為2 542～2 625 m，65.54°～68.7°，常規(guī)施工方法無法完成該井的測(cè)井取資料作業(yè)，若用帶推靠臂的儀器如爬行器牽引，管柱變徑、變形、落物等容易造成儀器的遇阻遇卡，若由于爬行器在爬行過程中器損壞而無法爬行，則會(huì)造成后續(xù)的解卡作業(yè)或打撈。由此，鉆桿泵送測(cè)井儀器的設(shè)想脫穎而出。

3.1 可行性論證分析

(1)施工上使用3.5寸鉆桿泵送儀器與電纜入井進(jìn)行測(cè)量，鉆桿內(nèi)不存在造成電纜損傷的風(fēng)險(xiǎn)，所以電纜儀器信號(hào)及供電不會(huì)受到影響。

(2)同時(shí)鉆桿下至井斜段可能會(huì)發(fā)生下壓變形，導(dǎo)致儀器遇阻遇卡，所以此次測(cè)井前先下入模擬通井工具串通井，下放過程中速度不能過快，并隨時(shí)注意絞車張力變化，防止儀器突然卡死在鉆桿中，以保證通井順暢且無任何遇阻遇卡現(xiàn)象，并通井至測(cè)量段底部10 m以下，再進(jìn)行下步作業(yè)，保證作業(yè)安全性。

(3)受力分析。儀器串的橫截面積為：

(1)

假設(shè)作業(yè)時(shí)，儀器下放到一定深度后遇阻，則此時(shí)可認(rèn)為儀器及電纜處于受力平衡狀態(tài)，儀器及電纜的自重、浮力、摩擦力、受井筒的支撐力之和為零。此時(shí)，放松電纜并開啟泥漿泵進(jìn)行泵送，儀器開始活動(dòng)后記錄泵壓為P泵，由于起泵后流體的單向流動(dòng)，等于給儀器施加了一個(gè)沿儀器方向單向向下的力F泵來克服所有阻力。其中F泵為：

F泵=P泵·S

(2)

加泵送接頭前，最大外徑43 mm，其中F0為：

(3)

加泵送后，最大外徑55 mm，其中F1為：

(4)

F0與F1的比值為：

(5)

(4)結(jié)論。采用鉆桿泵送的方法可以對(duì)井下儀器施加一個(gè)額外的有效受力F泵，從而幫助儀器克服所有阻力，通過大井斜位置。而起泵后泵壓的大小取決于儀器外徑，外徑越大，泵壓越小，由此發(fā)明了泵送接頭這一工具的應(yīng)用。而在泵壓相同的情況下，加了泵送接頭以后的流體下推力是不加泵送接頭時(shí)的1.636倍，也可以說泵送效率提高為原來的1.636倍。故從理論上來講，這種方案是可行的。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果

A井采用鉆桿泵送測(cè)井作業(yè)技術(shù)，安全、順利、高效地完成了該井的測(cè)井作業(yè)，資料合格率為100%，零損失時(shí)間，零安全事故，獲用戶一致認(rèn)可和表揚(yáng)。

4 結(jié)語

鉆桿泵送測(cè)井技術(shù)的成功應(yīng)用表明，在大斜度井、水平井的測(cè)井技術(shù)服務(wù)領(lǐng)域完成了新的技術(shù)突破，滿足了用戶勘探開發(fā)、生產(chǎn)的需求，同時(shí)也積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。