φ70 泵出式測(cè)井系統(tǒng)應(yīng)用分析

張建波 呂港建 何艷海 王玉安 賈海波 栗 歡

中國(guó)石油測(cè)井天津分公司 天津 300280

石油工業(yè)的不斷發(fā)展，促進(jìn)了鉆采工藝水平的不斷提高。為了勘探開發(fā)的需要，出現(xiàn)了大量大斜度井、水平井，同時(shí)井筒扭方位、垮塌、溢流等復(fù)雜井況也越來(lái)越多，裸眼井電纜測(cè)井施工難度越來(lái)越大。為應(yīng)對(duì)復(fù)雜井況，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，越來(lái)越多的油井采用泵出式測(cè)井技術(shù)[1]，又稱過(guò)鉆桿存儲(chǔ)式測(cè)井技術(shù)。

1 φ70 泵出式測(cè)井系統(tǒng)簡(jiǎn)介

泵出式測(cè)井是鉆具下至目的層后，將測(cè)井儀器串從鉆具中釋放出去，起鉆時(shí)數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)在儀器中[2]。包括兩種方式：鉆桿輸送泵出式存儲(chǔ)測(cè)井和電纜輸送泵出式存儲(chǔ)測(cè)井。目前天津分公司投入使用的φ70 存儲(chǔ)式儀器（70 系列）采用鉆桿輸送泵出式存儲(chǔ)測(cè)井技術(shù)，在井口按照下懸掛器、保護(hù)套、上懸掛器的連接順序，將直徑70mm儀器串安裝到保護(hù)套中，最上端連接釋放器后坐在上懸掛器中；鉆具到達(dá)預(yù)定深度后，井口投棒打壓切斷釋放器剪切銷釋放儀器串，接著上提鉆具至儀器串完全釋放出去的高度；再通過(guò)壓力對(duì)比信號(hào)變化確定儀器串完全固定在下懸掛器中；釋放過(guò)程完成，起鉆上測(cè)；待鉆具起出，讀取儀器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，結(jié)合時(shí)間深度文件進(jìn)行轉(zhuǎn)換匹配，最后用5700 系統(tǒng)回放正式資料。

天津分公司在用φ70 泵出式測(cè)井系統(tǒng)采用175℃/ 140MPa 及200℃/ 140MPa 兩種溫度壓力指標(biāo)，服務(wù)項(xiàng)目包括井斜方位、自然伽馬、補(bǔ)償中子、巖性密度、井徑、高分辨率陣列感應(yīng)、雙側(cè)向等完井項(xiàng)目，以及交叉偶極子陣列聲波、自然伽馬能譜等特種項(xiàng)目。

2 φ70 泵出式測(cè)井系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

由于每個(gè)測(cè)井項(xiàng)目的儀器單獨(dú)供電，不同項(xiàng)目?jī)x器之間只有機(jī)械連接，沒(méi)有電路連接，因此不會(huì)出現(xiàn)某支儀器電池故障導(dǎo)致全部?jī)x器不工作的情況，提高了儀器測(cè)井成功的可靠性；儀器輕、工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、作業(yè)時(shí)間短，大大降低了施工人員勞動(dòng)強(qiáng)度；下鉆過(guò)程中儀器在保護(hù)套中，相對(duì)常規(guī)鉆具輸送電纜測(cè)井盲下過(guò)程，安全性大大提升；泵出施工整個(gè)過(guò)程中，井筒可以充分建立循環(huán)通道，有效地為復(fù)雜井況提供了測(cè)井解決方案；對(duì)套管短、水平段長(zhǎng)的井，大幅度縮減了測(cè)井施工時(shí)間[2]，提高測(cè)井效率；測(cè)井資料采用5700 格式，解釋與5700 兼容。不同井測(cè)井方式優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表1 所示。

表1 不同井測(cè)井方式對(duì)比

由于每只儀器單獨(dú)供電、沒(méi)有電路連接，導(dǎo)致儀器串整體偏長(zhǎng)，完井施工中側(cè)向和陣列感應(yīng)項(xiàng)目都需要時(shí)，整串儀器長(zhǎng)59.6m，最上方的巖性密度、補(bǔ)中、伽馬的曲線延遲都在50m 附近，如果施工井口袋不夠會(huì)導(dǎo)致一些曲線部分層位漏測(cè)；該系列儀器通過(guò)鉆具作為保護(hù)套，通過(guò)調(diào)長(zhǎng)短節(jié)儀器與保護(hù)套長(zhǎng)度匹配，一旦儀器長(zhǎng)度略長(zhǎng)于單根保護(hù)套長(zhǎng)度時(shí)，至少需要增加8m 調(diào)長(zhǎng)短節(jié)儀器，使整體儀器變長(zhǎng)，增加施工風(fēng)險(xiǎn)；目前尚無(wú)三參數(shù)，無(wú)法采集相關(guān)數(shù)據(jù)；從儀器安裝完成到最后起出，中間過(guò)程無(wú)法監(jiān)控儀器狀態(tài)；相對(duì)于常規(guī)89mm 完井儀器，個(gè)別資料質(zhì)量精度稍顯不足。

3 施工中常見問(wèn)題及解決方案

3.1 下鉆過(guò)程憋壓

泵出式儀器釋放器中安裝6 個(gè)剪切銷釘，正常投棒后球座口5.1MPa 切斷剪切銷，儀器即釋放（表2）。在下鉆過(guò)程中，要求鉆井隊(duì)循環(huán)頂通時(shí)泵壓不超過(guò)5MPa。受泥漿性能、靜止時(shí)間等情況影響，在開泵循環(huán)時(shí)可能導(dǎo)致憋壓。例如在莊X 井施工中，600m 頂通單泵單閥爾泵壓1.2MPa；870m 頂通時(shí)泵壓急劇升高至5MPa，多次停泵開泵后建立正常循環(huán)，泵壓1.5MPa；下至1150m 頂通，開泵升壓至7MPa 馬上停泵，壓力不回零，起鉆5 柱檢查，泵壓仍不回零?，F(xiàn)場(chǎng)判斷分析認(rèn)為是泥漿原因?qū)е卤飰海瑳Q定起鉆檢查。起出后發(fā)現(xiàn)儀器未釋放，上懸掛器被砂石子堵住釋放器水眼，下懸掛器由于未能正常循環(huán)被泥餅糊死（圖1）。隨后，井隊(duì)加扶正器通井，加長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間；再次測(cè)井時(shí)縮短頂通循環(huán)鉆柱數(shù)，儀器順利到底，施工順利完成。

圖1 釋放器上懸掛器及下懸掛器被砂石子和泥餅堵塞

表2 剪切銷個(gè)數(shù)與球座口剪切力對(duì)照表

3.2 卡鉆

目前采用的投棒釋放，一般根據(jù)泥漿到達(dá)釋放器位置計(jì)算時(shí)間，不可避免會(huì)與實(shí)際到達(dá)時(shí)間有偏差。為防止儀器提前釋放后，活動(dòng)鉆具導(dǎo)致儀器承壓受損，一般提前將鉆具靜止在距井底0.5m 左右一段時(shí)間，以提高施工安全性。測(cè)井施工前會(huì)告知鉆井隊(duì)做至少15min 鉆具靜止實(shí)驗(yàn)，確保釋放后起鉆不粘卡。部分井若無(wú)法滿足鉆具靜止15min 要求，可以采取靜止- 上提- 靜止- 上提的方式實(shí)現(xiàn)安全測(cè)井。例如在板X 井憋壓后上提卡鉆，卡鉆后將鉆具下放至鉆具懸重，緩慢旋轉(zhuǎn)鉆具解卡。第二次施工通過(guò)加微珠、石墨的方式調(diào)整泥漿，最終能達(dá)到7min 左右靜止時(shí)間。采取每靜止7min 將鉆具上提3m（略大于鉆具伸長(zhǎng)量）左右再靜止，最終儀器成功釋放，且儀器外觀正常，數(shù)據(jù)齊全。

3.3 儀器釋放失敗

目前，天津分公司φ70 泵出式測(cè)井施工釋放成功率在98%以上，高于國(guó)內(nèi)其他泵出系列。在下鉆過(guò)程中，頂通和井底的循環(huán)非常重要，下鉆頂通泵壓不應(yīng)超過(guò)5MPa，到底后必須循環(huán)徹底，確保保護(hù)套中無(wú)雜物，投棒釋放后采取合適的泵壓小排量推靠?jī)x器。在某井施工中，井徑推靠臂中卡石子導(dǎo)致儀器無(wú)法釋放。在歧X 井施工中，套管中20 柱一頂通，裸眼中10 柱一頂通。儀器釋放前，泵壓?jiǎn)伪脝伍y爾3MPa，對(duì)比高壓3 閥爾12.5MPa。從儀器釋放后到鉆具起至儀器完全釋放出去的位置，循環(huán)泵壓保持3MPa；再次打高壓信號(hào)時(shí)，泵壓升至9.0MPa 后立即下降至7.0MPa，馬上又上漲至16.0MPa；立即停泵再開，泵壓漲至21.0MPa；第三次開泵，泵壓穩(wěn)定在15.0MPa。單閥爾泵壓由起鉆前3.0MPa 上漲至4.0MPa。起鉆完檢查，發(fā)現(xiàn)儀器釋放不到4m，卡在鉆具中;接無(wú)拉力棒打撈頭，拉5.5t 解卡，發(fā)現(xiàn)感應(yīng)、井徑、聲波儀器有劃痕或擠壓痕（圖2）。針對(duì)以上問(wèn)題，天津分公司優(yōu)化改進(jìn)制作一批帶拉力棒打撈馬龍頭，確保了施工的安全性。

圖2 儀器劃痕和沖壓痕

3.4 其他情況

φ70 泵出式測(cè)井由于起下鉆過(guò)程中無(wú)法直接觀察儀器狀態(tài)，因此會(huì)面臨一些其他異常情況。

（1）儀器本身出現(xiàn)故障，導(dǎo)致錄取數(shù)據(jù)不全。需要及時(shí)進(jìn)行儀器維護(hù)保養(yǎng)，對(duì)內(nèi)部電路部分仔細(xì)檢查。

（2）帶推靠臂儀器在起鉆時(shí)卡斷，扶正器在井眼中磨斷等（圖3）。因此，在生產(chǎn)準(zhǔn)備過(guò)程中，要及時(shí)更換扶正器簧片，檢查儀器螺絲、定位頂絲等，確保儀器機(jī)械部分正常。

圖3 偏心弓斷裂

（3）為保證儀器安全，通常做法是鉆具下至井底釋放。因?yàn)橐恍┨厥庠?，采取目的層懸空釋放，儀器從鉆具中出去軌跡不好控制，如果速度過(guò)快就會(huì)造成儀器損壞，尤其是聲波儀器及帶晶體儀器。懸空釋放前要確保井眼正常，同時(shí)循環(huán)泵壓、排量控制在合理范圍，不能太大。

（4）施工中遇到溢流、井漏等風(fēng)險(xiǎn)。例如，在官X 井投棒后循環(huán)打壓時(shí)發(fā)生井漏，無(wú)法觀察壓力顯示情況。如果井漏在投棒前發(fā)生，相關(guān)方一定會(huì)放棄測(cè)井。面對(duì)這種投棒后發(fā)生井漏的情況，雙方及時(shí)溝通后，緊急處理泥漿，及時(shí)灌漿確保井筒相對(duì)安全，最后儀器成功釋放，獲取全部資料。溢流井相對(duì)簡(jiǎn)單一些，首先要確保水眼暢通，必要時(shí)加大排量，調(diào)節(jié)泥漿密度，滿足測(cè)井要求時(shí)再施工。需要注意的是，施工前要確定安全時(shí)間，確保儀器電池工作時(shí)間足夠，儀器滿足較長(zhǎng)時(shí)間井底停留的溫度壓力要求。

4 總結(jié)

φ70 泵出式測(cè)井系統(tǒng)，面對(duì)復(fù)雜井、水平井等施工中有著極強(qiáng)的可靠性，釋放成功率高，有效降低了測(cè)井風(fēng)險(xiǎn)，提高了測(cè)井時(shí)效[3]，為油田勘探開發(fā)節(jié)省了成本，獲得了齊全的地質(zhì)資料。天津分公司在應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)不斷改進(jìn)完善，形成了一系列成熟可靠的施工工藝流程。同時(shí)，該系列泵出式儀器在儀器可靠性、保護(hù)套匹配等方面仍有可改進(jìn)的空間。針對(duì)油氣上竄速度過(guò)快、井控風(fēng)險(xiǎn)大、狗腿度大扭方位、井眼工程復(fù)雜，以及井筒處理時(shí)間長(zhǎng)等情況，施工人員要具備應(yīng)對(duì)處理復(fù)雜工況作業(yè)的能力。