蔡萬(wàn)春,倪小威,郇志鵬,張瑋,陳繼勝,王俊杰

(1.中國(guó)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(kù)爾勒841000;2.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司塔里木分公司,新疆庫(kù)爾勒841000)

0 引 言

富滿油田是目前塔里木油田原油增儲(chǔ)上產(chǎn)的主陣地[1-2],隨著該區(qū)塊勘探開(kāi)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(chǔ)層溫度從150 ℃增加到160 ℃,部分井溫甚至超過(guò)170 ℃。同時(shí)碳酸鹽巖儲(chǔ)層類型復(fù)雜多樣,孔洞、裂縫發(fā)育,鉆井過(guò)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(cè)井、泵出存儲(chǔ)式測(cè)井因溫度性能和井控保障能力不足等導(dǎo)致測(cè)井成功率低,嚴(yán)重阻礙了富滿油田地質(zhì)儲(chǔ)量評(píng)價(jià),已無(wú)法滿足生產(chǎn)需求。為克服上述難題,經(jīng)過(guò)深入市場(chǎng)調(diào)研,塔里木油田于2021年正式引進(jìn)直推存儲(chǔ)式測(cè)井[6-8]。直推存儲(chǔ)式測(cè)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(zhǎng)時(shí)間施工,施工過(guò)程中可建立循環(huán)排污。自該工藝引進(jìn)富滿油田以來(lái),已完成測(cè)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(chǔ)層評(píng)價(jià)和地質(zhì)儲(chǔ)量上交提供了可靠的技術(shù)保障。

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

1 直推存儲(chǔ)式測(cè)井介紹

直推存儲(chǔ)式測(cè)井主要針對(duì)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(zhǎng)位移水平井測(cè)井。測(cè)井時(shí)通過(guò)轉(zhuǎn)換短節(jié),直接將測(cè)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(cè)井施工。施工中可先進(jìn)行下放測(cè)量,到井底后再進(jìn)行上提測(cè)井。一次施工可測(cè)得下放和上提曲線,完成2次測(cè)井,提高了測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的可靠性和測(cè)井曲線質(zhì)量。

1.1 直推存儲(chǔ)式測(cè)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(chǔ)式測(cè)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(duì)裸眼井測(cè)井,HCET-70系列針對(duì)套管井測(cè)井,其儀器指標(biāo)見(jiàn)表1。由表1可知,PILS-X系列兼容電纜、存儲(chǔ)雙模式,可選擇性強(qiáng),測(cè)井項(xiàng)目齊全,儀器抗壓、抗拉性能優(yōu)異,但耐溫能力相對(duì)較弱;HCET-70系列耐壓性能最強(qiáng),但抗壓性能較弱,且測(cè)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(cè)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(chǔ)式測(cè)井系列,保障測(cè)井成功率。

1.2 直推存儲(chǔ)式測(cè)井系統(tǒng)組成

直推存儲(chǔ)式測(cè)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(cè)井用計(jì)算機(jī)、UPS、深度盒以及鉆井平臺(tái)傳感器4部分組成(見(jiàn)圖1)。深度系統(tǒng)是直推存儲(chǔ)式測(cè)井系統(tǒng)的關(guān)鍵部分,直推存儲(chǔ)式深度系統(tǒng)的深度測(cè)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(duì)應(yīng)關(guān)系;然后,利用鉤載傳感器記錄大鉤載重,通過(guò)載重的變化判斷井下鉆具及測(cè)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(chǔ)式測(cè)井儀器指標(biāo)對(duì)比

圖1 直推式測(cè)井系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

1.3 直推存儲(chǔ)式測(cè)井資料質(zhì)量

對(duì)PILS-X系列、GILEE-8Φ80系列直推存儲(chǔ)式測(cè)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(duì)比。聲波、雙側(cè)向和自然伽馬等測(cè)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(chǔ)層評(píng)價(jià)需求。圖2為PILS-X系列直推存儲(chǔ)式儀器與常規(guī)5700系列采集資料質(zhì)量對(duì)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(duì)比

2 富滿油田目的層不同測(cè)井工藝適應(yīng)性對(duì)比

綜合對(duì)比鉆具傳輸、泵出存儲(chǔ)、直推存儲(chǔ)、隨鉆測(cè)井儀器指標(biāo)性能(見(jiàn)表2)。從表2可見(jiàn),直推存儲(chǔ)式測(cè)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(cè)井項(xiàng)目全的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)塔里木油田超深層碳酸鹽巖埋深超7 500 m,儲(chǔ)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(duì)高溫高壓、井控風(fēng)險(xiǎn)高等環(huán)境下的測(cè)井作業(yè),傳統(tǒng)的鉆具傳輸、泵出存儲(chǔ)式等工藝從儀器耐溫穩(wěn)定性、井控安全等方面已無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)需求[9-13],直推存儲(chǔ)式測(cè)井工藝更適用于塔里木油田復(fù)雜井況,綜合優(yōu)勢(shì)明顯。相對(duì)目前鉆具傳輸測(cè)井,直推存儲(chǔ)式系統(tǒng)在解決濕接頭泵下槍對(duì)接及測(cè)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(wú)電纜、存儲(chǔ)式方式測(cè)井時(shí)間短、施工安全高效,不存在通訊問(wèn)題,避免了電纜長(zhǎng)導(dǎo)致無(wú)通訊或電纜損傷、對(duì)接不好無(wú)通訊的問(wèn)題。相對(duì)泵出存儲(chǔ)式測(cè)井,直推存儲(chǔ)式測(cè)井資料跟電纜測(cè)井一致,優(yōu)于小直徑的泵出存儲(chǔ)式測(cè)井。直推存儲(chǔ)式測(cè)井無(wú)需釋放儀器,且儀器耐溫耐壓高,可以下放測(cè)量和上提測(cè)量,資料成功率高,而過(guò)鉆桿只能上測(cè)。直推存儲(chǔ)式測(cè)井儀器最大抗壓、抗拉強(qiáng)度大,能解決現(xiàn)場(chǎng)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(chǔ)、直推存儲(chǔ)、隨鉆測(cè)井儀器指標(biāo)性能對(duì)比

3 不足及改進(jìn)措施

目前直推存儲(chǔ)式測(cè)井已在富滿油田超深層作業(yè)50余井次(見(jiàn)表3)。作業(yè)過(guò)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(guò)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(chǔ)故障和井徑臂易折斷。為保障成功獲取測(cè)井資料,針對(duì)上述問(wèn)題分別提出了針對(duì)性解決措施。

(1)PILS-X系列儀器皮囊破損問(wèn)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(guò)流保險(xiǎn)熔斷,整串儀器停止工作(見(jiàn)圖3),同時(shí)皮囊強(qiáng)度不夠也是原因之一。針對(duì)PILS-X系列儀器皮囊易破損的問(wèn)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(chǔ)式測(cè)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(guò)載問(wèn)題。針對(duì)該儀器側(cè)向組合電流大,在井下高溫環(huán)境下長(zhǎng)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(lái)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(kāi)供電,互不干擾,通過(guò)分化儀器負(fù)載,降低儀器故障率。

(3)GILEE-8Φ80系列SD卡存儲(chǔ)故障問(wèn)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(zhǎng),SD卡故障井普遍存在于高溫(>140 ℃)環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)的情況下,加之儀器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(zhǎng)時(shí)間在高溫環(huán)境下循環(huán)工作導(dǎo)致保溫瓶?jī)?nèi)溫度上升較多,最終導(dǎo)致SD卡過(guò)載燒壞,測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)隨之損壞,無(wú)法取出。針對(duì)GILEE-8Φ80系列SD卡存儲(chǔ)故障問(wèn)題,使用雙SD卡,做到雙保險(xiǎn),保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的穩(wěn)定性。

(4)GILEE-8Φ80系列井徑臂易折斷問(wèn)題。針對(duì)GILEE-8Φ80系列井徑臂易斷問(wèn)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(jí)為測(cè)量臂,中部固定板簧來(lái)增加板簧兩端的強(qiáng)度;測(cè)量臂與板簧固定位置倒角過(guò)渡,避免測(cè)量臂棱角與井壁發(fā)生磕碰(見(jiàn)圖4)。

自2021年第3季度相關(guān)措施實(shí)施以來(lái),直推存儲(chǔ)式測(cè)井成功率已從初期的58.0%提升至90.0%,改進(jìn)效果顯著(見(jiàn)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(chǔ)式測(cè)井成功率

4 結(jié)論與建議

(1)直推存儲(chǔ)式測(cè)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(zhǎng)工作時(shí)間達(dá)50 h,且作業(yè)中途可開(kāi)泵循環(huán)排污,采集項(xiàng)目齊全。

(2)直推存儲(chǔ)式測(cè)井針對(duì)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(cè)井、泵出存儲(chǔ)式測(cè)井、隨鉆測(cè)井相比,其在富滿油田超深層具有適用性。

(3)針對(duì)直推存儲(chǔ)式測(cè)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(guò)載、SD卡存儲(chǔ)故障、井徑臂易折斷等問(wèn)題采取了針對(duì)性措施,使直推存儲(chǔ)式測(cè)井成功率從初期58%提升至90%。

(4)直推存儲(chǔ)式測(cè)井的最大作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)是無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井下儀器狀態(tài),只能通過(guò)鉆具阻卡參數(shù)間接判斷,建議下步開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(chǔ)式測(cè)井尚不具備測(cè)量電成像等非常規(guī)測(cè)井資料的功能,而電成像測(cè)井資料對(duì)于碳酸鹽巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)至關(guān)重要,建議加快高溫高壓直推存儲(chǔ)式電成像測(cè)井儀器研發(fā),進(jìn)一步滿足儲(chǔ)層評(píng)價(jià)需要。