测井工艺技术的发展与探析_张炳军.pdf

测 井 技 术WELL LOGGING TECHNOLOGYVol.46 No.6 Dec 2022第46卷 第6期 2022年12月文章编号：10041338（2022）06065105测井工艺技术的发展与探析张炳军1，2，宋宇1，2，马正江3，谢昱北1，2，杨新宏4，高峰5（1.中国石油集团测井有限公司测井技术研究院，北京 102206；2.中油石油天然气集团有限公司测井技术试验基地，陕西 西安 710077；3.中国石油集团测井有限公司制造公司，陕西 西安 710077；4.中国石油集团测井有限公司市场 生产处，陕西 西安 710077；5.中国石油集团测井有限公司新疆分公司，新疆 克拉玛依 834000）摘要：目前，非常规油气已经成为中国主要油气田增储上产的最重要主体资源之一，勘探开发难度日益增大。随着钻井井型结构的复杂化、钻完井方式的多样化、测井仪器装备的系列化，测井新工艺技术和工具不断涌现。该文通过梳理测井工艺技术的发展历程和技术路线，分析主体工艺技术的技术特点和应用条件，探析测井工艺技术发展规律和技术需求，提出测井工艺技术发展对策，对测井工艺技术发展有指导意义。关键词：测井工艺；测井采集；电缆测井；无缆存储式；随钻测井；过钻杆测井；通井测井中图分类号：P631.84 文献标识码：ADoi:10.16489/j.issn.10041338.2022.06.002Review and Analysis of the Development for Logging TechnologyZHANG Bingjun1,2,SONG Yu1,2,MA Zhengjiang3,XIE Yubei1,2,YANG Xinhong4,GAO Feng5(1.Logging Technology Research Institute,China National Logging Corporation,Beijing 102206,China;2.Well Logging Technology Pilot Test Center,China National Petroleum Corporation,Xian,Shaanxi 710077,China;3.Manufacture Company,China National Logging Corporation,Xian,Shaanxi 710077,China;4.China National Logging Corporation,Xian,Shaanxi 710077,China;5.Xinjiang Branch,China National Logging Corporation,Karamay,Xinjiang 834000,China)Abstract:At present,unconventional oil and gas has become one of the most important main resources for increasing reserves and production in major oil and gas fields in China,and the difficulty of exploration and development is increasing.With the complexity of drilling well structure,diversification of drilling and completion methods and serialization of logging instruments and equipment,new logging technologies and tools are constantly emerging.This paper is to sort out the development process and technical route of logging technology,analyze the technical characteristics and application conditions of the main technology,explore the development law and technical requirements of logging technology,and put forward the development countermeasures of logging technology,which guiding significance to the development of logging technology.Keywords:logging technology;logging acquisition;wireline logging;cableless storage;logging while drilling;drill pipe logging;drift logging0 引 言测井工艺技术指通过测井绞车、钻机、连续管等装备和相应的配套工具实现测井仪器入出井筒完成测井资料采集的方式方法，包括以工器具为主的测井工艺配套技术和以施工作业为主的施工工艺技术，涵盖了从测井准备、仪器入井、资料录取及事故复杂处理等全过程的工艺技术体系，它随着测井装备技术发展而发展、钻完井井筒技术的进步而进步。随着油气田开发的深入，勘探开发对象越来越复杂，与之相关的各种新型钻井工艺被运用，测井环境和井身结构也发生了改变，直井、大斜度井、水平井都已成为主要井型1-3。发展并采用电缆测井方法获得垂直井井周的地层信息；发展并采用随钻测井方法解决大斜度井和水平井测井的难题；发展并应用过钻具测井方法和工艺技术解决随钻测井技术受限及测井数据的可靠性等问题，并在应用实践中得到了发展细分，形成了系列化的测井工艺技术。这就要求测井工基金项目：中国石油天然气集团有限公司项目“多模式过钻具成像测井系统现场试验”（2022ZS03）第一作者：张炳军，男，1969 年生，教授级高级工程师，从事测井装备的研发与应用工作。E-mail：2022年测 井 技 术652 程师在测井前根据当地资源、环境条件、经济效益、技术政策等具体情况，针对不同井段的特点，选择最合适的仪器系列和工艺技术，提高测井效率和质量。1 测井工艺技术的发展历程和技术路线1927年9月5日，斯伦贝谢兄弟通过电缆将仪器下入到井中，测出了世界上第一条测井曲线。这项技术的突破让斯伦贝谢公司成为世界上第一家测井油服公司，电缆测井工艺技术也在过去90多年里发挥了重要作用。1930年Dallas地球物理公司提出随钻测井概念，1978年TELECO公司开发出第一套商业化的MWD（Measurement While Drilling）系统TELECO定向MWD系统，1986年Gearhart公司首次推出了侧向与钻头电阻率测井仪器，1989年斯伦贝谢公司推出三组合测井仪器和相应配套软件，推进了随钻测井技术快速发展。20世纪80年代末，随着水平井测井技术的研究和应用发展，水平井井筒环境的复杂化给测井工艺技术带来了巨大挑战。1986年斯伦贝谢公司申请了一种用于实现流体介质中应用多个电导体连接器组件的专利技术，在此基础上形成了钻具输送电缆湿接头测井工艺技术。21世纪，随着水平井钻井技术的不断发展和进步，钻具输送电缆湿接头测井工艺技术难以满足复杂井筒环境的采集需求（见图1）。2007年威德福公司在收购李维斯油田服务公司Compact测井技术的基础上改进形成了57 mm超小直径、135/103 MPa过钻杆测井仪器3，2008年过钻头有限责任公司（于2011年被斯伦贝谢公司收购）随后研制开发的54 mm 超小直径过钻头测井系列，形成了国外有代表性的威德福公司Compact系列和斯伦贝谢公司ThruBit系列3。中国企业也加大了在该项技术上的研发投入，2012年胜利伟业公司研制的SL-6000 LWF过钻杆测井系列配套了钻杆保护套工艺，2018年专业化重组后的中国石油集团测井有限公司在大庆钻探工程公司过钻杆测井仪器的基础上陆续研制了57 mm和55 mm的FITS多模式过钻具成像测井系列4，配套了电缆、过钻杆、过钻头和钻杆保护套等多模式测井的工具和工艺技术。钻具输送湿接头测井钻具直推仪器入井工艺水力泵送湿接头对接工艺中浅层、短水平段长水平段、复杂井况、小井眼深层、长水平段、复杂井况 时效低 风险大 成功率低 电池技术发展 存储技术发展直推+存储直推式存储测井直推式存储固井测井高强度直推式存储测井可回收保护套测井过钻头测井钻杆保护套测井过钻杆测井 全程盲推盲测 阻卡损伤仪器直推+存储+泵送套管井低风险 高强度，降低风险 提高耐温耐压性能适用于高温高压、易漏易喷井作业 不建议进行放射性测井作业裸眼井 保护仪器 水力泵送 缩小仪器外径 释放与回收短节 无绞车，对井场要求低 对仪器外径、水眼内径要求低 卡钻无法回收仪器 放射性测井复杂情况处置难度大 可将仪器回收至保护套内 101.6 cm及以上标准钻杆水眼 泵出控制能力弱裸眼井小直径、双模式过钻杆水力泵送 安全、快速 对仪器外径和钻杆水眼要求高通井、测井一趟钻（通测一体）安全、高效对仪器外径和钻杆水眼要求高专用钻头（固井通井+仪器通过悬挂）电缆测井随钻测井图1 测井工艺技术发展路线2 主体工艺技术的特点和应用条件2.1 电缆测井工艺技术电缆测井应用测井绞车将与电缆连接的仪器下放到井中采集井下数据，电缆从地面测井装置传输电力和控制指令，并在装置和井下仪器之间提供实时、双向的通讯，具有速度快、数据直读、经济高效、剖面连续等特点。该工艺的核心是通过仪器自重入井，适用于直井和小斜度井。近些年，根据测量环境和条件的变化，发展出适用于深井测井的高强度电缆，适用于带压密封测井的单芯电缆、光滑电缆、数字钢丝电缆，适用于大斜度井测井的硬电缆，适用于大斜度井、水平井测井的组合电缆、爬行器、穿缆连续油管。但针对超深、极深井的复杂井况以及大斜度井、张炳军，等：测井工艺技术的发展与探析第46卷 第6期653 水平井的复杂井型，多样化的钻具组合导致电缆不能下放到目的层深度，电缆测井失去优势。为此研发了钻具输送湿接头电缆测井工艺技术。2.2 钻具输送湿接头电缆测井工艺技术钻具输送湿接头测井是将仪器和辅助短节组合成仪器串，通过转换短节与钻具连接，利用钻具输送仪器到目的层段上方，测井电缆通过旁通短节连接湿接头母接头总成，在钻杆内部进行电缆湿接头对接，完成电缆与测井仪器的电连接，在钻杆上提、下放过程中完成测井作业（见图2）。PCL 测井旁通电缆（在钻杆外）电缆（在钻杆内）PCL 工具循环孔套管套管套管鞋套管鞋湿接头测井仪器井口电缆侧向滑轮图2 钻具输送湿接头测井工艺钻具输送湿接头测井工艺的核心是通过井下湿接头和旁通短节实现钻具动力与电缆测井的结合。利用现场钻具动力推送仪器形成钻具输送仪器入井技术；利用旁通转换、钻具水眼通道和水力泵入钻井液推力输送湿接头入井、对接形成水力泵送对接技术。经过近40年的发展，该工艺配套测井仪器项目齐全，配套工具可靠、工艺技术成熟，占大斜度井、水平井等复杂井测井施工工艺的40%。钻具输送湿接头测井时旁通以上电缆裸露在钻杆外，由于电缆的安全性能导致测井时旁通不能出表层套管（简称表套），该工艺主要适用于大斜度和水平段总长度小于表层或技术套管长度的水平井5-6。在井涌、溢流及井口不正等特定风险的复杂水平井进行湿接头测井施工时，存在水平段开泵循环对接成功率低、井控及安全风险大、时效低、成本高等问题。为完成测井施工，在技术套管长度大于1的水平井仍采用钻具输送湿接头测井，再进行多次泵送对接。例如吉xx井是大斜度井，井深2 373 m，表层套管190 m，375 m狗腿度达6.1 、井斜45 ，采用旁通不出表套湿接头测井，设计下钻测井11次，累计下钻测井