钻杆泵送测井技术在海上的应用

徐太保

(中海油服油田技术事业部湛江作业公司，广东 湛江 524057)

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0 引言

随着钻采开发技术的提高，大斜度井、水平井的数量也随着增加[1-2]。复杂井筒及复杂钻井工艺对测井技术和工艺提出了一系列挑战。目前，在国内对大斜度井、水平井的测井经验是比较缺乏的[3-4]。因此对此类复杂井的测井技术工艺及应用，有着广阔的发展前景。大斜度井、水平井的测井工艺是比较复杂的，对如何安全、顺利、高效地进行现场施工作业带来了新的难题。钻杆泵送测井工艺有效地解决了这一难题[5]。

1 生产测井的原理与概述

生产测井是利用岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等地球物理特性，间接地、有效地反映出井下油、气、水层的岩石物理性质，监测各油层的工作情况，检查开发井的技术状况等。生产测井是指在套管井中完成的各类测井，属于地理物理测井的一个分支。根据材料对象和应用范围的不同，生产测井大致可分为3类。

(1)生产动态测井、产出剖面测井和注入剖面测井。

(2)产层评价测井：RPM测井和PNN测井。

(3)工程测井：卡点、砾石充填评价、固井质量、冲孔、切割、下桥塞、爬行器工具、爆炸松扣、碎屑打捞、套管检损、串槽、漏失。

生产测井的任务贯穿于油气田开发的全过程，适时进行动态监测，为不断认识油气层，了解注入或产出剖面、油层改造提供有关资料，并评价其效果。此外，也通过监测井身的技术状况，为油水井大修提供依据，以保证油水井的正常生产，是提高油气田最终采收率、科学经济合理地开发好油气田的重要手段，对于采取有效的增产措施，制订调整挖潜方案具有十分重要的意义。

2 钻杆泵送测井工艺

钻杆泵送测井工艺就是在大斜度井、水平井测井作业时，测井仪器不能靠重力自由下达井底情况下，利用钻具管串与井筒环空之间可建立循环的特点，开泵推动组合仪器串到目的层完成资料录取过程。

2.1 应用范围

(1)对于大斜度井、水平井，如发生卡钻的情况，需在钻杆内进行的卡点测量、切割、爆炸松扣、冲孔等工程测井项目，可采用钻杆泵送工艺将工具直接泵送至目的位置完成作业。

(2)对于上部井段造斜超过68°，而下部井段降斜后小于68°的井，仪器在上部井段极易出现遇阻，但下部井段降斜后反而能自由下放。这时，如需在下部井段的套管内完成某些测井项目，就可以临时下入一定深度的钻杆至测量段以上，采用钻杆泵送工艺帮助仪器通过容易遇阻的大井斜/大狗腿位置，仪器出钻杆后进入下部套管，完成测井作业，如RPM测井、PNN测井等关井测量项目。对于需要开井测量的项目，如产出及注入剖面测井，则由于生产管柱已经起出，无法满足开井条件，不能应用。

在作业时，由于钻杆的刚性，当钻杆下至大井斜/大狗腿段时，容易受到不规则井壁的阻力，可能会造成钻杆的挤压变形，使得仪器在起、下过程中，造成仪器的弯折或损伤，如果有一点小的疏忽都会造成测井失败，并造成井下落鱼和打捞。

以第二类应用范围为例，钻杆泵送测井作业主要顺序及步骤为：压井起管柱、刮管洗井、下钻杆、校深通井、下入生产测井仪器、测井，其中压井起管柱、刮管洗井及下钻杆作业均为测井前的准备工作，由井队来完成。

2.2 测井作业步骤

2.2.1 电缆模拟通井作业

(1)组装测井井口。

(2)下通井工具串。

(3)开泵送工具串到目的层，校正钻具深度，验证泵送仪器测井的可行性。

2.2.2 生产仪器测井作业

(1)组装井口天地滑轮。把电缆穿过PACK-OFF后，电缆末端做马笼头。把PACK-OFF和变扣接头、三通连接在一起，用钻台的气动绞车把这部分吊至足够高，用尾绳控制，防止其与电缆打纽。

(2)井口组装测井仪器下井。测井作业成败的关键在于以下该特制的接头。该接头用于承受泵压，并推动工具串入井，称之为泵送接头(该泵送接头已经申请国家专利)。

(3)组装好仪器、并入井后，下放PACK-OFF，使其与钻杆连接。

(4)托撬控制绞车下放仪器，在下放过程中要密切注意张力变化。下放至井斜较大处或仪器遇阻位置时，先上提仪器几十米，再开泵送仪器串至目的位置。开泵送仪器过程中，控制好电缆下放速度，密切注意张力的变化。

(5)开泵送仪器到目的层之后，停泵，按照常规操作方法，上提电缆进行测井作业的后续资料采集工作即可。

如果曲线响应不好，则必须再多测量几次，重复(4)，(5)步骤，以满足解释的要求。

(6)确认测井资料合格后方可上提仪器串，结束测量。

(7)特别注意事项：开泵送仪器过程中，无关人员远离钻台区域，防止井口压力伤人。

3 现场应用

2012年3月，在南海西部油田XX井的RPM测井作业中，最大井斜高达79.95°/1 109.38 m，测量井段及井斜为2 542～2 625 m，65.54°～68.7°，常规施工方法无法完成该井的测井取资料作业，若用带推靠臂的仪器如爬行器牵引，管柱变径、变形、落物等容易造成仪器的遇阻遇卡，若由于爬行器在爬行过程中器损坏而无法爬行，则会造成后续的解卡作业或打捞。由此，钻杆泵送测井仪器的设想脱颖而出。

3.1 可行性论证分析

(1)施工上使用3.5寸钻杆泵送仪器与电缆入井进行测量，钻杆内不存在造成电缆损伤的风险，所以电缆仪器信号及供电不会受到影响。

(2)同时钻杆下至井斜段可能会发生下压变形，导致仪器遇阻遇卡，所以此次测井前先下入模拟通井工具串通井，下放过程中速度不能过快，并随时注意绞车张力变化，防止仪器突然卡死在钻杆中，以保证通井顺畅且无任何遇阻遇卡现象，并通井至测量段底部10 m以下，再进行下步作业，保证作业安全性。

(3)受力分析。仪器串的横截面积为：

(1)

假设作业时，仪器下放到一定深度后遇阻，则此时可认为仪器及电缆处于受力平衡状态，仪器及电缆的自重、浮力、摩擦力、受井筒的支撑力之和为零。此时，放松电缆并开启泥浆泵进行泵送，仪器开始活动后记录泵压为P泵，由于起泵后流体的单向流动，等于给仪器施加了一个沿仪器方向单向向下的力F泵来克服所有阻力。其中F泵为：

F泵=P泵·S

(2)

加泵送接头前，最大外径43 mm，其中F0为：

(3)

加泵送后，最大外径55 mm，其中F1为：

(4)

F0与F1的比值为：

(5)

(4)结论。采用钻杆泵送的方法可以对井下仪器施加一个额外的有效受力F泵，从而帮助仪器克服所有阻力，通过大井斜位置。而起泵后泵压的大小取决于仪器外径，外径越大，泵压越小，由此发明了泵送接头这一工具的应用。而在泵压相同的情况下，加了泵送接头以后的流体下推力是不加泵送接头时的1.636倍，也可以说泵送效率提高为原来的1.636倍。故从理论上来讲，这种方案是可行的。

3.2 现场应用结果

A井采用钻杆泵送测井作业技术，安全、顺利、高效地完成了该井的测井作业，资料合格率为100%，零损失时间，零安全事故，获用户一致认可和表扬。

4 结语

钻杆泵送测井技术的成功应用表明，在大斜度井、水平井的测井技术服务领域完成了新的技术突破，满足了用户勘探开发、生产的需求，同时也积累了宝贵的经验。