張正玉

（中國(guó)石化集團(tuán)西南石油局測(cè)井公司，四川成都610100）

泵出式測(cè)井系統(tǒng)在四川地區(qū)復(fù)雜井中的應(yīng)用

張正玉

（中國(guó)石化集團(tuán)西南石油局測(cè)井公司，四川成都610100）

泵出式測(cè)井采用新型的無(wú)電纜鉆具輸送測(cè)井方式，在四川地區(qū)復(fù)雜井測(cè)井采集中可以替代電纜測(cè)井。介紹了SL6000LWF泵出式測(cè)井系統(tǒng)的測(cè)量原理、系統(tǒng)組成、系統(tǒng)特點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井流程及注意事項(xiàng)。對(duì)SL6000LWF泵出式測(cè)井系統(tǒng)在四川地區(qū)的應(yīng)用情況進(jìn)行了總結(jié)。通過(guò)23口復(fù)雜井的應(yīng)用，表明泵出式測(cè)井顯著提高了復(fù)雜井的測(cè)井施工成功率和測(cè)井時(shí)效，滿足儲(chǔ)層評(píng)價(jià)和工程評(píng)價(jià)的需要，平均縮短復(fù)雜井的鉆井建井周期54.6h。泵出式測(cè)井在復(fù)雜井測(cè)井施工方面值得進(jìn)一步推廣使用。

生產(chǎn)測(cè)井；泵出式測(cè)井；復(fù)雜井；四川盆地

0 引 言

隨著四川盆地勘探開(kāi)發(fā)程度的不斷深入，超深井、大斜度井、水平井及各種復(fù)雜井不斷出現(xiàn)，給裸眼井電纜測(cè)井帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。2010年四川地區(qū)86井次的電纜測(cè)井施工情況表明該地區(qū)［1－3］阻卡通井率高，達(dá)到47.6%，發(fā)生阻卡等復(fù)雜情況的鉆井中平均每口井發(fā)生了2.18次非設(shè)計(jì)通井，因通井次數(shù)增多大大降低了測(cè)井時(shí)效；平均有效測(cè)井時(shí)間僅占總測(cè)井時(shí)間的38.9%，61.1%的時(shí)間用于通井或處理復(fù)雜情況；大斜井、水平井以及大于4 000m的深井的阻卡通井率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直井。

濕接頭式鉆具輸送電纜測(cè)井在大斜度井、水平井中雖比普通電纜測(cè)井具有一定優(yōu)勢(shì)，但并不能很好解決復(fù)雜井的測(cè)井難題，如在起下鉆困難、泥漿性能差、表層套管淺等情況下經(jīng)常遭遇失敗。常規(guī)電纜測(cè)井方式已不能滿足復(fù)雜井施工的要求。為了應(yīng)對(duì)四川地區(qū)超深井、大斜度井、水平井、復(fù)雜井的測(cè)井環(huán)境，降低完井與測(cè)井作業(yè)成本，控制測(cè)井安全風(fēng)險(xiǎn)，提高復(fù)雜井的測(cè)井時(shí)效與測(cè)井資料采集率，有必要發(fā)展一種新型的測(cè)井技術(shù)——泵出式測(cè)井技術(shù)［4］。本文分析了SL6000LWF泵出式測(cè)井系統(tǒng)在四川地區(qū)超深井、大斜度井、水平井及各種復(fù)雜井中的應(yīng)用情況。

1 SL6000LWF泵出式測(cè)井系統(tǒng)

1.1 測(cè)井原理

泵出式測(cè)井技術(shù)結(jié)合了測(cè)井、鉆井、地質(zhì)、巖石物理等專業(yè)知識(shí)和技術(shù)，采用無(wú)電纜測(cè)井方式，主要用于復(fù)雜井眼條件下的安全高效測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)采集和儲(chǔ)層評(píng)價(jià)［5－6］。測(cè)井時(shí)將儀器裝在鉆具內(nèi)部，通過(guò)鉆具將測(cè)井儀器輸送到井底，泥漿脈沖傳送指令將儀器泵出鉆具，同時(shí)利用儀器自帶電池短節(jié)供電，井下儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在儀器自帶的存儲(chǔ)芯片中。待測(cè)井結(jié)束后，儀器起至地面將測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)從存儲(chǔ)器中讀取并與深度進(jìn)行匹配后使用。面對(duì)超深、高溫、高壓的大斜度井、水平井和小井眼多分支井，井壁嚴(yán)重失穩(wěn)的復(fù)雜井，電纜測(cè)井和傳統(tǒng)的鉆具輸送水平井測(cè)井技術(shù)往往無(wú)能為力。這時(shí)，利用泵出式測(cè)井技術(shù)可以較好地完成這類復(fù)雜井的測(cè)井采集。

1.2 系統(tǒng)組成

1.2.1 井下儀器

SL6000LWF泵出式測(cè)井系統(tǒng)井下儀器包括井斜方位＋自然伽馬測(cè)井組合儀、雙側(cè)向＋數(shù)字微側(cè)向測(cè)井組合儀、數(shù)字聲速測(cè)井儀、井徑測(cè)井儀、補(bǔ)償中子測(cè)井儀和巖性密度測(cè)井儀。

1.2.2 地面系統(tǒng)

地面系統(tǒng)包括1套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和3個(gè)傳感器，主要用于采集時(shí)間和對(duì)應(yīng)的鉆具深度數(shù)據(jù)。井下儀器記錄的數(shù)據(jù)和時(shí)間相匹配，當(dāng)數(shù)據(jù)從井下儀器提取出來(lái)后，與地面采集的數(shù)據(jù)通過(guò)相對(duì)應(yīng)的時(shí)間進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換，得到井下對(duì)應(yīng)深度的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)。

地面系統(tǒng)配接的壓力傳感器具備井口壓力數(shù)據(jù)監(jiān)控功能，用于井下儀器泵出命令發(fā)出的參考并作出是否成功泵出的判斷。

1.2.3 輔助設(shè)備

輔助設(shè)備包括井下儀器上懸掛器、保護(hù)套（內(nèi)徑75mm鉆桿）、釋放器和儀器下懸掛器（見(jiàn)圖1）。主要功能是用于儀器在下鉆過(guò)程中的固定、容納、到達(dá)井底后的釋放和釋放后井下儀器的固定等。

圖1 儀器傳輸工具圖

1.3 系統(tǒng)特點(diǎn)

1.3.1 安全性高

在下鉆過(guò)程中，井下儀器裝在鉆具內(nèi)，可有效保護(hù)井下儀器，避免因下鉆遇阻等復(fù)雜情況對(duì)井下儀器造成傷害；儀器泵出后在上提測(cè)井過(guò)程中，由于鉆具外徑遠(yuǎn)大于井下儀器直徑，井下儀器跟隨在鉆具底部運(yùn)動(dòng)，鉆具對(duì)井下儀器有很好的保護(hù)作用，不易發(fā)生儀器掛、卡等井下復(fù)雜情況。

該套系統(tǒng)進(jìn)行了能夠滿足井控安全需要的設(shè)計(jì)。在下鉆過(guò)程中，根據(jù)需要可以隨時(shí)循環(huán)泥漿、轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具和上下活動(dòng)鉆具，能夠有效處理鉆具阻卡及溢流等井內(nèi)復(fù)雜情況，保證井內(nèi)安全。

1.3.2 儀器性能指標(biāo)高

該儀器外徑60mm，耐溫175℃（連續(xù)工作4 h），耐壓140MPa，適用井眼140～450mm，井下儀器鋰電池供電，連續(xù)工作時(shí)間大于150h，適用于四川地區(qū)7 500m（垂深）以內(nèi)超深井的測(cè)井施工。

1.4 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井流程

（1）測(cè)前準(zhǔn)備。將壓力傳感器、鉤載傳感器和深度傳感器進(jìn)行配接，完成地面系統(tǒng)的各參數(shù)匹配工作；計(jì)算井下儀器長(zhǎng)度，確定所需保護(hù)套長(zhǎng)度并進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。現(xiàn)場(chǎng)對(duì)井下儀器進(jìn)行狀態(tài)檢查，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)收集到的井底壓力，對(duì)釋放器的釋放壓力門檻和釋放壓差進(jìn)行設(shè)置，并進(jìn)行地面釋放模擬，確保釋放器工作正常。

（2）井口組裝。與鉆井隊(duì)配合吊裝下懸掛器和保護(hù)套，將下懸掛器連接在保護(hù)套的底部。依次組裝井下儀器，將儀器下入保護(hù)套內(nèi)，將釋放器與上懸掛器進(jìn)行連接，然后連接釋放器和井下儀器，再將上懸掛器與保護(hù)套進(jìn)行連接。

（3）下鉆及泵出。按照規(guī)定速度正常下鉆，要求下鉆平穩(wěn)、不能頓鉆、溜鉆。如需要，可進(jìn)行適當(dāng)泥漿循環(huán)和鉆具旋轉(zhuǎn)。下鉆至井底后，指揮井隊(duì)按照釋放壓力脈沖要求進(jìn)行操作，向井下釋放器發(fā)送釋放信號(hào)和供電信號(hào)。當(dāng)釋放器釋放動(dòng)作完成所需時(shí)間到達(dá)后，采用邊上提鉆具邊用規(guī)定泵壓對(duì)儀器進(jìn)行泵出操作，當(dāng)泵壓出現(xiàn)明顯下降時(shí)，可判斷儀器泵出成功。

（4）上提測(cè)井及數(shù)據(jù)讀取。按規(guī)定速度上提鉆具測(cè)井，測(cè)量井段完成后，采用井口打壓方式對(duì)井下儀器進(jìn)行關(guān)電操作。繼續(xù)上提井下儀器至井口，拆卸后用數(shù)據(jù)讀取設(shè)備讀取井下儀器內(nèi)部的數(shù)據(jù)。利用地面系統(tǒng)的時(shí)深數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換，得到對(duì)應(yīng)深度的地層數(shù)據(jù)。

1.5 測(cè)井注意事項(xiàng)

下鉆時(shí)應(yīng)確保下鉆平穩(wěn)，不能頓鉆、溜鉆，防止損傷儀器懸掛銷釘，造成釋放失??；遇到復(fù)雜情況需要轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具時(shí)，應(yīng)盡量降低轉(zhuǎn)速，防止井下儀器在鉆具內(nèi)劇烈晃動(dòng)造成損傷；需要循環(huán)泥漿時(shí)，要適當(dāng)控制泵壓，避免高速流泥漿沖刷損壞井下儀器。

井下儀器泵出時(shí)應(yīng)在鉆具距井底1m左右時(shí)進(jìn)行，防止井下儀器泵出時(shí)快速運(yùn)動(dòng)撞擊井底損傷儀器；泵出時(shí)泥漿壓力不應(yīng)過(guò)大，作用在井下儀器上的壓差應(yīng)控制為5MPa以內(nèi)，否則極易因推力過(guò)大損傷井下儀器；深井時(shí)釋放脈沖命令壓力應(yīng)適當(dāng)提高，否則容易造成井下儀器接收壓差不夠而導(dǎo)致釋放失敗。

泵出式測(cè)井儀器在上提過(guò)程中地面無(wú)法對(duì)井下儀器狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)法判斷井下儀器在井內(nèi)遇卡情況，因此在上提測(cè)井時(shí)，要嚴(yán)格控制鉆具遇卡阻力不超過(guò)2t，防止卡壞儀器，可適當(dāng)上下活動(dòng)或旋轉(zhuǎn)鉆具嘗試通過(guò)遇卡井段。

SL6000LWF泵出式測(cè)井系統(tǒng)能夠應(yīng)對(duì)大部分復(fù)雜井況，但在下列極端情況下無(wú)法進(jìn)行施工：① 下鉆異常困難，需要猛沖、猛放才能下鉆的復(fù)雜井；② 提鉆困難，需要頻繁活動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具才能起鉆的復(fù)雜井。

2 測(cè)井資料分析及應(yīng)用

2.1 測(cè)量可靠性分析

（1）標(biāo)準(zhǔn)井對(duì)比。在儀器準(zhǔn)確刻度的基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)在G8標(biāo)準(zhǔn)井中與MAXIS－500測(cè)井系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比測(cè)井，測(cè)量井段為碳酸鹽巖地層，所有測(cè)井曲線接近重合（見(jiàn)圖2）。證明泵出式測(cè)井與MAXIS－500的測(cè)量是一致的。

圖2 泵出式測(cè)井資料與MAXIS－500測(cè)井資料在G8井部分井段的對(duì)比

（2）誤差分析。G8井裸眼井段巖性以灰?guī)r、白云巖為主，泵出式測(cè)井在典型巖性井段的測(cè)井響應(yīng)符合巖石物理特征。通過(guò)與MAXIS－500對(duì)比測(cè)井資料的誤差分析（見(jiàn)表1），表明泵出式測(cè)井的自然伽馬、聲波、中子、密度、電阻率、井斜／方位測(cè)井的測(cè)值穩(wěn)定可靠，其對(duì)比誤差都符合SY／T 5132－2003《測(cè)井原始資料質(zhì)量要求》。

2.2 碎屑巖地層中水平井測(cè)井應(yīng)用

×－5H井是四川盆地新場(chǎng)背斜構(gòu)造軸部南翼部署的1口水平開(kāi)發(fā)井，井深3 015m，目的層是侏羅系沙溪廟組JS21氣層，井內(nèi)泥漿比重1.94g／cm3，鉆頭尺寸為215.9mm。

該井采用兩開(kāi)完井方式，表層套管淺，裸眼井段長(zhǎng)，裸眼段貫穿了直井段－造斜段－水平段。測(cè)井施工時(shí)首先采用普通電纜測(cè)井，測(cè)井過(guò)程隨著井斜角不斷加大，于1 975m處下放遇阻；后改用濕接頭式鉆具輸送測(cè)井，由于2 340m處狗腿度變化過(guò)大無(wú)法下至井底，最終選擇泵出式測(cè)井技術(shù)對(duì)該井進(jìn)行了測(cè)井采集，順利完成測(cè)井任務(wù)；測(cè)量井段為1 800～3 000m，測(cè)量項(xiàng)目：自然伽馬、補(bǔ)償聲波、深中淺電阻率、井斜、方位測(cè)井，固井后進(jìn)行套管中子測(cè)量。部分水平井段測(cè)井資料見(jiàn)圖3。該井水平井段共解釋儲(chǔ)層25層，其中含氣層3層，氣層22層（其中Ⅰ類氣層7層、Ⅱ類氣層8層、Ⅲ類氣層7層）。完井后對(duì)含氣性較好的氣層段2 434～2 439 m、2 616～2 621m、2 756～2 760m、2 920～2 925 m進(jìn)行了分段壓裂改造，產(chǎn)氣5.8×105m3／d。

表1 G8井泵出式測(cè)井與MAXIS－500對(duì)比的誤差分析表

圖3 ×－5H井水平段部分儲(chǔ)層測(cè)井井曲線及處理成果圖

2.3 碳酸鹽巖地層中水平井測(cè)井應(yīng)用

×－3H井是四川盆地川東北巴中低緩構(gòu)造帶的1口開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)井，為國(guó)內(nèi)垂深最大的水平井，完鉆井深7 729.8m，最大垂深6 761.2m，鉆頭尺寸：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。目的層為長(zhǎng)興組生物礁儲(chǔ)層，巖性包括生屑灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、云質(zhì)灰?guī)r、溶孔白云巖和鮞粒白云巖等。

該井埋藏深度大，井底溫度接近155℃，井底壓力近90MPa，井內(nèi)含硫化氫和二氧化碳，測(cè)井施工難度極大［7］。經(jīng)多方面反復(fù)論證，最終選擇采用泵出式測(cè)井技術(shù)對(duì)該井進(jìn)行測(cè)井采集，順利完成測(cè)井任務(wù)，測(cè)量井段6 400～7 729.8m，測(cè)量項(xiàng)目：自然伽馬、補(bǔ)償聲波、深中淺電阻率、井斜、方位測(cè)井。

該井水平段共解釋82個(gè)層儲(chǔ)層（見(jiàn)圖4），累計(jì)有效厚度465.1m，其中Ⅰ類氣層16個(gè)層，累計(jì)厚度44.5 m；Ⅱ類氣層40個(gè)層，累計(jì)厚度211.3m；Ⅲ類氣層26個(gè)層，累計(jì)厚度209.3m。完井后對(duì)7 047.0～7 695.5m井段的裂縫－孔洞型氣層實(shí)施裸眼替噴測(cè)試，獲高產(chǎn)天然氣流，無(wú)阻流量7.51×107m3／d。

3 應(yīng)用效果分析

3.1 施工成功率分析

SL6000LWF泵出式測(cè)井在四川地區(qū)共實(shí)施23口井，其中18口井測(cè)井一次成功，5口井測(cè)井未一次成功，出現(xiàn)通井后補(bǔ)測(cè)或測(cè)井不成功的現(xiàn)象。其中1口井因?yàn)橄裸@遇阻達(dá)不到泵出式儀器測(cè)量要求進(jìn)行了通井；2口井由于儀器釋放不順利，1口井由于聲波儀器損壞，未能一次性取全資料，待通井后進(jìn)行補(bǔ)測(cè)；1口井由于井底溫度過(guò)高，儀器在井內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，電池發(fā)生爆炸，最終放棄測(cè)井。因此，統(tǒng)計(jì)泵出式測(cè)井的一次施工成功率為81.8%，較2010年電纜測(cè)井的52.3%明顯提高。

圖4 ×－3H井水平段部分儲(chǔ)層測(cè)井曲線及處理成果圖

3.2 測(cè)井時(shí)效分析

SL6000LWF泵出式測(cè)井技術(shù)從2011年開(kāi)始在四川地區(qū)復(fù)雜井中進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用。將2011年泵出式測(cè)井技術(shù)的測(cè)井時(shí)效與2010年的電纜測(cè)井時(shí)效進(jìn)行了對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)僅采用電纜測(cè)井的2010年平均每口井需要通井0.48次，平均有效測(cè)井時(shí)間比例僅為38.9%，大部分時(shí)間用于通井或處理復(fù)雜井情況；2011年泵出式測(cè)井儀器投入使用后，使用的23口井中每口井僅需通井0.17次，平均有效測(cè)井時(shí)間比例上升到86.2%，進(jìn)一步體現(xiàn)了泵出式測(cè)井技術(shù)在復(fù)雜井測(cè)井采集中較常規(guī)電纜測(cè)井具有更好的時(shí)效性。

4 結(jié) 論

（1）通過(guò)在四川地區(qū)各種復(fù)雜井中的應(yīng)用，證實(shí)SL6000LWF泵出式測(cè)井系統(tǒng)工作穩(wěn)定、測(cè)量準(zhǔn)確可靠，資料真實(shí)反映地層，滿足儲(chǔ)層評(píng)價(jià)和工程評(píng)價(jià)的需要。

（2）四川地區(qū)的應(yīng)用表明，SL6000LWF泵出式測(cè)井在復(fù)雜井測(cè)井采集方面具有較常規(guī)電纜測(cè)井更高的測(cè)井施工成功率，可以顯著提高測(cè)井時(shí)效，在水平井、大斜度井和各種復(fù)雜井況條件下可以替代電纜測(cè)井。

（3）泵出式測(cè)井是測(cè)井行業(yè)的一次重大技術(shù)進(jìn)步，在復(fù)雜井測(cè)井施工方面值得進(jìn)一步推廣使用。

［1］ 張?bào)?致密碎屑巖測(cè)井技術(shù)論文集［M］.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2010.

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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 本文編輯 余迎）

1004－1338（2012）04－0426－05

張正玉，男，1978年生，工程師，從事測(cè)井技術(shù)管理工作。