李懷周，范業(yè)活，劉旭東，楊志強

(1.中國電波傳播研究所 河南 新鄉(xiāng) 453003；2.中國石油西部鉆探工程有限公司測井公司 新疆 克拉瑪依 834000)

0 引 言

大斜度井和大位移水平井等復雜井況下，常規(guī)靠重力下放儀器的電纜測井方式已無法完成全井段作業(yè)，濕接頭對接鉆具輸送的作業(yè)方式比較復雜[1]，且時效性也低。為了解決這一問題，依賴鉆具、連續(xù)油管或鋼絲繩等方式輸送儀器的無電纜存儲式測井方式被采用。在無電纜測井時，井下測量儀按時間驅動的方式測量和存儲數據，然后與地面獲得的時間-深度測量數據進行匹配，得到深度驅動的測井資料，用于地層評價，因此獲得井下存儲數據對應的深度信息成為得到測井資料的關鍵技術之一。

在鉆井過程中通常也需要進行鉆井深度的測量，一般通過絞車運動和大鉤負荷變化信息，結合實際鉆具長度來實現。該深度獲取技術已比較成熟，但由于錄井作業(yè)與測井作業(yè)的差異，將該技術應用到存儲式測井中，遇到了一些新的問題。如果根據存儲式測井的特點，在后續(xù)數據處理中充分利用測井資料中某些信息與儀器運動的關聯(lián)性[2]，對獲取的深度信息進行校正，則會降低上提下放過程中對深度的要求，也會大大減少現場工程師的工作量，讓存儲式測井作業(yè)的深度測量更方便。

本文介紹了一種利用絞車運動和大鉤負荷信息，結合井下儀測量數據信息和鉆具表獲得存儲式測井資料的方法，現場應用表明，該方法操作有效、方便、可靠。

1 鉆井深度測量方法

現有的鉆具輸送存儲式測井深度測量方法借用了通用的鉆井深度測量方法。該方法[3]利用絞車旋轉與大鉤運動的關系，大鉤運動與鉆具上提下放的關系，得到深度信息。通常用絞車編碼器測量脈沖計數得到絞車運動信息，進而間接得到大鉤運動與高度信息，利用大鉤負荷傳感器，通過設置門限判斷大鉤處于輕載或重載，進而判斷大鉤的運動對于深度測量是否為有效運動，比如大鉤輕載情況下的運動但對深度沒有貢獻。由于該測量方法用到絞車編碼計數與大鉤高度的關系，這與絞車滾筒每轉一周編碼器的脈沖個數有關，與絞車滾筒的尺寸、大繩直徑、滾筒上大繩的層數及每層的圈數有關，還受參數是否精確和大鉤運動過程中滾筒上大繩層數突變等因素的影響，給深度信息帶來誤差，在鉆井過程中通常根據鉆具的實際長度對深度信息修正。

2 無電纜測井深度測量遇到的問題

將通用鉆井深度測量方法用于存儲式測井時發(fā)現，由于作業(yè)過程差異和對深度信息要求的不同，原來根據鉆具長度進行校正的方法，雖然能夠消除累積誤差，但遇到了新問題。

2.1 測井與鉆井對深度信息要求的不同

原來根據鉆具長度進行深度信息進行校正時，需要將一段時間內的積累誤差，在鉆具坐卡時根據鉆具長度進行校正，這種校正方法會造成深度上的不連續(xù)。校正后深度信息應用到鉆井過程中問題不突出，因為鉆井過程中更關心的是鉆井當前的深度，對已鉆井眼的深度誤差不再深究，但校正后的深度信息用于測井時，深度不連續(xù)就會造成測井資料的失真。由于對深度信息要求的差異，使得起下鉆過程中實時根據鉆具長度進行深度信息校正的方法應用與無電纜測井資料處理遇到了問題。

2.2 測井與鉆井作業(yè)過程的不同

在鉆井過程中雖然也會起下鉆，但由于鉆井更關心鉆進時的深度，在起下鉆時并不需要整個過程都嚴格地進行深度測量與校正。鉆進時的深度變化與起鉆過程中的深度變化相比要慢的多，在鉆進過程中進行深度信息校正，給現場操作人員帶來的工作量并不大。存儲式測井的作業(yè)過程基本等同于鉆井的起下鉆過程，在這個工程中深度變化快，如果還使用原來深度的校正方法，操作人員基本上要長時間集中精力關注深度信息，實時根據鉆具長度進行深度信息校正，與原來的電纜測井相比勞動強度大，現場工程師非常希望改進方法，能夠方便地得到深度信息，降低勞動強度。

2.3 測井與鉆井對深度信息需求時間上的差異

由于鉆井關心鉆進時的深度，因此在鉆井過程中要實時地獲取深度信息。無電纜測井其測量數據實時存儲在井下儀器中，即使在測井過程中實時獲取深度信息，也只能等讀取存儲數據后才能與測量數據對應得到測井曲線，因此其對深度信息的應用屬于事后應用。

3 無電纜測井深度測量方法改進與優(yōu)化

3.1 測量深度連續(xù)性校正方法

要解決測井對深度信息連續(xù)性要求和原來深度校正方法導致深度不連續(xù)的矛盾，需尋找彌補的方法，這里給出了一種將分段連續(xù)的深度信息進行連續(xù)化處理的方法，根據鉆具表中與之對應鉆具長度進行拉伸或壓縮運算實現，拉伸壓縮算法如式(1)所示。

(1)

式中，hoc為當前時刻校正后的測量深度;hs為當前鉆具下鉆時的起始深度；h為某一時刻的測量深度；Lc為當前鉆具的測量長度；Lr為當前鉆具的實際長度。從式(1)可以看出，若鉆具的測量長度Lc大于鉆具的實際長度Lr，則經過(1)進行校正后會對測量深度進行壓縮，若鉆具的測量長度Lc小于鉆具的實際長度Lr，經過(1)進行校正后對測量深度進行拉伸。

經過上述方法校正后，基本解決了深度不連續(xù)的問題，但因起下鉆過程中每次坐卡位置有可能不同，也會給深度信息帶來誤差。

3.2 深度信息獲取時間上的改進

測量過程中實時深度對無電纜測井的意義并不大，如果事后能夠根據測量信息得到準確的時間-深度信息就能滿足施工要求。另外，在測井過程中測井儀是運動的，某些測量數據會因儀器運動產生波動，可用這類測量信息幫助判斷儀器運動與大鉤運動是否同步，幫助判斷大鉤運動是否為有效運動。

可以在測井作業(yè)過程中按時間記錄大鉤高度信息和大鉤負載信息，但不進行深度計算和校正，這樣就不用現場操作人員時刻關注深度信息是否需要校正，也就降低了工作量。事后根據鉆具表信息、大鉤負荷、大鉤高度及部分井下測量信息就可以得到時間-深度信息。這樣就把測井過程中實時得到深度測量信息的方式，改為事后得到。

3.3 地面時間與井下時間誤差校正

無電纜測井井下測量數據是按時間存儲的，地面的大鉤高度和大鉤負荷信息也是按時間存儲的，在地面時鐘和井下時鐘之間存在差異，因此需將兩個時間校正一致，這樣才能更好地將測量數據與深度進行匹配。

4 無電纜測井深度測量改進方法的實現

首先將鉆具表信息(編號、長度)、地面依據時間間隔記錄的大鉤高度和大鉤負荷信息導入軟件，在軟件中輸入起始鉆具編號和結束鉆具編號，軟件會根據大鉤高度和大鉤負荷信息自動地將每根鉆柱與時間進行對應，并在界面中以圖形的形式顯示出來，操作人員在界面中可以結合相關信息，對鉆柱對應的時間窗口進行微調。界面上的微調，后臺會根據公式(1)進行拉伸與壓縮運算，并存儲相應的數據。

將井下存儲數據中與運動狀態(tài)相關的數據，導入處理軟件中，并在界面上顯示，然后根據井下測量數據波動和地面記錄數據，對開始起鉆時的狀態(tài)進行判斷，得到起鉆時地面與井下時鐘的時間差，在地面時鐘調整窗口中輸入這個時間差，地面時間窗會進行相應的平移，這樣就根據井下時間校正了地面時間。

地面時間校正后，再根據大鉤高度信息與大鉤負荷信息，進行一次鉆柱與時間窗的對應。然后在軟件中，拖動時間軸滑塊，根據井下測量數據的波動、大鉤高度變化和大鉤負載綜合判斷鉆柱與時間窗口的對應是否合理，地面時鐘是否需要根據井下時鐘微調，需要微調時可在時間軸需要調整的地方添加相應的時間滑動步長，將其后的時間進行相應的平移，對整個測井過程的時鐘和鉆柱對應進行檢查后，地面時鐘將與井下時鐘同步，這樣就可根據鉆具對應的時間窗得到時間深度信息，進而可得到深度驅動的測井曲線。

編制的軟件界面如圖1所示。從圖1中可以看出，大鉤高度、大鉤負荷與井下某工程參數之間的關系。當大鉤負荷值越過設置的門限時，大鉤處于重載狀態(tài)，此時若大鉤移動，則帶動井下儀器運動，儀器采集的某工程值也發(fā)生較大的波動；若大鉤負荷值低于設置的門限時，大鉤處于輕載狀態(tài)，即使大鉤移動，井下儀器也不運動，儀器采集的某工程值基本不變。

圖1 圖形化時深編輯軟件界面

軟件還提供了每根鉆柱對應時間窗的拖拽改變的功能，操作工程師可以根據信息的相關性判斷是否需要改變，如果需要改變直接在圖上拖拽改變對應的時間窗，軟件會將改變后的時間窗存儲到數據庫中，等需要改變的時間段全部完成后，可進行計算處理，得到儀器位置信息?？梢暬牟僮髦庇^方便，改進后的深度測量方法應用到研發(fā)的無電纜存儲式測井產品中。

5 無電纜測井深度測量改進方法的應用

5.1 下井鉆具順序異常中的應用

在X井進行固井質量評價測井過程中，井隊下鉆時未按照其所提供的鉆具表順序進行，造成測后圖2的左面的曲線看似沒有異常，但是將固井的套管表與之對比發(fā)現深度信息完全不對。后經過與鉆井隊核實鉆具順序，重新按實際下鉆的順序編制鉆具表，并導入時深數據處理軟件中，重新生成時深數據，測井曲線得到了很好的修正，修正后的曲線如圖2右側所示。數據的重新處理的方式非常方便。但如果按原來的深度測量方法，這口井的資料就無法使用，可能需要重新測井，帶來人力物力成本的增加和時間的損失。

5.2 井下儀時鐘與地面時鐘不同步時的應用

在XX-1井的測井過程中，由于該井比較深，測量時間長，井下溫度高等原因，導致井下時鐘與地面時鐘不同步，按地面測得的時深文件直接生成測井曲線，發(fā)現曲線有很多拉直線的現象，如圖3左側所示。發(fā)現問題后，以井下時鐘為標準，在軟件中通過增刪時間間隔的方法使地面時鐘與井下時鐘同步，重新生成時深數據，測井曲線得到還原，如圖3右側所示。

地面與井下時鐘不同步程度與測井時間長短和工作溫度有關，但由于地面與井下時鐘不同步造成的問題，只能通過修正的方法處理，因為重測無法解決同步的問題。

圖2 X井起下鉆鉆具順序混亂深度校正前后測井對比圖

圖3 XX-1井地面與井下時鐘不同步深度校正前后測井對比圖

6 結 論

根據存儲式測井與鉆井過程的差異，結合存儲式測井的特點對原來的深度測量方法進行了改進，在測井過程中不再實時計算與存儲深度信息，而采用測后數據分析的方法，根據測井過程中實時存儲的大鉤高度數據、大鉤負荷數據以及井下工程數據恢復計算儀器位置。應用改進后的方法編制了相應的軟件，軟件通過現場驗證，應用該方法后測井人員不再需要全程監(jiān)控儀器位置，而只需要保證監(jiān)控現場計算機正常工作。事后處理的方法很好地解決了原測量方法因現場多種干擾造成的儀器深度數據漏失、錯位等問題，基本實現了全程無值守的存儲式測井目的，大大減輕了工作人員的負擔。

[1] ELKINGTON P,馬金文,鄭 委.大斜度裸眼井中無電纜測井[J].測井與射孔,2003，6(3):27-28.

[2] 郭瑞生.存儲式固井質量測井時深采集系統(tǒng)及應用[J].江漢石油職工大學學報,2016,29(2):30-32.

[3] 張建雄,熊曉東,孫 新.通用鉆井深度系統(tǒng)[J].石油儀器,1996,10(6):21-25.