泵出式测井系统在四川地区复杂井中的应用

张正玉

（中国石化集团西南石油局测井公司，四川成都610100）

泵出式测井系统在四川地区复杂井中的应用

张正玉

（中国石化集团西南石油局测井公司，四川成都610100）

泵出式测井采用新型的无电缆钻具输送测井方式，在四川地区复杂井测井采集中可以替代电缆测井。介绍了SL6000LWF泵出式测井系统的测量原理、系统组成、系统特点、现场测井流程及注意事项。对SL6000LWF泵出式测井系统在四川地区的应用情况进行了总结。通过23口复杂井的应用，表明泵出式测井显著提高了复杂井的测井施工成功率和测井时效，满足储层评价和工程评价的需要，平均缩短复杂井的钻井建井周期54.6h。泵出式测井在复杂井测井施工方面值得进一步推广使用。

生产测井；泵出式测井；复杂井；四川盆地

0 引 言

随着四川盆地勘探开发程度的不断深入，超深井、大斜度井、水平井及各种复杂井不断出现，给裸眼井电缆测井带来极大挑战。2010年四川地区86井次的电缆测井施工情况表明该地区［1－3］阻卡通井率高，达到47.6%，发生阻卡等复杂情况的钻井中平均每口井发生了2.18次非设计通井，因通井次数增多大大降低了测井时效；平均有效测井时间仅占总测井时间的38.9%，61.1%的时间用于通井或处理复杂情况；大斜井、水平井以及大于4 000m的深井的阻卡通井率远远大于直井。

湿接头式钻具输送电缆测井在大斜度井、水平井中虽比普通电缆测井具有一定优势，但并不能很好解决复杂井的测井难题，如在起下钻困难、泥浆性能差、表层套管浅等情况下经常遭遇失败。常规电缆测井方式已不能满足复杂井施工的要求。为了应对四川地区超深井、大斜度井、水平井、复杂井的测井环境，降低完井与测井作业成本，控制测井安全风险，提高复杂井的测井时效与测井资料采集率，有必要发展一种新型的测井技术——泵出式测井技术［4］。本文分析了SL6000LWF泵出式测井系统在四川地区超深井、大斜度井、水平井及各种复杂井中的应用情况。

1 SL6000LWF泵出式测井系统

1.1 测井原理

泵出式测井技术结合了测井、钻井、地质、岩石物理等专业知识和技术，采用无电缆测井方式，主要用于复杂井眼条件下的安全高效测井数据采集和储层评价［5－6］。测井时将仪器装在钻具内部，通过钻具将测井仪器输送到井底，泥浆脉冲传送指令将仪器泵出钻具，同时利用仪器自带电池短节供电，井下仪器进行数据采集并将数据存储在仪器自带的存储芯片中。待测井结束后，仪器起至地面将测井数据从存储器中读取并与深度进行匹配后使用。面对超深、高温、高压的大斜度井、水平井和小井眼多分支井，井壁严重失稳的复杂井，电缆测井和传统的钻具输送水平井测井技术往往无能为力。这时，利用泵出式测井技术可以较好地完成这类复杂井的测井采集。

1.2 系统组成

1.2.1 井下仪器

SL6000LWF泵出式测井系统井下仪器包括井斜方位＋自然伽马测井组合仪、双侧向＋数字微侧向测井组合仪、数字声速测井仪、井径测井仪、补偿中子测井仪和岩性密度测井仪。

1.2.2 地面系统

地面系统包括1套数据采集系统和3个传感器，主要用于采集时间和对应的钻具深度数据。井下仪器记录的数据和时间相匹配，当数据从井下仪器提取出来后，与地面采集的数据通过相对应的时间进行时深转换，得到井下对应深度的测井数据。

地面系统配接的压力传感器具备井口压力数据监控功能，用于井下仪器泵出命令发出的参考并作出是否成功泵出的判断。

1.2.3 辅助设备

辅助设备包括井下仪器上悬挂器、保护套（内径75mm钻杆）、释放器和仪器下悬挂器（见图1）。主要功能是用于仪器在下钻过程中的固定、容纳、到达井底后的释放和释放后井下仪器的固定等。

图1 仪器传输工具图

1.3 系统特点

1.3.1 安全性高

在下钻过程中，井下仪器装在钻具内，可有效保护井下仪器，避免因下钻遇阻等复杂情况对井下仪器造成伤害；仪器泵出后在上提测井过程中，由于钻具外径远大于井下仪器直径，井下仪器跟随在钻具底部运动，钻具对井下仪器有很好的保护作用，不易发生仪器挂、卡等井下复杂情况。

该套系统进行了能够满足井控安全需要的设计。在下钻过程中，根据需要可以随时循环泥浆、转动钻具和上下活动钻具，能够有效处理钻具阻卡及溢流等井内复杂情况，保证井内安全。

1.3.2 仪器性能指标高

该仪器外径60mm，耐温175℃（连续工作4 h），耐压140MPa，适用井眼140～450mm，井下仪器锂电池供电，连续工作时间大于150h，适用于四川地区7 500m（垂深）以内超深井的测井施工。

1.4 现场测井流程

（1）测前准备。将压力传感器、钩载传感器和深度传感器进行配接，完成地面系统的各参数匹配工作；计算井下仪器长度，确定所需保护套长度并进行适当调整。现场对井下仪器进行状态检查，根据现场收集到的井底压力，对释放器的释放压力门槛和释放压差进行设置，并进行地面释放模拟，确保释放器工作正常。

（2）井口组装。与钻井队配合吊装下悬挂器和保护套，将下悬挂器连接在保护套的底部。依次组装井下仪器，将仪器下入保护套内，将释放器与上悬挂器进行连接，然后连接释放器和井下仪器，再将上悬挂器与保护套进行连接。

（3）下钻及泵出。按照规定速度正常下钻，要求下钻平稳、不能顿钻、溜钻。如需要，可进行适当泥浆循环和钻具旋转。下钻至井底后，指挥井队按照释放压力脉冲要求进行操作，向井下释放器发送释放信号和供电信号。当释放器释放动作完成所需时间到达后，采用边上提钻具边用规定泵压对仪器进行泵出操作，当泵压出现明显下降时，可判断仪器泵出成功。

（4）上提测井及数据读取。按规定速度上提钻具测井，测量井段完成后，采用井口打压方式对井下仪器进行关电操作。继续上提井下仪器至井口，拆卸后用数据读取设备读取井下仪器内部的数据。利用地面系统的时深数据对测井数据进行时深转换，得到对应深度的地层数据。

1.5 测井注意事项

下钻时应确保下钻平稳，不能顿钻、溜钻，防止损伤仪器悬挂销钉，造成释放失败；遇到复杂情况需要转动钻具时，应尽量降低转速，防止井下仪器在钻具内剧烈晃动造成损伤；需要循环泥浆时，要适当控制泵压，避免高速流泥浆冲刷损坏井下仪器。

井下仪器泵出时应在钻具距井底1m左右时进行，防止井下仪器泵出时快速运动撞击井底损伤仪器；泵出时泥浆压力不应过大，作用在井下仪器上的压差应控制为5MPa以内，否则极易因推力过大损伤井下仪器；深井时释放脉冲命令压力应适当提高，否则容易造成井下仪器接收压差不够而导致释放失败。

泵出式测井仪器在上提过程中地面无法对井下仪器状态进行检测，无法判断井下仪器在井内遇卡情况，因此在上提测井时，要严格控制钻具遇卡阻力不超过2t，防止卡坏仪器，可适当上下活动或旋转钻具尝试通过遇卡井段。

SL6000LWF泵出式测井系统能够应对大部分复杂井况，但在下列极端情况下无法进行施工：① 下钻异常困难，需要猛冲、猛放才能下钻的复杂井；② 提钻困难，需要频繁活动或转动钻具才能起钻的复杂井。

2 测井资料分析及应用

2.1 测量可靠性分析

（1）标准井对比。在仪器准确刻度的基础上，该系统在G8标准井中与MAXIS－500测井系统进行了对比测井，测量井段为碳酸盐岩地层，所有测井曲线接近重合（见图2）。证明泵出式测井与MAXIS－500的测量是一致的。

图2 泵出式测井资料与MAXIS－500测井资料在G8井部分井段的对比

（2）误差分析。G8井裸眼井段岩性以灰岩、白云岩为主，泵出式测井在典型岩性井段的测井响应符合岩石物理特征。通过与MAXIS－500对比测井资料的误差分析（见表1），表明泵出式测井的自然伽马、声波、中子、密度、电阻率、井斜／方位测井的测值稳定可靠，其对比误差都符合SY／T 5132－2003《测井原始资料质量要求》。

2.2 碎屑岩地层中水平井测井应用

×－5H井是四川盆地新场背斜构造轴部南翼部署的1口水平开发井，井深3 015m，目的层是侏罗系沙溪庙组JS21气层，井内泥浆比重1.94g／cm3，钻头尺寸为215.9mm。

该井采用两开完井方式，表层套管浅，裸眼井段长，裸眼段贯穿了直井段－造斜段－水平段。测井施工时首先采用普通电缆测井，测井过程随着井斜角不断加大，于1 975m处下放遇阻；后改用湿接头式钻具输送测井，由于2 340m处狗腿度变化过大无法下至井底，最终选择泵出式测井技术对该井进行了测井采集，顺利完成测井任务；测量井段为1 800～3 000m，测量项目：自然伽马、补偿声波、深中浅电阻率、井斜、方位测井，固井后进行套管中子测量。部分水平井段测井资料见图3。该井水平井段共解释储层25层，其中含气层3层，气层22层（其中Ⅰ类气层7层、Ⅱ类气层8层、Ⅲ类气层7层）。完井后对含气性较好的气层段2 434～2 439 m、2 616～2 621m、2 756～2 760m、2 920～2 925 m进行了分段压裂改造，产气5.8×105m3／d。

表1 G8井泵出式测井与MAXIS－500对比的误差分析表

图3 ×－5H井水平段部分储层测井井曲线及处理成果图

2.3 碳酸盐岩地层中水平井测井应用

×－3H井是四川盆地川东北巴中低缓构造带的1口开发评价井，为国内垂深最大的水平井，完钻井深7 729.8m，最大垂深6 761.2m，钻头尺寸：Φ165.1mm×7 729.8m，套管程序：Φ273.05mm ×4 893.5m，最大井斜角95.8°，最大井底水平位移1 122.8m。目的层为长兴组生物礁储层，岩性包括生屑灰岩、砂屑灰岩、云质灰岩、溶孔白云岩和鲕粒白云岩等。

该井埋藏深度大，井底温度接近155℃，井底压力近90MPa，井内含硫化氢和二氧化碳，测井施工难度极大［7］。经多方面反复论证，最终选择采用泵出式测井技术对该井进行测井采集，顺利完成测井任务，测量井段6 400～7 729.8m，测量项目：自然伽马、补偿声波、深中浅电阻率、井斜、方位测井。

该井水平段共解释82个层储层（见图4），累计有效厚度465.1m，其中Ⅰ类气层16个层，累计厚度44.5 m；Ⅱ类气层40个层，累计厚度211.3m；Ⅲ类气层26个层，累计厚度209.3m。完井后对7 047.0～7 695.5m井段的裂缝－孔洞型气层实施裸眼替喷测试，获高产天然气流，无阻流量7.51×107m3／d。

3 应用效果分析

3.1 施工成功率分析

SL6000LWF泵出式测井在四川地区共实施23口井，其中18口井测井一次成功，5口井测井未一次成功，出现通井后补测或测井不成功的现象。其中1口井因为下钻遇阻达不到泵出式仪器测量要求进行了通井；2口井由于仪器释放不顺利，1口井由于声波仪器损坏，未能一次性取全资料，待通井后进行补测；1口井由于井底温度过高，仪器在井内停留时间长，电池发生爆炸，最终放弃测井。因此，统计泵出式测井的一次施工成功率为81.8%，较2010年电缆测井的52.3%明显提高。

图4 ×－3H井水平段部分储层测井曲线及处理成果图

3.2 测井时效分析

SL6000LWF泵出式测井技术从2011年开始在四川地区复杂井中进行了广泛的应用。将2011年泵出式测井技术的测井时效与2010年的电缆测井时效进行了对比，可以发现仅采用电缆测井的2010年平均每口井需要通井0.48次，平均有效测井时间比例仅为38.9%，大部分时间用于通井或处理复杂井情况；2011年泵出式测井仪器投入使用后，使用的23口井中每口井仅需通井0.17次，平均有效测井时间比例上升到86.2%，进一步体现了泵出式测井技术在复杂井测井采集中较常规电缆测井具有更好的时效性。

4 结 论

（1）通过在四川地区各种复杂井中的应用，证实SL6000LWF泵出式测井系统工作稳定、测量准确可靠，资料真实反映地层，满足储层评价和工程评价的需要。

（2）四川地区的应用表明，SL6000LWF泵出式测井在复杂井测井采集方面具有较常规电缆测井更高的测井施工成功率，可以显著提高测井时效，在水平井、大斜度井和各种复杂井况条件下可以替代电缆测井。

（3）泵出式测井是测井行业的一次重大技术进步，在复杂井测井施工方面值得进一步推广使用。

［1］ 张筠.致密碎屑岩测井技术论文集［M］.西安：西北工业大学出版社，2010.

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［3］ 康毅力，罗平亚，杨勇，等.川西致密砂岩气层的工程地质特征与保护对策［J］.西南石油学报，1999，21（1）：1－5.

［4］ 朱桂清，章兆淇.国外随钻测井技术的最新进展及发展趋势［J］.测井技术，2006，30（3）：394－397.

［5］ 赵业卫.存储式多参数生产测井技术［J］.测井技术，2008，32（5）：276－279.

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［7］ 郭元恒，张进双.元坝1－侧1井超深小井眼侧钻井技术［J］.石油钻探技术，2010，38（6）：113－115.

Application of Pump－out Logging System to Complex Wells in Sichuan Oilfield

ZHANG Zhengyu
（Well Logging Company，Southwest Petroleum CO.LTD.，SINOPEC，Chengdu，Sichuan 610100，China）

The ultra－deep，horizontal，high deviated wells and various complex wells condition are so prevalent that conventional wireline logging technology face greater difficulty in Sichuan oilfield.The new wireless logging technology which is conveyed by drill stem is used in pump－out logging system，which can replace the wireline logging in the data acquisition of complex well logging.Introduced are the measurement principle，system components，system features，site logging process and other points deserving our attention.Summarized are the applications of SL6000LWF pump－out logging system in Sichuan oilfield，results of which indicate that the pump－out logging system is stable，accurate，reliable and its log data display or reflect true formation.Therefore，this system meets the needs of reservoir evaluation.Log applications in 23 complex wells indicate that log success rate goes up and logging efficiency is significantly improved under complex well conditions，shortens 54.6hby average for the complex well drilling time.It is valuable to further promote the pump－out logging system for complex and bad hole conditions.

production logging，pump－out logging，complex well，Sichuan basin

P631.83

A

2012－01－12 本文编辑 余迎）

1004－1338（2012）04－0426－05

张正玉，男，1978年生，工程师，从事测井技术管理工作。