塔河油田裸眼井测井作业井控工艺技术探讨

2014-12-13蒋建平罗荣崔光梁玉明罗凤鸣

测井技术 2014年5期

蒋建平，罗荣，崔光，梁玉明，罗凤鸣

（中石化西北油田分公司工程监督中心，新疆轮台841600）

0 引言

塔河油田奥陶系碳酸盐岩油藏是在大型古隆起上经过多期构造岩溶作用形成风化壳和断裂的整装块状油田，储集空间多以裂缝、孔、洞及其组合为主。因此类储层风化壳发育、钻井液密度窗口窄、油气显示活跃等原因造成每年都有近百口井出现易喷易漏情况。此类井在作业过程中给各个施工环节都带来了较大的井控安全风险。钻井工程无论是井控装置，还是应急处置技术等，针对此类井都建立了较完善的井控工艺措施。但测井工程受到许多条件的限制，未能系统形成相应的井控配套工具及处置手段。

赵元良等［1］提出了利用液面监测技术和测井电缆悬挂技术配套使用保证易喷易漏条件下的测井施工安全；赵平等［2］针对气体钻井、泡沫钻井等特殊钻井工艺过程中提出利用电缆防喷器保证井口安全。本文通过相关基础试验，结合近年来塔河油田测井施工的实际情况，对常规裸眼井测井作业过程中的井控工艺技术进行了探讨与总结。

1 测井作业过程存在的井控风险及难点

在常规测井作业过程中，电缆是提供信号传输通道和仪器运动牵引力（电缆测井）的关键装置。但在井控应急处置过程中，由于电缆与钻具结构上存在本质区别、电缆在应急剪断后带来的次生风险、部分测井井控装置设计上存在缺陷等原因，使测井作业过程中存在3个方面的井控风险及难点。

1．1 井口电缆密封困难

井控应急处置时，保证井口密封是关键。钻井井控装置能够进行电缆密封的仅有环型防喷器，但未有文献或试验结论对环型防喷器密封电缆的承压能力及密封效果进行阐述。在钻具输送测井过程中，电缆与钻具同时存在，环型防喷器此时亦不能有效进行密封。

1．2 电缆应急剪断后处理复杂

经查阅中国部分油田公司的井控细则［3－4］，推荐做法是在发现溢流后，直接剪断电缆，按照空井状态进行处理。电缆一旦剪断，若井内高含硫化氢、放空段存在较大溶洞或是砂泥岩裸眼井段过长，后续处理将较为复杂；如果带有放射性源，一旦无法打捞出井，将带来巨大的环境保护压力。同时，在钻具输送测井作业时，剪断电缆后，如果旁通外电缆过长，因受钻具外环空间隙限制，后续处理手段也十分有限。

1．3 部分测井井控装置设计上存在的缺陷

2009年以前，塔河油田曾在试油防喷器上安装测井电缆防喷闸板作为井口电缆密封装置。在现场使用过程中，该装置由于设计上的缺陷，存在2个方面问题：①现场无法进行井口试压；②该装置设计之初是考虑应用于手动防喷器上不具有在关井过程中使电缆自动居中的功能。对于目前使用的液压防喷器，由于关井速度非常快，在电缆还未达到居中位置时就已经关闭，致使电缆剪断。该装置在2008年TKA井使用时在关井过程中将电缆剪断。

2 测井作业过程中井控工艺技术

2．1 井筒条件需满足的要求

常规电缆测井和钻杆输送测井作业时，由于井口密封对象不同，一旦出现溢流，处置手段也存在较大差异。在塔河油田，存在井控风险的井在测井施工前，井内往往表现为持续井漏或有较活跃的油气显示。因此，如需进行测井作业，必须满足2个要求。①持续井漏的井，应利用液面监测技术或其他手段确定漏失速度，为测井作业过程中灌浆量提供依据，以保证井筒内钻井液柱高度足以平衡地层压力。②如果井内有较活跃的油气显示，应根据油气上窜速度，计算出安全稳定时间。塔河油田要求安全稳定时间满足测井作业时效的1．5倍以上，才能进行测井施工。

在计算油气上窜速度时，传统的计算方法包括迟到时间法和容积法。这2种计算方法在理论上都是正确的，但其涉及到的关键参数如迟到时间、钻井泵排量等的精确程度，对计算结果的准确性有很大影响［5］。因此，需要对计算方法修正，以计算出精确的安全稳定时间。文献［5－7］已经对修正方法进行了阐述。

2．2 电缆测井井控工艺

2．2．1 井口电缆的密封

从井口控制的角度分析，电缆测井井控的关键在于对电缆的密封和剪断电缆后对电缆头的固定。

塔河油田井口防喷器组合一般为环形防喷器＋单闸板防喷器＋双闸板防喷器或是环形防喷器＋双闸板防喷器＋双闸板防喷器。在出现溢流情况后，必须使用环形防喷器对测井电缆进行密封。为了确定出环型防喷器在有测井电缆存在情况下的承压能力等相关参数，工区在井控车间进行了环型防喷器的承压试验。

试验所用工具为已使用半年的CAMESA 11．8 mm电缆和FH35－35／70上海神开生产的环型防喷器。试验过程中，通过使用不同的关井油压进行高、低压密封试验，试验数据见表1。

通过试验数据可以得出3点结论。①环型防喷器不论是在井口高压、还是低压情况下都可以对电缆进行密封承压。②通过试验可以看出，环型防喷器关井油压在10MPa左右时，不能完全对电缆进行密封承压；而15MPa左右时能完全对电缆进行密封承压。因此，在现场应急处置情况下，应通过手动调压阀将远控房环型防喷器关井油压调至15MPa（现场一般要求关井油压为10．5MPa）。③环型防喷器经过多次开、关后，仍能保证承压能力及密封效果。因此，在进行现场应急处置时，应使用可以多次开、关环型防喷器。

根据试验结论，在电缆测井过程中出现溢流情况后，应及时关闭环型防喷器，通过平推压井将井内处理稳定后再打开环型防喷器起出电缆和仪器。

表1 试验数据

2．2．2 剪断电缆后电缆头的固定

如在使用环型防喷器封井后仍不能控制井口，应该立即用电缆悬挂器（见图1）卡住电缆，用液压断缆钳剪断电缆后下放天滑轮，钻井队抢下防喷钻具后通过关闭半封闸板进行应急处置。电缆（包括测井仪器）与钻具一同下井时，下钻深度以与电缆重合长度不超15m为宜，否则可能因电缆堆积引起卡钻或电缆破损［1］。

图1 电缆悬挂器设计图

为了缩短应急处置的时间，测井队应在施工前准备分体式液压断缆钳、T型卡，并将电缆悬挂器及其楔块分开后放置钻台上备用；钻井队将双母接头及旁通阀与防喷单根连接好，置于井架上备用［1］。

2．3 钻具输送测井井控工艺

2．3．1 井口仅有钻具存在

在钻具输送起下仪器过程中，井口仅有钻具存在，此时，一旦出现溢流险情，可按照钻井井控操作流程，关半封闸板后实施关井压井作业。但需要注意的是，对于可能存在井控风险的井进行钻具作业时，在起下仪器过程中，应分段顶通循环，保证公头外壳水眼畅通，防止水眼堵塞给后续压井作业带来困难。

2．3．2 井口有钻具与电缆同时存在

当对接完成后进入测井阶段时，井口钻具与电缆是同时存在的，通过井控车间试验发现，环型防喷器此时不能有效对其进行密封。当出现溢流情况后，只能剪断电缆后关闭半封闸板实施压井作业。但如果贸然剪断电缆不使之固定，电缆落入钻具和套管间的环空后，后续处理将异常复杂。目前钻具输送时使用的橡胶电缆固定夹不仅安装时间长，而且挤压力较小。因此设计了一种快速固定电缆装置（见图2）。该装置利用快速自锁结构和顶丝将其本体固定在钻具外，使用楔形压板固定电缆。

图2 快速固定电缆装置示意图

在测量过程中发生溢流情况后，及时剪断电缆通过该装置将其快速固定在钻具上后，抢接防喷单根后实施关井压井作业。

在起下对接枪的过程中，如果出现溢流情况，可根据对接枪深度和溢流量大小，采取起出对接枪或直接剪断电缆后抢接防喷单根后实施关井压井作业。此时，如果采取剪断电缆的方式进行处理，由于剪断后的电缆处在钻具水眼内，考虑到使用正循环压井方式会使电缆在水眼中堆积而造成后续处理的复杂，一般推荐使用平推压井法进行处置。