超深侧钻水平井测井工艺在塔河油田的应用

罗荣，李双林，罗军

（1.中国石化西北油田分公司工程监督中心，新疆轮台841600；2.中国石化胜利石油管理局测井公司，山东东营257096）

超深侧钻水平井测井工艺在塔河油田的应用

罗荣1，李双林2，罗军1

（1.中国石化西北油田分公司工程监督中心，新疆轮台841600；2.中国石化胜利石油管理局测井公司，山东东营257096）

系统分析塔河油田超深侧钻水平井测井作业过程的施工难点，主要包括湿接头对接成功率低、仪器温度性能难以得到有效保证、仪器组合方式受到限制、施工过程中会存在一些井下风险等因素。从井筒准备、仪器串性能检测与组合、施工过程控制、井口电缆防护等4个方面入手，形成较完善的超深侧钻水平井测井工艺和配套施工方案。超深侧钻水平井测井如果井底温度超出了常规仪器175℃／140MPa的工作范围，应使用高温仪器进行施工；施工前应认真检测仪器的温度性能；采取高温烘箱检测法时其加温温度应提高至175℃；井口电缆防碰装置对钻具输送时测井电缆在井口的安全起到了非常有效的保护；现场多个施工单位之间的紧密配合也是安全顺利取全取准测井资料的关键因素之一。该工艺能够应用到水平井和复杂深井直井施工中。超深侧钻水平井测井工艺在塔河油田先后完成近40井次的施工任务，一次施工成功率达到90%。

超深侧钻水平井；测井工艺；施工方案；塔河油田

0 引 言

塔河油田奥陶系缝洞型碳酸盐岩油藏是在大型古隆起上经过多期构造岩溶作用形成的风化壳和断裂形成的缝洞为储集体的整装块状油藏，储层非均质性强，空间分布具有相当的随机性，致使部分井在完井后未获得工业油气流或是在开发一段时间后被迫停产。为了充分挖掘老井剩余资源，提高储量动用程度，塔河油田近几年布设了多口在老井眼基础上进行开窗侧钻、井深均超过6 000m的超深短半径水平井。

塔河油田水平井测井施工主要采用湿接头钻具输送测井技术，该技术在超深侧钻井测井作业过程中受到井深、钻具输送测井时间长以及井底温度高等因素的影响，容易造成湿接头对接不成功、井下仪器工作不正常等异常情况的发生。根据相关资料［1－2］，国内目前主要是从测井仪器串的保护及连接方式考虑和解决侧钻井测井中的一些问题，但这些工艺在塔河油田超深侧钻水平井测井施工时会有一定的局限性。为了取全取准测井资料，本文结合塔河油田超深侧钻水平井的钻井和地质条件，从井筒准备、仪器串性能检测与组合、施工过程控制、井口电缆防护等4个方面入手，通过不断摸索，逐步完善和形成了适应于该地区井深、井底温度高、地质情况复杂等特点的超深侧钻水平井测井工艺和配套施工方案，取得了较好的应用效果。

1 塔河油田超深侧钻水平井测井作业难点

塔河油田超深侧钻井的平均井深为6 470m，部分井深超过7 000m，采用149.2mm钻头钻进，加之井眼轨迹曲率半径较小，会给测井作业带来一些难度。

1.1 湿接头对接

受到钻井液性能和循环排量影响，湿接头对接成功率低。湿接头测井技术在测井施工中最重要的特点就是需要保证湿接头能够对接成功。对接成功的关键是钻井液的携沙能力必须强，能够最大限度地将钻井液中固相返出。塔河油田侧钻水平井钻进时钻井液密度一般为1.15～1.20g／cm3、漏斗黏度45～60s，携沙能力较弱；加之井深、井眼小等因素的影响，造成循环水力压耗主要集中在环空压耗［3］，循环排量受到限制，进一步影响了钻井液中固相的返出，从而影响了湿接头对接的成功率。

1.2 仪器的耐温性要求

钻具输送时间长，对仪器的耐温性能提出更高要求。侧钻水平井的平均井深为6 470m，井底最高温度在140～155℃之间；仪器从入井到测量完成需要35h左右，井下仪器长时间在高温环境下工作，对仪器的耐温性能提出了更高要求。

1.3 仪器串组合方式

井眼轨迹曲率半径小，对仪器串组合方式有很大的局限性。水平井测井井下仪器串若配置不妥，当井眼轨迹曲率半径较小时有可能导致仪器不能通过，甚至造成仪器串被折断。塔河油田侧钻水平井测井项目主要为双侧向（或双感应－八侧向）、井径、自然伽马、自然电位、井斜、方位、声波、中子等。由于测量项目固定，为了节约施工时效，必须一趟施工完成，给仪器串的组合方式带来了很大的局限性。

1.4 钻具输送过程中的井下风险

部分井井况复杂，钻具输送过程中存在井下风险。在钻进过程中，若钻井参数选择不合适，会造成井眼轨迹和设计存在较大偏差；或是在地层界面处形成不规则的台阶井眼。测井仪器的刚性强度远小于钻具，当输送过程中穿过上述复杂井眼时会存在井下风险。

2 超深侧钻井测井工艺及配套方案

2.1 测井前井筒准备

测井前，井筒准备工作必须考虑湿接头测井技术特点，并保证井眼畅通，确保测井仪器能够顺利下放到底。井筒准备工作主要从钻井液循环和通井作业2个方面进行。

2.1.1 钻井液循环

钻井液循环的核心目的是通过循环调整钻井液性能，达到降低固相含量、维持井壁稳定的效果。针对超深侧钻井井眼小、致使循环排量受到限制的特点，可采取以下方式进行循环：在钻具下至井底后，首先应使用高黏切钻井液循环1～2周后，替换为正常钻进时的钻井液循环2～3周；在起至开窗口位置时再循环1～2周，直至固控设备上无岩屑等影响湿接头对接的固相返出后方可起钻。在循环过程中要尽可能地使用大排量，固控设备使用率要达到100%，保证有效清除劣质固相。

2.1.2 通井作业

塔河油田侧钻水平井在水平段钻进时的钻具组合一般为Φ149.20mm钻头＋Φ120.00mm（1°～1.5°）单弯动力钻具＋Φ120.00mm定向接头＋Φ88.90mm无磁承压钻杆＋Φ88.90mm斜坡钻杆（依据水平段长度进行调整）＋Φ88.90mm加重钻杆×200.00m＋Φ88.90mm钻杆［4］。

为了保证循环时能使用尽可能大的排量，在通井时应将单弯动力钻具和定向接头去掉；为提高井壁的规则性，须增加1个扶正器。在通井时可用采的钻具组合如Φ149.20mm钻头＋单流阀＋Φ147.00mm扶正器＋Φ88.90mm无磁承压钻杆＋Φ88.90mm斜坡钻杆（依据水平段长度进行调整）＋Φ88.90mm加重钻杆×200.00m＋Φ88.90 mm钻杆。如果在钻进过程中，起下钻摩擦阻力较大，为了确保测井仪器在井下的安全，可在通井钻具组合中钻头与扶正器之间增加和测井仪器串长度相当的Φ88.90mm钻挺，模拟测井井下仪器的刚性进行通井。

如果前期钻井过程中井下情况比较复杂，通井过程中还应该模拟钻具输送测井，即在接卸钻具时保持和输送测井时一样的停留时间，如果钻具不发生粘卡和其他复杂情况才能进行测井作业。

2.2 仪器串性能检测与组合

2.2.1 仪器串性能检测

塔河油田所使用的测井井下仪器温度和压力性能均为175℃／140MPa，耐压性能都能适应井况。但由于输送时间较长，需要保证仪器具有良好的温度性能。温度性能检测可以采取2种方法。①高温烘箱检测。将需要下井的仪器放入高温烘箱中进行检测，结合工区情况，一般加温至145℃保持3～5h工作状态正常，仪器1次完成施工的成功率在90%以上。②电缆模拟检测。用电缆将仪器下至开窗口附近，静止0.5h，如果仪器状态正常，说明其温度性能能够满足测井需要。使用该方法需要注意在仪器起出井口后，应在地面放置一段时间，待保温瓶内热量散去后再接输送工具开始下钻。

2.2.2 仪器串组合

为了保证仪器串能够顺利通过造斜率大的井段，结合国内外经验计算仪器串的最大刚性长度为［5］

式中，L为仪器串最大刚性长度，m；R为井眼曲率半径，m（R＝5729.66／b，b为每100m井斜变化量）；B为钻头尺寸，m；D为最大仪器外径，m。

依据式（1）计算出最大刚性长度L后，在小于这一长度仪器间配接柔性短节，使其具备弯曲性能，具有适应井眼能力［5］；为了确保放射性源在井下的安全，中子仪器以上应尽量避免配接柔性短节。

2.3 施工过程控制

在井眼准备时，已经利用钻井液对井筒进行了非常充分的循环。考虑到工区超深侧钻井都是在套管内或是致密岩性井段对接，所以在对接前可以不循环钻井液；还可结合井身结构适当将湿接头对接深度上移500m左右，尽量减少仪器对接时在相对高温环境下的停留时间。

在下钻和测量过程中，要利用井下张力系统密切观察井下仪器的受力情况，如果张力超过2t，应停止下放并活动钻具通过遇阻点；反复3次无效，必须起钻通井后再进行施工。

2.4 井口电缆防碰工艺

测井电缆是由井口引出，利用侧拉小滑轮将电缆导向天滑轮。钻井起下钻与测井起下电缆过程是同步的，在起下钻的瞬间钻具不可避免会带动吊卡摆动，极易碰伤或碰断在井口运行的电缆，造成严重后果。塔河工区采用自主研发的井口电缆防碰装置解决这一问题。该装置由电缆导轨和U型垫板（见图1）2个部分组成，其主要原理是将吊卡抬高，使其下沿高于井口电缆位置，同时在导轨上设置电缆保护槽，保证电缆不被吊卡碰伤或碰断。

图1 井口电缆防碰装置示意图

3 应用实例分析

按照上述步骤，2009年以来先后完成了近40井次的超深侧钻水平井测井施工任务，1次施工成功率达到90%。TPACX井为1口短半径超深侧钻井，完钻井深7 453.00m（垂深6 939.00m），水平位移560m，侧钻位置6 792.0m，钻头直径149.2 mm，井底温度159℃。图2为该井井眼轨迹平面投影图；图3为井眼轨迹三维投影图；图4为测井曲线综合图。

该井通过上述工艺和措施，顺利取全取准了全部资料，创造了塔里木盆地最深水平井的施工纪录。

4 结 论

（1）超深侧钻水平井测井工艺不仅能够应用到水平井施工中，也可应用到一些复杂的深井直井中。

（2）超深侧钻水平井测井首先需要解决的是仪器长时间在高温度环境下工作，其各项性能特别是温度性能是否稳定。如果井底温度过高（超出了常规仪器175℃／140MPa的工作范围），应使用高温仪器进行施工；施工前应认真检测仪器的温度性能；采取高温烘箱检测法时其加温温度应提高至175℃。

（3）通过现场应用，井口电缆防碰装置对钻具输送时测井电缆在井口的安全起到了有效的保护。

（4）超深侧钻井作业由于施工时间较长，涉及现场多个施工单位，各方之间的紧密配合也是安全顺利取全取准测井资料的关键因素之一。

［1］ 尹清铎，王希州.侧钻开窗井测井工艺技术及应用［J］.石油仪器，2004，18（增刊）：4－5.

［2］ 万平杰.湿接头水平井测井中的技术难点［J］.测井技术，2005，29（3）：268－271.

［3］ 符俊昌，刘匡晓，，刘明国，等.侧钻水平井钻井技术在塔河油田的应用研究［J］.石油天然气学报，2005，27（4）：622－623.

［4］ 余福春.塔河油田超深侧钻水平井钻井技术研究与应用［J］.石油天然气学报，2009，31（5）：314－315.

［5］ 肖世匡.水平井测井工艺在江汉油田的应用研究［J］.石油天然气学报，2010，32（2）：104－105.

The Appliacation of The Ultra－Deep Sidetrack Horizontal Well Logging Technology in Tahe Oilfield

LUO Rong1，LI Shuanglin2，LUO Jun1
（1.Engineering Supervision Center，Northwest Oilfield Company，SINOPEC，Luntai，Xinjiang 841600，China；2.Well Logging Company，Shengli Petroleum Administration，Dongying，Shandong 257096，China）

There are some difficulties in logging operations in the ultra－deep sidetracked horizontal wells in Tahe oilfield，such as poor wet－connector docking，strict tool temperature－resistant performance，limited logging tool combination and unknown downhole risks while conveying the drilling strings.To solve the above problems，proposed is a new and more complete ultra－deep sidetracked horizontal well logging technique and its supporting logging program，which includes wellbore preparation，tool performance test and combination，logging process control and protection of the wellhead cable.If the downhole temperature is above 175℃／140MPa，we should use higher temperature－resistant logging tool；the tool’s temperature performance must be carfully tested before logging operations；if the high temperature drying over testing method is used，the tool’s temperature should be warmed up to 175℃.The anti－collision device of well head cable can effectively protect the logging cable during the drilling tool conveying.Close cooperation among the in－situ logging units is also important for obtaining complete and accuracy log data.This technology has been applied in Tahe oilfield for 40times，and the success rate of one log run is 90%。This technology can not only be used to the log operation of the horizontal wells but also to logging operation of some complex deep straight wells.

ultra－deep sidetracked horizontal well，logging technology，operation program，Tahe oilfield

P631.84

A

2011－11－28 本文编辑 李总南）

1004－1338（2012）03－0300－04

罗荣，男，1982年生，工程师，从来事现场测井监督管理工作。