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        隨鉆伽馬校深技術(shù)在渤海完井射孔作業(yè)中的應(yīng)用

        2024-04-17 05:04:56員順勇李軍
        化工管理 2024年9期
        關(guān)鍵詞:本井伽馬射孔

        員順勇,李軍

        (中海油田服務(wù)股份有限公司,天津 300457)

        0 引言

        射孔的作用是打開儲(chǔ)層與套管之間的通道,如今射孔完井法已經(jīng)成為一種普遍、實(shí)用和成熟的完井方法。在射孔作業(yè)中,射孔深度是非常關(guān)鍵的因素,其主要目的是準(zhǔn)確射開目的層段,保證石油開發(fā)的有效性。如果出現(xiàn)深度誤差,就可能會(huì)影響后續(xù)的開采過程,甚至降低整個(gè)油田區(qū)塊的開發(fā)效益。渤海區(qū)域常用的套管井校深方法是電纜自然伽馬(以下稱“伽馬”或者“ GR”)加套管接箍CCL(collar location logging)的測(cè)量方式,但此模式嚴(yán)重受限于電纜儀器的自身重量和井型結(jié)構(gòu)的關(guān)系,在大斜度井中即使利用泥漿泵也可能無法下入到位。因此,將射孔彈跟隨鉆具下入到目的層是十分必要的測(cè)量模式。

        1 伽馬校深原理

        1.1 伽馬測(cè)井原理

        自然伽馬測(cè)井主要是測(cè)量地層鈾、釷、鉀的含量來進(jìn)行地層的巖性劃分,利用不同地層測(cè)得的伽馬計(jì)量進(jìn)行地層對(duì)比,廣泛應(yīng)用于深度校準(zhǔn)。當(dāng)一口油井完鉆結(jié)束,下入套管固井后,再進(jìn)行地層伽馬測(cè)井,井筒內(nèi)套管和環(huán)形水泥對(duì)地層自然伽馬具有一定的吸收作用,即套管內(nèi)測(cè)得的伽馬曲線值小于裸眼井段[1],但是伽馬曲線的整體趨勢(shì)會(huì)保持基本一致。因此,可以通過選取伽馬特征明顯的點(diǎn)或者井段來準(zhǔn)確判斷深度的誤差。

        1.2 完井校深原理

        完井射孔管柱中裝有特殊的同位素放射性記號(hào),校深儀器通過管柱內(nèi)孔到達(dá)兩個(gè)放射性記號(hào)位置,根據(jù)套管接箍和射孔目的層相對(duì)位置不變的原理,進(jìn)行定位射孔。為了便于校正管柱深度,使射孔槍正對(duì)目的層位,目前常用完井射孔管柱中一般都會(huì)裝有特殊的同位素放射性記號(hào)(鈷60)。當(dāng)射孔槍到達(dá)預(yù)定深度時(shí),校深儀器從管柱中下入,儀器可測(cè)量到原始地層放射性以及管柱上特殊的同位素放射性記號(hào)(鈷60),再通過與原始地層放射性曲線進(jìn)行比較,即可得出鉆桿與地層的相對(duì)位置,同時(shí)考慮同位素放射性記號(hào)(鈷60)與射孔槍頂部第一發(fā)射孔彈的距離(零長(zhǎng)),對(duì)管柱位置進(jìn)行微調(diào),保證射孔井段符合完井設(shè)計(jì)。

        1.3 隨鉆伽馬校深可行性分析

        隨鉆伽馬校深是將伽馬儀器接在射孔管柱的頂部,工具隨著鉆桿下入到預(yù)定深度,通過泥漿介質(zhì)實(shí)現(xiàn)井下工具與地面軟件的遙傳,來進(jìn)行隨鉆伽馬測(cè)井。根據(jù)所測(cè)的地層伽馬曲線與實(shí)鉆裸眼測(cè)井的伽馬曲線進(jìn)行比對(duì),從而校正射孔管柱測(cè)量點(diǎn)的準(zhǔn)確深度,最終將測(cè)量點(diǎn)對(duì)齊設(shè)計(jì)深度,確定射孔槍位置,從而準(zhǔn)確射孔。

        隨鉆伽馬校深技術(shù)通常采用的鉆具組合為:射孔槍管柱+鉆桿1 柱+隨鉆測(cè)井儀器+震擊器+鉆桿。隨鉆測(cè)井儀器與射孔管柱之間應(yīng)最少留有一柱鉆桿(約29 m)的距離,主要目的是防止射孔過程中由于振動(dòng)過大,對(duì)隨鉆測(cè)井儀器造成損壞。另外射孔槍是環(huán)空加壓?jiǎn)?dòng)原理,對(duì)泵壓具有嚴(yán)格的要求,因此在選擇隨鉆測(cè)井儀器的參數(shù)時(shí),應(yīng)選用工作排量最低的配置,震擊器作用是為了防止井下工具卡鉆。

        2 實(shí)際應(yīng)用過程(以墾利油田某井為例)

        2.1 基本數(shù)據(jù)

        墾利油田某井的館陶組儲(chǔ)層屬于高- 特高孔、高-特高滲,儲(chǔ)層流體為重質(zhì)稠油,高含硫、高含蠟、膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量中等,原油黏度高,地飽壓差小,溶解氣油比低。其沙河街儲(chǔ)層屬于中孔-高孔、中低滲-中滲,中輕質(zhì)低黏原油,高含蠟、膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量中等,原油黏度低、地飽壓差大、溶解氣油比低。根據(jù)測(cè)試和測(cè)壓資料,館陶組溫度梯度為3.60 ℃/100 m,為正常溫度系統(tǒng);沙河街組溫度梯度為4.50 ℃/100 m,為異常高溫系統(tǒng),壓力系數(shù)為1.020,壓力梯度為0.980 MPa/100 m,屬正常壓力系統(tǒng)。

        本井一開12-1/4''井眼鉆進(jìn)至635 m,下入10-3/4"套管至631.17 m。二開9-1/2''井眼鉆進(jìn)至2 556 m,垂 深1 030.33 m,下7" 套 管 至2 551.65 m,浮箍 頂 深2 538.76 m,同 位 素 深 度2 173.37~2 160.96 m。

        本井為館陶組生產(chǎn)井,最大井斜85.12°@1 484.15 m,選用EZFLOW 射孔液,射孔段為2 334.90~2 484.10 m,采用平衡射孔技術(shù),使用等孔徑自清潔射孔彈(692CED-114R-1)。

        2.2 射孔方式及工藝

        (1) 采用油管輸送射孔方式(TCP),平衡射孔技術(shù),不放噴模式[2];

        (2)使用隔板傳爆技術(shù),以增加項(xiàng)目的安全性和環(huán)保性;

        (3) 射孔管柱頂部和底部分別裝壓力延時(shí)點(diǎn)火頭,射孔槍對(duì)準(zhǔn)目的層后井筒打壓平衡射孔。

        2.3 伽馬測(cè)點(diǎn)計(jì)算

        深度在作業(yè)過程中尤為重要,因此在前期準(zhǔn)備時(shí),一定要將所有的入井工具尺寸詳細(xì)測(cè)量,確保伽馬測(cè)點(diǎn)的零長(zhǎng)計(jì)算無誤。圖1 為本井的套管射孔管柱圖,表1 為本井的射孔數(shù)據(jù)表,射孔槍組合到LWD隨鉆儀器底部長(zhǎng)度總共為189.56 m,LWD 隨鉆測(cè)井儀器本體伽馬測(cè)點(diǎn)為3.16 m,因此可以得到伽馬測(cè)點(diǎn)的零長(zhǎng)為192.72 m,即伽馬測(cè)點(diǎn)為管柱底部深度減去192.72 m。

        表1 射孔數(shù)據(jù)表

        圖1 射孔管柱圖

        2.4 確定校深段

        首先確定套管上同位素的位置,再根據(jù)實(shí)鉆伽馬曲線選取明顯標(biāo)志層段作為校深段,校深段需包含同位素位置和明顯標(biāo)志層。另外選取校深段盡量向下,校深完成后射孔槍正好在設(shè)計(jì)深度即為最佳選擇。本井同位素深度為2 160.958~2 173.371 m,計(jì)劃測(cè)量段為2 130~2 190 m,完全包含同位素和多個(gè)標(biāo)志層位。

        2.5 伽馬曲線測(cè)量

        在組合隨鉆測(cè)井工具、完成井口供電初始化和開泵測(cè)試后,將工具跟隨鉆具一起下放。當(dāng)隨鉆測(cè)井儀器到達(dá)設(shè)計(jì)的校深井段頂部位置時(shí),進(jìn)行當(dāng)前測(cè)點(diǎn)深度的校正,隨后開泵觀察隨鉆儀器的信號(hào),待伽馬數(shù)據(jù)回傳數(shù)據(jù)一切正常后繼續(xù)下放,可控制隨鉆工具的下放速度來保證伽馬數(shù)據(jù)的密度。

        本次作業(yè)為EZFLOW 射孔液,與鉆井液區(qū)別較大,含有較多氣泡,會(huì)嚴(yán)重影響隨鉆儀器的信號(hào),因此在測(cè)量前需要加入消泡劑,以免影響儀器泥漿信號(hào)的傳輸,導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或不必要的時(shí)效浪費(fèi)。此外為了避免誤射孔的發(fā)生,在測(cè)量過程中要注意觀察泵壓變化,該井的射孔槍點(diǎn)火頭泵壓閾值為18 MPa(約2 610 psi),泥漿泵泵壓設(shè)置上限為6.89 MPa(約1 000 psi),排量為750 L/min,在隨鉆測(cè)井過程中,泵壓在5.38~5.86 MPa(約780~850 psi)內(nèi)波動(dòng)。

        2.6 深度校正

        將套管內(nèi)隨鉆測(cè)得的伽馬曲線與裸眼段實(shí)際鉆進(jìn)的伽馬曲線進(jìn)行對(duì)比,可得出兩次伽馬測(cè)量的深度誤差。如圖2 和圖3 所示,本井選取了兩組伽馬曲線變化明顯的測(cè)井段,圖2 和圖3 中曲線①為套管內(nèi)實(shí)測(cè)伽馬曲線,曲線②為裸眼井段鉆進(jìn)時(shí)的伽馬曲線,套管內(nèi)伽馬數(shù)據(jù)比裸眼井段伽馬數(shù)據(jù)偏低,兩條曲線存在明顯的深度差。

        圖2 井段1 套管與裸眼伽馬曲線對(duì)比

        圖3 井段2 套管與裸眼伽馬曲線對(duì)比

        現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行深度校正時(shí),普遍遵循“同向原則”,即套管曲線相對(duì)于裸眼實(shí)際鉆進(jìn)曲線偏上,則將鉆具向上移動(dòng),反之則將鉆具向下移動(dòng)。因此本井將套管伽馬曲線向下偏移1.3 m 后與裸眼伽馬曲線對(duì)比,如圖4和圖5 所示趨勢(shì)對(duì)應(yīng)良好。由此可得,射孔槍深度校正長(zhǎng)度為向上1.3 m。

        圖4 井段1 校深后套管與裸眼伽馬曲線對(duì)比

        圖5 井段2 校深后套管與裸眼伽馬曲線對(duì)比

        2.7 射孔作業(yè)

        通過與實(shí)鉆伽馬曲線進(jìn)行對(duì)比,將校正深度確定后,就可以將射孔槍放置到設(shè)計(jì)位置。隨后,關(guān)閉閘板防噴器,將環(huán)空壓力打壓至20 MPa,穩(wěn)壓1 min 后迅速泄壓,再打開防噴器,等待5 min 后確認(rèn)槍響。此外,射孔完成后會(huì)進(jìn)行反循環(huán),這時(shí)需要控制好排量,一般控制為隨鉆測(cè)井儀器的上限,以免損壞隨鉆測(cè)井工具。

        3 隨鉆伽馬校深的優(yōu)缺點(diǎn)

        3.1 優(yōu)點(diǎn)

        (1)校深系統(tǒng)與實(shí)鉆校深系統(tǒng)相同,校深曲線匹配性強(qiáng),校正更準(zhǔn)確;(2)不受井斜影響,可在井眼軌跡復(fù)雜的情況下使用,且有效避免了泵送測(cè)井儀器帶來的井口帶壓風(fēng)險(xiǎn);(3) 隨鉆工具資源廣、種類豐富、可選擇性多,國(guó)內(nèi)的許多廠家均能制造伽馬管,可滿足作業(yè)要求;(4)時(shí)效性更強(qiáng),經(jīng)過論證采用隨鉆伽馬校深比常規(guī)校深方式工期節(jié)省約15%~20%。

        3.2 缺點(diǎn)

        (1) 必須開泵測(cè)量,泵壓需要嚴(yán)格控制,且長(zhǎng)時(shí)間開泵有射孔槍誤點(diǎn)火的風(fēng)險(xiǎn);(2) 射孔液氣泡較多,影響隨鉆測(cè)井儀器的信號(hào),在隨鉆測(cè)井前需要在完井液中加入消泡劑;(3) 隨鉆測(cè)井工具種類繁多,且不同規(guī)格型號(hào)對(duì)應(yīng)的參數(shù)各不相同,因此在使用隨鉆伽馬校深時(shí),需嚴(yán)格論證工具參數(shù)是否影響射孔槍的工作或者帶來潛在的風(fēng)險(xiǎn);(4) 采用LWD 校深方式,將不能進(jìn)行短套管接箍CCL 測(cè)井校深對(duì)比,只能利用自然伽馬曲線做同位素對(duì)比或與裸眼測(cè)井標(biāo)志層對(duì)比。

        4 隨鉆伽馬校深發(fā)展展望

        射孔槍的點(diǎn)火頭可采用電啟動(dòng)或程序啟動(dòng),且在組合時(shí)點(diǎn)火頭安裝在射孔槍上部,并研制一種通訊接頭,將隨鉆測(cè)井儀器與點(diǎn)火頭建立通訊,可在地面給隨鉆測(cè)井儀器發(fā)送指令進(jìn)行射孔槍點(diǎn)火頭供電或啟動(dòng)點(diǎn)火頭。該設(shè)計(jì)不僅可以避免隨鉆測(cè)井儀器開泵測(cè)量過程中泵壓波動(dòng)造成的誤點(diǎn)火風(fēng)險(xiǎn),還可以通過隨鉆測(cè)井儀器的回傳指令來確定點(diǎn)火頭是否啟動(dòng)。

        5 結(jié)語

        隨著渤海油田的開發(fā),海上叢式井為實(shí)現(xiàn)防碰與繞障所形成的大位移井等軌跡復(fù)雜井越來越多,常規(guī)電纜輸送測(cè)井儀器難以實(shí)現(xiàn)校深目的,而使用隨鉆伽馬儀器能夠彌補(bǔ)這一不足。相對(duì)來說,隨鉆伽馬校深作業(yè)是一個(gè)較新的領(lǐng)域,還需要不斷完善和總結(jié),為以后的隨鉆伽馬校深作業(yè)積累經(jīng)驗(yàn)。

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