水平井測井技術

大慶測井公司

目錄

一、水平井概況1、水平井鉆井狀況2、水平井測井狀況

二、水平井測井工藝技術1、水平井測井原理2、水平井測井主要工具3、水平井測井工藝過程三、水平井測井的風險及困難

一、水平井概述在油田開發過程中，由于氣水錐進，為了減少或延緩底水錐進速度，在底水油藏中直井一般是在產層的頂部層段射孔完井；若有氣頂則只能選油藏中部井段射孔完井，同時為了保持較高的采收率。就必然在井筒附近形成較大的壓力降落。導致井筒周圍氣水嚴重錐進。而如果減小壓力降落又必然導致產油量下降。1、水平井鉆井發展狀況一、水平井概述對于以上的技術矛盾，水平井開采技術可以有效的解決這些難題。水平井的井段長度不受地層條件限制，具有泄油面積大、生產壓差小的特點,能極大地發揮儲層的潛能，提高原油的采收率。因此，水平井開采技術作為油田勘探開發的一項新技術，逐漸被推廣應用。一、水平井概述（水平井鉆井狀況）

水平井是20世紀50年代發展起來的新型鉆井技術，當時主要在老井進行側鉆，水平段進尺較短。前蘇聯發明使用渦輪鉆具，使水平段長達1600英尺，但由于技術不成熟，設備不配套從而造成事故多、成本高、經濟效益低，所以發展緩慢。直到80年代中期MWD（隨鉆測量儀）、PDC鉆頭（聚晶金剛石復合片鉆頭）和高效導向螺桿鉆具等先進技術的應用，水平井鉆井技術得到快速發展和推廣，成為提高油田綜合開發效益的重要途徑。

大慶油田目前的水平井主要應用于高含水非均質厚油層剩余油以及外圍薄差、低滲透油層的開發，挖潛非均質厚油層的剩余油、擴大薄差、低滲油層的采油面積，提高采收率，水平井在大慶油田剩余油、裂縫、稠油油藏開采和挖潛方面見到了明顯的應用效果。

一、水平井概述1、水平井鉆井發展狀況

水平井鉆井技術的發展給測井施工工藝及解釋帶來了新的挑戰，水平井測井技術的發展均相對滯后于水平井鉆井技術的發展，但是測井界正視這種挑戰，研發了多種適合水平井鉆井的測井技術和施工工藝技術。這些技術的推廣應用反過來又推動了水平井鉆井技術的發展，解決了鉆井導向，疑難井無法進行電纜施工等問題。國內外通用的水平井測井技術包括：（1）隨鉆測井技術（2）鉆桿傳輸測井技術（3）撓性油管測井技術（4）泵送測井技術一、水平井概述2、水平井測井狀況

一、水平井概述

大慶油田目前的水平井主要應用于高含水非均質厚油層剩余油以及外圍薄差、低滲透油層的開發，挖潛非均質厚油層的剩余油、擴大薄差、低滲油層的采油面積，提高采收率，水平井在大慶油田剩余油、裂縫、稠油油藏開采和挖潛方面見到了明顯的應用效果。

2、水平井測井狀況

大慶測井公司從一九八七年開始從事水平井測井技術研究和技術服務工作，引進和借鑒了斯倫貝謝、阿特拉斯等公司的先進技術，研發了國產化鉆桿輸送式系列工具裝備，形成一整套中、長半徑水平井測井技術，曾先后在大慶、新疆塔里木、吉林、冀東、吉爾吉斯坦以及印尼等油田提供過水平井測井工程服務，共完成水平井測井任務達到100多口次，積累了豐富的水平井測井和解釋經驗。其中古平1井測井服務水平段達到1100米，一次下井錄取全部測井資料，成功率100%。新疆塔里木油田水平井服務井深一般超過6000米以上。一、水平井概述2、水平井測井狀況

1）MWD/LWD

概述MWD：MeasurementWhileDrilling，隨鉆測量LWD：LoggingWhileDrilling，隨鉆測井電纜測井—WirelineLogging

在測井行業，應用LWD說法似乎更多一些；在鉆井領域，應用MWD說法似乎更多一些。二、水平井測井工藝技術1、隨鉆測量（MWD）隨鉆測量(MeasurementWhileDrilling)是在鉆井過程中進行井下信息的實時測量和上傳的技術的簡稱；由井下部分（脈沖發生器，驅動電路,定向測量探管，井下控制器，電源等）和地面部分（地面傳感器，地面信息處理和控制系統）組成，以鉆井液作為信息傳輸介質；通常意義的MWD儀器系統，主要限于對工程參數（井斜、方位和工具面等）的測量，它只是一種測量儀器，無直接導向鉆進的功能二、水平井測井工藝技術1、隨鉆測量（MWD）2）MWD/LWD概念隨鉆測井(LoggingWhileDrilling)是在隨鉆測量(MWD)基礎上發展起來的一種功能更齊全、結構更復雜的隨鉆測量系統，主要是在常規MWD基礎上增加電阻率、中子、密度和聲波等測量短節，用以獲取測井信息；與MWD相比，LWD傳輸的信息更多，不可能完全泥漿脈沖傳送數據，采用井下存儲（起鉆后回放）和部分信息實時上傳方式處理；LWD作為隨鉆測井儀器，其任務是獲取測井信息，無導向決策功能；LWD位于井下鉆具組合(BHA)上部，測量得到的電阻率、自然伽瑪等參數已不屬于近鉆頭測量。二、水平井測井工藝技術2）MWD/LWD概念BP-Amoco公司：MWD是指隨鉆壓力之類的鉆井測量和各類定向測量，而LWD專指地層評價測井服務。BakerHughes公司：將MWD用于一般的井下平臺，包括脈沖發射器、通訊和方位系統，而LWD專門用于地層評價儀器，如電阻率、聲波和中子探頭。Halliburton公司：MWD泛指鉆井時所有的井下測量，特指與方向/方位及鉆井有關的測量；LWD指鉆井時的巖石物理參數測量。二、水平井測井工藝技術3）著名公司關于MWD/LWD的認識4）隨鉆測井發展的動力和條件工程需求：測井成功率、鉆井安全與效率地層評價—常規地層評價（淺泥漿侵入）—時間推移測井（多次測量）—地層各向異性評價地質導向降低費用：少占用鉆臺時間，節省時間和資金數據傳輸“瓶頸”問題的解決二、水平井測井工藝技術5）隨鉆測井現狀目前，隨鉆測井技術發展很快，已經具備幾乎所有的電纜測井項目；國外，在海上，幾乎所有的裸眼測井作業采用隨鉆測井技術；在陸地上，特別是大斜度井和水平井，以采用隨鉆測井技術為主；中國國內隨鉆測井技術較落后，以電纜測井為主。二、水平井測井工藝技術鉆井定向控制和安全控制的實時測量傾角、方位和鉆頭方向鉆壓、扭矩（力學數據）地層物理參數測量（地層評價）電磁波傳播與側向測井密度/中子測井聲波測井地質導向測量電阻率/GR/方位密度（優化井眼軌跡和地質目標）其它應用套管位置和取心位置選擇超壓探測臨井對比/地震對比淺層天然氣探測6）MWD/LWD內容二、水平井測井工藝技術7）隨鉆測井系統Halliburton公司

收購以隨鉆測井技術為主的專業公司Sperry-Sun，隨鉆測井技術處于領先地位。著名的系統為INTEQ系統和PATHFINDER系統，包括伽馬、電阻率、密度中子、聲波、核磁共振（2002年推入市場）、地層測試、井徑和部分成像測井等測井方法，基本具備電纜測井的功能。二、水平井測井工藝技術Halliburton公司的PATHFINDER系統伽馬測量電阻率測量定向測量脈沖儀電池密度測量中子測量井徑測量DNSCMHDSLCWRGMMultiLink接頭二、水平井測井工藝技術二、水平井測井工藝技術隨鉆測量（MWD）電子控制探管脈沖發生器電池桶定向儀器能實時監測鉆進狀態，量化方位調整參數。LWD脈沖發生器脈沖

1-5bits/sec實時傳輸MWD儀器以一個固定采集頻率記錄數據內存記錄方式儀器內存MWD鉆臺儀器房-接收/解碼-鉆臺實時顯示-井深錄井圖件輸出BGTC二、水平井測井工藝技術（MWD–隨鉆測量）

起鉆時數據轉載數據采集及傳輸圖脈沖發生器電子控制探管電池桶定向儀器電阻率儀器中子密度儀器發射線圈接收線圈發射線圈密度探頭中子孔隙度探頭超聲波井徑探頭二、水平井測井工藝技術（MWD–隨鉆測量）司鉆屏安全屏用戶圖像顯示屏遠距離通訊Anadrill鉆井制圖中心制作的詳細鉆井圖碎屑和泥漿氣測值分析深度和其它地面傳感器(排量、泵壓)補償密度、中子脈沖10字節/秒隨鉆遙測DWOB鉆壓、扭矩CDR補償雙電阻率PowerPak導向馬達GST地質導向近鉆頭電阻率GEOdrilling

地質鉆井二、水平井測井工藝技術（MWD–隨鉆測量）

結束語隨鉆測井方法的多樣化：隨鉆聲、電、核、核磁、地層測試等方法，全面替代電纜測井，使隨鉆地層評價（FEWD）成為必然結果；隨鉆測井儀器的集成化、小型化、貼近鉆頭化，以及陣列化（成像測井）；數據存儲和傳輸速率仍然是隨鉆測井的關鍵技術；二、水平井測井工藝技術（MWD–隨鉆測量）

2、撓性油管測井技術撓性油管測井技術是一種用于大斜度井和水平井的測井技術，它使用具有柔性的油管柱推送測井儀器柱下井，在儀器柱上提和下放過程中，均可進行測井作業。

二、水平井測井工藝技術二、水平井測井工藝技術（饒性油管測井技術）3、泵送測井技術利用泵入井眼液體壓力，傳遞給加重管，再由加重管推送測進儀器柱下井。這種測井方法的主要優點是能在套管井中使用正規的生產測井儀器（溫度計、壓力計、流量計和用作深度對比的套管接箍定位器）進行生產測井。二、水平井測井工藝技術用爬行器-Tractor拖動儀器到達水平井井底，用電纜將儀器回拉，在此過程中進行測井。二、水平井測井工藝技術4、爬行器測井技術（MAXTRAC21/8”Tractor-爬行器）5、鉆桿輸送水平井測井

根據測井項目要求把測井儀器進行必要的數傳改造組合，按照先后順序依次連接緩沖器、測井儀器（雙感應、高分辨率聲波、撓性短接、旋轉短接、已安裝導向器的補償密度、旋轉短接、撓性短接、補償中子、數傳短接、自然伽馬、張力短接）、濕式接頭公頭（內裝公頭）、鉆桿過度短接，使之能夠通過鉆具將濕式接頭公頭及儀器輸送到水平井段上部，濕式接頭母頭及電纜二、水平井測井工藝技術（1）鉆桿輸送水平井測井原理二、水平井測井工藝技術（鉆桿輸送水平井測井技術）通過旁通進入鉆具內，利用泥漿循環動力迫使公母接頭對接，實現井下儀器、電纜、地面設備間的信號連接，利用旁通器和側滑輪的作用，通過鉆井與測井雙方的共同合作，保證起下鉆具時測井電纜在鉆具與套管之間的間隙中與鉆具同步運行，從而來實現水平井地質參數的采集。

（1）鉆桿輸送水平井測井原理撓性短節(2)水平井測井主要工具用途:用于水平測井儀器串中,增加儀器柔性,使之適應井眼曲率。最高工作溫度：138Mpa200℃最高工作壓力：二、水平井測井工藝技術（鉆桿輸送水平井測井技術）用于水平井測井過程中消除輸送儀器時產生的旋轉力，并使某些特殊儀器朝向固定方向。138Mpa用途:最高工作壓力：最高工作溫度：旋轉接頭(2)水平井測井主要工具200℃二、水平井測井工藝技術（鉆桿輸送水平井測井技術）技術指標濕式接頭公母接頭(2)水平井測井主要工具濕式接頭是水平井測井工具的核心部件，通過濕式接頭對接實現井下儀器與電纜的連接，從而實現井下與地面的通訊聯系。最高工作溫度：175℃最高工作壓力：20000PSI接頭觸點數：7個插頭直徑：14mm接觸電阻：不大于0.1歐姆。絕緣電阻：不小于200兆歐。對接鎖緊力：400-500Kg二、水平井測井工藝技術（鉆桿輸送水平井測井技術）儀器在鉆具作用下推進過程中受超過10KN時，活塞會自動收縮，地面通過張力短界判斷采取有措施，保護儀器。作用:防震緩沖器(2)水平井測井主要工具二、水平井測井工藝技術（鉆桿輸送水平井測井技術）實現電纜從鉆桿外進入鉆柱水眼內，進而通過濕式接頭與井下儀器相連，以保證起下鉆作業和測井施工同步進行。作用:電纜旁通短接(2)水平井測井主要工具二、水平井測井工藝技術（鉆桿輸送水平井測井技術）套管套管套管鞋PCL測井旁通電纜（鉆桿外）套管鞋電纜（在鉆桿處）PCL工具循環孔濕接頭測井儀器鉆桿傳輸測井作業示意圖井口電纜側向滑輪鉆桿傳輸測井作業的三個步驟：

1、鉆桿將儀器送入目的層段上方2、在鉆桿內部完成電纜濕接頭對接3、測井作業（追加鉆桿部分電纜只能位于鉆桿外面）二、水平井測井工藝技術（鉆桿輸送水平井測井技術）（3）鉆桿輸送水平井測井工藝過程套管套管套管鞋測井旁通套管鞋工具循環孔濕接頭測井儀器鉆桿傳輸測井作業示意圖第一步：用鉆具將（帶濕接頭公頭總成）測井儀器送入測井采集目的層段的上方，即測井作業施工方案中選定的對接點。二、水平井測井工藝技術（鉆桿輸送水平井測井技術）（3）鉆桿輸送水平井測井工藝過程盲下階段：盲下階段是在傳輸測井對接以前、鉆桿下送儀器以前的階段，這個階段測井儀器與地面系統沒有建立任何聯系，無法監測到井下儀器的情況，儀器器的命運完全在于井筒條件和鉆井操作（關鍵）。這一階段的事故主要是鉆具內掉落物和儀器遇阻損傷。二、水平井測井工藝技術（鉆桿輸送水平井測井技術）（3）鉆桿輸送水平井測井工藝過程第二步：電纜（帶濕接頭母頭總成），通過旁通從鉆桿中高速下放（一般在接點以上1-2百米處高速下放）來實現井下測井儀器與測井地面設備之間的連接，由于整個對接過程是在井下鉆井液中完成，所以全鉆桿傳輸測井又叫濕接頭式鉆桿傳輸測井。

套管套管套管鞋測井旁通套管鞋工具循環孔濕接頭測井儀器鉆桿傳輸測井作業示意圖二、水平井測井工藝技術（鉆桿輸送水平井測井技術）（3）鉆桿輸送水平井測井工藝過程二、水平井測井工藝技術（鉆桿輸送水平井測井技術）第三步：對接成功后在旁通處將電纜鎖死，在鉆井平臺上安裝好側向滑輪。井隊開始起下鉆的同時測井起動絞車跟隨鉆具起下電纜來完成測井采集任務。

鉆桿傳輸測井井口示意二、水平井測井工藝技術（鉆桿輸送水平井測井技術）（3）鉆桿輸送水平井測井工藝過程測井階段：測井階段是鉆具推動儀器在井下運動，完成測井資料采集的階段，這是測井采集的核心階段。二、水平井測井工藝技術（鉆桿輸送水平井測井技術）（3）鉆桿輸送水平井測井工藝過程收尾階段：收尾階段是作業完成后的一些后繼工作階段，包括卸旁通、起電纜、用鉆具上提儀器等工作（鉆工起鉆是關鍵）。此階段如果大意也會釀成惡性事故。二、水平井測井工藝技術（鉆桿輸送水平井測井技術）（3）鉆桿輸送水平井測井工藝過程

旁通出套管鞋后的作業安全問題大斜度狀態下的對接問題；泥漿壓差造成濕接頭的松脫，導致通信中斷問題；電纜保護問題。易造成壓壞、壓斷測井儀器。三、水平井測井的風險及困難

電纜A點B點管鞋旁通井壁鉆具（1）旁通出套管事故套管電纜旁通電纜被擠壞造成通信中斷電纜纏繞、粘卡、上部斷電纜事故造成卡鉆等惡性事故。三、水平井測井的風險及困難

1：旁通出套管安全事故（2）旁通出套管鞋的安全保護技術其要解決的問題是：

（1）旁通進出套管時的鉆桿居中問題（2）防止電纜在裸眼井段堆積、纏繞三、水平井測井的風險及困難

2、影響濕示接頭對接的因素

套管套管套管鞋高速下放電纜套管鞋濕接頭母頭濕接頭公頭測井儀井下對接的特點：套管中對接比裸眼井段對接容易；垂直井段中對接比斜井段對接容易；對接點井斜越大，對接難度越大。三、水平井測井的風險及困難

（1）泥漿循環不充分、不干凈，有巖屑塊存在。（2）傳輸工具內部不干凈，如做過固井等。（3）泥漿粘度大、比重大。（4）鉆具變形。（5）鉆具內落物，泥漿中含乳化瀝青。（6）泥餅在濕接頭部扶正套內結塊形成砂橋。三、水平井測井的風險及困難

2、影響濕示接頭對接的因素

3：影響濕接頭松脫因素（1）環空泥漿與鉆桿內泥漿形成較大的壓差，壓差可能將濕接頭鎖死裝置頂開，造成通信短路；（2）鉆桿開始運動時破壞泥漿結構產生的力將作用于濕接頭可能頂開鎖死裝置。三、水平井測井的風險及困難

4、濕接頭對接過程中線路接通鎖緊裝置未完全到位。各芯接觸情況各芯通斷（Ω）各芯對地絕緣全部桿入（鎖死）328.0∞離開0.5CM（未鎖死）328.0∞離開1.0CM（未鎖死）328.0∞離開1.4CM328.0∞離開1.5CM∞∞濕接頭對接試驗數據表三、水平井測井的風險及困難

濕接頭對接試驗數據表各芯環接觸情況各芯通斷（Ω）各芯對地絕緣公母頭各芯環全部接觸（鎖死）280.4∞公母各芯環1/3接觸（未鎖死）280.4∞公母各芯環2/3接觸（未鎖死）280.4∞公母各芯環1/4接觸（未鎖死）280.4∞三、水平井測井的風險及困難

4、濕接頭對接過程中線路接通鎖緊裝置未完全到位。（1）濕接頭井下對接一律采用較高泵壓輔助對接技術，確保鎖死裝置完全起作用；（2）作業時在鉆具內打入一定數量的重泥漿，并在下測過程中每下一柱鉆具，灌一次泥漿，確保鉆具內外壓