微球聚焦測井儀的改進及現(xiàn)場應(yīng)用

宛文宇 孟繁宇 肖雷雷

（中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部塘沽作業(yè)公司，天津 300452）

0 引言

微球聚焦測井是在微側(cè)向和鄰近側(cè)向的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種測井方法，是微電阻率測井的方法之一。 它適用于水基泥漿（淡水或鹽水）、砂泥巖或石灰?guī)r剖面的中深井中進行測井作業(yè)。由于微球極板結(jié)構(gòu)特殊并且采用泥餅校正電極的方法，有效地消除了泥餅及原狀地層對測量值的影響，能夠更加準確的測量出井下地層沖洗帶的電阻率。 在裸眼測井過程中，特別是測量井段長，井況惡劣，擴徑嚴重的情況下，極板會出現(xiàn)磨掉、磨壞甚至斷裂等現(xiàn)象；極板是微球聚焦測井儀的“傳感器”，進而會導(dǎo)致測量值出現(xiàn)負值，微球測井曲線異常等問題，影響測井質(zhì)量和時效。 更會導(dǎo)致儀器維保頻繁，維修成本變高。

1 渤海油田特殊井況環(huán)境下微球儀器面臨的問題

1.1 高溫高壓井及深層潛山

近年來， 隨著渤海油田油氣勘探的不斷深入，尋找優(yōu)質(zhì)油氣藏的難度越來越大，我國海洋石油勘探逐漸向深水深層、高溫高壓方向發(fā)展。以渤海為例，某重點區(qū)塊的深層潛山獲得重大發(fā)現(xiàn)，但這些區(qū)塊井底溫度大部分都超過175℃， 高溫高壓對儀器的測量值準確性及儀器的穩(wěn)定性都有較大的影響，井下高溫同時也是微球測井儀面臨的較大難題。傳統(tǒng)的微球測井儀電子線路，電子線路部分沒有保溫瓶保護。 在井溫較高的測井作業(yè)時， 現(xiàn)場作業(yè)儀器發(fā)生故障的風險極高。 而且在進行探井作業(yè)時，電測作業(yè)是第一趟測井項目一般都有微球聚焦測井，微球的測量曲線會第一時間影響甲方技術(shù)人員對地層的物性判斷。

1.2 硫化氫和二氧化碳氣體對橡膠材質(zhì)的氣侵腐蝕

隨著井深的不斷增加，測井儀器在腐蝕性氣體環(huán)境下的工作時間加長，硫化氫和二氧化碳會對測井儀器造成不同程度的影響，尤其是外部采用含有橡膠材料的儀器，如交叉偶極的聲波類儀器，微球的極板等。會出現(xiàn)橡膠類材質(zhì)出現(xiàn)鼓泡、脹大等不可恢復(fù)性的損壞，從而導(dǎo)致密封O 圈、皮囊的失效，脆化、老化。如圖1 所示。

圖1 氣侵后的橡膠皮囊

2 微球聚焦測井儀器的改進

針對微球聚焦測井儀測井面臨的兩個問題，對該儀器進行了改進，主要體現(xiàn)在以下兩個方面。

2.1 微球儀器電子線路的改進

為了增加微球聚焦測井儀器在測井作業(yè)中的耐溫性能，將微球電子線路上的馬達控制電路、屏流控制電路、刻度換擋電路、電壓和屏流輸出電路，主流放大電路等裝入保溫瓶（200℃、4 小時）內(nèi)。 并且優(yōu)化設(shè)計了主流與檢波電路、屏流與刻度、井徑電路三大部分。 其中主流電路主要由前置放大器、帶通濾波器和功放電路組成， 它能夠提供隨監(jiān)督信號ΔVM1M2 變化的主電流I0。并且I0 由變壓器T4 耦合到前置放大器，前置放大器將這個信號進行放大后送入帶通濾波放大器， 輸出信號經(jīng)輸出變壓器T9 送到相敏檢波電路，經(jīng)相敏檢波后，再經(jīng)濾波后成為直流信號I0（DC）輸出。 電壓信號則由M0 與M1 耦合變壓器通過U5放大濾波，經(jīng)過T8 進行隔離后，由U4 進行相敏檢波并濾波后輸出V0（DC）信號。 通過上述的方法該儀器在特殊復(fù)雜地層的高溫測井作業(yè)中的可靠性和穩(wěn)定性得到進一步的提高。

2.2 微球儀器極板材質(zhì)的改進

傳統(tǒng)的微球極板主要由兩種類型：第一種采用插針式非一體化橡膠極板， 電極使用40 鉻鎳鉬合金制作，在極板背面使用三件套插針連接至電子線路。 第二種采用一體化橡膠澆鑄工藝，電極逐步改良成較軟的銅電極。但在實際測井應(yīng)用中，多出現(xiàn)極板磨損、撕裂變形，及極板不絕緣等故障。其根本原因主要因為：橡膠極板在不規(guī)則井眼、 硬地層及潛山地層的條件下易磨損，且橡膠極板的邊緣缺乏保護設(shè)計所致。為了從根本上解決此類問題，我們采用了PEEK 材料制作成的極板并且仍然延續(xù)了一體化的钅發(fā)銅電極（見圖2），該極板不僅在邊緣設(shè)計了護板，可有效地減少惡劣井況對極板的磨損、刮傷。 這種極板不但提升了耐磨性，而且PEEK 材料也解決了受腐蝕性氣體的侵入、鼓泡和脹大問題。 有效地解決了在渤海油田高溫高壓下，因微球極板不絕緣或磨損而引起的聚焦電流無法完全在地層形成回路而導(dǎo)致的測井資料異常的故障。

圖2 PEEK 型極板

3 改進后微球聚焦測井儀器的應(yīng)用效果

選取一支214XXX 系列的微球聚焦測井儀配置PEEK 極板的測井作業(yè)為例，該儀器更換極板后，連續(xù)在渤中、曹妃甸、旅大等作業(yè)區(qū)塊進行12.25 in 和8.5 in裸眼探井測井作業(yè)， 累計十五口井次測井資料均為優(yōu)。如圖3 所示，配置PEEEK 極板微球儀器的主曲線與重復(fù)段曲線測量值高度重合，不僅消除了測量地層過長極板磨損嚴重導(dǎo)致主曲線和重復(fù)段曲線無法重合的問題， 而且降低了頻繁更換極板維保的經(jīng)濟成本，也減輕了維保工程師的工作強度。

圖3 某口井測井主曲線與重復(fù)段對比曲線

4 結(jié)語

改進型微球聚焦測井儀在渤海油田的旅大、曹妃甸等區(qū)塊探井作業(yè)時為甲方勘探提供了優(yōu)質(zhì)的地層資料，為該區(qū)塊的后期開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。 此兩種改進方法不但提高了微球儀器的耐溫性能，也有效地解決了極板耐磨性差、遇到擴徑等惡劣井況時，導(dǎo)致極板經(jīng)常損壞的缺陷。 使該類測井儀器的性能得到了提升，也有效地降低了現(xiàn)場測井作業(yè)的故障率。