裸眼水平测井技术

裸眼井水平井测井技术----培训课件裸眼井水平井测井技术水平井概况及类型水平井测井技术湿接头式水平井测井技术裸眼井水平井测井技术提供的服务应用实例水平井概况-国外什么叫水平井？概括地讲，就是部分井段的井斜角为90°左右的井。从钻第一口井起，人们一直钻垂直井，并严格规定每1000米井段井斜角不能超过2°～3°。20世纪中期曾一度钻过水平井，但由于受当时技术制约，成本又高，致使钻水平井的呼声一度销声匿迹。1954年，前苏联打成第一口90的分支水平井，20世纪50年代，前苏联共钻43口水平井，进行水平井试验，其结论是技术上可行但无经济效益。20世纪50年代中期至20世纪60年代中期，这十余年间曾是水平钻井比较流行的时期，特别是分支水平井，作为一种提高产量的方法曾在前苏联以及美国、加拿大、意大利等国的许多油田受到重视,然而，由于受当时技术条件的限制，这种钻井方法是不经济的，尤其是与低成本的压裂处理相比更是如此。因此，20世纪60年代后期至20世纪70年代中期，水平井钻井急剧减少，仅在美国和前苏联少数油田钻了一些水平井。直至20世纪70年代末，主要由于当时技术的成熟，同时由于油价下跌，石油工业变得不景气，于是人们又想到了水平井技术，并对水平钻井方法重新加以认识。1980年～1984年，全世界每年钻水平井1～2口，而真正的生产性水平井是在1983年才钻成的。之后，水平井钻井口数呈逐年递增走势。迄今为止，美国钻的水平井最多。美国目前陆上的工作钻机中，有10/100在洛矶山地区，1990年所钻水平井达150口。加拿大1989年钻了41口水平井，1990年增至100口。目前，对各种储层采用水平井技术进行勘探开发的势头正迅猛地崛起，其主要原因是水平井可以提高泄油面积，井眼轨迹能够穿过更多的垂直裂缝，极大地发挥出储层的潜力，弥补垂直井的不足，提高原油的采收率，能比垂直井获取更高的产能。正是这种优势使得水平井赢得了石油经营者的青睐，在世界范围内掀起了一股水平井技术研究与开发应用的热潮。水平井概况-国外水平井概况-国内从20世纪80年代至今，我国各油田都在积极地开展水平井技术研究，先后在四川、胜利、华北、中原、新疆、长庆、江汉、江苏等地相继打成了一批水平井。胜利石油管理局于1990年9月23日开钻，1991年1月3日完钻的埕科1井，是我国的第一口水平探井，该井井深2650.13米，井底垂直深度1882.1米，水平井段长505米，最大井斜93.26，共有19个油层，厚度达211.5米，射开一个油层，日产油230吨、天然气1155立方米。胜利石油管理局91年完钻的水平20-1井，是一口巷道式水平井，井眼的上下左右均被泥岩包围，钻井难度大，该井最大井斜93.5，钻入油层的水平段长510米，该井的成功钻成，标志着我国的水平井钻井技术已经达到了一个相当高的水平，该井射开后获日产124.3吨的高产。胜利石油管理局1992年5月23日完钻的水平2井，是另一口水平探井，水平井段长903米，是我国当时水平井段最长的水平井。到目前为止，胜利油田所钻水平井最多，总井数已达二百余口，特别是最近几年，胜利油田成功地钻成全国首创的旧定向井内套管开窗水平井草20-12侧平13井、阶梯式水平井临2平1井、海油陆采大斜度定向井郭斜11井、单井蒸汽驱重力辅助泄油式水平井草南SWSD-平1井、水平位移最长的水平井埕北21-平1井（斜深4837.4m、水平位移3167.9m）、第一口分支水平井桩1-支平1、支平2井等，可以说，胜利油田的水平井钻井技术始终走在了全国的前列。水平井概况-国内水平井类型目前，世界上所完钻的水平井五花八门，人们可根据自己的需要，设计出各种类型的水平井。我们可以大致地将水平井进行如下分类：按造斜率划分按钻遇的目的层划分按钻井目的划分按井筒数划分按造斜率划分水平井从垂直段变为水平段的速度（称为造斜速度或造斜率）是不一样的，按造斜率一般可把水平井分为大曲率半径水平井、中曲率半径水平井和小曲率半径水平井三类（图1）。按造斜率划分1、大曲率半径水平井：造斜率为2°～6°／100ft，相应的曲率半径为3000～1000ft，大曲率半径水平井在钻达目的层之前就能达到一个很大的水平位移，水平段一般为2000～5000ft。2、中曲率半径水平井：造斜率为8°～50°／100ft，相应的曲率半径为700～125ft，水平段长度一般为1500～2000ft。3、小曲率半径水平井：造斜率为1.5°～3°／ft，相应的曲率半径为40～20ft。水平井段一般仅有300～400ft。小曲率半径水平井的造斜率很大，可在20～60ft的距离内迅速达到90°的斜度。按钻遇的目的层划分水平井大致可分为开采一个均匀水平砂岩储集层的水平井（图2a），开采一组倾斜砂岩储集层的水平井（图2b），开采个倾斜砂岩储集层的“巷道”水平井（图2c）和开采一组高角度裂缝性碳酸盐岩储集层的水平井（图2d）四大类。按钻井目的划分水平井可分为勘探水平井、开发水平井和老井挖潜开窗侧钻水平井。目前，世界上所完钻的水平井大都是开发水平井，其主要目的就是提高原油产量和最终采收率，只有少数井是勘探水平井。随着水平井技术的进一步发展与完善，水平井在勘探领域的作用将会变得越来越大。按井筒数划分水平井可分为单底水平井（常规水平井）（图3a）和多底水平井（分支水平井）（图3b），多底水平井可以大大增加泄油面积，提高产量。图3a单底水平井图3a多底水平井水平井测井技术-发展过程水平井测井技术的关键是水平井工具。最初的水平井工具是1981（或1982）年设计出来的，目的就是用来帮助客户获得由于不良井眼影响、常规测井无法实现的油井地层信息。当时就是把一套标准的测井组合仪—DIL／CNL／CDL／GR（双感应仪／补偿中子仪／补偿密度仪／自然伽玛仪）装入用类似套管的材料制成的保护套内，用钻杆把这些保护套工具输送到目的层，并拖动保护套使其穿过目的层从而达到测井的目的。采用这种工具和方法，能够解决诸如桥塞、井壁岩石突出及膨胀的粘土矿物等导致的测井仪不能靠重力到达井底的问题。水平井测井技术-发展过程随着客户对水平井测井技术的熟悉和认可程度的增加，他们要求得到更多的服务。从而使得当初的保护套式水平井测井技术逐渐演化成为目前使用最普遍的非保护套式（或称湿接头式）水平井测井技术。这种湿接头式水平井测井技术可使用常规电缆测井中使用的任何仪器。目前，几乎所有的水平井测井都采用湿接头式。随着近来钻井定向技术的提高，水平井测井技术通常应用于大位移井或水平井的施工。由于钻井和泥浆系统工艺的提高，保护套式工具的运用已大大减少。然而，水平井测井并不是简单地把测井仪连到钻杆的末端再把它们下到井里，而是解决了许许多多的难题：水平井测井技术-发展过程·信息传递：仍然采用测井电缆给仪器供电并把地层信息返回到地面系统。·仪器居中：钻杆沿下井壁推送仪器，使下井仪在井眼中不易居中。·极板贴井壁问题：钻杆使仪器串不像电缆测井时那样容易旋转，这将导致极板有时不能紧贴井壁。·仪器安全问题：钻杆可轻易地压坏或弄弯下井仪。·深度问题：深度如何控制。·循环泥浆问题：当仪器和钻具下入井中时，钻机必须能随时循环泥浆；如果出现紧急情况，如井喷，电缆必须能够提出来，便于井队处理事故。水平井测井技术的使用条件在一般垂直井和井斜较小的斜井中测井时，用绞车通过电缆把测井仪器下放到井底，然后上提测井，此时由于仪器与井壁的摩擦力、泥浆浮力等远小于仪器的自重，因此，仪器靠自身的重力就可以顺利地下至井底。测井电缆在常规测井中有两个作用：其一，下放和上提井下仪器；其二，把地面仪器发出的指令传递给井下仪器，为井下仪器供电和把井下仪器采集到的测量信号传输到地面仪，即在井下仪器与地面仪器之间传递信息。水平井测井技术的使用条件随着井斜角的逐渐增大，井下仪器与井壁的摩擦力Ff也不断增大，井下仪器向井底方向运动的分力FB逐渐减小（图3）。当井斜角增大到约65°时，井下仪向井底方向运动的分力FB减小到一个临界值，即该分力约等于井下仪器与井壁的磨擦力，这时，井下仪器再也无法借助于自身重力向井底方向运动，测井电缆下放井下仪器的作用消失。因此在井斜角大于65°的大斜度井和水平井中，必须借助外力将井下仪器推至井底，以便进行测井。从图2－1可以看出：Ff＝KFN＝KFGsinαFB=FGcosα水平井测井技术的使用条件式中：Ff－井壁与井下仪器之间的磨擦力；FＢ－由井下仪器所受重力造成的使井下仪器向井底方向运动的分力；FＧ－井下仪器所受重力；FＮ－由井下仪器所受重力造成的使井下仪器垂直于井壁方向运动的分力；α－井斜角另外，在井眼状况比较恶劣的情况下，如：台阶、缩径、键槽、狗腿、大肚子、扭方位等也会造成仪器遇阻，使得常规测井无法进行。水平井测井技术的使用条件为了解决这些难题，国内外各专业测井服务公司经过不断探索，相继研制出了用于起下常规电缆测井系统（包括井下仪器和测井电缆）的辅助工具（水平井工具），这些工具的研制成功为我们进行各种不同类型的大斜度定向井、水平井、复杂井、疑难井的测井提供了强有力的保障。目前，胜利测井公司已经拥有湿接头式、保护套式两种类型的裸眼井水平井测井工具，能够根据用户的不同需要，完成大斜度定向井、水平井、复杂井、疑难井等的测井任务，为顾客提供优质服务。我们也曾多次到外部市场为客户提供水平井测井服务和进行技术输出，赢得了用户的一致好评，取得了明显的经济效益和社会效益。水平井测井技术分类近年来，随着大斜度定向井和水平井数量的不断增加，国内外各专业测井服务公司已经研制出了许多用于起下常规电缆测井系统（包括井下仪器和测井电缆）的辅助工具，这些辅助工具可大致分为两类：一类是钻杆输送电缆测井工具；另一类是挠形管（又称蛇形管）输送电缆测井工具。与此同时，国内外一些钻井服务公司和专业测井服务公司已经相继研制成功了无电缆随钻测井仪，并且在大斜度定向井和水平井的钻探过程中得到了广泛的应用，对水平井市场构成了一定的冲击。这里结合咱们公司现有水平井测井工具给大家介绍钻杆输送电缆测井技术。钻杆输送电缆测井技术目前，国内外主要有两种类型的钻杆输送电缆测井技术。一种是主要由湿接头、旁通短节等组成的湿接头式钻杆输送电缆测井技术，具有代表性的有斯伦贝谢公司的困难条件测井系统（TLCS）和哈里伯顿公司的仪器推进系统（TOOLPUSHER）、西方阿特拉斯公司的PCL。另一种是主要由仪器保护套和旁通短节等组成的保护篮筐式钻杆输送电缆测井技术，具有代表性的是胜利油田测井公司研制的SPC-1型保护篮筐式钻杆输送电缆测井技术。胜利测井公司在借鉴吸收国外湿接头式水平井测井技术的基础上，研制出了湿接头式水平井测井工具（水平井引导仪），在实际的测井施工中获得成功，到目前为止，已完成了近百口井、二百个井次的水平井测井任务。湿接头式水平井测井技术湿接头式水平井测井技术（图4）主要由旁通短节、过渡短节（公头外壳）、井下快速接头（公头总成）和泵下接头（泵下枪总成）组成（图5），还包括一整套完备的辅助工具（图6a）、（图6b），共同完成水平井施工。湿接头式水平井测井技术-工作原理仪器串由过渡短节连接到钻杆底部，用钻杆把仪器输送到测量井段顶部，然后，电缆通过泵下接头与井下快速接头在泥浆中完成对接连结到仪器串上，因此这种连接通称湿联接，这两部分通称湿接头。电缆由旁通短节側孔进入钻杆内腔，旁通短节以上的电缆在钻杆外面，旁通短节以下的电缆在钻杆里面，旁通短节不能离开套管。湿连结完成后，对仪器供电检查，固定电缆夹，仪器串由钻杆一次一柱输送过整个测量井段，然后，上提测井。电缆旁通短节钻杆套管钻杆泵下接头过渡短节井下快速接头仪器串图4湿接头式水平井测井技术-主要装备过渡短节泵下接头（图5）旁通短节井下快速接头湿接头式水平井测井技术-辅助设备偏心短节防灌短节导向胶锥加强保护套间隙器（图6a）（图6b）张力短节旋转短节柔性短节主要装备-旁通短节为电缆进出钻杆提供通道，并在电缆与仪器连接成功后，将电缆固定好，实现钻具与绞车的同步运行。由于旁通短节以上的电缆在钻具的外面，旁