高强度高温高压直推存储式测井系统在超深井的应用

张正玉，袁 军，李阳兵

（中石化经纬有限公司西南测控公司，四川成都 610100）

随着勘探开发技术手段不断成熟，深层、超深层油气勘探不断突破[1-3]。其中，新疆塔河区块（托普台区块）、顺北区块的油气埋藏深度超过8 000 m，储层埋藏深、温度高、井筒压力系统多变、地质条件复杂[4-7]。为了提高开发效益，多采用大斜度井或水平井进行开发，受井况、钻井工艺、井眼尺寸、井斜、井温、井身结构、目的层漏失、溢流和井壁失稳等因素影响，测井施工难度大。

目前，超深井水平井主要采用钻具输送电缆湿接头[8-11]、随钻[12-14]和存储式[15-17]等测井工艺，但上述测井工艺由于工艺及仪器设计上的局限性，在超深井、水平井等复杂井测井作业中存在一定安全隐患。为此，国内应用了高强度高温高压直推存储式测井系统[18-20]。该系统耐温200 ℃、耐压180 MPa，抗拉、抗压强度超过200 kN，能满足超深井施工要求。同时，直推存储式测井系统可完成上提、下放两趟测井作业，提高了测井时效和井下复杂情况的处理能力。为充分认识该系统在复杂井况下的应用价值，总结分析了其工艺优势，并分析了其在大摩阻超深井、大摩阻超深井、超深高压溢流井和复杂轨迹井等典型应用场景下的应用效果。

1 直推存储式测井系统组成与施工工艺

1.1 直推存储式测井系统组成

高强度高温高压直推存储式测井系统在常规泵出式存储式工艺基础上发展而来，主要利用钻具代替电缆输送测井仪器进行测井作业。该系统由地面系统和井下系列仪器构成（见图1）。以MV-XN90高强度高温高压直推存储式测井系统为例，其测井地面系统主要包括仪器监测与控制系统和深度采集与处理系统；对应的井下仪器包括常规综合、偶极声波和自然伽马能谱等，其中偶极声波具有远探测功能。

图1 直推存储式测井地面系统Fig.1 Surface system of pipe-conveyed memory logging system

1.2 直推存储式测井施工工艺

1.2.1 工艺特点

以MV-XN90高强度高温高压直推存储式测井仪器为例，直推存储式测井工艺具有以下技术特点：

1）采用高强度金属材料。为解决超深水平井、漏失井测井难题，直推存储式测井仪器外壳及部分元件强度高，可在井下温度200 ℃、压力180 MPa条件下实现高强度“直推”测井。

2）非保温瓶结构设计。测井仪器在高温井下长时间运行时，仪器内部部分电子元器件不能正常工作，传统保温瓶结构设计增加了测井仪器的质量；而采用非保温瓶设计，在仪器内设计恒温装置，在不增加仪器质量和尺寸的同时，实现了超深、高温高压条件下的安全测井。

3）“双模”工作模式。根据井下复杂情况，改用不同电流短节及控制系统，实现了电缆与存储“双模”测井模式自动调节。

4）放射源可打捞结构设计。考虑井下放射性测井时可能遇到复杂情况，直推存储式测井放射性仪器采用打捞式结构，利用专用工具可以及时打捞放射源，最大限度地降低放射源的使用风险。

5）智能电源管理技术。在仪器控制元件上增加了电池可控管理设计，实现了井下仪器智能开、关机功能，自动判断多组电池冗余电量，智能启用备用电池组，有效提升电池使用效率。

6）降低井控风险。由于该测井系统主要依靠钻具进行起下钻测井，起下钻或测井过程中出现井内压力不平衡情况时，可采取有效手段完成循环压井或关井等操作，降低井控风险。

1.2.2 直推存储式测井优势

对比4种测井工艺优缺点（见表1），可知电缆湿接头测井工艺适应井下复杂情况能力弱，一次性成功率偏低，无法满足提质量、提速和提效的要求；随钻测井工艺受价格和测井资料优质率影响，超深井测井时无法满足高效优质施工；常规泵出式存储式测井受工艺及仪器设计上的局限性，超深井测井时存在井控风险，难以满足储层精细评价要求[21-25]。相较传统常规测井工艺方式，直推存储式测井有如下优势：1）适应井下复杂情况能力更强，可避免其他工艺因电缆或泵出等因素而导致的复杂情况；2）可解决漏失、溢流等测井施工难题；3）高强度设计，仪器耐温耐压指标高，仪器抗拉、抗压强度大；4）电缆与存储双工作模式，可提升测井时效。

2 典型井应用实例

2.1 大摩阻超深井

顺北区块SX5井井深8 697.00 m，井底温度175 ℃，钻井液密度1.50 kg/L，最大井斜角53.64 °，井况复杂，起钻摩阻大，为典型大摩阻超深井。常规测井仪器抗压、抗拉及耐温指标均达不到测井要求，且钻进过程中在8 594.81，8 627.22 和8 666.08 m等处下钻卡钻，在8 645.00 m出现井漏现象，井控风险极高。因此，为了降低井下复杂情况，应用高强度高温高压直推存储式测井系统。测井过程中，直推存储式测井仪器在通过8 688.00～8 682.00，8 655.00～8 642.00和8 597.50～8 588.00 m等井段时出现了大摩阻情况，其中8 655.00～8 642.00 m处起钻摩阻最高达到200 kN。多次上下活动钻具后，在轴向抗拉力200 kN条件下顺利完成测井作业，资料优质率100%（见图2），表明高强度高温高压直推存储式测井系统可适用于大摩阻超深井测井。

表1 不同测井工艺对比Table 1 Comparison of different logging technologies

图2 SX5井部分井段综合测井资料Fig.2 Comprehensive logging data of some well sections of Well SX5

2.2 持续漏失井

以西北油田塔河区块TX1井为例，介绍高强度高温高压直推存储式测井仪器在持续漏失井中的应用。该井完钻井深7 680 m，测量井段7 350～7 680 m，钻井液密度2.00 kg/L。钻进过程中在7 650 m处发生井漏，漏失钻井液量达到110 m3，起钻时发生溢流。为降低施工风险，最终采用高强度高温高压直推存储式测井系统进行施工。施工过程中，关注井口液面和起下摩阻变化，并结合TX1井井况，选择XN90转换接头对接钻具，如图3所示。

图3 直推存储式测井转换接头Fig.3 Crossover of pipe-conveyed memory logging

TX1井上提测井过程中持续发生漏失，多次累计漏失钻井液220 m3，单次漏失高达110 m3。为此，在确保该直推测井仪器安全的情况下，采用连续补充钻井液的方式，钻井液进入钻具水眼通过转换接头上的循环水眼流入环空，进而保持井内液面稳定，以满足测井施工安全要求；随后该井又出现溢流情况，重新补充重浆140 m3；最后进行关井处理，施工过程处理溢流7次，井控风险得到有效控制，最终安全完成了该井标准+偶极测井作业，测井作业成功率100%。

2.3 超深高压溢流井

西北油田顺北区块SB1X井完钻井深8 546.15 m，钻井液密度2.10 kg/L，井内最高压力174.4 MPa，最高温度168 ℃。该井完钻时在8 331和8 435 m处发生井漏，漏失量分别为32和51 m3，现场经多次节流循环、点火，最终压井成功，井下工况十分复杂。该井表现出高温高压特点、且有钻井液溢流，常规测井工艺无法保证测井施工任务顺利完成。因此，采用高强度高温高压直推存储式测井仪器进行测井施工，测井过程中处理了多次溢流现象，同步测井时采用顶驱及时压井，在控制井控风险的同时，一次成功完成了该超深井超高压高温井综合+偶极测井作业，测井资料优质率100%（见图4）。

图4 SB1X井部分井段综合测井资料Fig.4 Comprehensive logging data of some well sections of Well SB1X

2.4 复杂轨迹井

西北油田塔河区块HD1X井完钻井深6 792 m，最大井斜角85.12 °，现场钻进时掉块严重，采用钻具输送工艺测井挤坏电缆，后采用高强度高温高压直推存储式测井。测井过程中，根据井眼轨迹情况采取多次活动钻具、开泵等措施，完成了该井测井数据采集，测井资料优质率100%，为储层及工程地质参数评价提供了可靠丰富的测井资料（见图5）。

图5 HD1X井部分井段偶极测井资料Fig.5 Dipole logging data of some well sections of Well HD1X

3 应用效果分析

3.1 资料录取质量

THXX井位于西北油田塔河区块，分别采用常规电缆测井与高强度高温高压直推存储式测井2种测井方式（见图6），直推式测井标准资料中深侧向误差3.5%，浅侧向误差3.5%，自然伽马误差3.1%，声波时差误差1.34 μs/m，井径误差0.762 mm，井斜2.5°，误差3.5°，其测量误差满足石油测井原始资料质量规范要求[26]，且测井曲线一致性及重复性较好。储层段自然伽马及补偿声波时差曲线频率分布（见图7、图8）符合正态分布规律，GR峰值14 API、AC峰值160.76 μs/m，曲线峰值与分布区间符合地区经验认识和地层特征值,证明直推存储式测井的自然伽马、补偿声波、补偿中子、双侧向电阻率和自然伽马能谱的测值稳定可靠，满足测井评价要求。

3.2 资料采集率

自推广以来，直推存储式测井工艺在四川盆地及塔里木盆地油气田中应用广泛，已完成测井施工300余口，其中井深超过6 000 m深井17口，超过8 000 m超深井14口。近5年中国石化某工区漏失井测井统计对比如图9所示，其中，钻井液漏失或失返井占总数37.5%以上。2019年以前，由于井控风险高，无法采集漏失井况下全测井资料，2019—2020年该技术推广期间，部分漏失井实现了测井资料采集，随着直推存储式测井工艺日益成熟，2021年漏失及复杂井测井资料采集率逐步上升至85.2%，复杂井况测井成功率大幅提高。

不同测井工艺测井成功率与时效对比表明，直推存储式测井工艺在测井成功率、仪器组装效率和测井耗时方面均具有较强优势，对复杂井况具有更高的适应性（见表2）。

图6 不同测井方式测井结果对比Fig.6 Logging result comparison among different logging methods

图7 GR曲线频率分布直方图Fig.7 Gamma ray (GR) curve frequency distribution

图8 DT24曲线频率分布直方图Fig.8 DT24 curve frequency distribution

图9 X工区漏失井测井统计Fig.9 Statistics of logging in wells with thief zone in work area X

4 结论与建议

1）对比传统常规测井工艺，高强度高温高压直推存储式测井系统在复杂超深井中应用优势显著，可在大摩阻、井漏及复杂井眼轨迹条件下顺利进行测井施工，降低井控风险，具有更快的测井时效、更高的施工成功率，可实现安全高效开发。

2）塔里木盆地及四川盆地各种复杂超深井的应用表明，直推存储式测井系统具有较好的稳定性，采集的测井数据资料准确可靠，能满足储层精细化评价需要。

表2 X工区超深井不同工艺成功率及时效对比[27]Table 2 Comparison of success rates and efficiency of different technologies in ultra-deep wells in work area X [27

3）目前，高强度高温高压直推存储式测井系统只覆盖常规测井项目，仅能满足一般油气评价需求，针对储层精细分类和裂缝定量评价等问题，还需要开展核磁、电成像等特殊测井技术研究。