水平井测井技术-全

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。
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1000多口井的水平井测 井任务。
水平井概况-国内
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-国外
直至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。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。
裸 眼 井 水 平 井 测 井 技 术
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°。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。50年代中 期至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，60年代后期至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。
水平井测井技术-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。
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。
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。
电缆
钻杆 套管 旁通短节
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
旁通短节
过渡短节
井下快速接头 泵下接头
（图5）
湿接头式水平井测井技术-辅助设备
张力短节
偏心短节 防灌短节
旋转短节
导向胶锥
柔性短节
加强保护套
间隙器
（图6a）
（图6b）源自文库
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，旁通短节不能离开套管， 以免损坏电缆，所以，一次最多测量长度为套管长度（图 7）。侧孔是电缆进出通道，并配以密封总成共同完成对 钻具内泥浆的密封；设有放臵电缆夹和固定剪切螺栓的地 方。
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）。
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。 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，而是需要解决许许多多的难题：
从图2－1可以看出：Ff＝KFN＝KFGsinα
FB=FGcosα
水平井测井技术-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。
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，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。
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。
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。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。水平井段一般仅有300～400ft。
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： 钻杆输送电缆测井工具； 挠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。这里结合测井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。
水平井测井技术-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。
水平井测井技术-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。