KEEPER 陀螺在渤海油田生产井的应用

2021-07-28贾立鹏

化工设计通讯 2021年7期

贾立鹏

（中海油服油田技术事业部塘沽作业公司，天津 300457）

随着对渤海湾老油田的二次开发，对老井轨迹数据的要求越来越高。由于早期开发井表层直井段大多没有井身数据，或者某一大间隔井段没有数据，给前期轨道设计和后期轨迹控制带来了未知的难题，增加了作业难度[1]。用KEEPER陀螺对渤海XX油田某井进行轨迹复测，既确保了井眼数据的准确性和完整性，又减轻了定向井轨迹控制的防碰难度，很大程度上降低了钻井开发的防碰风险[2-3]。

1 陀螺在生产井应用的特点

1.1 陀螺测量

KEEPER陀螺是一种由直井段直接过渡到水平段的连续测量的高精密仪器，具有抗高温和抗高压的能力。

额定压力：1.75寸OD，20 000PSI@79℃；测量精度：井斜±0.05（0°~70°）；方位±0.1

采用了最先进的技术保证了性能和精度的稳定性，使整个过程能以500英尺/min的线速度完成测量。参考组合如表1所示。

表1 陀螺测量工具组合

这套陀螺组合在弹性扶正器的作用下可以充分居中，而且高温保护筒可以在一定时间内给陀螺提供相对安全的温度，两头的加重和电缆本身的重量提供了88.34kg的悬重，当下放遇阻时减震器可以迅速抵挡来自底部的冲击，减轻对陀螺本身的伤害，而该组合最大外径只有44mm，满足外径大于2-7/8英寸油管以上的生产井。

KEEPER陀螺对生产井井况的要求比较严格，只有保证油压和产液量等参数在一定安全范围内（一般参考油压5MPa，产液量100m3/d，就停井测量），测量数据才能达到质量控制要求，在特定作业条件下必须停井作业，充分保证测量数据的准确性。

1.2 生产测井

生产测井是指在油井投产到报废为止整个过程中，采用地球物理测井工程进行井下测量并录取资料的工作，而KEEPER陀螺复测作业主要借鉴生产测井的井口安装和操作流程。

（1）绞车是生产测井中必不可少的设备，此次采用的是8mm电缆，通过电缆的收放，实时跟踪了测量深度和测量速度，并且通过张力动态变化反映井下设备的状态，当遇阻或者有其他复杂情况时，能及时采取相应的措施。

（2）井口安装更是连接测量的通道，各防喷管和变扣接头不仅要上扣合理，更要密封严实。防喷器和注脂控制头既密封了井口，又可以在井喷时用于压井，连接软管的三通位置可以根据现场条件灵活变通，3-1/2EUE的变扣可根据采油树王八盖的型号更改。这套井口安装组合在一定程度上解决了陀螺顺利进入到正在生产的井中的难题。

（3）采油树是连接生产管柱和生产井的必经门槛，其上关乎生产的阀门较多，其中最相关的操作就是主阀和清蜡阀，操作时要保证其他阀门无动作，以免影响本井的正常生产和威胁本次测量作业。

（4）生产管柱是油井正常生产的支柱，其因采油需求不同而结构各异，内管是陀螺测量下放的通道，而且因为生产泵头或者Y堵的位置不同，正常下放的深度被限制。必须获得修井后的最新管柱图，来确认各井下安全阀和变径存在的具体位置，而井型不同测量时遇到的问题也必然不同，必须对生产管柱有一定的认识。

1.3 钻井工艺

钻井工艺是个庞大而复杂的交叉性学科，而从开始到结束整个作业流程中，陀螺在生产井中的测量流程主要包括移井架，钻机协同，试压和通井等相关作业程序。试压有别于开发井作业，试压压力要求是正常生产的井的油压的1.5~2倍，停井的生产井除外，试压时间5~10min。而通井主要是在陀螺入井前，采用这样的管串连接组合（通井规+机械震击器+加重杆+电缆头）对井眼进行一次提前“清扫”，以防测量组合入井后受到影响。

2 生产井陀螺的实践运用

按照以下作业流程：①移井架，校对好井口；②交接井，拆卸采油树王八盖；③安装井口；④试压；⑤通井；⑥更换工具串；⑦下放陀螺开始测量；⑧测量结束后，放压，起出工具串，恢复井口，然后把获取的数据处理。

2.1 数据采集

渤海XX油田的某井是一口产液量达313m3/d，油压1.4MPa的正在生产的油井，因为产液量太高，严重影响了陀螺性能的稳定性，所以必须停井作业才能保证数据的精准度。而设计测量井深为1 500m，相对较深，既对测量数据的质量提出考验，更对测量时间的把握也有更高要求，因为到井底后油井温度会随着垂深的增加上升较快，为防止陀螺仪器长时间运行温度漂移对数据的影响，所以要尽量减少测量时间。最后通过将上述三大工艺流程结合起来，获取了某井在油管中的第一手资料。

2.2 数据对比

将采集到的井眼估计数据导入landmark数据模拟软件中，获得某井复测数据和原数据垂直投影和水平投影的对比如图1所示。

图1 某井复测数据和原数据垂直投影对比图

从图1明显可以看出复测陀螺数据和原数据相比：井斜吻合度较高，而方位因为在直井段没有数据，或者表层数据误差较大，和原始数据相比，投影出现了偏差，而KEEPER陀螺可以排除磁干扰测量出准确的数据，正好修正了老井眼数据，充分说明了陀螺复测的必要性。

从图2可以看出，陀螺复测数据和原始数据在900m和1 500m处的中心距分别为7.4m和12.61m，若用陀螺复测数据作为前期的轨迹设计或者后期轨迹控制防碰扫描时，就可以避免未知的隐患，充分说明了陀螺复测的重要性。

图2 某井复测数据和原数据水平投影对比图

2.3 运用推广

通过对该井的成功测量，之后陆续完成了渤海XX油田其他生产井的测量任务，测量期间井况和操作记录如表2所示。

表2 测量期间井况和操作记录

其中作业难点主要是，在五口不同类型的生产井测量期间，具有井下安全阀的井，必须通过手摇泵来控制井下安全阀以防止井下压力变化造成的突然自动关断，而根据之前设定的参考标准，当油压和产液量均超过此值时，关井之后进行了测量，同时满足了陀螺的稳定性和数据的精准性。油管内径均指内管最小处内径，作业时要保证陀螺管串的最大外径与之相匹配才能入井，以避免遇卡的风险，另外不同类型的井，遇到的风险不尽相同，注聚井降压较困难，不仅需要提前顶替，必要时更应该直接释放，而对于自喷气井，防碰设备必须满足防止气井压力泄漏的条件，放压，试压以及作业结束后的风险是否可控。