工程测井在钻井事故处理中的应用.pdf

第3 7 卷第3 期 2 0 0 9 年5 月 石油钻探技术 P E T R I 。E U MI R I I ．L I N ； T E 【、H N l Q U E S V 0 1 ．3 7 ，N o ．3 M a v 。2 0 0 9 ．．现场与经验◆ 工程测井在钻井事故处理中的应用 李子杰1崔胜波2魏学敬3 1 ．胜利石油管理局黄河钻井总公司，山东东营2 5 7 0 9 7 ；2 ．胜利石油管理局测井公司，山东东营2 5 7 0 9 6 ；3 ．中原石油勘探局 钻井一公司，河南濮阳4 5 7 0 0 1 摘要在处理钻井和完井作业过程中发生的井下事故时，工程测井能够给工程技术人员提供井下的信息，降 低事故处理的难度，加快事故处理的速度，减少事故损失。介绍了5 种工程测井方法的原理和使用范围，举例说明 了各种测井方法的应用效果。分析表明运用变流量测井和井温测井能够准确判断管柱漏失的位置；问题点不在 管柱接箍及其附近时，3 6 臂井径成像测井能够描绘出漏失点的形状；感应测井和电磁探伤测井对裸眼井段内鱼头 位置的判断较准确，电磁探伤测井对裸眼井段内有两根管柱时第一、二鱼头位置的判断也都准确。 关键词钻井事故；流量测井；井温测井；成像测井；感应测井；电磁探伤测井 中图分类号T E 2 8 ；P 6 3 1 ．8 1文献标识码B文章编号1 0 0 卜0 8 9 0 2 0 0 9 0 3 一0 1 1 4 一0 4 随着国际石油需求量的不断增长，各个油田都在 增加钻井的数量，造成套管供不应求，质量问题剧增； 另外，在钻井施工中出现钻具事故、钻具弯曲插入井 壁时，很难摸到鱼头，常规的方法往往会出现假象，导 致打捞失败，轻则埋钻具填井侧钻，严重的会造成全 井报废；还有由于一些原因，在完井后还会出现套管 柱漏失、无法进行作业和生产，造成井眼质量不合格。 遇到以上问题，如果没有工程测井技术，技术人员将 很难判断套管出现问题的具体位置和井下情况，更谈 不上如何处理和补救。为此，笔者分析说明了5 种工 程测井技术的工作原理、使用条件和应用效果，以对 现场工程技术人员有一定的指导和借鉴作用。 1井温测井和流量测井查找漏失点 1 ．1 井温测井 1 ．i ．1 工作原理 井温测井分井温梯度测井、微差井温测井和径 向微差井温测井。一般谈到的井温测井指的是井温 梯度测井[ 1 ] 。 地球是一个散热体，在未被扰动的情况下，某点 的温度只是其位置的函数，与经过的时间无关。在 钻井过程中、固井注水泥、生产井或注入井中地温场 的这种状况受到破坏。沿井身各深度点的温度，有 的会偏离正常地温，出现井温异常，而井温测井解释 就能确定产生这种异常的原因。在地层未被扰动的 情况下，地层温度与深度呈线性关系。当地温梯度 已知的情况下，某一深度的地层温度 T 。 为口] T d T 。 G D ／1 0 0 1 式中，丁0 为地表温度，℃；D 为深度，m ；G 为地温梯 度，℃／1 0 0 m 。 在工程找漏中，注入流体通常使井筒冷却，因此 井温通常低于地层温度，在漏失点的最底部，井温测 井曲线快速上升至地温梯度。 1 ．1 ．2 现场应用实例 梁3 8 一平6 井完井井深34 2 3m ，造斜点井深24 8 5 m ，水平段长4 1 9m ，巾1 3 9 ．7m m 油层套管 钢级N 8 0 ， 壁厚9 ．1 7m m 下深33 5 8 ．9 9m m 。在固井时出现了 水泥浆短路循环，提前返出，为了判断问题点进行了 井温测井。根据井温测井曲线 见图1 ，初步确定漏 点在井深9 0 6 ～9 0 9m 处。后起出套管实际测量，漏 点位置是井深9 0 9 ．7 9m ，位置判断基本准确。 1 ．2 流量测井 1 ．2 ．1工作原理 流量测井用于工程检测找漏。井下流量测井仪 收稿日期2 0 0 8 1o 一1 0 ；改回日期2 0 0 9 一0 4 2 3 作者简介李子杰 19 7 7 ，男，山东莘县人，19 9 9 年毕业于大 庆石油学院石油工程专业，黄河钻井四公司主任工程师，主要从事现 场钻井技术管理与相关领域的研究工作。 联系电话 j 4 6 8 7 { 6 】7 8 万方数据 第3 7 卷第3 期李予杰等工程测井在钻井事故处理中的应用图1梁3 8 一平6 井套管破损变流量井温测井曲线器包括涡轮流量计、示踪流量计以及电磁流量计等。涡轮流量计的传感器是由装在低摩阻枢轴扶持的轴上的叶片组成，涡轮上装有小的磁铁，流体使涡轮转动时，附近的耦合线圈中便产生交流信号，地面系统得到涡轮转速。当流体的流量超过某一数值后，涡轮的转速同流速成线性关系。根据记录的涡轮转速，便可推算流体的流量[ 1 。2 ] 。流量计的频率响应可简写为m ] N 一是 V V 。h 2 式中，N 为涡轮的转速，r ／s ；忌为仪器常数，与涡轮的材料和结构有关，并受流体性质的影响；V 为流体与仪器的相对速度；V 。。为涡轮的转动阈值 始动速度值 ，与流体性质和涡轮摩阻有关。当向井筒内注入一定流量的液体时，在漏失点的上部流速是一定值，在漏失点处流速急剧下降，超过漏失点后流速为零，因此流速急剧下降的底部即为套管的漏点。1 ．2 ．2现场应用实例樊1 5 4 3 井完井井深27 3 0 ．0 0m ，中1 3 9 ．7m m油层套管下深27 2 3 ．7 0m ，下套管过程中一切正常，固井时注入2 6m 3 水泥浆时，振动筛处返出混浆，返出约3 ～4m 3 后，返浆正常。替浆至2 4m 3时，泵压由8M P a 突然降至4M P a 。进行流量测井，根据测井曲线 见图2 ，初步确定漏点在井深4 1 9 ．2m 处。后起出套管实际测量，套管破损位置在井深4 1 9 ．2 8 ～4 1 9 ．4 0m 处，位置判断相当准确。23 6 臂井径测井描述套管损坏情况2 ．1 工作原理及优点3 6 臂井径测井仪是一种接触式测量仪器，即通过仪器的3 6 个测量臂与套管内壁接触，将套管内壁的变化转为井径测量臂的径向位移，通过井径仪内部的机械设计及传递，变为推杆的垂直位移；差动位图2 樊1 5 4 3 井套管破损变流量井温测井曲线移传感器将推杆的垂直位移变化转换成电信号。井下仪器在一周平面上均匀安装了3 6 个位移传感器，每个传感器间夹角为1 0 。，每个测量臂的支点安装在仪器壳体上，通过弹簧的力量支撑使测量臂紧贴在套管内壁上；位移传感器安装在测量推杆磁芯上，每一测量臂都带动一个推杆磁芯，从而将测量臂的径向变化转变为传感器输出电压的变化口_ 3 ] 。主要应用1 实时测量显示3 6 条井径曲线及3条最大、最小、平均值曲线；2 提供套管内结构状况图；3 提供三维彩色成像成果图；4 测量套管内径的变化，评价井眼状况、套管损伤情况。主要特点3 6 臂井径测井仪能在油管内检测油水井各层管柱的壁厚变化及破损情况，节省检查套损时起下油管的时间和作业费用，节约成本，提高工作效率。如果使用铅模需要下钻，而且，如果管柱破裂，但未向井内变形时，下入向铅模无法确定破损的形状。接箍上扣后内壁不平滑，如果在套管接箍上下0 ．5m 内出现套管变形，电i 贝4 曲线的精确度无法准确分辨是由套管损伤还是由套管扣间隙引起，所以出现了电测曲线无法准确判断的情况。2 ．2 现场应用实例樊1 5 4 3 井樊1 5 4 3 井 井况前面已述卡1 3 9 ．7m m 油层套管破损，进行3 6 臂井径成像测井，解释为在第3 7 根套管离母接箍5m 井深4 1 8 ～4 1 9m 处有长约1 0 0m m 、宽2 0m m 的裂缝，电测曲线见图3 。实际起出套管测量的结果为井深4 1 9 ．2 8 ～4 1 9 ．4 0m 处存在长1 2 0m m 、宽5m m 的裂缝。梁3 8 一平6 井梁3 8 一平6 井 井况前面已述中1 3 9 ．7m m 油层套管破损，进行3 6 臂井径成像测井，解释为无法测得套管损伤情况。实际起出套管发现在第8 9 根和9 0 根公母扣连接处 井深9 0 9 ．7 9m 套管本体刺穿 见图4 。出现这种无法辨认的情况是由以下情况引起的，套管接箍上下o ．5m 内， 万方数据 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 石油钻探技术 图3 樊1 5 4 3 井巾1 3 9 ．7m m 油层套管3 6 臂成像曲线 出现接箍上扣后内壁不平滑，和电测曲线的精确度 无法准确分辨是由套管损伤还是由套管扣间隙引 起。 图4 梁3 8 一平6 井巾1 3 9 ．7m m 油层套管本体损坏照片 3 感应测井确定一个落鱼的鱼头 感应测井是通过研究交变电磁场的特性反映介 质电导率的一种测井方法，套管作为一种铁磁介质， 其电导率远远高于裸眼地层电导率，因而可以用于 检查裸眼地层的鱼头位置。感应测井适用于井眼较 大、用普通方法无法探到鱼头的情况[ 4 ] 。 梁3 8 一平6 井在钻井过程中，中7 3 ．om m 钻杆断 为3 段。首先用中7 3 ．om m 钻杆探鱼头对扣起出 中7 3 ．om m 钻杆5 2 8 ．5m 。每次下钻在井深7 5 3 ．9 m 处遇阻，但无法套进鱼头。通过电测感应曲线测 得巾7 3 ．om m 钻杆鱼头位置在井深7 4 5 ．om 处，最 终摸到鱼头时的井深是7 4 5 ．4m 。分析原因是，由 于钻具弯曲鱼头插到井壁上，每次下钻遇到的位置 是在鱼头的下面，给人形成摸到鱼头的假象。 ￡一一d 垂／d ￡ 3 d ①一B d S 4 式中，西为磁通量，w b ；f 为时间，s ；S 为线圈截面 积，m 2 ；B 为磁场强度，A ／m 。 当钢管 油管或套管 厚度变化或存在缺陷时， 感应电动势e 将发生变化。通过分析和计算，在单 套、双套管柱结构下，可判断管柱的裂缝和孔洞，得 到管柱的壁厚。电磁探伤测井可透过内层钢管探测 外层钢管的壁厚、裂缝、错断、变形、腐蚀、漏失，射孑L 井段和内外管的厚度等；可准确指示井下管柱结构、 工具位置和套管以外的铁磁性物质 如套管扶正器、 表层套管等 [ 4 ] 。 可通过油管测量检测多层管柱的损坏情况；仪 器的小直径使测井成功率大大提高；可以在正常生 产的情况下进行测井，测量结果不受井内钻井液类 型、套管壁上的石蜡等井内物质的影响。对于井下 情况复杂不能保证仪器安全的情况下可以下人钻 杆，然后在钻杆内下入电磁探伤仪测鱼头位置】。 电磁探伤测井能够反映铁磁物质的增加或者减 少，所以在裸眼段和技术套管、表层套管中找鱼头位 置的优势非常明显，可节省检查套损时起下管柱的 时间和作业费用，降低成本，提高工作效率。该测井 方式克服了存在两根钻具时，感应测井不能测到第 二个鱼头的难题。 4 ．2 现场应用实例 处理梁3 8 ～平6 井断钻杆事故时，通过电测感应 曲线测得了第一个鱼头的位置，但利用该技术无法 判断第二个鱼头的位置。由于电磁探伤仪器的外径 较小 中4 3 ．om m ，能够通过第二个鱼头的可能性较 大，故采用该测井技术再次证实第一个鱼头在井深 7 4 5 ．4m 处，同时测的第二个鱼头在井深7 8 4 ．om 处。最终摸到第二个鱼头的位置恰好是在井深 7 8 4 ．Om 处，第一个鱼头的位置在井深7 4 5 ．4m 处， 电测数据和实际完全吻合，充分证明了电磁探伤对 存在一个落鱼和同时存在两个落鱼的井眼，对鱼头 位置的判断准确。 4电磁探伤确定一、两个落鱼的鱼头 5 结论与认识 4 ．1 测井原理和主要特点 1 井温测井和流量测井对管柱漏失点的判断基 电磁探伤测井仪的物理基础是法拉第电磁感应 本准确。 定律。给发射线圈供一电流，接收线圈产生随时间 2 采用3 6 臂成像测井检测套管本体缺陷和损 变化的感应电动势e ] 。e 的计算公式为伤具有很高的精确度，但对在套管接箍附近的情况 万方数据 w w w . b z f x w . c o m 第3 7 卷第3 期李子杰等工程测井在钻井事故处理中的应用无法分辨。3 感应测井和电磁探伤测井对裸眼井段内的鱼头位置的判断较为准确，电磁探伤测井对裸眼井段内有两根管柱时第一、二鱼头位置的判断也很准确。4 3 6 臂成像测井、感应测井、电磁探伤测井三种测井技术应用于事故处理，解决了常规方式无法解决的难题它们能够准确判断井下情况，有的减少了近一半的时间和经济损失，有的将近报废的井 如梁3 8 一平6 井 重获新生。该类测井技术，应该在井下事故处理中推广应用。参考文献[ 1 ] 吴锡令．生产测井原理[ M ] ．北京石油工业出版社，1 9 9 7 ．[ 2 ] 郭海敏．生产测井导论[ M ] ．北京石油丁业出版社，2 0 0 3 ．[ 3 ] 耿全喜，钟兴水．油田开发测井技术[ M ] ．山东东营石油大学出版社，19 9 2 ．[ 4 ] 郭海敏，戴家才．生产测井[ M ] ．北京石油工业出版社，2 0 5 ．[ 审稿侯绪田]A p p l i c a t i o n so fE l e c t r i cL o g g i n gi nD o w n h o l eA c c i d e n tT r e a t m e n tL iZ i ji e lC u iS h e n g b 0 2W e iX u e ji n 9 3 1 ．Y O Z Z o 议，R i 可P rD ，．i Z Z i 行gC o r p o r 以f i o 以，S 矗g ”g Z iP P ￡，．o Z P “mA d ，咒i 行i 5 ￡r n f i o 咒，D o ，z g y i ”g ，S “钾d o n g ，2 5 7 0 9 7 ，C i ”Ⅱ；2 ．L o g g i n gC ，优户n ”y ，S P 卵g Z iP P ￡r o Z P 甜7 nA d ，”i n i s ￡r 以￡i J 挖，D o 柙g y i 行g ，S 矗“卵d o 理g ，2 5 7 0 9 6 ，C i 咒Ⅱ；3 ．1 s ￡D r i Z Z i 理gC 0 7 ”p “”y ，Z 矗o ”g y ““行P P f r o Z P 甜优E z 户Z o ，_ 以≠i o 门B “，．e n “，P “y 以订g ，H P 门＆”，4 5 7 0 0 1 ，C 矗i 咒n A b s t r a c t I nt h ep r o c e s so fd e a l i n gw i t hd o w n h o l ea c c i d e n t so c c u r r e dd u r i n gd r i l l i n ga n dw e l lc o m p l e ～t i o no p e r a t i o n s ，e l e c t r i cl o g g i n gp r o v i d e sd o w n h 0 1 ei n f o r m a t i o n ，m a k ei te a s i e rt od e a lw i t ha c c i d e n t s ，s p e e du pa c c i d e n tt r e a t m e n t ，a n dr e d u c ed a m a g e s ．T h i sp a p e rp r e s e n t st h ep r i n c i p a l sa n da p p l i c a b i l i t yo f51 0 9 9 i n gm e t h o d s ．A n a l y s i si n d i c a t e st h a tv a r i a b l ef l o wr a t el o g g i n ga n dt e m p e r a t u r el o g g i n gc a nv e r i f y1 0 s sp o s i t i o no np i p e s ，t h e3 6 一a r mw e l l b o r es i z ei m a g i n gl o g g i n gc a nd e s c r i b et h es h a p eo fl o s sp o s i t i o n ，i n d u c e dl o g g i n ga n de l e c t r o m a g n e t i cl o g g i n gc a nb eu s e dt oju d g ep o s i t i o no ff i s hh e a di no p e nh o l e ，a n de l e c t r o ～m a g n e t i cf l a wd e t e c t i o nl o g g i n gc a nb eu s e dt od e t e r m i n ep o s i t i o n so ft h ef i r s ta n dt h es e c o n df i s hh e a di nc o n d i t i o n so fb e i n gt w op i p e si no p e nh 0 1 e ．K e yw o r d s d r i l l i n ga c c i d e n t ；f l o wl o g g i n g ；t e m p e r a t u r e1 0 9 9 i n g ；i m a g i n gl o g g i n g ；i n d u c t i o nl o g g i n g ；e ～l e c t r o m a g n e t i cd e f e c t1 0 9 9 i n g也尔也乖出尔出乖出乖出尔出舔出尔也尔也尔出尔出尔出尔出乖出乖出乖出乖出乖出尔也乖也尔出乖烁也尔出乖出乖出尔出乖出乖出乖出乖也乖出乖 尔也尔也夼也乔也尔也乔出乖出乖也尔出乖出尔也乖出尔出不出尔出尔S P E 9 9 1 5 8 ，2 0 0 8E f f e c t i v eH i g h D e n s i t yW e b o r eC l e a n i n gF l u i d s B “n e - B a s e da n dS o d s F r e e盐水基无固相高效高密度井眼清洗液应用清洁无固相完井盐水置换钻井液是完井作业的一个关键步骤。随着钻井水域及井深越来越深 井深超过76 0 0m ，常规作业方法和清洗液已难以满足完井作业的要求。常规井眼清洗液是淡水或加有表面活性剂的海水，用来除去井眼中的固相和水润湿管。在应用低密度清洗液洗井时，会在压井液与地层、套管和固井尾管之间产生负压差。在许多情况下，该负压差可能会使尾管顶部作业失败的风险增加特别是在井眼没有进行井眼完整性试压的情况下。另外，随着钻机／分摊成本的增加，需要高泵速以减少完成这些作业花费的时间。而泵速与需要的泵压间接成正比关系，加重隔离液减少了总压差，从而允许使用更高泵速。为了克服这些清洗液的密度限制，常规技术措施 如增加水马力、增加清洗液固相等 都有其固有的局限性并同时降低清洁效率，而且常规表面活性剂在高密度盐水中没有活性或无效，需要开发新的适用于盐水的表面活性剂和相应的平衡顶替工程设计。该文介绍了在深海和近海油气井平衡顶替中应用的一种新型盐水基无固相高密度清洗液室内试验和现场应用情况。该新型高密度清洗液基于为确保有效井眼净化、井眼设计参数和顶替模拟而开发的表面活性剂新技术，另外加重隔离液有助于降低泵压和井眼压差。在一个井例中，使用常规水顶替预期最大泵压超过6 3M P a ，而应用该新型清洗液则降至2 1M P a 。密度大于2 ．1g ／c m 3 的高密度清洁液已经配制并成功应用，没有影响清除效率并且显著降低了压差。[ 闫循彪译] 万方数据 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 工程测井在钻井事故处理中的应用工程测井在钻井事故处理中的应用 作者李子杰， 崔胜波， 魏学敬， Li Zijie， Cui Shengbo， Wei Xuejing 作者单位李子杰,Li Zijie胜利石油管理局,黄河钻井总公司,山东,东营,257097， 崔胜波,Cui Shengbo胜利石油管理局,测井公司,山东,东营,257096， 魏学敬,Wei Xuejing中原石油 勘探局钻井一公司,河南,濮阳,457001 刊名 石油钻探技术 英文刊名DRILLING PETROLEUM TECHNIQUES 年，卷期2009，373 被引用次数0次 参考文献4条参考文献4条 1.吴锡令 生产测井原理 1997 2.郭海敏 生产测井导论 2003 3.耿全喜.钟兴水 油田开发测井技术 1992 4.郭海敏.戴家才 生产测井 2005 本文链接 授权使用长江大学cjdx，授权号20537d16-aa3b-491a-a908-9e5d0107deb5 下载时间2010年12月31日