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1、酒东地区测井遇阻的原因分析和施工策略孟贵生1 聂朝强2 张玉宁2(1 . 中国石油集团测井有限公司吐哈事业部 新疆 鄯善) (2 . 中国石油吐哈油田分公司开发处 新疆 哈密)摘要 : 文章针对酒东地区井况复杂造成测井遇阻的问题 ,分析了造成测井遇阻的原因 ,提出了针对不同的遇阻情况所采取的具体处理方法 ,对顺利完成复杂井的测井施工提供了重要的帮助和指导 。关 键 词 : 测井遇阻 ; 红层垮塌 ; 砂桥 ; 井壁 ; 泥浆 ; 处理方式中图法分类号 : P631 . 8 + 17文献标识码 : B文章编号 : 100429134 (2009) 0120063204浆 。另外酒东地区在超深地层
2、 4 500 m5 000 m 的下 沟组地层 , 还存在一个高压盐水层 , 如果泥浆配置小 了 ,由于地层压力大 ,地层水不断的涌入井筒 ,客观上 造成泥浆被稀释 ,达不到巩固井壁的目的 ,还将会引起溢流的发生 。这种情况下 ,钻井队一般配置高比重泥 浆 ( 一般大于 1 . 8 g/ cm3 ) 进行压井 , 将高压盐水层封 住 ;为了确保一次压稳盐水层 ,钻井液要具有好的流变 性和较强的抗盐性能 ,做到钻遇高压盐水层钻井液性 能稳定 。1 . 2 井眼垮塌的机理钻井破坏了井眼周围岩体的自然平衡状态 ,井眼 空间对岩体原应力场的扰动 ,改变了岩体原始应力场 的分布状态2 。为了达到新的平衡
3、状态 ,岩体就要发 生变形 、破坏和移动 ,因而井眼周围岩体就可能发生垮塌 。其主要原因往往是钻井液性能指标选择不台适所 致 ,在钻遇强度较弱的地层前 ( 如可塑性差的泥岩层 段) ,没有及时调整好钻井液密度 ,当钻井液密度较小 , 造成原应力低于岩石破裂强度和井眼周围应力强度 , 使地层产生压缩破坏 ,这时脆性岩石可导致井眼垮塌 ,如果地层胶结差 ,水动力对井眼的冲刷作用 ,可使井眼 周围地层掉块 、扩径3 。对定向井 、大斜度井而言 ,斜井段上井壁的脆性岩 石 、胶结差岩石的垮塌作用会加剧 ,因为这些岩石所受 合力作用结果比直井更易导致岩石运动 。此外 ,测井电缆和井下仪对井壁的碰撞 、摩
4、损 ,也易在这样的层段 造成井壁垮塌和掉块 。引言0酒东地区位于酒泉市以东的长沙岭构造带 ,是玉门油田的重要战略接替区 。由于地层中大段红层和高 压盐水层的存在 ,致使测井施工困难重重 。近 20 年来统计发现 ,酒东地区在已经完钻的裸眼井中近 95 %的 在测井作业中因仪器遇阻导致井队通井 ; 有超过 50 % 的测井过程中因遇卡而导致仪器打捞 。因此 ,对酒东 地区进行测井研究 ,通过分析测井阻卡的机理 ,研究测 井方法 ,制定相应的应对措施 ,目的是减少井下事故发生的频率 ,对于今后的复杂井测井和在酒东地区进行 测井施工的作业队伍来说具有重要的指导意义1 。测井时仪器串下井过程中 ,由于
5、井筒壁垮塌 、井眼 中形成台阶 、不规则井眼 ,砂桥等往往会导致仪器串遇 阻 、下不到井底 。这种情况下 ,钻井队一般采取通井处理的方式以确保井筒畅通 、井壁规则 ,为再次完成测井 作业提供保障 。酒东地区造成井况复杂的原因分析11 . 1 造成井况复杂的地质状况分析酒东地区地下具有多处巨厚红层 ,主要集中在第 三系的弓形山组 、白杨河组 、柳沟庄组和白垩系的中沟 组 、下沟组地层 ,其深度从 1 000 m5 000 m 不等 ,它 的存在给钻井和测井的施工造成了极大的困难 。泥岩 易水化膨胀 ,易造成缩经 、钻头和扶正器泥包 ,产生阻卡 ;红层 ( 紫红色泥岩) 有一定的垮塌周期 , 易水
6、化坍 塌 ,造成遇阻划眼 ,甚至卡钻 。为了延长红层的垮塌周 期 ,钻井队一般会提高钻井液密度 、采用高液相粘度泥第一作者简介 : 孟贵生 ,男 ,1973 年生 ,工程师 ,1998 年毕业于大庆石油学院应用地球物理专业 。现在中国石油集团测井有限公司吐哈事业部常规测井项目部从事测井资料野外采集工作 。邮编 :838202则 、形成台阶 ,造成井筒呈明显的“糖葫芦”状 。如造成测井遇阻的原因分析2因井壁不规则造成的遇阻 ,一般情况下 ,在测井仪下井中 ,仪器底部导向胶锥可能进入到不规则井 内沿 、致使仪器顶在凹陷的台阶上下不去 。遇到 的情况 ,可以通过上下活动几次仪器串 ,通过改变 串的姿
7、态往往会经过几次尝试通过阻 位 。如 在井的 4 200 m4 800 m 红层井段 ,仪器屡次遇阻 , 是通过多次活动仪器串来通过阻位 ,从测井曲线 可以明显看出 ,“糖葫芦状”井眼是导致仪器遇阻 本原因 。如图示 2 所示 。酒东地区测井施工中最可能造成的遇阻原因主要有四个方面 :一是红层垮塌 ,在井筒中由掉块堵塞井眼 导致的遇阻 ;二是井眼中形成的砂桥遇阻 ;三是井壁不 规则 ,多处形成的台阶导致的遇阻 ; 四是泥浆的比重高 、粘度大 ,横向切力大引起的遇阻 。2 . 1 红层垮塌引起的测井遇阻紫红色泥岩中分布着微裂缝 ,泥浆滤液侵入后极 易疏松垮塌 ;红层可钻性好 ,稳定性差 ,在钻进
8、过程中 易形成剥落 、坍塌 。在测井过程中 ,仪器串在井筒中运 行 ,由于井壁垮塌造成的遇阻 、遇卡现象最为严重 。井壁垮塌和掉块的结果可能出现两种情况 : 若井下仪在 跨塌地层上面 ,垮塌 、掉块可以使井眼掩埋 ,导致仪器 遇阻 。井眼垮塌引起的仪器遇阻如图 1 所示 ,若井下 仪在跨塌地层下面将会导致仪器遇卡 。图 2 SY1 井红土层段的“糖葫芦”状井眼2 . 4泥浆引起的测井遇阻1) 泥浆问题的提出泥浆是钻井的血液 ,其最主要的作用之一是 井壁和平衡地层压力 。井壁稳定 、井眼规则是实图 1 井眼垮塌引起的仪器遇阻2 . 2 井筒中形成砂桥引起的测井遇阻红层由于易垮塌而形成 大肚子”井
9、眼 ,循环过程 中钻井液在“大肚子”的位置上返速度低 ,岩屑不能及 时上返 ,滞留在“大肚子 井眼内 ,停止循环泥浆后岩屑下沉聚集在小井眼处 ,形成砂桥 ;另外在钻进过程中没有按要求短程起下钻 ,钻井液粘度高 ,不能有效地冲刷 井壁 ,岩屑携带不彻底 ,也会形成砂桥 ; 完钻后短程起 下钻不充分 ,洗井时间短 ,也易形成砂桥 。测井仪器串 下井过程中 ,当下至砂桥位置时将会遇阻 ,遇阻过程类 似图 1 所示情况 。井壁垮塌 ,由岩屑掉块堵塞井眼导致的仪器遇阻 和在井筒中形成砂桥导致的仪器遇阻 ,一般情况下测 井仪器串都无法通过阻位 ,只有通井将井眼中的堆积 物导通 ,并通过循环泥浆的方式将之循
10、环出来才能确4全 、优质 、快速钻进的基本条件。酒东地区多口钻进过程中就是由于没有配置好泥浆而导致井塌钻具埋掉的 。如 Z3 井因井下事故而导致最终的侧SY1 井因卡钻而打捞钻具 ,处理井下事故达 3 个久 、F1 井也是如此 。该地区钻井施工中处理复杂 故时效长 ,作业周期长 。酒东几口井钻井周期对 图 3 所示 。Z301 井就是为实现在酒东提速的一口泥浆配置实验井 。来自北京的泥浆专家常驻 Z301 井 ,随时掌握井筒 中泥浆的状态和钻井进度 ,为压制红层和高压盐水层 , 制定了一整套的泥浆应对措施 。应该说他们的工作是 卓有成效的 ,Z301 井从开钻到完钻用时 158 d ,从未出
11、过任何一起井下事故 ,每一次的起下钻都很正常 。因此该井被认为是 20 年来酒东地区钻井最成功的一口 井 。2) Z301 井测井遇阻分析Z301 井共上井 4 次 , 测井仪器串共下井 7 次 , 从 采集的井径曲线上可以看出 ,即使在最易垮塌的红层 井段的井径都比较规则 ,曲线如图 4 所示 ,曲线反映该井红层并未坍塌 , 没有出现太多的井眼不规则现象 。 那究竟是何原因导致的该井在测井中数百次的遇阻 呢 ? 从电法测井仪器串底部导向胶锥携带上来的一层 厚厚的泥饼我们观察到 :这些泥饼形成了坚实的硬块 , 手都掰不动 。这些厚泥饼在仪器串底部导向胶锥的推动下易造成堆积 ,形成厚厚的泥饼砂桥
12、 ,而恰恰是这些 砂桥成了阻碍测井仪器串向前推进的障碍 。难或泥包钻头现象的发生 。这就不难想象出来 ,该井在第三次的六臂地层倾角测井中 ,当测井仪器串在 4800 m 处遇阻后 ,向下活动了近 2 h 的电缆 ,仪器串只 是前进了 2 m 。该段红土层是从 4 050 m4 450 m ,共计 400 m ,从六臂地层倾角所采集的三条井径曲线可以看出 ,即 使在红层 ,井筒壁并未坍塌 ,井况依然良好 。经过与钻井队泥浆工程师 、钻井监督 、测井监督的多方沟通 ,并通过第 4 次测井中 ,测井仪器串较为顺利 的下到井底这一事实进行分析 ,认为还是泥浆的原因 导致的屡次遇阻 。Z301 井为了压
13、制住高压盐水层和 稳定住红层 ,泥浆专家选用了大比重泥浆 ,泥浆比重达到了 1 . 85 g/ cm3 、泥浆粘度也在 200 ms 以上 ,并且泥 浆中还加入了大量的大阳离子化学成分 。这就使得泥 浆的横向切力急剧增大 ,所形成的泥饼牢牢的贴在井 筒壁上 ,这就确保了井壁的稳固 ,为该井的顺利完钻提 供了坚实的基础 。根据对 Z301 井前三次测井情况分析 ,仪器遇阻主要原因是 :泥浆粘切高 ,触变性大 ,静止 时间越长结构性越强 ,为了测井成功 ,泥浆必须进行处 理 ,把粘切度降下来 。经过降低泥浆粘切度处理后的 第四次测井施工 ,应该说是 7 次下井中最为顺畅的一 次 ,仪器串基本上只发
14、生几次遇阻就顺利下到井底 ,下井时间从前 6 次的平均 6 h 减少到 2 h 。由此可见该 井所配置的泥浆测井之前是非常适合于钻井的 ,并不 适用于测井 ;如果要进行测井 ,泥浆必须进行降低粘切 度的处理 。测井施工的要求和建议1) 测井作业的注意事项 酒东地区由于巨厚红层的存在 ,井眼一般不规则 ,测井中仪器串上不提倡加绑橡胶扶正器或加装灯笼扶 正器 。因为井壁不规则 、易垮塌 、易形成台阶状 ,在井筒缩径部位往往会造成仪器凸起部分的阻卡 。 由于井筒内泥浆比重大 ,测井仪器串所受浮力大 ,在仪器下井过程中 , 下速不宜快 ,以防电缆打结 。另 外 ,绞车每下 1 000 m 电缆还应该上
15、提一下仪器串 ,看 仪器的总张力值和电缆头张力值是否在正常范围之内 。如果正常则继续下井 ; 否则可能已经造成了仪器 的遇阻或电缆的打结 ,这时应该继续上提仪器串直到 张力值恢复正常 ,或者直接将仪器串提出井口 ,以确定 电缆是否真正打结 ,以便及早采取解决办法 。钻井过程中 ,泥浆起到稳定井壁的作用 ,红层在长时间的泥浆浸泡下会出现坍塌 , 因此 ,坚持测井时间 超过 20 h ,钻井队必须通井的原则 ,通过循环泥浆的方 法将井筒中的碎屑堆积物循环出来 ; 通过短拉化眼的3图 4 Z301 井红土层段井径示意图泥浆粘切度高 ,触变性大是造成测井遇阻的另外 一个重要因素 。高粘度钻井液 ,增加
16、了岩屑与岩屑之 间 、岩屑与井壁之间的粘附力 ,不利于冲刷井壁 ,钻井 液固相颗粒易沉淀在井壁上 。泥岩段的井径要比砂岩 段的井径大得多 ,沉积作用更显著 ,滤饼更厚 ; 高切力 钻井液尽管携砂能力很强 ,但由于排量降低 ,沉积在井 壁上的岩屑也就更多 ; 井眼阻卡现象比使用低粘切钻 井液严重的多 ,经常会造成钻具下钻到井底后开泵困方法将测井队提供的阻位 、卡位进行处理 ,这样就会使测井仪器串下井过程中 ,多处遇阻 、稍稍放松电缆井筒通畅 ,为完成测井作业创造一个良好的井筒环境 。2) 采用钻具传输测井的施工方式 酒东地区由于红层的存在 ,使得测井中的遇阻频次相当高 。三口井因测井仪器串遇阻而
17、未下到井底共 计有 9 次 ,而在每一趟的施工中又是反复在不同的深度段遇阻 ,数次尝试下井 ,仪器才通过阻位下到井底 。 因此采用传统的电缆传输测井方式既容易造成测井仪 器串的频繁阻卡 ,易诱发井筒事故的发生 ,又使作业队 频繁上井屡次无功而返 ,占用了大量的作业时间 。这 种情况下 ,我们建议钻井队和甲方监督最好采用钻具 传输测井 ,这样测井仪器下到井底就几乎不再存在任何障碍 。钻具传输测井一般是针对水平井 、大斜度井 (一般超过 40) 的测井工艺 。但是在常规电缆传输测 井方式无法到达井底的情况下 ,仍然可以采用这种方 式 。其具体做法是 : 将测井仪器通过过渡短接和变扣 连接到钻具下面
18、 ,通过钻具将测井仪器串传输到指定的对接位置后 ,将测井电缆母接头通过钻具水眼与过 渡短接内的公接头实现对接 ,建立通讯 ,由钻具传送仪 器来完成测井 。3) 测井过程中对协作方的要求 测井施工过程是一个复杂的系统工程 ,钻井队为测井队提供一个顺畅的井筒环境是能否完成测井的基 本前提 。随着酒东油田的大规模开发 ,钻井提速被放 在了首要位置 ,一贯的要求进尺而不保证良好的井筒 环境的做法是不可取的 ,这样做给测井施工造成了诸 多的不安全隐患 。如井壁的坍塌容易造成测井仪器串的遇阻 、下不到井底 ;井壁不规则易造成测井仪器的遇 卡 ;井筒内泥浆比重大易造成电缆或仪器的粘卡等等 。因此要求测井前
19、,钻井队必须对井筒进行仔细的 处理 。如在起下钻有遇阻 、遇卡的部位进行短拉 、化 眼 ,以便使井壁变得比较规则 ;对压井泥浆进行一定的配置 ,使井壁在测井时间内处于稳定状态 、不出现垮塌 现象 ,如此处理也就确保了井筒的畅通 ,为顺利完成测 井创造了必要条件 。Z301 井第一次测井前 ,钻井队起 钻过程中在 4 710 m4 735 m 发现钻具阻卡 ,随即用 PDC 钻头进行了短拉处理 ,起出钻具便要求测井 。在串便掉下去 ,最终仪器在 4 820 m 遇阻 ,尝试用不速度下井近两小时仍无法通过遇阻点 ,最终甲方 要求井队通井 。后来经过与钻井队技术员沟通才到 ,测井之前钻井队并未用牙轮
20、钻头进行全井段通只是用 PDC 钻头在打完进尺后进行了短拉卡点理 。因此我们认为他们的做法过于粗糙 ,只求时效讲井筒质量 ,未能给测井队创造一个畅通的井筒环在之后的通钻过程中 ,发生了钻具水眼堵死 、处理的情况 ;还发生了钻具通不下去钻 、多处化眼的状这足以说明该井井况确实复杂 ,井筒内多处形成桥 、部分红层出现了坍塌等现象 。结束语确保一个通畅的井筒环境是能否完成测井的 前提5 ,通过分析造成酒东地区测井遇阻的原因 , 不同测井遇阻的情况采取不同的处理方式 ,往往 到事半功倍的效果 。一旦发生测井遇阻 ,对钻井 言 ,如果通井措施处理得当 ,不仅可以提高测井作 效率 ,减少测井队占用井口的时
21、间 ,从而提高钻井 钻效率 ;更重要的是可以减少测井仪器串在井筒 风险 ,从而降低井筒事故发生的频率 。同时也使 队不断的积累经验 ,掌握好各种处理复杂的方法 , 提高作业小队抗风险能力 ,提升作业小队测井中 复杂的能力 。4参 考 文 献薛中权 . 测井中遇卡解除方法及打捞 M .术 ,2000 (资料)国外测1蒋希文 . 钻井事故与复杂处理 M ; 北京 : 石油工业社 ,2002陈永才 . 朱佩清 . 裸眼测井遇卡处理方法剖析 M .技术 ,2000 ,24 (4)23鄢 捷 年 . 钻 井 液 工 艺 学 M .2001东 营 : 石 油 大 学 出 版45薄和秋 . 电缆测井事故的预
22、防及处理 M .术 , 2002 (资料)石油钻(收稿日期 :2008 - 01 - 29 编辑 : 梁保Ping315 well not only shorten drilling period , but also decrease drilling cost , imp rove sandstone drilling ration , increaseeconomy benefit , and it is the most important to p rovide a brand - new thoughts and means for the p roduction of AoNan
23、 thin oilstone oilfield .Key words :LWD ; Horizontal well Logging ; While Drilling ; Well Trajectory ; Thin oilstoneMeng Guisheng , Zhang Y un ing an d Nie Cha oqiang . Analysis of logging obstructing in Jiudong f iel d . PI , 2009 ,23( 1) : 6366Due to the being complex borehole condition in J iudon
24、g field ,the logging tools often get blocked during the well logging . Firstly , the cane2in mudstones blocking the borehole leads to logging obstructing and the sand bridge also . Theirregular borehole wall and lots of step s may cause the down hole tools to get blocked in the hole . The heavy mud
25、and heavy viscous mud also cause the logging obstructing . The paper analyzes the reasons which cause the logging obstructing and brings forward disposal ways in the different conditions . It is helpf ul and significant to finish the complex borehole logging .Key words :Get blocked during logging ;
26、Red mudstone cane2in ; Sand bridge ; Borehole wall ; Mud ; MeasureL iu Dongsheng . A ne w logging method f or residual oil sa tura tion ga dol in ium2injected neutron2ga mma log2ging . PI , 2009 , 23( 1) : 6770In order to determine the remaining oil saturation and identify the water flooded zones ,
27、Boron2Injected Neutron Life2 time Logging was developed recently . However , several disadvantages of Boron2Injected Neutron Lifetime Logging re2 strict its being applied widely . These disadvantages include high p rice , limited working life , and the order of it is strictly limited because it belo
28、ngs to military p roducts . In addition ,neutron generator is necessary in the logging . This article in2 troduces the new logging method which uses Gadolinium2injecting instead of Boron2injecting and uses Neutron2Gamma Logging instead of Neutron Lifetime Logging . Here are several examples to show
29、the advantages of Gadolinium2Injected Neutron2Gamma Logging technology .Key words :Gadolinium2injecting ; Neutron Lifetime ; Neutron2Gamma ; Residual Oil Saturation ; Water Flooded ZoneTian Congmin , Weng Jiqing , Chang Chun mei , Yang Bo an d Jiang Y ueqing . Analysis of cal ibra ted wa ter2cut da
30、ta logged by coa xial pha se ann ul us wa ter loca ter . PI , 2009 , 23( 1) :7173The coaxial p hase annulus water locater is calibrated and detected in the flow rate imitation testing installation which contains oil , gas and water . In water2cut testing , five fixed flow rate and one testing flow r
31、ate are adopted . When the flow rate is stable , we calibrate and test with different water cut . This essay gives the water2cut calibration chart of four coaxial p hase annulus water locaters and calculates the quoting error of them . Then it makes a contrast of the calibration chart . In the situa
32、tion of not decreasing flow rate point but decreasing water2cut measuring point , and decreasing flow rate point but not decreasing water2cut measuring point , the quoting errors of the tool are calculated separately . Then the errors are contrasted and analyzed with the original quoting errors of t
33、he tool .Key words :calibration chart ; quoting errorL i Deyuan an d Hua Changchuen . The research an d a ppl ica tion of surveying methods in the high accuracy geo2physical explora tion un der compl ica ted earth surface . PI , 2009 , 23( 1) :7476The applied methods of GPS technique on the complica
34、ted work place , the second designing by adopting high dis2 tinguish rate satellite picture , the high accuracy geop hone positioning with acoustic ranging system , and the standardiz2 ing of the survey marks can increase positioning accuracy of the complicated work place and make survey service lev
35、el closely follow the development request of the high accuracy geop hysical exploration .Key words :survey ; geop hysical exploration ; satellite picture ; high accuracy ; survey marksL i Wen dong , Wang Y ian , Wang Y imin , L iu Dongmei , L i Ya min an d Wang Jianguo . The l imited un it analysis
36、design of transmitter an d receiver shell of the EIL og - 05 acoustic tools . PI , 2009 , 23( 1) :7778In the acoustic tools of petroleum exploration , the transmitter and receiver assembly is a weak section . The general design means is hard to calculate every weak section in detail . This paper int
37、roduces the means of adapting limited unit analysis design to logging tools machinery design . The limited unit analysis emulation can not only optimizes the machin2 ery design , but also imp roves the application reliability and security . This p rovides a finer use for reference of limited u2 nit
38、analysis in the application of logging tools machinery .Key words :logging ; acoustic ; limited unit analysisWu Aiping an d Fu Qingqing . Design of D TB bus simula ta or ba sed on FP GA. PI , 2009 , 23( 1) : 7981DTB bus simulator was designed based on FP GA . The simulator was used FP GA hardware resources and its own ex2 ternal circuit to implement DTB bus timing simulation through bottom modules which was described by VHDL . The de2 sign achieved the p redetermined goal and reflected the superiority of the FP GA after simulation test .Key words :FP GA ; DTB ; VHDL ; Simulator
