陈金宏 冯 雷 蔺 凯 胡少华 赵 睿

(1.中国石油集团测井有限公司华北事业部，河北 062552；2.中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司第四采油厂，河北 062552)

测井新工艺在煤层气水平井的应用

陈金宏1冯 雷1蔺 凯1胡少华1赵 睿2

(1.中国石油集团测井有限公司华北事业部，河北 062552；2.中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司第四采油厂，河北 062552)

通过采用爬行器、无缆存储设备、硬电缆等测井新工艺，可以有效解决煤层气水平井测井资料录取难度大、时效低以及施工风险高的问题。本文介绍了适用于煤层气水平井的测井新工艺，提出了煤层气水平井固井质量测井的技术方案，这些新工艺在提速提效和保障井筒测井安全上作用明显。

爬行器 无缆存储设备 硬电缆

随着国家对新能源的开发，煤层气水平井的数量迅速增多，但受煤层气水平井井况和配套设备的影响，传统的水平井测井施工工艺非常受限。爬行器、无缆式存储设备、硬电缆等测井新工艺的发展，有效的解决煤层气水平井测井资料录取难度大、时效低以及施工风险高的问题，大大提高作业时效和作业安全性。

1 爬行器

爬行器适用于水平井或大斜度井的套管井测井作业，是一种将测井仪器输送到预定位置的特殊工具，具有操作方便、工作效率高及使用成本相对较低的特点。

1.1 技术特点

爬行器是自成一体的独立系统，包含地面控制系统和井下仪器两部分，与测井绞车配合即可工作(图1所示)。

图1 爬行器连接示意图

地面控制系统包括地面控制箱、笔记本电脑，是爬行器的控制操作中心，按照操作人员的操作指令，控制爬行器的启动、停止、工作方向、速度，监视并记录各种地面及井下仪器的工作状态和工作参数。操作人员通过这些信息，对爬行器进行控制、调整，使其工作在最佳状态。

1.2 施工工艺及过程

1.2.1 收集数据

到井队了解井筒状况，收集井筒井深、井温和水平段长度，分析连斜数据，了解其狗腿度状况。

1.2.2 检查仪器

在地面检查好爬行器设备的工作状态,包括齿轮磨损和仪器油量,配接测井仪器。根据套管内径调整滚轮扶正器的滚轮大小，保证其套管内径基本一致。

1.2.3 连接井下仪器

将井下测井仪器的最下端配接轮式扶正器底鼻，测井仪器最上端连接带转换接头的扶正器，以便与爬行器下端相连。将补偿短节、驱动短节及推靠短节同时吊装与井口扶正器对接。对接完以后将扶正器短节与推靠短节相连接，然后将张力CCL短节、电子线路短节与井下扶正器短节相接。在张力CCL短节上再加装扶正器短节，配上旋转短节，最后连接马龙头，此时爬行器井下仪配接完成。进行固井质量测井时，所有仪器可分3次吊装：TPMS+GR+CCl+CBL、扶正器+(补偿短节、驱动短节及推靠短节)+下转接头扶正器、旋转短节+上转接头扶正器+张力CCL短节。

1.2.4 仪器下放测井

按规定速度下放仪器至自然遇阻，遇阻后继续下放电缆10m左右，利用地面系统控制爬行器打开爬行轮进行爬行作业，并利用电压和电流控制爬行速度。当仪器爬行遇阻后，爬行器地面系统显示电流增大，系统自动泄压停止爬行。

1.2.5 仪器上提测井

按规定速度上提仪器并记录测井。

1.2.6 现场资料验收及处理

在收集测井资料的同时，可对测井资料进行验收，确保资料真实可靠。

1.3 井筒适应能力

要求套管内壁无变径、无变形、无破损、无出砂、 无污物， 作业前通井及洗井， 保证管道内壁清洁。

实际施工过程中，由于井眼轨迹过于复杂、管柱曲率变化过大、井下油砂及杂物、套管变形引起的爬行器行进遇阻，仪器串上提遇卡均有发生。一旦遇卡，爬行器的解卡和打捞是较为困难的。

1.4 应用效果分析

乔平2井深2324m，在1412m处左右井斜达到75°，仪器无法自由下放，改用爬行器爬行，爬行至2300m。整个爬行过程耗时个5小时，爬行900m左右，平均每小时爬行200m左右。

爬行器测井施工作业可以有效地解决多芯测井仪器在水平井套管井下井困难的问题，能够高效的完成水平井的测井任务，尤其是在不占用钻机条件下，可以节约出大量的钻井时间。

2 无缆存储设备

该工艺主要使用存储直读式固井质量测井仪，该仪器一次下井能同时测出声幅曲线、变密度曲线、磁定位曲线、伽马曲线、井温曲线和压力曲线，可以解释第一胶结面(水泥和套管)和第二胶结面(水泥和地层)及相关参数测井数据，主要应用于水平井、大斜度井等电缆无法下放仪器井况的固井质量检测。存储直读仪器是由声系、电子仪器、电池筒、地面箱体、软件组成(图2所示)。

图2 存储仪器结构示意图

2.1 技术特点

无缆存储式测井系统由下井仪器、地面时深采集系统和现场资料处理系统三部分组成。下井仪器采用高温电池供电，在仪器内部芯片的控制下，根据工作的程序，按照一定的时间间隔对测量信息进行采集和存储，在仪器内部存储一个随时间变化的测量信息数据文件。地面时深采集系统通过钻井绞车传感器、大绳张力传感器或输送的钻具的长度，完成钻具下放、上提时的仪器深度测量，生成一个测井时深数据文件，时深数据文件按照一定的时间间隔存储仪器的深度信息。下井仪器存储的数据信息与地面时深数据信息都与时间有关联，通过测后数据处理软件得到测井曲线。

2.2 施工工艺及过程

2.2.1 收集数据

到井队收集井斜数据、钻具(油管)、套管数据，并召开施工协调会。

2.2.2 安装深度系统

将绞车传感器安装在钻井绞车滚筒上，将大绳张力传感器安装在死绳上。这两个传感器分别通过信号电缆接到实时深度数据采集箱体。

2.2.3 连接井下仪器

通过笔记本电脑与各井下仪器相连，将编制好的仪器工作程序传输到仪器中。根据工作程序，仪器按照一定的时间间隔对测量信息进行采集和存储，在仪器内部存储一个随时间变化的测量信息数据文件。

2.2.4 仪器下放测井

将连接好的仪器吊装到井口，逐步连接钻具(油管)输送仪器，同时启动地面实时深度系统，对仪器下放和上提的深度变化进行全过程检测并记录。仪器下放速度为1min一根钻具(油管)，速度大约为600m/h。下放过程中注意观察张力变化，当张力增大为N时，可判断为遇阻。

2.2.5 仪器上提测井

仪器上提速度为1min一根钻具(油管)，速度大约为600m/h。每次钻具上提至刚好可以放入吊卡的位置。

2.2.6 现场资料回放及处理

检查起出地面的仪器，发现外观正常。将笔记本电脑与井下仪器的存储器连接，将仪器存储的测井数据输送到电脑保存。利用专用软件对仪器存储数据文件及地面记录的实时深度文件进行处理，得到随深度变化的测井数据文件。

2.3 井筒适应能力

该技术对井筒条件要求低，在测井前要先用小钻具(油管)探底。由于电池续航力和存储器大小的限制，仪器连续工作时间最好不要超过18小时，在起下钻测井过程中，不要无故停止，方式仪器工作超时。

2.4 应用效果分析

存储式固井质量测井技术主要针对套管水平井固井质量评价的一种新的测井技术。该技术采用小钻具(油管)输送，时间驱动。通过严格监控施工过程，取得了合格的固井质量测井资料(见图3)。与常规测井技术相比，该技术具有输送能力强、井筒条件要求低，测井资料全、施工安全、测井时效高的特点。

图3 存储测井资料

3 硬电缆

硬电缆是一种可实现挠性油管功能且能在裸眼井、大斜度套管井或水平井中输送井下仪器，完成测井作业的传输设备。

3.1 技术特点

硬电缆常规直径为11.8mm，电缆外铠装高强度硬钢丝(外加高强度钢丝铠装)及工程塑料，其外径为22～36mm。从内到外分别是普通测井电缆、工程塑料外皮、加重元件配重体、加固层、外部工程塑料绝缘耐磨层等。

3.2 施工工艺及过程

在大斜度套管井中依靠电缆自重、配重模块和硬电缆的刚性特点，利用硬电缆在垂直井段的自重及其在水平段的刚性，克服仪器和电缆在水平井段与井壁的摩擦阻力，将测井仪器推送到目的层底部，达到输送测井仪器的目的，不需要钻井队配合，可独立完成测井作业。

硬电缆输送方式有两种：一是直接输送。井身斜度不大或水平井段较短，仪器和电缆的自身重量足以克服仪器的推进阻力时，可以不加外力，直接依靠电缆自身的重力和硬电缆挠性特点将仪器输送到大斜度或水平井内。二是附加外力输送。理论上如果全部采用硬电缆，可借用井内流体加压泵送、钻杆传输等方式直接推动硬电缆和井下仪器，可以大大增加大斜度井或水平井段的测井仪器输送距离。

3.3 井筒适应能力

硬电缆目前测井施工时，套管井60度时为仪器的自平衡阶段。配套应用的硬电缆长度为550m左右，可以完成井斜60°～90°不超过300m的97%的固井质量测井施工作业，连接方式见图4。部分超长段可以使用750m的硬电缆完成施工任务。

图4 硬电缆连接方式

3.4 应用效果分析

硬电缆水平井测井占用井口时间较常规电缆测井大幅度缩短，作业时效明显提升。硬电缆测井在水平井固井质量测井时，无需钻具推送和湿接头对接，只占常规钻杆输送湿接头工艺作业测井时间的1/3。

与此同时，硬电缆的抗撞击性能、耐摩擦能力明显优于常规电缆。在水平井的施工过程中，硬电缆测井技术更加安全可靠，与传统钻具传输相比，夹伤、挤伤电缆事故可减少80%。

4 结论

以上测井新工艺可以有效解决煤层气水平井测井时效低、难度大及风险系数高的问题，通过总结现场施工经验，得到以下结论：

(1)如果直井段长度远远大于传输段长度，建议采用钻具/油管湿接头传输测井方式。

(2)套管内径lt;5吋半，倾角≤90°，爬行井段≤500m，建议采用爬行器传输测井方式；套管内径≥5吋半，倾角≤90°，爬行井段≤1000m，建议采用爬行器传输测井方式。

(3)套管内径较小、传输井段较长、倾角变化频繁且多处大于90°，建议采用钻具/油管存储式测井方式。

(4)硬电缆可以完成井斜60°～90°不超过300m的97%的固井质量测井施工。

[1] 董银梦.复杂油气藏测井技术论文集[M].北京：石油工业出版社，2011：369-375.

[2] 张炳军，周扬，孙志忠，等.硬电缆测井施工工艺及应用效果分析[J].测井技术，2015，39(6)：740-745.

(责任编辑 桑逢云)

Application of New Logging Technology in CBM Horizontal Well

CHEN Jinhong1，FENG Lei1，LIN Kai1，HU Shaohua1，ZHAO Rui2

(1. Huabei Branch of CNPC Logging Co.，Ltd.，Hebei 062552；2. The Fourth Oil Production of Huabei Oilfield Company, PetroChina, Hebei 062552)

By adopting the new logging technology，such as the downhole tractor，able-less storage device and hard cable，the problems occurred in CBM horizontal well，including the difficulties and low efficiency of logging data acquisition，and high risk of constructions，could be solved effectively. This paper introduces the new logging technology for CBM horizontal well，and puts forward the technical scheme of the cementing quality logging. These new processes are of significant impact on improving the working efficiency of logging and protecting the safety of the shaft.

Downhole tractor; cable-less storage device; hard cable

陈金宏，男，高级工程师，一直从事测井采集及科研管理工作。