蔡萬春,倪小威,郇志鵬,張瑋,陳繼勝,王俊杰

(1.中國石油塔里木油田分公司油氣田產(chǎn)能建設(shè)事業(yè)部,新疆庫爾勒841000;2.中國石油集團(tuán)測井有限公司塔里木分公司,新疆庫爾勒841000)

0 引 言

富滿油田是目前塔里木油田原油增儲上產(chǎn)的主陣地[1-2],隨著該區(qū)塊勘探開發(fā)力度加大,8 000 m以上大斜度、水平井逐年增多,總數(shù)達(dá)塔里木油田鉆井?dāng)?shù)的24.73%。儲層溫度從150 ℃增加到160 ℃,部分井溫甚至超過170 ℃。同時(shí)碳酸鹽巖儲層類型復(fù)雜多樣,孔洞、裂縫發(fā)育,鉆井過程中常伴隨“放空”、“井漏”、“溢流”或“溢漏同存”等復(fù)雜情況[3-5]。常規(guī)鉆具傳輸測井、泵出存儲式測井因溫度性能和井控保障能力不足等導(dǎo)致測井成功率低,嚴(yán)重阻礙了富滿油田地質(zhì)儲量評價(jià),已無法滿足生產(chǎn)需求。為克服上述難題,經(jīng)過深入市場調(diào)研,塔里木油田于2021年正式引進(jìn)直推存儲式測井[6-8]。直推存儲式測井具有占用井口時(shí)間短、井控風(fēng)險(xiǎn)低、儀器抗高溫高壓能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),能夠在高溫環(huán)境下長時(shí)間施工,施工過程中可建立循環(huán)排污。自該工藝引進(jìn)富滿油田以來,已完成測井作業(yè)50余井次,目的層資料獲取率由33%提升至64.9%,為儲層評價(jià)和地質(zhì)儲量上交提供了可靠的技術(shù)保障。

詳細(xì)介紹了直推存儲式測井的組成、施工步驟及儀器性能,對比論證了鉆具傳輸測井、泵出存儲式測井、直推存儲式測井、隨鉆測井在富滿油田目的層的適用性及優(yōu)缺點(diǎn)。針對直推存儲式測井在現(xiàn)場使用中暴露出的問題,如儀器皮囊易破損、綜合儀負(fù)荷大易造成元器件過載、SD卡存儲故障、井徑臂易折斷等,提出了針對性解決措施,有效提高了測井成功率。

1 直推存儲式測井介紹

直推存儲式測井主要針對超深、超高溫等惡劣條件下的裸眼井,適合常規(guī)井況大斜度井和長位移水平井測井。測井時(shí)通過轉(zhuǎn)換短節(jié),直接將測井儀器連接在鉆具下方,入井前設(shè)置儀器參數(shù),由鉆具將儀器送至目的層進(jìn)行測井施工。施工中可先進(jìn)行下放測量,到井底后再進(jìn)行上提測井。一次施工可測得下放和上提曲線,完成2次測井,提高了測井?dāng)?shù)據(jù)的可靠性和測井曲線質(zhì)量。

1.1 直推存儲式測井儀器指標(biāo)

塔里木油田目前已投入應(yīng)用3種直推存儲式測井儀器,它們是PILS-X系列、GILEE-8Φ80系列和HCET-70系列,其中PILS-X系列、GILEE-8Φ80系列主要針對裸眼井測井,HCET-70系列針對套管井測井,其儀器指標(biāo)見表1。由表1可知,PILS-X系列兼容電纜、存儲雙模式,可選擇性強(qiáng),測井項(xiàng)目齊全,儀器抗壓、抗拉性能優(yōu)異,但耐溫能力相對較弱;HCET-70系列耐壓性能最強(qiáng),但抗壓性能較弱,且測井項(xiàng)目單一;GILEE-8Φ80系列耐溫性能最強(qiáng),抗拉、抗壓性能優(yōu)異,適用的井眼尺寸范圍最廣且測井采集項(xiàng)目齊全。在實(shí)際施工中,可根據(jù)井眼條件的不同選擇合適的直推存儲式測井系列,保障測井成功率。

1.2 直推存儲式測井系統(tǒng)組成

直推存儲式測井系統(tǒng)由地面深度系統(tǒng)、井下儀器、井下短節(jié)和專用工具組成,地面深度系統(tǒng)主要由測井用計(jì)算機(jī)、UPS、深度盒以及鉆井平臺傳感器4部分組成(見圖1)。深度系統(tǒng)是直推存儲式測井系統(tǒng)的關(guān)鍵部分,直推存儲式深度系統(tǒng)的深度測量是利用旋轉(zhuǎn)編碼器記錄絞車的旋轉(zhuǎn)角度,首先,進(jìn)行多點(diǎn)刻度,刻度不同的大鉤高度,將絞車旋轉(zhuǎn)角度與大鉤高度建立對應(yīng)關(guān)系;然后,利用鉤載傳感器記錄大鉤載重,通過載重的變化判斷井下鉆具及測井儀器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),如坐卡、下放、上提等,得出儀器所處深度位置的變化。

表1 不同系列直推存儲式測井儀器指標(biāo)對比

圖1 直推式測井系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

1.3 直推存儲式測井資料質(zhì)量

對PILS-X系列、GILEE-8Φ80系列直推存儲式測井儀器在塔里木油田輪深2標(biāo)準(zhǔn)井獲得的資料進(jìn)行對比。聲波、雙側(cè)向和自然伽馬等測井曲線一致性、重復(fù)性好,資料品質(zhì)與常規(guī)5700系列數(shù)據(jù)一致,符合儲層評價(jià)需求。圖2為PILS-X系列直推存儲式儀器與常規(guī)5700系列采集資料質(zhì)量對比。

圖2 PILS-X系列直推儀器與常規(guī)5700系列采集資料質(zhì)量對比

2 富滿油田目的層不同測井工藝適應(yīng)性對比

綜合對比鉆具傳輸、泵出存儲、直推存儲、隨鉆測井儀器指標(biāo)性能(見表2)。從表2可見,直推存儲式測井具有工藝時(shí)效高、抗拉抗壓強(qiáng)度高、耐溫耐壓性能好、曲線質(zhì)量好及測井項(xiàng)目全的優(yōu)勢。同時(shí)塔里木油田超深層碳酸鹽巖埋深超7 500 m,儲層溫度可達(dá)160 ℃以上,油氣顯示活躍,井控風(fēng)險(xiǎn)高,井況復(fù)雜。針對高溫高壓、井控風(fēng)險(xiǎn)高等環(huán)境下的測井作業(yè),傳統(tǒng)的鉆具傳輸、泵出存儲式等工藝從儀器耐溫穩(wěn)定性、井控安全等方面已無法滿足現(xiàn)場需求[9-13],直推存儲式測井工藝更適用于塔里木油田復(fù)雜井況,綜合優(yōu)勢明顯。相對目前鉆具傳輸測井,直推存儲式系統(tǒng)在解決濕接頭泵下槍對接及測井電纜同步時(shí)存在較大的不確定因素和安全風(fēng)險(xiǎn)。無電纜、存儲式方式測井時(shí)間短、施工安全高效,不存在通訊問題,避免了電纜長導(dǎo)致無通訊或電纜損傷、對接不好無通訊的問題。相對泵出存儲式測井,直推存儲式測井資料跟電纜測井一致,優(yōu)于小直徑的泵出存儲式測井。直推存儲式測井無需釋放儀器,且儀器耐溫耐壓高,可以下放測量和上提測量,資料成功率高,而過鉆桿只能上測。直推存儲式測井儀器最大抗壓、抗拉強(qiáng)度大,能解決現(xiàn)場施工井況復(fù)雜、摩擦阻力大易遇阻遇卡的情況,同時(shí)降低井控風(fēng)險(xiǎn)。

表2 鉆具傳輸、泵出存儲、直推存儲、隨鉆測井儀器指標(biāo)性能對比

3 不足及改進(jìn)措施

目前直推存儲式測井已在富滿油田超深層作業(yè)50余井次(見表3)。作業(yè)過程中PILS-X系列儀器發(fā)生故障7井次,主要是因?yàn)閮x器皮囊破損和綜合儀負(fù)荷大造成元器件過載。GILEE-8Φ80系列儀器發(fā)生故障6井次,主要原因是儀器SD卡存儲故障和井徑臂易折斷。為保障成功獲取測井資料,針對上述問題分別提出了針對性解決措施。

(1)PILS-X系列儀器皮囊破損問題。其原因主要是鉆井液不清潔,含鐵屑雜物較多,在液柱壓力作用下雜物刺破皮囊,鉆井液和皮囊內(nèi)平衡油置換,導(dǎo)致儀器絕緣降低,電流增大,觸發(fā)綜合儀和電池內(nèi)部過流保險(xiǎn)熔斷,整串儀器停止工作(見圖3),同時(shí)皮囊強(qiáng)度不夠也是原因之一。針對PILS-X系列儀器皮囊易破損的問題,采用在隔聲體皮囊外加裝保護(hù)編制網(wǎng)的方式,增加皮囊韌性,使皮囊能夠承受部分?jǐn)D壓而不破。在發(fā)射、接收皮囊窗口增加橡膠塊,防止鉆井液中銳物進(jìn)入,保護(hù)皮囊不受損。

圖3 皮囊破損圖片及儀器縫隙中存在鐵屑圖片

表3 直推存儲式測井在富滿油田施工統(tǒng)計(jì)(部分?jǐn)?shù)據(jù))

(2)PILS-X系列綜合儀負(fù)荷大易造成元器件過載問題。針對該儀器側(cè)向組合電流大,在井下高溫環(huán)境下長時(shí)間工作易造成元器件被燒的現(xiàn)象,設(shè)計(jì)制造了輔助綜合儀,將下井儀器串分流,增加輔助綜合儀來控制儀器工作,主綜合儀控制其他低功耗項(xiàng)目,組合2支電池分開供電,互不干擾,通過分化儀器負(fù)載,降低儀器故障率。

(3)GILEE-8Φ80系列SD卡存儲故障問題。造成SD卡受損的主要原因?yàn)閮x器在井下高溫狀態(tài)下停留時(shí)間太長,SD卡故障井普遍存在于高溫(>140 ℃)環(huán)境中長時(shí)間循環(huán)的情況下,加之儀器數(shù)據(jù)存儲量大,電路板處理數(shù)據(jù)量大,工作時(shí)SD卡在保溫瓶中發(fā)熱較快,同時(shí)長時(shí)間在高溫環(huán)境下循環(huán)工作導(dǎo)致保溫瓶內(nèi)溫度上升較多,最終導(dǎo)致SD卡過載燒壞,測井?dāng)?shù)據(jù)隨之損壞,無法取出。針對GILEE-8Φ80系列SD卡存儲故障問題,使用雙SD卡,做到雙保險(xiǎn),保證數(shù)據(jù)存儲的穩(wěn)定性。

(4)GILEE-8Φ80系列井徑臂易折斷問題。針對GILEE-8Φ80系列井徑臂易斷問題,將板簧材質(zhì)更換為韌性較好的不銹鋼材質(zhì),降低板簧在水平狀態(tài)時(shí)其中部發(fā)生斷裂的風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)井徑臂升級為測量臂,中部固定板簧來增加板簧兩端的強(qiáng)度;測量臂與板簧固定位置倒角過渡,避免測量臂棱角與井壁發(fā)生磕碰(見圖4)。

自2021年第3季度相關(guān)措施實(shí)施以來,直推存儲式測井成功率已從初期的58.0%提升至90.0%,改進(jìn)效果顯著(見圖5)。

圖4 GILEE-8Φ80系列井徑臂改進(jìn)措施示意圖

圖5 2021年富滿油田直推存儲式測井成功率

4 結(jié)論與建議

(1)直推存儲式測井儀器最大抗拉、抗壓強(qiáng)度分別為30 t、20 t,200 ℃高溫環(huán)境下最長工作時(shí)間達(dá)50 h,且作業(yè)中途可開泵循環(huán)排污,采集項(xiàng)目齊全。

(2)直推存儲式測井針對溢流、下鉆遇阻、上提遇卡等異常情況可操作性更強(qiáng),與鉆具傳輸測井、泵出存儲式測井、隨鉆測井相比,其在富滿油田超深層具有適用性。

(3)針對直推存儲式測井出現(xiàn)的儀器皮囊易破損、綜合儀負(fù)荷大易造成元器件過載、SD卡存儲故障、井徑臂易折斷等問題采取了針對性措施,使直推存儲式測井成功率從初期58%提升至90%。

(4)直推存儲式測井的最大作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)是無法實(shí)時(shí)監(jiān)測井下儀器狀態(tài),只能通過鉆具阻卡參數(shù)間接判斷,建議下步開發(fā)實(shí)時(shí)監(jiān)測功能,將儀器狀態(tài)關(guān)鍵參數(shù)實(shí)時(shí)上傳到地面,便于指導(dǎo)施工。

(5)目前直推存儲式測井尚不具備測量電成像等非常規(guī)測井資料的功能,而電成像測井資料對于碳酸鹽巖儲層評價(jià)至關(guān)重要,建議加快高溫高壓直推存儲式電成像測井儀器研發(fā),進(jìn)一步滿足儲層評價(jià)需要。