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1、1,水 平 井 测 井 技 术 应 用,2,水平井测井技术在辽河油田的应用,引言水平井的类型水平井测井技术的发展与现状钻杆输送式测井系统3700系统在水平井中的应用SDZ-3000快速测井平台在水平井中的应用水平井测井设备及技术能力 近两年水平井完成情况水平井测井存在的主要问题水平井测井的改进意见和要求水平井测井的发展趋势建议,3,引 言,为了提高油层采收率，降低钻井成本，上世纪八十年代以来，定向井技术飞速发展。到目前为止，水平井钻井技术已经逐步走向成熟，同时也带动了水平井测井技术的发展。根据专家的宏观统计，非裂缝水平井的产量大约为常规垂直井的 3 倍，对于天然裂缝性的油藏，产量将达到常规垂直
2、井的12倍。本文将介绍测井公司水平井测井设备、队伍、技术能力以及水平井测井过程中存在的主要问题和改进意见，不妥之处请各位领导和专家提出宝贵意见。,4,一、水平井的类型,造斜曲率的不同可以影响测井仪器串上设置柔性短节的数量，使仪器本身能通过钻具所经过的轨迹。,小曲率半径水平井,中曲率半径水平井,大曲率半径水平井,根据造斜井段的曲率半径，水平井可分为三个类型,5,小曲率半径水平井,中曲率半径水平井,大曲率半径水平井,造斜曲率为 10/30m,曲率半径为900-300m,造斜曲率为 10-23/30m,造斜曲率为23/30m,曲率半径为300-150m,60-120m,曲率半径为150-60m,一、
3、水平井的类型,6,(一）泵出法水平井测井工艺（二）钻杆输送式电缆测井系统（三）挠性管输送电缆水平井测井（四）爬行器输送电缆水平井测井（五）随钻测井技术,二、水平井测井技术的发展与现状,7,二、水平井测井技术的发展与现状,(一）泵出法水平井测井工艺,1、泵出法测井工艺的基本原理,（1）在钻具底部连接母卡子；（2）电缆穿过旁通进入钻杆，与下井仪器串连接；（3）打开泥浆泵，缓慢加压，将下井仪器泵送到钻具底部，使公、母卡子实现对接；（4）按测井速度上提钻具，从而带动测井仪器移动，完成测井过程。,8,二、水平井测井技术的发展与现状,2、泵出法水平井测井工艺的优缺点,(1)优点：设备成本低、操作简单，解决
4、仪器故障时 间短。(2)缺点：a)对钻具要求太高，极易使仪器卡在钻具中；b)无法在仪器上加装扶正器、偏心器等辅助设备；c)只能完成有限的测量项目。,9,二、水平井测井技术的发展与现状,（二）钻杆输送式电缆测井系统,钻杆输送式测井系统,主要有：斯伦贝谢公司的 TLCS系统、哈里伯顿公司的 TPL系统和西方阿特拉斯公司的PCL系统。,10,（三）挠性管输送电缆水平井测井,11,电缆,爬行器,（四）爬行器输送电缆水平井测井,12,以泥浆脉冲波为信号传输手段，以井下涡轮马达提供电源的无线随钻实时测井技术，发展前景非常广阔。,（五）随钻测井技术,13,水平井测井工艺优缺点比较,14,三、钻杆输送式测井系
5、统,仪器串通过一个公头外壳连接到钻杆上,仪器下井演示,演示中,钻台,油层,（一）TPL水平井测井工艺,1、测量原理,15,（一）TPL水平井测井工艺,演示中,由钻杆把仪器送到目的层顶部,16,电缆通过旁通短节进入钻杆内腔，与泵下枪总成连接，然后旁通短节与钻杆连接。,演示中,（一）TPL水平井测井工艺,17,演示中,电缆在钻杆里,电缆在钻杆外,在裸眼井中，电缆不能处在套管外，因而，旁通短节不能出到套管以下。,（一）TPL水平井测井工艺,由于这个连接一直是在钻井液中完成的，因而通常称为“湿式连接”。,18,演示中,当湿接头锁紧装置连接好后，对仪器供电并检查“对接”是否成功。然后由钻杆把仪器送过目的
6、层，一次下一个立柱，完成下测测井。,（一）TPL水平井测井工艺,19,演示中,演示结束,水平井测井工具主要由旁通和湿接头组成。测井仪器串中配置有张力短节、旋转短节、柔性短节、偏心器、刚性电极、导向胶锥、爬行器等。,（一）TPL水平井测井工艺,20,TPL系统的组成,（1）旁通总成,（2）公头外壳（过渡短节）,（3）公头总成（4）泵下枪总成,21,防喷结构镙丝孔,保护电缆的开口护帽,快捷式压紧镙丝和密封件,锁定力为5400磅的电缆夹板,旁通总成,22,公头外壳连在钻杆的末端,锁定钩的锁定力为2000lb,保障不脱枪,短节上设有纵向、横向通道,即循环泥浆,又避免根部沉砂,公头外壳,23,公头总成固
7、定于公头外壳内并与仪器串的顶部连接,导向键使泵枪旋转至既定位置,插针带有电气连接,公头总成,24,泵下枪总成,电缆压紧装置,扶正器,加重杆,电缆鱼雷,母插头,泵下枪,固定电缆,增加泵下接头重力,连通电缆,起扶正作用,与井下快速接头公插头对接,与井下快速接头中导向键、弹簧锁紧装 置相匹配，确保可靠对接,即湿接头总成,泵下枪总成靠自重或开启泥浆泵快速下放，到达公头总成顶部，泵下枪端头双曲率面首先与导向键接触，产生一旋转力矩，转至缺口，然后依靠重力或压力完成湿接头公头与母头的机械和电气连接，这就是湿接头的工作原理。,25,3、TPL测井常用的辅助设备及功能,偏心短节,旋转短节,井下张力,柔性短节,井
8、口显示器,导向胶锥,爬行器,26,用于带有极板的或带有探头的仪器组合中；使仪器串中偏心短节以下部分仪器的中心轴线偏离上部仪器串和钻具约2cm(3/4英寸)；与其他辅助设备配合，保证极板贴紧井壁。,偏心短节,27,旋转短节,与偏心短节、爬行器等一起使用，可帮助仪器串中带极板的仪器转到井眼的底侧，与井壁紧贴；防止因钻杆转动而导致仪器串的转动。,28,井下张力,它和钻台显示器一起使用，确定是钻杆受力还是仪器串受力；用来测量井下仪器串所受的拉力和压力；,29,柔性短节,用于多数仪器串的顶部用来减少钻杆对仪器串的侧向负荷；用在仪器串中不同位置来使仪器居中或偏心；用于较高造斜率的井眼来增加仪器串的柔韧性。
9、,30,井口显示器,井口显示器放到井口供钻工使用，它能显示出仪器串的受力情况；与井口通信系统一起使用，能使钻工很容易地控制测井速度。,31,导向胶锥,导向胶锥连接在仪器底部，帮助仪器串找到井眼轨迹。,32,爬行器,与旋转短节、偏心短节一起使用，确保仪器探头（极板）始终与井壁紧贴。,33,四、3700系统在水平井中的应用,图1：声波双侧向放射性组合仪器串图（总长约46米）,1、湿接头过渡短节（1591950）2、柔性短节（89700）3、刚性电极（3895500）4、旋转短节（891000）5、张力短节（901140）6、引向器（110390）7、爬行器（1401200）8、补偿密度（12333
10、00）9、旋转短节（891000）10、自然伽玛（892040）11、补偿中子（892130）12、PCM（861560）13、双侧向电子线路（891870）14、电极系（923580）15、声波线路（863250）16、声系（863800）17、缓冲胶锥（89500）,（一）仪器串连接方式,34,四、3700系统在水平井中的应用,图2：声波感应放射性组合仪器串图（总长约31米）,1、湿接头过渡短节（1591950）2、柔性短节（89700）3、张力短节（891140）4、旋转短节（891000）5、自然伽玛（892040）6、引向器（110390）7、爬行器（1401200）8、补偿密度（1
11、233300）9、旋转短节（891000）10、补偿中子（892130）11、PCM（861560）12、声波线路（863250）13、声系（863800）14、感应线路（861950）15、线圈系（895400）16、缓冲胶锥（89500）,（一）仪器串连接方式,35,3700系统所测辽河某水平井局部回放图,（二）资料解释处理,36,3700系统所测辽河某水平井局部剖面图,37,辽河某水平井井眼轨迹平面投影图,38,辽河某水平井井眼轨迹三维立体图,39,辽河某水平井大斜度段井筒轴向剖面储层评价成果图,40,辽河某水平井水平段井筒轴向剖面储层评价成果图,41,五、SDZ-3000快速测井平台在
12、水平井中的应用,1、SDZ-3000快速测井平台概述,SDZ-3000快速测井平台综合了常规测井的全部仪器，采用集成化设计、数字处理等先进技术，大大缩短了仪器长度，改善了仪器的地层分辨率。一次下井可同时完成电极系、双侧向/感应、补偿声波、高分辨声波、微球、微电极、井径、自然伽玛、补偿中子、补偿密度、连续测斜等功能。,42,五、SDZ-3000快速测井平台在水平井中的应用,2、SDZ-3000快速测井平台组合方式（带放射性）,图3：快速测井平台大满贯仪器组合图（总长约：36米）,1、湿接头过渡短节（1591950）2、柔性短节（89700）（37扣）3、刚性电极（3893500）4、转换短节（8
13、9300）5、柔性短节（89750）6、张力短节（891450）7、3020线路（892450）8、3030绝缘短节（89500）9、3040声波探头（892200）10、3050旋转短节（891000）11、3060双侧向（893270）12、柔性短节（89750）13、3090中子仪（892180）14、3070连斜线路（891810）15、爬行器（1401200）16、旋转短节（891310）17、3081推靠器（1242950）18、缓冲胶锥（140500）,43,五、SDZ-3000快速测井平台在水平井中的应用,3、SDZ-3000快速测井平台组合方式（不带放射性）,图4：快速测井平
14、台仪器组合图（总长约：29米）,1、湿接头过渡短节（1591950）2、柔性短节（89700）（37扣）3、刚性电极（3893500）4、转换短节（89300）5、柔性短节（89750）6、张力短节（891450）7、3020线路（892450）8、3030绝缘短节（89500）9、3040声波探头（892200）10、3050旋转短节（891000）11、3060双侧向（893270）12、30A0井径（892200）13、3070连斜线路（891810）,44,SDZ-3000快速测井平台所测辽河某水平井局部回放图,4、资料解释处理,45,六、测井设备及技术能力,1、水平井工具：（1）公司
15、目前具备泵出法和湿接头法水平井测井施工能力；（2）现拥有湿接头（TPL/PCL）工具共11套，其中有1套可满足70小井眼仪器使用；（3）到2006年初，公司水平井工具将配备到12套，可同时满足10-12个小队上井。2、作业小队：公司有34个测井小队和22个射孔小队具备独立完成水平井测井和射孔作业的能力，只要配备水平井工具就可随时上井。,46,六、测井设备及技术能力,3、水平井裸眼测井：（1）拥有外径为89、70的各类下井仪器，能够完成 多种项目的测井任务；（2）公司现拥有1套先进的LWD随钻测井系统，2006年将 再引进2套。4、水平井生产测井：（1）俄罗斯水泥密度（GR-GR）；（2）电磁探
16、伤等工程测井；（3）井温、压力、碳氧比等项目。5、水平井射孔：能完成外径为89mm177.8mm的所有套管井的射孔任务。,47,六、测井设备及技术能力,6、保障措施：为确保明年全局90-110口水平井测井任务的完成，公司制定如下措施：在管理上，公司专门成立了水平井工作领导小组，由公司主管领导挂帅。各分公司也相应成立了水平井项目组、现场技术服务小组和后勤保障小组，将总公司16个甲级施工小队和部分乙级小队纳入水平井测井指定小队，并挑选性能较好的下井仪器配备这些小队。为防止设备出现问题，公司还及时补充了部分水平井测井工具和下井仪器。在组织上，公司将对每口水平井从接井、生产准备、施工方案设计、现场施工
17、组织、后勤保障到资料解释实行全过程目标责任管理，责任落实到岗位，落实到人头。,48,七、近两年水平井完成情况,近两年来，随着辽河油田水平井的不断增加，公司的水平井测井技术也有了快速的发展。2004年，完成各类裸眼水平井作业173井次，2005年上半年，完成各类裸眼水平井作业140井次。近两年，完成套管井变密度、俄罗斯的水泥密度等水平井作业100多井次；井温、压力、碳氧比水平井生产井测井10余井次。两年来，完成 25口井34井次 的射孔任务；采用枪型：60、89、102、127；采用弹型：51、60、89、102、127、1米弹。,49,七、近两年水平井完成情况,2005年3月，公司EXCELL
18、2000小队在新疆塔里木油田成功完成了超深水平井-哈得171C井的测井任务。该井导眼井深5260米，水平井井深5623米，水平井测量井段达600米。小队采用湿接头式测井工艺，经过近50个小时的连续奋战，井下工具一次对接成功，下井一次取全取准了甲方要求的全部资料。该井的成功完成，不但稳固了辽河测井在新疆测井市场的占有份额，而且也填补了辽河测井水平井测井的一项空白。,裸眼水平井应用实例：,50,七、近两年水平井完成情况,辽河冷平一井：定向射孔，连续射孔5次，射开厚度212.9m。枪型：89枪/89弹；孔密：16孔/m。陕北延长油矿双平1井：定向射孔，施工三次，第一次利用内 定向四相位射孔，后两次采
19、用三相位射孔，枪型：102枪冀东油田庙101平2井：定向射孔 枪型：102型防砂射孔枪；孔密：30孔/m,水平井射孔应用实例：,51,七、近两年水平井完成情况,冷平1水平井射孔施工现场,我公司研制的水平井射孔器,陕北双平1水平井射孔施工现场,52,八、水平井测井存在的主要问题,1、资料质量的控制问题,水平井测井时，影响资料质量的环节很多，对资料质量的控制比较困难。尤其是声波曲线质量，为了保证仪器居中测量，在声系上，我们需要加装多个橡胶扶正器，这样在仪器的下放和上提过程中，就会有很多泥饼粘贴在声系的发射和接收探头上，导致声波曲线异常。,（一）测井公司自身存在的问题,53,八、水平井测井存在的主要
20、问题,2、有些新增测井项目目前无法完成,（1）在裸眼水平井中，无法实现岩性密度和自然伽玛能谱 仪大满贯组合测井和进行地层测试；（2）在套管井水平井中：无法进行含水、流体密度、流量 测量；（3）用于小曲率半径和小井眼水平的测井仪器以及配套辅 助设备正在完善中，目前还无法投产使用。,54,八、水平井测井存在的主要问题,3、关于水平井测井的协调问题,要保证每口水平井都能安全、高效、优质完成，做好测井方和钻井方的各种协调工作是非常重要的环节。从近两年水平井测井现场施工情况来看，协调工作还有许多需要完善的地方。,55,八、水平井测井存在的主要问题,1、钻井液（泥浆）问题 近两年，由于泥浆中存在杂物，造成
21、对接失败就有10余次，既造成对接工具的损坏，又增加了占井时间；2、起下钻速度问题 起下钻速度掌握不好，很可能导致仪器在下放过程中遇阻损坏或在仪器上提测量过程中出现曲线抖跳。,（二）钻井方存在的问题,56,九、水平井测井的改进意见和要求,（一）关于资料质量控制,1、精心挑选性能较好的下井仪器和测井设备进行水平井测井作业，并加强对这些仪器设备的维护保养；2、对于声波资料质量控制，解决的具体思路是：（1）设计新型胶皮扶正器，保证仪器在下放和上提时，泥浆（或泥饼）能够分散开，而不聚集在声波探头上；（2）试用聚能声波仪或改变声系的发射和接收源距，来增强声波的发射和接收能量。,57,九、水平井测井的改进意
22、见和要求,（二）关于水平井测井现场施工,1、召开安全会议：使钻井队配合测井作业的人员了解作业流程及注意事项，保证测井作业的安全、顺利进行。参加会议人员包括：HSE管理人员、测井队长（或操作工程师）、测井监督、现场地质监督、钻井队长、技术员、司钻、钻工、泥浆工以及与水平井测井作业有关的其他人员。,58,九、水平井测井的改进意见和要求,（二）关于水平井测井现场施工,2、制定应急措施：针对TPL系统在施工中可能出现的意外情况，如卡钻、井喷等，作为应急手段，该系统在电缆上设计了三处弱点。,59,九、水平井测井的改进意见和要求,（二）关于水平井测井现场施工,在旁通上：一般用三个螺栓固定电缆卡子，每个螺栓
23、能承受的拉断力为810Kg(1800磅)，即三个螺栓总共可以承受2430Kg(5400磅)的拉断力；在锥筐处：弱点的设计是根据所选用的铠装钢丝的数目确定的，每根钢丝的拉断力乘以钢丝的数目即得到总的拉断力，一般此处的拉断力设置为1350-1800Kg(30004000磅)（选用9-12根钢丝）；在湿接头处：泵送接头与快速接头锁定装置在900Kg(2000磅)的拉力作用下可以脱开。,60,九、水平井测井的改进意见和要求,（三）对钻井方的要求,1、关于钻具：（1）对钻具的种类、数量、长度、编号要一清二楚，确保深度的准确性；（2）旁通短节以下的钻杆应尽量避免变径；（3）下钻前，必须使用直径大于泵下枪外
24、径的通径规清洁钻杆内壁上岩屑、铁锈等杂物。,61,九、水平井测井的改进意见和要求,（三）对钻井方的要求,2、关于数据计算：（1）钻井队技术员应与测井操作工程师共同计算并设计好输送工具的输送程序及相对应的深度(计算数据时，测井仪器必须保留3-5米的余地，以免损坏仪器)；（2）司钻必须严格按设计数据下钻。,62,九、水平井测井的改进意见和要求,（三）对钻井方的要求,3、关于钻井液（泥浆）：（1）水平井测井作业前，必须加筛眼为4mm的振动筛及钻具泥浆滤网循环泥浆，保证井眼内的泥浆干净、无杂物；（2）备用的重泥浆也必须使用过滤网过滤后，方可使用。,63,九、水平井测井的改进意见和要求,（三）对钻井方的
25、要求,4、关于起下钻速度：（1）下钻速度要严格控制，套管中不超过15米/分，裸眼 井中不超过9米/分；（2）遇阻时下压不能超过2吨，有遇阻显示时，应立即停 车，并及时通知测井人员。,64,九、水平井测井的改进意见和要求,（三）对钻井方的要求,（3）下测时：下钻速度尽量均匀，并根据需要随时向钻具内灌满泥浆，以确保湿接头对接牢靠；（4）上测时：井队应按测井方的要求上提钻具，起步应平稳，每柱的最后一扣的高度要以能刚好放入吊卡为准。上测时，严禁钻具下放，以免损坏仪器。,65,九、水平井测井的改进意见和要求,（三）对钻井方的要求,5、关于天、地滑轮的安装：（1）钻井队应协助测井队将天滑轮挂在天车台正前方
26、的横梁上，吊天滑轮的绳套应承受10吨以上的拉力；（2）地滑轮用专用链条固定在井口正前方的钻台横梁上，上端用吊升设备或缆绳拉直。,66,九、水平井测井的改进意见和要求,（三）对钻井方的要求,6、关于其它钻井设备：（1）进行水平井测井作业时，钻井队应将游动滑车大钩和井口方转盘锁死；（2）井口的一切操作，包括钻具的上扣卸扣、液压大钳的来回运动、钻具起放、吊卡的开关与摆放等都应避开电缆；（3）晚间施工时，作业现场应有良好的灯光照明。,67,九、水平井测井的改进意见和要求,（三）对钻井方的要求,7、关于套管井测井：在进行套管水平井作业时，为避免电缆挤断，推送钻具要求如下：（1）直径200mm以上的套管井
27、，用127mm钻杆推送，钻杆弯曲度不得大于0.5/m，钻杆内不得有污物；（2）直径200mm以下的套管井，用73mm油管推送，油管内径不得小于60mm，弯曲度不得大于0.5/m，油管内不得有污物。,68,九、水平井测井的改进意见和要求,（三）对钻井方的要求,8、关于水平井射孔：（1）在进行射孔施工设计前，甲方应提供详尽的应射孔井的地质及其它井况资料，并参与甲方的射孔施工设计；（2）射孔前，应彻底洗井，射孔液必须干净，不能有沉淀物等；（3）井场应备有调整深度用的短油管数根和标志油管两根以上；（4）射孔下井油管必须用标准的通管规通过，在水平井段的射孔管柱接箍必须倒角；（5）施工时，严格禁止顿钻。,
28、69,九、水平井测井的改进意见和要求,（三）对钻井方的要求,9、其他要求：整个施工过程，钻井队参与配合施工人员应听从测井人员的指挥，密切配合施工作业，确保施工一次成功，杜绝意外事故的发生。,70,十、水平井测井的发展趋势,1、在裸眼水平井井测量方面：高可靠的快速测井平台系统是发展的方向；2、在套管井水平井测量方面：牵引式测井工艺、产出、注入剖面测井、剩余油监测和工程测井技术将逐步得到推广使用；3、在水平井射孔方面：套管完井方式将为水平井射孔技术的发展提供广阔的舞台；4、随钻测井系统（LWD）将得到迅速发展和推广应用。,71,十一、建 议,鉴于目前辽河局大多数水平井采用筛管完井方式，存在出砂严重，且没有较好的解决办法的实际情况，建议逐步减少筛管完井方式，改用套管完井方式。其好处有：（1）为后续压裂提供可能；（2）可根据实际井的情况采取不同孔径、不同孔密和不同 弹型进行定向射孔，解决防砂问题。,72,谢谢各位领导和专家！,水平井测井技术在辽河油田的应用,
