爬行器與MAPS 陣列測井儀器組合在水平井找水測試中的應用

張學成，周榮鑫 ，鄧賀 ，姜文，秦立民

（1.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452；2.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

0 引言

隨著油田開發(fā)中增產增注措施漸多，出現(xiàn)了產水率明顯上升的情況。大斜度井、水平井等井型由于其井身與油藏平行，一旦生產過程中底水錐進加劇，產液含水率會快速上升，導致產油量大幅降低［1］。高含水井若無法及時準確判斷出水位置，堵水效果不佳，導致產油量大幅下降。因此通過測試找水以準確、及時地找到出水部位并采取控水措施是實現(xiàn)油氣田增產的有效途徑。

1 水平井找水工藝及難點

水平井和大斜度井找水技術需要根據(jù)油田實際油藏物性，井筒內流體性質，完井管柱等條件采取具有針對性的找水方案［2］。由于水平井井下流態(tài)復雜，流體分異、井斜微小變化和流態(tài)均影響流動剖面；油水兩項在水平段分層流動，速度剖面和持水率變化劇烈，常規(guī)的居中平均測量會產生較大誤差，需分別測速度和持率。當井眼上傾時，由于氣體密度較輕，會沿著井筒高邊流動，常規(guī)居中測量的渦輪很難探測到氣體流動；而水受重力影響流動緩慢甚至回流，嚴重影響渦輪的響應。當井眼下傾時，液體沿井筒低邊快速流動，氣體占據(jù)井筒的較大面積，但流速慢，渦輪響應差，影響測井結果準確性。

水平井測井常見的難點在于測井儀器送入。適用于生產井的水平井輸送方式有連續(xù)油管傳輸測井、管泵送和爬行器測井。在大斜度井、水平井套管中電纜可以達到的井斜極限在70°左右，井斜大于70°，測量儀器依靠自身重量無法下到目的層段。管泵送的方式多用于水平注水井中，在產出井中使用時會對儲層帶來不利影響，并且對管柱有一定要求。使用連續(xù)油管輸送測試儀器是常用的水平井作業(yè)方式，其工藝難度較爬行器低，但地面設備復雜，占地面積大，控制精度一般，損傷被輸送的測試儀器的風險較高等問題。

2 爬行器與MAPS 陣列測井儀器組合測井技術

為克服現(xiàn)有水平井找水技術中的難點。提出一種結合爬行器與MAPS 陣列測井儀器組合測井找水技術，既克服了連續(xù)油管占地面積大，控制精度較差的缺點，又解決了電纜絞車在水平井中下入工具困難的問題，實現(xiàn)了水平井低成本精準控制找水工藝。

2.1 工具介紹

2.1.1 爬行器

爬行器可在井下特殊環(huán)境中作業(yè)，具有一定自主操作能力的機電控一體裝置，主要有輪式牽引器、伸縮式牽引器、履帶式牽引器等形式。在大斜度或水平段的套管井中，靠儀器及電纜的自重很難到達目的層位完成測試。爬行器可將井下儀器送到目的段，儀器回收依靠電纜正?；靥?。該儀器具有獨立的井下傳輸系統(tǒng)來完成儀器本身的數(shù)據(jù)傳輸，可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括CCL、電纜頭張力、爬行器速度、電纜頭電壓、爬行臂的開收位置、溫度。

爬行器可以輸送的儀器含生產測井儀器、套管檢測儀器、固井質量儀器、橋塞、射孔槍等。

（1）基 本 參 數(shù)：最 大 連 續(xù) 拉 力：600LBS，抗 拉 力：10000LBS；耐溫：150°C，耐壓：15000PSI；外徑：2.125”，爬行臂尺寸：4.5” 7” 9.625”；適用范圍：2.4”-9.625”；操作電壓/電流：60-660VDC/30-2000mA，爬行器爬行速度與儀器頭部電壓成正比。（2）爬行器組成：包括地面控制設備和和井下設備（上居中器、電子線路節(jié)、推靠節(jié)、驅動節(jié)、下居中器等可拆分的功能段）兩部分。

2.1.2 陣列式儀器-MAPS

大斜度井、水平井井下流態(tài)復雜，流體分異、井斜微小變化和流態(tài)均影響流動剖面，以油水兩項為例：（1）直井井斜＜20°：流態(tài)相對簡單，油水混合均勻，速度剖面光滑，持率線型變化；（2）大斜度井20°＜井斜＜85°：流態(tài)非常復雜，速度剖面和持率變化劇烈，出現(xiàn)分異和重質相回流；（3）水平井85°＜井斜＜95°：分層流動，速度剖面和持水率變化劇烈，居中的平均測量不適用，需要分別測速度和持率。

MAPS 陣列生產測井儀器考慮了大斜度井甚至是水平井中測量井筒截面上的重要信息，可以測得分相持率和分相速度，將大大提高各相計算精度，適用于大斜度井、水平井的生產測井。

2.2 工藝原理

爬行器由地面計算機發(fā)送動作指令，通過電纜在井下儀器和地面控制設備之間進行數(shù)據(jù)轉換和通信。打開爬行器時，爬行器臂張開，抓持在管壁內側，在主牽引器的帶動下，將儀器串送達目的層，切換動作開關，上提測井作業(yè)。

爬行器爬行過程中，地面系統(tǒng)同步記錄電纜頭電壓、電纜頭張力、爬行速度、深度、接箍數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)實時監(jiān)測爬行器的工作狀態(tài)、爬行速度與電纜下放速度的匹配性，便于運行控制和作業(yè)安全。

2.3 作業(yè)風險及應對措施

2.3.1 作業(yè)風險

（1）爬行器儀器串中扶正器扶正力過大。不接扶正器爬行器有信號線破損失去測試信號風險。（2）爬行器在篩盲管中使用爬行臂爬行，將降低爬行器的牽引力（3）陣列生產測井MAPS 儀器為燈籠體結構，井況不良時可能損壞。（4）水平井中工具串及電纜摩阻大，需將電纜弱點降低以保證電纜安全。（5）爬行器在管柱內徑突變空間存在遇卡風險，回提時由9-5/8”套管進入2-7/8”油管，存在儀器串遇卡風險。

2.3.2 應對措施

（1）爬行器有自動收臂功能，爬行器斷電后自動回收爬行臂，避免遇卡。（2）使用電子釋放裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)弱點，提高儀器串整體解卡拉力上限。（3）作業(yè)前應用專用軟件對儀器串下井張力及爬行器工作情況進行模擬。（4）爬行器下井前使用模擬工具串測試油管引鞋通過情況。（5）優(yōu)化生產管柱，加工測試油管大通徑倒角引鞋，避免爬行器上行遇卡。

3 現(xiàn)場應用

2019 年底，爬行器和陣列生產測井儀器MAPS 組合水平井測井工藝首次在渤海油田某區(qū)塊運用，成功完成了A3 井產出剖面測井，取得了該井水平段關井溫度剖面、產出剖面、井筒流體分布，為油藏動態(tài)認識與制定增產增注措施提供了重要依據(jù)。

3.1 A3 井情況簡介

A3 井為水平調整井， Y 管合采，水平段為裸眼井+優(yōu)質篩管的完井方式。井深2 408 m。A3 井井下工具＆井深結構如表1 所示。井況數(shù)據(jù)&井眼軌跡如圖1 所示。

井下主要工具&頂部深度&井斜/°：

（1）井下安全閥：內徑2.813 in，頂部深度182.26 m，井斜0.67°；（2）F 型坐落接頭：內徑2.813 in，頂部深度226.12 m，井斜0.73°；（3）Y 工作筒：內徑2.362 in 頂部深度1554.30 m；井斜41.7°；（4）測試喇叭口：外徑5.3 in；頂部深度1749.20 m，井斜59.26°；（5）頂部封隔器：內徑6.00 in，頂部深度2106.30 m井斜83.35°；（6）人工井底：深度2 408.00 m；（7）管柱最小內徑：2.362 in。

井況數(shù)據(jù)&井眼軌跡如圖1 所示。

圖1 井況數(shù)據(jù)&井眼軌跡

3.2 作業(yè)工藝及步驟

A3 井水平井找水測試工藝及步驟：

（1）裝測試井口，儀器全流量標定。（2）打撈生產堵塞器。（3）連接模擬爬行器儀器串通井至目的深度。（4）絞車下入爬行器及測井儀器串，至靠儀器串自重無法下入為止。（5）地面啟動爬行器，帶動測井儀器串爬行至井底，記錄關井井溫。（6）地面啟動MAPS 儀器測井，開井。（7）地面啟動RPM 測井（關井）。（8）完成測試后上提回收儀器串及爬行器，恢復井口。

3.3 測井數(shù)據(jù)解釋

測井發(fā)現(xiàn)三處主要出水點，分別在2230～2240 m、2275～2312 m 和2383～2396 m， 2383～2396 m 處出水點飽和度最高，達到22.0%。

4 結語

（1）爬行器與MAPS 陣列生產測井儀器結合成功解決了大斜度井、水平井測井工具送入難及測井找水準確性的問題，有常規(guī)居中測量儀器無法比擬的精度優(yōu)勢。

（2）爬行器具穩(wěn)定性好。大斜度、水平井的套管及裸眼段內長時間作業(yè)同樣可以保持工作性能，能多維度錄取測井資料，通過對測井資料綜合解釋，確定產水層位及出水量，定量計算出儲層剩余油飽和度。

（3）爬行器可以通過頂部封隔器變徑，在實際應用過程中封隔器對其影響較小，能實現(xiàn)常規(guī)生產管柱的找水測井等測井作業(yè)。

（4）爬行器輸送法是當前較為先進的測井工藝，使用性廣泛，可以完成大斜度、水平井注入產出剖面、儲層參數(shù)評價及套管質量檢測等測井項目，加上其它測井工藝所不能比擬的可靠便捷性，具有良好的應用前景。