牵引器输送变密度仪器新工艺研究

介绍一种牵引器输送声波变密度仪器新工艺，利用国产牵引器实现多芯通信的声波变密度仪器在大斜度井、水平井中输送，完成固井质量评价测井。通过该输送工艺的配套工具的研制和输送方案的设计，实现了牵引器以牵引方式输送了声波变密度仪器，完成了21口井次大斜度水平井固井质量测井，取得了良好的应用效果，并详细比较了一口实际井中牵引器输送的优势。

固井质量好坏一直是备受油田关注的问题，因为固井质量的好坏将直接影响到井的使用寿命和整个注、采期间能否顺利进行生产。在水平井和大斜度井的固井质量测井过程中，测井仪下放到一定斜度的井段时，无法靠重力继续下放到测量井段，只能采用输送工艺来完成。牵引器能在套管中将测井仪输送到水平或大斜度套管井中目的井段，牵引器输送具有工艺简单，经济快捷[1]。牵引器装有单芯旁通线，常规测井采用的测井仪器使用单芯测井，仪器在仪器串的最下端，利用唤醒开关给测井仪器供电通讯。而长城钻探测井公司的现有常规变密度仪器为多芯通讯，采用牵引器常规的输送方式不能实现测井，需要改进传统的施工工艺才能完成。本文主要介绍一种新的输送方式，实现牵引器牵引声波变密度仪器，完成固井质量测井。

1 仪器介绍

1.1牵引器介绍

本文中涉及的牵引器为长城钻探工程有限公司测井公司自主研发的牵引器，仪器总体组成包括地面单元和井下仪器两个部分。牵引器与井下仪器连接如图1所示。

图1 牵引器与井下连接示意图

牵引器技术指标：

仪器总长 7.2m（全配置）

仪器外径 54mm

最大牵引力 2700N

最大牵引速度 9m/min（地面空载）

最高工作温度 150℃

最高工作压力 100MPa

连接电缆 单芯或多芯

调速方式 电压调节、地面控制

牵引方向 双向

适用套管 4.5”～9

贯通线 单芯

1.2声波变密度仪器介绍

本文涉及声波变密度仪器外径φ73mm，主要测量参数CCL、GR和CBL/VDL，仪器总长5560mm，实物如图2所示。仪器接口定义：1、5芯---磁定位，2---供电，4---地线，7---信号，3---贯通线（改进后）。

图2 声波变密度实物图

2 方案设计

牵引器输送方式有两种：推进和牵引。推进方式即测井仪器在仪器串的最下端，牵引方式即牵引器在仪器串的最下端。由于现有的φ73声波变密度仪器采用的多芯通讯，只能采用牵引的方式，通过改进声波变密度仪器，增加单芯贯通线，为牵引器供电。为了使仪器串在井下顺利下井还需要制作配套辅助工具。

（1）扶正器设计

为减少仪器串与套管的摩擦，需增加扶正器，同时保证声波变密度仪器的测井质量，使仪器居中[2]。目前，在石油行业扶正器比较流行的结构有滚轮扶正器和复合滚轮扶正器两种，前者扶正臂采用的连杆交叉支撑，后者扶正臂采用的弓形弹性片结构。根据以往的经验和实际应用效果，认为在水平井测井中，扶正臂采用弓形弹性片结构比较合理、安全，如图3所示。

在扶正臂的数量上，是根据仪器的重量和在井眼的居中效果来确定的。考虑到仪器串的长度和重量，长度在5米多，重量为60Kg。采用6臂扶正器，在水平段测井会有3根支撑臂与套管接触，共同支撑仪器，使仪器居中。6支臂上的滚轮采用错位安装，当扶正滚轮运行到套管接箍处，仪器不易遇卡。

图3 声波变密度6臂扶正器

（2）柔性短节

由于仪器串的刚性长度在10米以上，所以在仪器串牵引器和变密度仪器之间增加柔性短节，增大仪器串井下的通过性，避免井下遇阻、遇卡。图4为柔性短节实物图，采用传统的和尚头结构[3]。

图4 柔性短节

（3）为了防止仪器串在井下脱扣和电缆扭曲，在仪器串最上端增加旋转短节；同时为了减少仪器串的长度，设计为扶正器旋转一体短节，如图5所示，前端为旋转部分，后端为扶正。

图5 扶正旋转一体化短节

（4）仪器串连接设计

首先把仪器每个短节分开，测量每个短节长度，合理安装每一个配套扶正设备，具体连接如图6所示。

图6 仪器串连接示意图

3 测井施工工艺流程

由于仪器串的长度较长，在钻井平台整体安装不能一次下井，需采用吊装的方法下井。整个仪器串的外径尺寸不一致，吊装的一个原则就是要保证仪器的外径尺寸一致，否则会有折断可能。由于牵引器外径较细也需要拆分吊装，具体测井施工流程：

（1）了解测井的基础资料，根据测井目的，编写详尽的测试施工方案设计并作好风险分析。

（2）井口配接测试仪器，检验仪器的工作状态。

（3）将仪器按照

第一串：10芯牵引器扶正器+牵引段+单芯扶正器+丝堵，

第二串：73-54转换头+54柔性短节+转换头54-54+54扶正器+牵引器电子线路，

第三串：6臂扶正器+73变密度声系+6臂扶正器，

第四串：73旋转一体扶正器+73变密度电路，

进行连接。

（4）采用吊装的方式将仪器串逐步下井，注意卡盘位置和井口盖板的使用。

（5）连接电缆头，下放仪器，进入液面以下供电检查。仪器工作正常继续下放，下放速度直井段不超过5000m/h.造斜段小于3000m/h。

（6）直井段靠测井工具串自重下放仪器，到达造斜段自然遇阻。

（7）启动牵引器，按《牵引器使用手册》操作说明进行操作，使仪器牵引到测量端下端。

（8）仪器下到目的层后，关闭牵引器，上提测量GR+CCL曲线进行深度校正，校正后，重复（7）把仪器串输送到井底，关闭牵引器。

（9）仪器上提开始测井，上提速度不超过800m/h。

（10）测井完成后上提井口，采用吊装式拆卸仪器串。

4 地质应用

该工艺在苏里格地区进行了21井次大斜度井的固井质量测井，均取得合格资料，图7是苏53-***井的固井质量测井曲线。该井井深3658m，最大井斜89°/3642.7m，测井目的井段为3150～3640m，测井项目为CCL、GR、CBL/VDL。原先大斜度井测井采用的钻具输送，φ89声波变密度测井自由下放深度为3350m，采用新的输送工艺，下放深度达到3511m，牵引器输送距离3511～3640m，漏测深度为2.7m，牵引器牵引速度为3.2m/min，牵引器时间约50分钟，总测井时间5小时。

牵引器输送工艺与传统的钻具相比，在测井时间和测井资料上有一定的优势。牵引器输送工艺测井时间短；测井资料连续，不用拼接，水平段扶正效果好，测井资料质量高。在苏里格地区，3700米井采用牵引器输送工艺能够节约测井时间20余小时，不同测量阶段时间对比图如图8所示。

图7 苏53-***井的固井质量测井曲线

图8 牵引器与钻具输送法不同时间阶对比

5 结论

利用公司现有的设备，通过改进设备和配套工具的加工，完成了牵引器输送声波变密度在大斜度井的固井质量评价测井，完善了输送牵引器输送变密度工艺，应用效果良好，并得到推广应用。

国产牵引器输送声波变密度工艺的成功应用，节约占井时间，减少测井和钻井队的劳动强度，提高了测井曲线质量，为钻井提速的战略目标提供了条件基础，并为其他生产测井牵引器输送提供一定的技术参考。

（作者单位：长城钻探工程有限公司测井公司）