水平井測井技術現狀及趨勢

丁明江

摘 要：介紹了目前水平井測井所采用的4種測井技術以及水平井測井技術的發展趨勢。文章介紹了現有水平井測井技術的工作原理、各自的優缺點，點明了水平井測井技術可能的發展方向。

關鍵詞：水平井測井技術；過鉆桿；發展趨勢

0 引言

水平井是井斜角大于85°，井眼軌跡接近于水平的油井。水平井穿過油層井段的長度最大可以達數千米，這段距離可以最大限度的增加油層裸露面積，有利于提高油井產量和儲層的采收率。一般而言，水平井的采油量是直井的4～8倍，其成本僅為直井的1.5～2倍，正是基于此原因，水平井技術越來越多地應用于各種油氣藏，應用規模迅速擴大。

越來越多水平井的開鉆，同樣促使相應測井技術也不斷的提高。經過近半個世紀的發展，水平井測井技術雖然種類繁多，但目前各個油服公司采用的水平井測井工藝歸納起來還是主要分為下面的4種：鉆桿（油管）輸送水平井測井技術；撓形管（又稱蛇形管）輸送水平井測井技術；無電纜隨鉆測井技術；過鉆桿（過鉆頭）測井技術。

1 水平井測井技術的現狀

1.1 鉆桿（油管）輸送水平井測井技術

目前，國內外主要有兩種類型的鉆桿（油管）輸送水平井測井技術：一種是主要由濕接頭、旁通短節等組成的濕接頭式鉆桿（油管）輸送水平井測井系統，具有代表性的有斯倫貝謝公司的困難條件測井系統（TLCS）和哈里伯頓公司的儀器推進系統（TOOLPUSHER）、阿特拉斯公司的PCL系統，以及勝利測井公司的濕接頭式水平井測井工具（水平井引導儀）。另一種是主要由儀器保護套和旁通短節等組成的保護籃筐式鉆桿（油管）輸送水平井測井系統，具有代表性的是勝利油田測井公司研制的SPC-1型保護籃筐式鉆桿（油管）輸送水平井測井系統。

濕接頭水平井測井系統主要由旁通短節、過渡短節、井下快速接頭和泵下接頭組成，還包括一整套完備的輔助工具，共同完成水平井施工。工作時，泵下接頭靠自重或泥漿柱壓力快下放，經過渡短節內扶正筒扶正，到達井下快速接頭頂部，泵下接頭底部斜面首先與導向鍵接觸，產生一旋轉力矩，促使泵下接頭轉至缺口位置，完成濕接頭公頭與母頭的機械和電氣連接。濕接頭鉆桿輸送（油管）電纜測井技術可以使用各種常規測井儀器，能在水平井中獲得質量與普通電纜測井相當的測井信息，但是這種測井技術不能進行實時測井，承壓能力有限，某只儀器出故障時，必須提出全部鉆具，耗時多，容易出現濕接頭對接失敗，影響測井的順利進行。

保護籃筐式鉆桿輸送（油管）電纜測井系統主要由井下儀器保護套（又稱籃筐）和旁通短節兩部分組成。這種系統不需要濕接頭，采用常規電纜測井馬籠頭連接法。首先把井下儀器保護套（籃筐）接到鉆桿的底端，用鉆桿把它們送到測量井段的頂部，然后在鉆桿的頂端接上旁通短節，電纜通過旁通短節側孔進入并連接到儀器上，把井下儀器串放入鉆桿內，靠儀器串重量和鉆井液循環壓力，把儀器串泵向保護套，當儀器串進入井下儀器保護套后，導向器和定位裝置將儀器串定位和鎖定，之后，就可接鉆桿下放測井和起鉆桿上提測井。保護籃筐式鉆桿輸送（油管）電纜測井技術，不需要濕接頭，不存在對接失敗的問題，可以承受較大壓力，可在任何水平井中獲得質量比較可靠的測井信息，當某只儀器出故障時，只需起鉆至旁通出井口，即可換儀器。但是采用這種技術，不能使用常規直徑測井儀器，只能用小直徑的儀器，而小直徑儀器通常比常規直徑的測井儀器性能差，故障率高，這種系統也不能在鉆井的同時實時測井。

1.2 撓性管輸送測井技術

撓性管輸送測井系統由撓性管絞車、撓性管注入器驅動頭、撓性管防噴器、控制室和液壓動力源等主要部分組成。工作時，將直徑32mm的撓性管纏繞在大直徑（<2m）的絞車滾筒上，電纜預先裝入撓性管中，測井儀器直接裝在撓性管一端，測井儀器與撓性管之間的接頭確保撓性管下端與測井儀器的機械的和電器的連接。在地面上，電纜通過滾筒軸上的滑環與地面儀器連通，用標準的撓性管注入器的驅動頭控制管子在井里的上下運動，將末端固定有測井儀的撓性管推入水平井筒，然后進行下放測井和上提測井。

撓性管輸送測井技術可使用常規（大）直徑、小直徑的裸眼或套管井測井儀；可在測井過程中循環泥漿以降低井溫和清洗井筒，確保儀器工作正常；不需要鉆機；不需要濕接頭，在地面直接把儀器接到電纜上，不存在對接失敗的問題；在需要時可把撓性管電纜總成與井下儀器迅速分開并拉出井口。但是，撓性管的強度有限，因而井下儀器串的重量不能太重，測量井段也不能太長。正因如此，目前，該系統主要用于測套管水平井和進行水平井射孔，有時也用于測量水平井段很短的裸眼水平井。

1.3 無電纜隨鉆測井技術

無電纜隨鉆測井系統由隨鉆測量儀、補償雙電阻率儀和補償密度-中子測井儀3個主要部分組成。各種隨鉆測井儀就安裝在鉆鋌中。無論是在鉆進過程還是在起鉆過程中，隨鉆測井儀始終在工作著，重要的測量結果通過泥漿遙測系統實時地傳送到地面，而所有測量結果都被存儲到在井下的存儲器中，這些測井數據在換鉆頭時被取出使用。具有代表性的有貝克休斯公司的NavitrakⅡLWD儀器和哈里伯頓公司的FEWD無電纜隨鉆測井儀器。

無電纜隨鉆測井技術的最大優點是能進行實時測井，在水平井的鉆進過程中，用隨鉆測井可實時地確定井眼軌跡和地層巖性，能真實地反映原狀地層的特性。采用無電纜隨鉆測井，不需要電纜，不存在對接問題，儀器的垂向分辨率普遍較高。但是無電纜隨鉆測井系統數據傳輸率低，實時傳輸的曲線條數和數據采樣率受到限制，數據的精度與電纜測井數據相比也較差。

1.4 過鉆桿測井技術

過鉆桿測井通過鉆柱傳輸小直徑測井儀，穿過特殊的鉆井鉆頭進入裸眼井段進行測井，完成數據采集，測井數據采集可選擇實時傳輸和存儲兩種模式。過鉆桿測井系統具有代表性的有威德福公司的Compact系列和斯倫貝謝公司的ThruBit SureLogTM系列等。

過鉆桿測井系統（圖1）是當鉆頭鉆桿到達指定的目的層時，通過儀器自重和泥漿泵送等方式將測井儀器由鉆桿內向下輸送，穿過鉆頭到達目的層后，并在鉆具上提過程中完成測井工作。輸送時測井儀器完全與井壁隔離，能夠迅速到達目的地層，避免了在下鉆具輸送方式下測井儀器受到的沖擊和振動，提高了測井儀器運行可靠性。過鉆桿測井系統能夠在儀器下放時，實時監控儀器狀態以及實現部分項目的測井（例如自然伽馬），為深度控制等提供數據。該系統能夠完成常規電纜測井的全部項目，儀器直徑小、重量輕，測井精度與電纜大直徑測井儀器相當，而且具備電纜測井功能，因此同樣可以滿足常規直井和小井眼直井測井，增加了儀器的適用范圍，降低了勞動強度。但是，由于過鉆桿儀器是通過鉆桿內孔的，因此儀器直徑較小，儀器可靠性和強度較常規儀器降低，儀器串長度比常規儀器增大，儀器自身探測器尺寸變小，儀器測量精度降低。

2 水平井測井技術發展趨勢

水平井測井技術經過近幾十年的發展，呈現多種多樣的工藝路線。隨著技術的發展和科技的進步，水平井測井將呈現以下發展趨勢：

（1）隨鉆測井技術和過鉆桿測井技術將在水平井測井中占有越來越大的比重，相對而言，過鉆桿測井可實現實時測井和存貯式測井兩種模式，具有更廣泛的應用前景；

（2）光纖監測技術取得較大進展，光纖技術將更多的運用于水平井測井中，可以準確便捷的監測地層剖面的溫度、壓力等；

（3）利用井下永久性傳感器進行監測，可以研發出更先進的傳感器用于水平井測井。

參考文獻

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（作者單位：連云港杰瑞自動化有限公司）