直推存儲式測井在富滿油田超深地層中的應(yīng)用優(yōu)勢及改進(jìn)措施

蔡萬春,倪小威,郇志鵬,張瑋,陳繼勝,王俊杰

(1.中國石油塔里木油田分公司油氣田產(chǎn)能建設(shè)事業(yè)部,新疆庫爾勒841000;2.中國石油集團(tuán)測井有限公司塔里木分公司,新疆庫爾勒841000)

0 引 言

富滿油田是目前塔里木油田原油增儲上產(chǎn)的主陣地[1-2],隨著該區(qū)塊勘探開發(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%。儲層溫度從150 ℃增加到160 ℃,部分井溫甚至超過170 ℃。同時碳酸鹽巖儲層類型復(fù)雜多樣,孔洞、裂縫發(fā)育,鉆井過程中常伴隨“放空”、“井漏”、“溢流”或“溢漏同存”等復(fù)雜情況[3-5]。常規(guī)鉆具傳輸測井、泵出存儲式測井因溫度性能和井控保障能力不足等導(dǎo)致測井成功率低,嚴(yán)重阻礙了富滿油田地質(zhì)儲量評價,已無法滿足生產(chǎn)需求。為克服上述難題,經(jīng)過深入市場調(diào)研,塔里木油田于2021年正式引進(jìn)直推存儲式測井[6-8]。直推存儲式測井具有占用井口時間短、井控風(fēng)險低、儀器抗高溫高壓能力強(qiáng)等優(yōu)點,能夠在高溫環(huán)境下長時間施工,施工過程中可建立循環(huán)排污。自該工藝引進(jìn)富滿油田以來,已完成測井作業(yè)50余井次,目的層資料獲取率由33%提升至64.9%,為儲層評價和地質(zhì)儲量上交提供了可靠的技術(shù)保障。

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

1 直推存儲式測井介紹

直推存儲式測井主要針對超深、超高溫等惡劣條件下的裸眼井,適合常規(guī)井況大斜度井和長位移水平井測井。測井時通過轉(zhuǎn)換短節(jié),直接將測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)行測井施工。施工中可先進(jìn)行下放測量,到井底后再進(jìn)行上提測井。一次施工可測得下放和上提曲線,完成2次測井,提高了測井?dāng)?shù)據(jù)的可靠性和測井曲線質(zhì)量。

1.1 直推存儲式測井儀器指標(biāo)

塔里木油田目前已投入應(yīng)用3種直推存儲式測井儀器,它們是PILS-X系列、GILEE-8Φ80系列和HCET-70系列,其中PILS-X系列、GILEE-8Φ80系列主要針對裸眼井測井,HCET-70系列針對套管井測井,其儀器指標(biāo)見表1。由表1可知,PILS-X系列兼容電纜、存儲雙模式,可選擇性強(qiáng),測井項目齊全,儀器抗壓、抗拉性能優(yōu)異,但耐溫能力相對較弱;HCET-70系列耐壓性能最強(qiáng),但抗壓性能較弱,且測井項目單一;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井采集項目齊全。在實際施工中,可根據(jù)井眼條件的不同選擇合適的直推存儲式測井系列,保障測井成功率。

1.2 直推存儲式測井系統(tǒng)組成

直推存儲式測井系統(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)主要由測井用計算機(jī)、UPS、深度盒以及鉆井平臺傳感器4部分組成(見圖1)。深度系統(tǒng)是直推存儲式測井系統(tǒng)的關(guān)鍵部分,直推存儲式深度系統(tǒng)的深度測量是利用旋轉(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應(yīng)關(guān)系;然后,利用鉤載傳感器記錄大鉤載重,通過載重的變化判斷井下鉆具及測井儀器的運動狀態(tài),如坐卡、下放、上提等,得出儀器所處深度位置的變化。

表1 不同系列直推存儲式測井儀器指標(biāo)對比

圖1 直推式測井系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

1.3 直推存儲式測井資料質(zhì)量

對PILS-X系列、GILEE-8Φ80系列直推存儲式測井儀器在塔里木油田輪深2標(biāo)準(zhǔn)井獲得的資料進(jìn)行對比。聲波、雙側(cè)向和自然伽馬等測井曲線一致性、重復(fù)性好,資料品質(zhì)與常規(guī)5700系列數(shù)據(jù)一致,符合儲層評價需求。圖2為PILS-X系列直推存儲式儀器與常規(guī)5700系列采集資料質(zhì)量對比。

圖2 PILS-X系列直推儀器與常規(guī)5700系列采集資料質(zhì)量對比

2 富滿油田目的層不同測井工藝適應(yīng)性對比

綜合對比鉆具傳輸、泵出存儲、直推存儲、隨鉆測井儀器指標(biāo)性能(見表2)。從表2可見,直推存儲式測井具有工藝時效高、抗拉抗壓強(qiáng)度高、耐溫耐壓性能好、曲線質(zhì)量好及測井項目全的優(yōu)勢。同時塔里木油田超深層碳酸鹽巖埋深超7 500 m,儲層溫度可達(dá)160 ℃以上,油氣顯示活躍,井控風(fēng)險高,井況復(fù)雜。針對高溫高壓、井控風(fēng)險高等環(huán)境下的測井作業(yè),傳統(tǒng)的鉆具傳輸、泵出存儲式等工藝從儀器耐溫穩(wěn)定性、井控安全等方面已無法滿足現(xiàn)場需求[9-13],直推存儲式測井工藝更適用于塔里木油田復(fù)雜井況,綜合優(yōu)勢明顯。相對目前鉆具傳輸測井,直推存儲式系統(tǒng)在解決濕接頭泵下槍對接及測井電纜同步時存在較大的不確定因素和安全風(fēng)險。無電纜、存儲式方式測井時間短、施工安全高效,不存在通訊問題,避免了電纜長導(dǎo)致無通訊或電纜損傷、對接不好無通訊的問題。相對泵出存儲式測井,直推存儲式測井資料跟電纜測井一致,優(yōu)于小直徑的泵出存儲式測井。直推存儲式測井無需釋放儀器,且儀器耐溫耐壓高,可以下放測量和上提測量,資料成功率高,而過鉆桿只能上測。直推存儲式測井儀器最大抗壓、抗拉強(qiáng)度大,能解決現(xiàn)場施工井況復(fù)雜、摩擦阻力大易遇阻遇卡的情況,同時降低井控風(fēng)險。

表2 鉆具傳輸、泵出存儲、直推存儲、隨鉆測井儀器指標(biāo)性能對比

3 不足及改進(jìn)措施

目前直推存儲式測井已在富滿油田超深層作業(yè)50余井次(見表3)。作業(yè)過程中PILS-X系列儀器發(fā)生故障7井次,主要是因為儀器皮囊破損和綜合儀負(fù)荷大造成元器件過載。GILEE-8Φ80系列儀器發(fā)生故障6井次,主要原因是儀器SD卡存儲故障和井徑臂易折斷。為保障成功獲取測井資料,針對上述問題分別提出了針對性解決措施。

(1)PILS-X系列儀器皮囊破損問題。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)部過流保險熔斷,整串儀器停止工作(見圖3),同時皮囊強(qiáng)度不夠也是原因之一。針對PILS-X系列儀器皮囊易破損的問題,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 直推存儲式測井在富滿油田施工統(tǒng)計(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載問題。針對該儀器側(cè)向組合電流大,在井下高溫環(huán)境下長時間工作易造成元器件被燒的現(xiàn)象,設(shè)計制造了輔助綜合儀,將下井儀器串分流,增加輔助綜合儀來控制儀器工作,主綜合儀控制其他低功耗項目,組合2支電池分開供電,互不干擾,通過分化儀器負(fù)載,降低儀器故障率。

(3)GILEE-8Φ80系列SD卡存儲故障問題。造成SD卡受損的主要原因為儀器在井下高溫狀態(tài)下停留時間太長,SD卡故障井普遍存在于高溫(>140 ℃)環(huán)境中長時間循環(huán)的情況下,加之儀器數(shù)據(jù)存儲量大,電路板處理數(shù)據(jù)量大,工作時SD卡在保溫瓶中發(fā)熱較快,同時長時間在高溫環(huán)境下循環(huán)工作導(dǎo)致保溫瓶內(nèi)溫度上升較多,最終導(dǎo)致SD卡過載燒壞,測井?dāng)?shù)據(jù)隨之損壞,無法取出。針對GILEE-8Φ80系列SD卡存儲故障問題,使用雙SD卡,做到雙保險,保證數(shù)據(jù)存儲的穩(wěn)定性。

(4)GILEE-8Φ80系列井徑臂易折斷問題。針對GILEE-8Φ80系列井徑臂易斷問題,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)時其中部發(fā)生斷裂的風(fēng)險,同時井徑臂升級為測量臂,中部固定板簧來增加板簧兩端的強(qiáng)度;測量臂與板簧固定位置倒角過渡,避免測量臂棱角與井壁發(fā)生磕碰(見圖4)。

自2021年第3季度相關(guān)措施實施以來,直推存儲式測井成功率已從初期的58.0%提升至90.0%,改進(jìn)效果顯著(見圖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式測井成功率

4 結(jié)論與建議

(1)直推存儲式測井儀器最大抗拉、抗壓強(qiáng)度分別為30 t、20 t,200 ℃高溫環(huán)境下最長工作時間達(dá)50 h,且作業(yè)中途可開泵循環(huán)排污,采集項目齊全。

(2)直推存儲式測井針對溢流、下鉆遇阻、上提遇卡等異常情況可操作性更強(qiáng),與鉆具傳輸測井、泵出存儲式測井、隨鉆測井相比,其在富滿油田超深層具有適用性。

(3)針對直推存儲式測井出現(xiàn)的儀器皮囊易破損、綜合儀負(fù)荷大易造成元器件過載、SD卡存儲故障、井徑臂易折斷等問題采取了針對性措施,使直推存儲式測井成功率從初期58%提升至90%。

(4)直推存儲式測井的最大作業(yè)風(fēng)險是無法實時監(jiān)測井下儀器狀態(tài),只能通過鉆具阻卡參數(shù)間接判斷,建議下步開發(fā)實時監(jiān)測功能,將儀器狀態(tài)關(guān)鍵參數(shù)實時上傳到地面,便于指導(dǎo)施工。

(5)目前直推存儲式測井尚不具備測量電成像等非常規(guī)測井資料的功能,而電成像測井資料對于碳酸鹽巖儲層評價至關(guān)重要,建議加快高溫高壓直推存儲式電成像測井儀器研發(fā),進(jìn)一步滿足儲層評價需要。