宛文宇 孟繁宇 肖雷雷

（中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部塘沽作業(yè)公司，天津 300452）

0 引言

微球聚焦測(cè)井是在微側(cè)向和鄰近側(cè)向的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種測(cè)井方法，是微電阻率測(cè)井的方法之一。 它適用于水基泥漿（淡水或鹽水）、砂泥巖或石灰?guī)r剖面的中深井中進(jìn)行測(cè)井作業(yè)。由于微球極板結(jié)構(gòu)特殊并且采用泥餅校正電極的方法，有效地消除了泥餅及原狀地層對(duì)測(cè)量值的影響，能夠更加準(zhǔn)確的測(cè)量出井下地層沖洗帶的電阻率。 在裸眼測(cè)井過(guò)程中，特別是測(cè)量井段長(zhǎng)，井況惡劣，擴(kuò)徑嚴(yán)重的情況下，極板會(huì)出現(xiàn)磨掉、磨壞甚至斷裂等現(xiàn)象；極板是微球聚焦測(cè)井儀的“傳感器”，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致測(cè)量值出現(xiàn)負(fù)值，微球測(cè)井曲線異常等問(wèn)題，影響測(cè)井質(zhì)量和時(shí)效。 更會(huì)導(dǎo)致儀器維保頻繁，維修成本變高。

1 渤海油田特殊井況環(huán)境下微球儀器面臨的問(wèn)題

1.1 高溫高壓井及深層潛山

近年來(lái)， 隨著渤海油田油氣勘探的不斷深入，尋找優(yōu)質(zhì)油氣藏的難度越來(lái)越大，我國(guó)海洋石油勘探逐漸向深水深層、高溫高壓方向發(fā)展。以渤海為例，某重點(diǎn)區(qū)塊的深層潛山獲得重大發(fā)現(xiàn)，但這些區(qū)塊井底溫度大部分都超過(guò)175℃， 高溫高壓對(duì)儀器的測(cè)量值準(zhǔn)確性及儀器的穩(wěn)定性都有較大的影響，井下高溫同時(shí)也是微球測(cè)井儀面臨的較大難題。傳統(tǒng)的微球測(cè)井儀電子線路，電子線路部分沒(méi)有保溫瓶保護(hù)。 在井溫較高的測(cè)井作業(yè)時(shí)， 現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)儀器發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)極高。 而且在進(jìn)行探井作業(yè)時(shí)，電測(cè)作業(yè)是第一趟測(cè)井項(xiàng)目一般都有微球聚焦測(cè)井，微球的測(cè)量曲線會(huì)第一時(shí)間影響甲方技術(shù)人員對(duì)地層的物性判斷。

1.2 硫化氫和二氧化碳?xì)怏w對(duì)橡膠材質(zhì)的氣侵腐蝕

隨著井深的不斷增加，測(cè)井儀器在腐蝕性氣體環(huán)境下的工作時(shí)間加長(zhǎng)，硫化氫和二氧化碳會(huì)對(duì)測(cè)井儀器造成不同程度的影響，尤其是外部采用含有橡膠材料的儀器，如交叉偶極的聲波類儀器，微球的極板等。會(huì)出現(xiàn)橡膠類材質(zhì)出現(xiàn)鼓泡、脹大等不可恢復(fù)性的損壞，從而導(dǎo)致密封O 圈、皮囊的失效，脆化、老化。如圖1 所示。

圖1 氣侵后的橡膠皮囊

2 微球聚焦測(cè)井儀器的改進(jìn)

針對(duì)微球聚焦測(cè)井儀測(cè)井面臨的兩個(gè)問(wèn)題，對(duì)該儀器進(jìn)行了改進(jìn)，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

2.1 微球儀器電子線路的改進(jìn)

為了增加微球聚焦測(cè)井儀器在測(cè)井作業(yè)中的耐溫性能，將微球電子線路上的馬達(dá)控制電路、屏流控制電路、刻度換擋電路、電壓和屏流輸出電路，主流放大電路等裝入保溫瓶（200℃、4 小時(shí)）內(nèi)。 并且優(yōu)化設(shè)計(jì)了主流與檢波電路、屏流與刻度、井徑電路三大部分。 其中主流電路主要由前置放大器、帶通濾波器和功放電路組成， 它能夠提供隨監(jiān)督信號(hào)ΔVM1M2 變化的主電流I0。并且I0 由變壓器T4 耦合到前置放大器，前置放大器將這個(gè)信號(hào)進(jìn)行放大后送入帶通濾波放大器， 輸出信號(hào)經(jīng)輸出變壓器T9 送到相敏檢波電路，經(jīng)相敏檢波后，再經(jīng)濾波后成為直流信號(hào)I0（DC）輸出。 電壓信號(hào)則由M0 與M1 耦合變壓器通過(guò)U5放大濾波，經(jīng)過(guò)T8 進(jìn)行隔離后，由U4 進(jìn)行相敏檢波并濾波后輸出V0（DC）信號(hào)。 通過(guò)上述的方法該儀器在特殊復(fù)雜地層的高溫測(cè)井作業(yè)中的可靠性和穩(wěn)定性得到進(jìn)一步的提高。

2.2 微球儀器極板材質(zhì)的改進(jìn)

傳統(tǒng)的微球極板主要由兩種類型：第一種采用插針式非一體化橡膠極板， 電極使用40 鉻鎳鉬合金制作，在極板背面使用三件套插針連接至電子線路。 第二種采用一體化橡膠澆鑄工藝，電極逐步改良成較軟的銅電極。但在實(shí)際測(cè)井應(yīng)用中，多出現(xiàn)極板磨損、撕裂變形，及極板不絕緣等故障。其根本原因主要因?yàn)椋合鹉z極板在不規(guī)則井眼、 硬地層及潛山地層的條件下易磨損，且橡膠極板的邊緣缺乏保護(hù)設(shè)計(jì)所致。為了從根本上解決此類問(wèn)題，我們采用了PEEK 材料制作成的極板并且仍然延續(xù)了一體化的钅發(fā)銅電極（見(jiàn)圖2），該極板不僅在邊緣設(shè)計(jì)了護(hù)板，可有效地減少惡劣井況對(duì)極板的磨損、刮傷。 這種極板不但提升了耐磨性，而且PEEK 材料也解決了受腐蝕性氣體的侵入、鼓泡和脹大問(wèn)題。 有效地解決了在渤海油田高溫高壓下，因微球極板不絕緣或磨損而引起的聚焦電流無(wú)法完全在地層形成回路而導(dǎo)致的測(cè)井資料異常的故障。

圖2 PEEK 型極板

3 改進(jìn)后微球聚焦測(cè)井儀器的應(yīng)用效果

選取一支214XXX 系列的微球聚焦測(cè)井儀配置PEEK 極板的測(cè)井作業(yè)為例，該儀器更換極板后，連續(xù)在渤中、曹妃甸、旅大等作業(yè)區(qū)塊進(jìn)行12.25 in 和8.5 in裸眼探井測(cè)井作業(yè)， 累計(jì)十五口井次測(cè)井資料均為優(yōu)。如圖3 所示，配置PEEEK 極板微球儀器的主曲線與重復(fù)段曲線測(cè)量值高度重合，不僅消除了測(cè)量地層過(guò)長(zhǎng)極板磨損嚴(yán)重導(dǎo)致主曲線和重復(fù)段曲線無(wú)法重合的問(wèn)題， 而且降低了頻繁更換極板維保的經(jīng)濟(jì)成本，也減輕了維保工程師的工作強(qiáng)度。

圖3 某口井測(cè)井主曲線與重復(fù)段對(duì)比曲線

4 結(jié)語(yǔ)

改進(jìn)型微球聚焦測(cè)井儀在渤海油田的旅大、曹妃甸等區(qū)塊探井作業(yè)時(shí)為甲方勘探提供了優(yōu)質(zhì)的地層資料，為該區(qū)塊的后期開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。 此兩種改進(jìn)方法不但提高了微球儀器的耐溫性能，也有效地解決了極板耐磨性差、遇到擴(kuò)徑等惡劣井況時(shí)，導(dǎo)致極板經(jīng)常損壞的缺陷。 使該類測(cè)井儀器的性能得到了提升，也有效地降低了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井作業(yè)的故障率。