張春紅

【摘 要】井身軌跡測(cè)井技術(shù)可以用于新井鉆進(jìn)過(guò)程的監(jiān)測(cè)，確保正確的鉆進(jìn)方向，對(duì)老井的井身軌跡復(fù)測(cè)。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，對(duì)油藏進(jìn)行重新描述，或者結(jié)合油藏描述確定新的側(cè)鉆開(kāi)窗位置，使老井復(fù)活，從而提高油藏的采出程度和采收率。

【關(guān)鍵詞】井身軌跡；監(jiān)測(cè)；側(cè)鉆

0.引言

隨著油田開(kāi)發(fā)的不斷深入，人們對(duì)一些難以解釋的地質(zhì)現(xiàn)象提出了各種疑問(wèn)，其中“油井是在油藏的什么位置進(jìn)入油層”、“如何利用地質(zhì)報(bào)廢和工程報(bào)廢的油水井進(jìn)行老區(qū)的剩余油挖潛”是其中的主要問(wèn)題之一。在此存在兩個(gè)技術(shù)關(guān)鍵需要解決：一是驗(yàn)證老井眼的實(shí)際軌跡，確定井在油藏中的準(zhǔn)確位置；二是如何在已下套管井內(nèi)快速而準(zhǔn)確地定向開(kāi)窗。近幾年發(fā)展起來(lái)的套管井井身軌跡測(cè)井技術(shù)以測(cè)量地球自轉(zhuǎn)角速率分量來(lái)確定套管某點(diǎn)方位，不受地磁的影響，可應(yīng)用于有磁性干擾的叢式井組和存在磁屏蔽的套管、油管、鉆桿內(nèi)進(jìn)行井眼軌跡測(cè)量或定向鉆井。

1.系統(tǒng)組成

1.1測(cè)井系統(tǒng)構(gòu)成

井身軌跡測(cè)井系統(tǒng)由兩大部分組成：動(dòng)力調(diào)諧速率陀螺測(cè)井儀和地面測(cè)井系統(tǒng)。井下儀由速率陀螺、電路艙、磁定位器、減震器、馬龍頭等幾個(gè)部分組成；地面系統(tǒng)分便攜式和車(chē)載式，二者的功能完全相同，完成對(duì)井下儀器的供電、控制和信號(hào)解碼采集等工作，包括：測(cè)井接口、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、測(cè)井程序等。

1.2主要技術(shù)指標(biāo)

測(cè)量參數(shù)：井斜角、方位角、工具面角。

測(cè)量范圍與精度：

方位角：0°-360°

誤差≤±2°（井斜≤50°）

誤差≤±3°（井斜≤70°）

井斜角：0°-70°誤差≤±0.3°

工具面角：0°-360°誤差≤±2°

測(cè)量方式：點(diǎn)測(cè)

工作溫度：-20℃-+125℃

抗沖擊強(qiáng)度：50g（1ms）

儀器尺寸：ф45mm×3100mm

耐壓：≤70Mpa

1.3與框架陀螺的比較

目前國(guó)內(nèi)用于磁性環(huán)境測(cè)量方位儀器主要是框架式陀螺儀和速率陀螺儀等?？蚣苁酵勇輧x是將陀螺置于內(nèi)外框架上，利用高速旋轉(zhuǎn)的物體具有定軸性的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)方位測(cè)量。這種結(jié)構(gòu)具有以下幾個(gè)難以克服的缺點(diǎn)：

（1）漂移大。高速旋轉(zhuǎn)的陀螺受摩擦力影響而產(chǎn)生漂移，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏差，這種因漂移而產(chǎn)生的偏差隨著時(shí)間延長(zhǎng)而增大，規(guī)律性不強(qiáng)，難以預(yù)測(cè)和克服。

（2）框架式陀螺自身無(wú)測(cè)量基準(zhǔn)?，F(xiàn)場(chǎng)開(kāi)始測(cè)量前須人工確定正北作為基準(zhǔn)，造成人為誤差，而且現(xiàn)場(chǎng)施工不便。

（3）直徑大，難以縮小。由于框架式陀螺測(cè)井儀的漂移偏差無(wú)法預(yù)測(cè)和克服，導(dǎo)致井身軌跡測(cè)量結(jié)果的不穩(wěn)定，資料應(yīng)用效果差。另外，因直徑大而在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中受到局限。

動(dòng)力調(diào)諧速率陀螺，這種陀螺沒(méi)有內(nèi)外框架，將轉(zhuǎn)子懸掛在與驅(qū)動(dòng)電機(jī)隔開(kāi)的彈性支承上，利用動(dòng)力調(diào)諧抵消彈性支承的正彈性力矩，使轉(zhuǎn)子所受到的彈性約束近似為零。因此具有：

（1）漂移小、精度高、體積小，可在鉆桿或油管內(nèi)使用。

（2）工作過(guò)程自動(dòng)尋北，測(cè)量前后均無(wú)需校北，可以消除人為誤差，使用方便。

（3）不受地質(zhì)和周?chē)h(huán)境影響，抗磁性干擾。

由于漂移很小，有效地提高了井身軌跡測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，成為目前老井復(fù)測(cè)井身軌跡和側(cè)鉆井開(kāi)窗定向的主要技術(shù)。兩種陀螺的性能對(duì)比如表一：

陀螺性能對(duì)比

2.結(jié)構(gòu)與測(cè)量原理

動(dòng)力調(diào)諧陀螺測(cè)井技術(shù)的核心部件是慣性測(cè)量組件，包括一個(gè)動(dòng)力調(diào)諧速率陀螺和兩個(gè)石英加速度計(jì)。組件通過(guò)一對(duì)軸承支撐在外殼上，其旋轉(zhuǎn)軸與井下儀外殼軸線(xiàn)重合，在扶正器的作用下與井筒軸線(xiàn)平行。動(dòng)力調(diào)諧速率陀螺測(cè)量地球自轉(zhuǎn)角速率分量；石英加速度計(jì)測(cè)量地球重力加速度分量。所測(cè)信號(hào)經(jīng)采集編碼通過(guò)電纜送至地面測(cè)井系統(tǒng)，經(jīng)計(jì)算機(jī)解算可得出井筒的傾斜角、方位角、工具面角等參數(shù)，進(jìn)一步計(jì)算可得出垂深、南北偏移、東西偏移、閉合方位等參數(shù)。通過(guò)對(duì)井筒不同深度的測(cè)量，即可得出井身軌跡曲線(xiàn)。

3.選井要求

（1）114通井歸通井至測(cè)量井段以下20米。

（2）井場(chǎng)作業(yè)動(dòng)力配合吊裝測(cè)井天地滑輪。

（3）井場(chǎng)有正對(duì)井口的且距離不小于20米的平坦場(chǎng)地用于擺放測(cè)井車(chē)輛，有220伏電源。

4.測(cè)井要求

（1）速度：直井段（〈3度〉小于2000米/小時(shí)

井斜〈10度： 小于1200米/小時(shí)

井斜〉10度：小于900米/小時(shí)

井斜〉25度：小于500米/小時(shí)

定向座鍵：速度控制在1500米/小時(shí)以?xún)?nèi)。

（2）測(cè)井時(shí)間：儀器啟動(dòng)后30秒開(kāi)始測(cè)井，斷電后60秒方可起下電纜，陀螺重復(fù)起動(dòng)時(shí)間間隔應(yīng)大于60秒。

（3）電纜：測(cè)量時(shí)滾筒剎車(chē)要可靠，嚴(yán)禁儀器帶電滑動(dòng)。

（4）測(cè)量點(diǎn)數(shù)：井口10米一點(diǎn)，100-300間隔100米一點(diǎn)，300-600間隔50米一點(diǎn)，600-測(cè)量井段下界間隔30米一點(diǎn)。

通常情況下一個(gè)點(diǎn)的測(cè)量時(shí)間約6分鐘（儀器供電、穩(wěn)定1分鐘，測(cè)量1分鐘，斷電穩(wěn)定1分鐘，電纜起下3分鐘），以2400米井深估算，整個(gè)測(cè)井過(guò)程約測(cè)70個(gè)點(diǎn)，耗時(shí)9個(gè)小時(shí)。

5.現(xiàn)場(chǎng)資料粗判

現(xiàn)場(chǎng)操作人員可粗略判斷所測(cè)數(shù)據(jù)是否正確，并據(jù)此判斷儀器工作是否正常。當(dāng)井斜小于1度時(shí)，所測(cè)方位規(guī)律性不強(qiáng)，沒(méi)有明顯的趨勢(shì)。當(dāng)井斜大于1度時(shí)，方位有明顯的變化趨勢(shì)，通常相鄰兩點(diǎn)方位變化不超過(guò)10度，如明星超出此范圍，則儀器很可能工作不正常。另外井斜亦遵循延續(xù)變化的規(guī)律，一般不會(huì)有跳變，特殊情況有這一現(xiàn)象（即“狗腿度”）。

6.實(shí)際應(yīng)用

動(dòng)力調(diào)諧速率陀螺測(cè)井儀是一種新型精密陀螺測(cè)斜系統(tǒng)，特別適用于有磁性干擾的叢式井、加密井的鉆探測(cè)量及在完井后的套管內(nèi)或鉆桿內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。

6.1井身軌跡復(fù)測(cè)

在完井之后（或在鉆井的過(guò)程中）對(duì)井身軌跡的測(cè)量，用以描述井眼的空間位置，驗(yàn)證鉆井的結(jié)果。其主要測(cè)量參數(shù)為井斜角和方位角。

6.2鉆井定向

叢式井組加密或鉆井平臺(tái)打井時(shí)，確定正確的鉆進(jìn)方向，避免損傷已完鉆井的井身質(zhì)量。

6.3側(cè)鉆井開(kāi)窗定向

確定正確的開(kāi)窗方向，避免狗腿度過(guò)大，提高井身質(zhì)量，為后續(xù)的測(cè)井、射孔等作業(yè)提供良好的井眼環(huán)境。

6.4生產(chǎn)井防偏磨設(shè)計(jì)

通過(guò)井身軌跡復(fù)測(cè)，確定井斜和方位變化較大的位置，對(duì)應(yīng)生產(chǎn)管柱增加扶正裝置或抗磨副，減小桿管之間的磨損，延長(zhǎng)檢泵周期。

7.技術(shù)評(píng)價(jià)

雖然井身軌跡測(cè)井技術(shù)在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中起到了舉足輕重的作用，但這種測(cè)井工藝也存在著它以下三個(gè)方面的局限性，致使該項(xiàng)測(cè)井工藝不盡完美。

（1）由于這種測(cè)井工藝采用點(diǎn)測(cè)方式，所以不能得到連續(xù)的井身軌跡曲線(xiàn)。

（2）每點(diǎn)測(cè)量和起放儀器時(shí)，都要重新啟動(dòng)和斷電，造成測(cè)井時(shí)間長(zhǎng)。

（3）陀螺測(cè)斜儀的抗沖擊能力差。