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        φ70 泵出式測井系統(tǒng)應(yīng)用分析

        2023-08-12 03:27:26張建波呂港建何艷海王玉安賈海波
        石油化工建設(shè) 2023年3期
        關(guān)鍵詞:起鉆保護套鉆具

        張建波 呂港建 何艷海 王玉安 賈海波 栗 歡

        中國石油測井天津分公司 天津 300280

        石油工業(yè)的不斷發(fā)展,促進了鉆采工藝水平的不斷提高。為了勘探開發(fā)的需要,出現(xiàn)了大量大斜度井、水平井,同時井筒扭方位、垮塌、溢流等復(fù)雜井況也越來越多,裸眼井電纜測井施工難度越來越大。為應(yīng)對復(fù)雜井況,降低施工風(fēng)險,越來越多的油井采用泵出式測井技術(shù)[1],又稱過鉆桿存儲式測井技術(shù)。

        1 φ70 泵出式測井系統(tǒng)簡介

        泵出式測井是鉆具下至目的層后,將測井儀器串從鉆具中釋放出去,起鉆時數(shù)據(jù)采集存儲在儀器中[2]。包括兩種方式:鉆桿輸送泵出式存儲測井和電纜輸送泵出式存儲測井。目前天津分公司投入使用的φ70 存儲式儀器(70 系列)采用鉆桿輸送泵出式存儲測井技術(shù),在井口按照下懸掛器、保護套、上懸掛器的連接順序,將直徑70mm儀器串安裝到保護套中,最上端連接釋放器后坐在上懸掛器中;鉆具到達預(yù)定深度后,井口投棒打壓切斷釋放器剪切銷釋放儀器串,接著上提鉆具至儀器串完全釋放出去的高度;再通過壓力對比信號變化確定儀器串完全固定在下懸掛器中;釋放過程完成,起鉆上測;待鉆具起出,讀取儀器中存儲的數(shù)據(jù),結(jié)合時間深度文件進行轉(zhuǎn)換匹配,最后用5700 系統(tǒng)回放正式資料。

        天津分公司在用φ70 泵出式測井系統(tǒng)采用175℃/ 140MPa 及200℃/ 140MPa 兩種溫度壓力指標(biāo),服務(wù)項目包括井斜方位、自然伽馬、補償中子、巖性密度、井徑、高分辨率陣列感應(yīng)、雙側(cè)向等完井項目,以及交叉偶極子陣列聲波、自然伽馬能譜等特種項目。

        2 φ70 泵出式測井系統(tǒng)的優(yōu)缺點

        由于每個測井項目的儀器單獨供電,不同項目儀器之間只有機械連接,沒有電路連接,因此不會出現(xiàn)某支儀器電池故障導(dǎo)致全部儀器不工作的情況,提高了儀器測井成功的可靠性;儀器輕、工藝相對簡單、作業(yè)時間短,大大降低了施工人員勞動強度;下鉆過程中儀器在保護套中,相對常規(guī)鉆具輸送電纜測井盲下過程,安全性大大提升;泵出施工整個過程中,井筒可以充分建立循環(huán)通道,有效地為復(fù)雜井況提供了測井解決方案;對套管短、水平段長的井,大幅度縮減了測井施工時間[2],提高測井效率;測井資料采用5700 格式,解釋與5700 兼容。不同井測井方式優(yōu)缺點對比如表1 所示。

        表1 不同井測井方式對比

        由于每只儀器單獨供電、沒有電路連接,導(dǎo)致儀器串整體偏長,完井施工中側(cè)向和陣列感應(yīng)項目都需要時,整串儀器長59.6m,最上方的巖性密度、補中、伽馬的曲線延遲都在50m 附近,如果施工井口袋不夠會導(dǎo)致一些曲線部分層位漏測;該系列儀器通過鉆具作為保護套,通過調(diào)長短節(jié)儀器與保護套長度匹配,一旦儀器長度略長于單根保護套長度時,至少需要增加8m 調(diào)長短節(jié)儀器,使整體儀器變長,增加施工風(fēng)險;目前尚無三參數(shù),無法采集相關(guān)數(shù)據(jù);從儀器安裝完成到最后起出,中間過程無法監(jiān)控儀器狀態(tài);相對于常規(guī)89mm 完井儀器,個別資料質(zhì)量精度稍顯不足。

        3 施工中常見問題及解決方案

        3.1 下鉆過程憋壓

        泵出式儀器釋放器中安裝6 個剪切銷釘,正常投棒后球座口5.1MPa 切斷剪切銷,儀器即釋放(表2)。在下鉆過程中,要求鉆井隊循環(huán)頂通時泵壓不超過5MPa。受泥漿性能、靜止時間等情況影響,在開泵循環(huán)時可能導(dǎo)致憋壓。例如在莊X 井施工中,600m 頂通單泵單閥爾泵壓1.2MPa;870m 頂通時泵壓急劇升高至5MPa,多次停泵開泵后建立正常循環(huán),泵壓1.5MPa;下至1150m 頂通,開泵升壓至7MPa 馬上停泵,壓力不回零,起鉆5 柱檢查,泵壓仍不回零?,F(xiàn)場判斷分析認為是泥漿原因?qū)е卤飰海瑳Q定起鉆檢查。起出后發(fā)現(xiàn)儀器未釋放,上懸掛器被砂石子堵住釋放器水眼,下懸掛器由于未能正常循環(huán)被泥餅糊死(圖1)。隨后,井隊加扶正器通井,加長循環(huán)時間;再次測井時縮短頂通循環(huán)鉆柱數(shù),儀器順利到底,施工順利完成。

        圖1 釋放器上懸掛器及下懸掛器被砂石子和泥餅堵塞

        表2 剪切銷個數(shù)與球座口剪切力對照表

        3.2 卡鉆

        目前采用的投棒釋放,一般根據(jù)泥漿到達釋放器位置計算時間,不可避免會與實際到達時間有偏差。為防止儀器提前釋放后,活動鉆具導(dǎo)致儀器承壓受損,一般提前將鉆具靜止在距井底0.5m 左右一段時間,以提高施工安全性。測井施工前會告知鉆井隊做至少15min 鉆具靜止實驗,確保釋放后起鉆不粘卡。部分井若無法滿足鉆具靜止15min 要求,可以采取靜止- 上提- 靜止- 上提的方式實現(xiàn)安全測井。例如在板X 井憋壓后上提卡鉆,卡鉆后將鉆具下放至鉆具懸重,緩慢旋轉(zhuǎn)鉆具解卡。第二次施工通過加微珠、石墨的方式調(diào)整泥漿,最終能達到7min 左右靜止時間。采取每靜止7min 將鉆具上提3m(略大于鉆具伸長量)左右再靜止,最終儀器成功釋放,且儀器外觀正常,數(shù)據(jù)齊全。

        3.3 儀器釋放失敗

        目前,天津分公司φ70 泵出式測井施工釋放成功率在98%以上,高于國內(nèi)其他泵出系列。在下鉆過程中,頂通和井底的循環(huán)非常重要,下鉆頂通泵壓不應(yīng)超過5MPa,到底后必須循環(huán)徹底,確保保護套中無雜物,投棒釋放后采取合適的泵壓小排量推靠儀器。在某井施工中,井徑推靠臂中卡石子導(dǎo)致儀器無法釋放。在歧X 井施工中,套管中20 柱一頂通,裸眼中10 柱一頂通。儀器釋放前,泵壓單泵單閥爾3MPa,對比高壓3 閥爾12.5MPa。從儀器釋放后到鉆具起至儀器完全釋放出去的位置,循環(huán)泵壓保持3MPa;再次打高壓信號時,泵壓升至9.0MPa 后立即下降至7.0MPa,馬上又上漲至16.0MPa;立即停泵再開,泵壓漲至21.0MPa;第三次開泵,泵壓穩(wěn)定在15.0MPa。單閥爾泵壓由起鉆前3.0MPa 上漲至4.0MPa。起鉆完檢查,發(fā)現(xiàn)儀器釋放不到4m,卡在鉆具中;接無拉力棒打撈頭,拉5.5t 解卡,發(fā)現(xiàn)感應(yīng)、井徑、聲波儀器有劃痕或擠壓痕(圖2)。針對以上問題,天津分公司優(yōu)化改進制作一批帶拉力棒打撈馬龍頭,確保了施工的安全性。

        圖2 儀器劃痕和沖壓痕

        3.4 其他情況

        φ70 泵出式測井由于起下鉆過程中無法直接觀察儀器狀態(tài),因此會面臨一些其他異常情況。

        (1)儀器本身出現(xiàn)故障,導(dǎo)致錄取數(shù)據(jù)不全。需要及時進行儀器維護保養(yǎng),對內(nèi)部電路部分仔細檢查。

        (2)帶推靠臂儀器在起鉆時卡斷,扶正器在井眼中磨斷等(圖3)。因此,在生產(chǎn)準(zhǔn)備過程中,要及時更換扶正器簧片,檢查儀器螺絲、定位頂絲等,確保儀器機械部分正常。

        圖3 偏心弓斷裂

        (3)為保證儀器安全,通常做法是鉆具下至井底釋放。因為一些特殊原因,采取目的層懸空釋放,儀器從鉆具中出去軌跡不好控制,如果速度過快就會造成儀器損壞,尤其是聲波儀器及帶晶體儀器。懸空釋放前要確保井眼正常,同時循環(huán)泵壓、排量控制在合理范圍,不能太大。

        (4)施工中遇到溢流、井漏等風(fēng)險。例如,在官X 井投棒后循環(huán)打壓時發(fā)生井漏,無法觀察壓力顯示情況。如果井漏在投棒前發(fā)生,相關(guān)方一定會放棄測井。面對這種投棒后發(fā)生井漏的情況,雙方及時溝通后,緊急處理泥漿,及時灌漿確保井筒相對安全,最后儀器成功釋放,獲取全部資料。溢流井相對簡單一些,首先要確保水眼暢通,必要時加大排量,調(diào)節(jié)泥漿密度,滿足測井要求時再施工。需要注意的是,施工前要確定安全時間,確保儀器電池工作時間足夠,儀器滿足較長時間井底停留的溫度壓力要求。

        4 總結(jié)

        φ70 泵出式測井系統(tǒng),面對復(fù)雜井、水平井等施工中有著極強的可靠性,釋放成功率高,有效降低了測井風(fēng)險,提高了測井時效[3],為油田勘探開發(fā)節(jié)省了成本,獲得了齊全的地質(zhì)資料。天津分公司在應(yīng)用過程中,通過不斷改進完善,形成了一系列成熟可靠的施工工藝流程。同時,該系列泵出式儀器在儀器可靠性、保護套匹配等方面仍有可改進的空間。針對油氣上竄速度過快、井控風(fēng)險大、狗腿度大扭方位、井眼工程復(fù)雜,以及井筒處理時間長等情況,施工人員要具備應(yīng)對處理復(fù)雜工況作業(yè)的能力。

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