水平井测井仪器输送技术及其应用

2019-12-01刘叶兴潘岩

电子技术与软件工程 2019年16期

文/刘叶兴潘岩

为了提高油气田生产效率，逐渐采用钻水平井增加水平井长度的方式来实现。在此过程中，水平井的动态监测成为油气田稳定运行的关键所在。对此，应采取积极有效的仪器传输技术，对油气井进行动态监测，使监测内容更加丰富，监测效率得到显著提升。

1 水平井简介

在钻井过程中，当井斜角为90°时，沿着水平方向钻进的井便称为水平井，主要分为三种类型，即长曲率半径水平井、中曲率半径水平井、短曲率半径水平井，在钻探方面主要分为以下几个方面：一方面，地面构造复杂，存在沼泽、交通要道等区域，且地质条件较佳，具有含油构造，可钻定向井对构造情况进行充分了解；另一方面，水平井可促使已经开发或者开发中的油气田生产情况改善，对断层遮挡区域进行开发，使采收率得到显著提升；对于地层密度较高、渗透性较低之处，可在目的层中对水平段进行精确定位；小断块油气田与几个不相连的油气田中可钻出一口或者两口大位移进行开发，节约投资量，使经济效益得到显著提升；为了提高超稠油产量，也可采用水平井开发的方式来实现，可见水平井在油气生产中发挥着不可忽视的促进作用。

2 水平井测井仪器输送技术

在垂直井或者微斜井测井中，一般将测井仪在自身重力的作用下下放到井底。对于倾斜度较大、水平井的井测中，如若沿用重力下放方式，则测井仪势必会遇阻，为了解决这一问题，将测井器顺利送入井底，可采用以下几种仪器输送技术来完成。

2.1 钻杆湿连接技术

此种连接方式在水平井测井中的应用较为普遍，主要原理为：由钻井队通过起下钻动力确保测井仪器在目标层段中不间断的开展工作。在此过程中，将电缆与井下仪器连接起来，在采集信息时给予电力支持。在连接过程中，才采用以下工具来完成：

（1）“棒式”公接头，将7根缆芯接触环安装在同一个轴上，利用绝缘环对其进行分割；

（2）“棒式”母接头，将公接头中的接触环固定到筒中，发挥绝缘环的作用进行分割。

2.2 牵引器输送技术

该技术的主要原理为：将爬行器固定在测井仪与测井电缆中间，以推送的方式开展工作，由控制器发出指令，井下仪器发挥辅助作用，开启爬行器中的X-X、Y-Y两组驱动轮，使其与套管壁紧密贴合起来。在实际工作中，推靠段包括主电机、驱动轮、传动部分等，将牵引臂推开，驱动轮顺着管壁行走，实现对测井仪器的牵引工作。其中，主电机在机械传动装置的促使下沿管套行走，将测井器运送到指定位置，由地面控制器发出指令，当测井仪达到目标点后，爬行器停止行走，电机的牵引臂收回，控制系统电源断开。重启电源，为测井仪提供电力支持，绞车上提电缆完成测井工作。

该技术的施工工艺为：在井筒作业之前应对管道进行冲洗，确保井口设施完善，不存在泄漏情况，井口与井内管柱内径超过60mm；在直井段，上提下放速度应控制在50m/min之内；在经过管柱变形等处时，速度应控制在10m/min；对于井斜超过50°的情况，速度应控制在30m/min之内；当仪器受到阻碍后，应暂停绞车，缓慢的上拉电缆，直至其处于垂直状态，拉力应低于安全张力。开启牵引器，实现其与地面之间的双向通讯；对于相同位置受阻超过3次的爬行器，应停止工作。在双爬行器应用中，主要适用于两种规格管柱的井，利用两支爬行器运行，并分别设置唤醒时间与电压，根据管柱内径的不同对爬行臂的尺寸进行设置。在工作过程中，按照套管尺寸陆续唤醒两只爬行器，首先唤醒上部爬行器，当爬行臂行走到目标点后将其关闭，此时再唤醒下部。

2.3 挠性管输送技术

挠性管与其他常规连接管相比具有较强特殊性，内部含有多芯电缆，在作业过程中盘卷在滚筒车上的硬电缆被直接输入到井中，而连续管的内部不存在电缆，可直接进行动态监测。挠性管的直径多种多样，有25.4mm、31.8mm以及38.1mm等，在制造材料上主要为低合金钢与高强度两种，具有较强的柔性特点，不但可以直接盘在绞车的滚筒中，还可直接输送到井底。硬电缆管的施工方式为：将电缆与地面相互连接，采用上提下放等方式完成测井工作；连续管施工方式为：采用环空压力对测井仪器进行唤醒，根据事先制定好的测量流程，以上提下放的方式完成测井工作。

与其他输送技术相比，此种技术的输送方式较为简单，可在多种尺寸的测井中使用，特别是在小直径裸眼管井中应用效果更加明显，可直接利用挠性管车完成任务，无需引入其他设备或湿接头等，因此有效避免对接失败问题。由于挠性管的强度受到限制，因此井下仪器的质量不可过高，例如RIB固井质量检测仪自身质量较大，不适用于此种方式输送。此外，挠性管的强度问题还影响水平井的测量长度，一般要控制在1000m以内。

2.4 水力输送技术

该技术所使用的工具较为简单，只需在测井仪器的下方安装柔性短节、导向锥、液压活塞短节，并在地面设置一个功率较大的液压水泵即可。在测井仪器使用过程中，往往需要在上方和下方配置两个扶正器。将地面水泵的水流注入到井筒内部，将液压活塞短节测井仪器传送到水平井底，这样便可实现对水平井施工情况的动态监测。根据测井目标与实际情况，选择最为合适的测井方式，通常采用高含水率中对井温、氧活化水流测井等等。在水力输送技术应用中，首先利用测井工具将仪器下方到遇阻井段，通常此类井段的井斜在60°左右；然后开启大功率液压水泵，将水流输入到井筒之中，并作用到液压活塞中，促使测井仪器到达水平井的测量段，从而完成测井施工目标。

3 水平井测井仪器输送技术的应用案例

3.1 钻杆湿连接技术应用

某井的水平长度为450m，最大斜度为86.4°，在测井前发现该井存在出水问题，经过研究讨论，采用钻杆湿连接技术来解决该问题，具体措施为：利用测井仪器串在油管底部设置过渡短节，根据实际需求对其位置进行调整，确保电缆与公接头相互连接，在对接完毕后采集测井相关信息。从检测结果可知，油层与地层的俘获截面曲线与基线间的离差值固定，可知井下水层逐渐向上溢出，与实际情况相一致，出水问题得到有效控制。

3.2 牵引器输送技术应用

某井为水平井，长度为450m，最大井斜为86.5°。在正式开展测井工作前，处于半关井状态。为了解决该问题，采用电缆牵引器输送技术，并发挥中子寿命测井仪的辅助作用，将测井器成功的输送到井底，实现对硼中子寿命测井验攒工作。从上述结果可知，下方水层逐渐向上蔓延，与预测结果相同，在此基础上通过改变采油技术，使油层的含水量得到有效控制。

3.3 挠性管输送技术应用

某井的水平长度为600m，在首个生产周期中出现供液短缺情况，在冲砂时出现井内的冲砂问题严重。对此，采用挠性管输送技术，与电磁探测器相结合开展检测工作。结果显示，电磁探测器在与曲线相距1600m的位置出现套管脱断情况。通过检测结果可知，在后期生产过程中应重视1600m的套管校正工作，对冲砂进行加固，确保生产恢复正常。

3.4 水力输送技术应用

某井的水平长度为1050m，在生产中以电潜泵为主，测井前每日的产液量为195.5m3，含水质量为98.0%。与生产实际情况相结合，由现场作业人员制定工艺方法，采用气举诱喷的方式将油管下放到井底，再通过水力输送技术将氧活化测井仪器输送到井底，待到诱喷后，成功完成氧活化水流测井工作，使主力出水位置被精确的确定。