实践与研究
杨子1，刘国振2，张帅1，于游洋1，贾奔1，朱鹏飞1
（1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司， 天津 300459）（2.中海石油（中国）有限公司天津分公司， 天津 300459）
[摘 要] 近年来，渤海油田大斜度井或水平井大修作业量日益增多，其中的电测作业技术逐步进行了创新引进和成功应用。文章从常规的连续油管输送法、水力输送法再到引进新技术的爬行器输送法和随钻输送存储式仪器法进行了较全面对比分析，针对实际作业实践中出现的问题进行了阐述，并提出了有关建议，对后期类似井况的作业工艺可提供一定的借鉴。 [关键词] 渤海油田；大斜度井；大修作业；测井技术
作者简介：杨子（1987—），男，工程师。现主要从事海上油
田大型修井施工管理及监督工作。
目前，渤海海域共有40余个油田投入开发，其中水平井900多口，占总井数的44%左右[1]。通常把进入油气层井眼的井斜角不低于86°的井段称为水平井段，能沿油层走向形成这种水平位移的特殊定向井归为水平井。当井斜角增大到约65°时，井下仪向井底方向运动的分力减小到一个临界值时，井下仪器无法借助于自身重力向井底方向运动，而通过井下工具传输可以使井下仪器到达目的层，从而完成资料的录取[2]。针对大修作业中大斜度井的电测作业，渤海油田从传统的连续油管输送法广泛应用，到探索水力输送法的成功应用，最后到引入爬行器和随钻输送存储式仪器等方法，尽最大可能在满足作业要求和达到施工质量的前提下，逐步推向精细化和经济化管控，在提质增效方面做出应有贡献。1 技术概况1.1 连续油管输送法
本振泄露连续油管缠绕在直径大于2m 的绞车滚筒上，电缆预先装入连续油管中，测井仪器直接装在连续油管一端，测井仪器与连续油管之间的接头确保连续油管下端与测井仪器的机械和电器连接。在地面上，电缆通过滚筒轴上的滑环与地面仪器连通，用标准的连续油管注入器的驱动头控制管子在井里上下运动，将末端固定在有下井仪器的连续油管推入水平井筒，然后进行下放测井和上提测井仪器。
1.2 水力输送法
smartthreads缘114水平井水力输送法生产测井技术，需要在井口配备一台液压泵，在测井工具串的下端连接水力塞（如图1所示），增大推进的压力面积。现场测试时，首先依靠测井工具串的自重下放仪器至造斜段自然遇阻，然后启动井口泵工作，井口液压泵将液流泵送到井筒内并作用到水力塞上，从
而推动测井工具串到达目的测试井段。
图2 井下牵引器机械驱动部分
表1 大斜度井或水平井常用电测工艺技术优缺点对比分析
1.3 爬行器输送法
常规的爬行器由井下磁定位、电缆头张力短节、电子线路、离合器和电动马达、驱动轮和支撑臂以及扶正器组成[3]。该仪器在水平井段爬行主要是通过强制两对主、辅驱动轮相对于套管内壁滚动来实现的。通过地面供电，使离合器啮合，由驱动马达打开驱动臂，伸展至套管壁上，并在套管壁与驱动轮之间施加足够的侧应力，来产生无滑动的牵引，最终将仪器推到水平目的层段[4]
。
井下牵引器上端与已连接好测井电缆的单芯马笼头连接，下端直接与生产测井仪器连接。通过驱动软件进行开腿作业，地面控制面板为井下牵引器提供动力，推动测井仪器开始爬行。当测井仪器到达目的层后，通过驱动软件收拢驱动
臂，绞车上提电缆，带动测井仪器进行测井作业[5]
。井下牵引器机械驱动部分示意图如图2所示。1.4 随钻输送存储式仪器法
存储式固井质量测井技术是针对特长水平井、复杂井开发的一种新的测井技术，是爬行器测井的有效补充。钻杆输送无电缆测井[6]，因它摒弃了传统测井中的电缆，测井过程中由锂电池短节供电，仪器测得的原始数据保存在仪器内部的存储器里，在仪器起出井口拆卸完毕后，用专用的数据读取盒将测井资料读出。测井时将仪器安装在钻具内，整串仪器通过释放销钉悬挂在上悬挂器和仪器保护套内；钻具将仪器下至井底后，通过泥浆脉冲信号数控释放或是投球机械释放，使测井仪器从上悬挂器释放，进入裸眼井段中。同时利用仪器自带电池短节进行供电，井下仪器进行数据采集并将数据存储在仪器自带的存储芯片中[7]。其深度系统主要使用时间-深度测量方式，利用地面系统实时记录钻具的深度、速度和相对应的时间。待测井结束后，仪器起至地面将测量数据和深度进行匹配后使用[8-9]。
2 现场应用2.1 水力输送法
A 井是渤海油田某区块的一口生产井，最大井斜69°，对应深度1281m ，下入套管程序为339.73mm ×210.06m+244.48mm ×2235.85+117.8m m ×3268.85m 。根据作业计划，下座封177.8mm 顶
部封隔器管柱（管柱组合为：引鞋+177.8mmSC-1R 顶部封隔器+座封工具+变扣接头+88.9mmG105钻杆及短节+同位素接头+88.9mmG105钻杆）到位后，需电测校深坐封177.8mm 。为顺利完成施工
作业，计划采用水力输送法进行电测校深作业，同时也为了增大水流泵送电测工具串的作用
图3 电测固井质量数据回放解释部分成果图
力，特在工具串增加一个外径为φ50mm 的泵送接头。下放工具串至1260m 遇阻，多次活动无法通过；开泵正循环冲洗，泵压1.5-3MPa ，排量38m 3/h ，通过遇阻位置；继续泵送下放工具串至同位素接头位置以下10m ，然后上提工具串在2642m 遇卡，多次上下活动电缆均未能通过；期间尝试上下活动管柱或正转管柱以改变电测工具串在管柱中的状态，未果。后逐渐增加电缆上提拉力至2800磅，悬重突降，起出电缆，发现电缆从马笼头处断开；后起出座封顶部封隔器管柱，带出电测工具串，检查其泵送接头无明显磕痕。后重新下座封顶部封隔器管柱，更换电测工具串泵送接头为φ54mm ，重新电测作业，获得成功。2.2 爬行器输送法
B 井是渤海油田某区块的一口水平注水井，其完钻井深2142.0m ，最大井斜为91.4°，最大井斜深度为1769.6m 。为达到油藏配产要求，计划对上部砂体上返补孔后再简易防砂完井。刮管洗井后，组下测固井质量电缆工具串对目的深度以上井段复测固井质量。仪器工具串在地面进行功能试验测试正常后入井，下放200m 后，复测SBT 仪器无电流，起出工具串检查发现爬行器下扶正器与CCL 之间变扣接触不良，进行维修更换。后重新下入工具串，顺利下放至1430.0m 后速度缓慢，电缆张力减小，开爬行器，继续顺利下放至目的深度1600.0m ，停止下放电缆，上提测得固井质量曲线。部分曲线图如图3所示。2.3 随钻输送存储式仪器法
C 井是渤海油田某区块的一口开发井，其完井井深为3910.0m ，完钻垂深3063.0m ，造斜点为540m ；最大狗腿度为4.13°/30m ，最大井斜达93.6º。该井是处于一口无人平台井区，后只能靠钻井船进行上返补孔简易防砂作业。根据作业计划，TCP 射孔前需要复测全井段固井质量，考虑用钻杆携带电测存储仪器进行作业。组下测固井质量管柱：测井工具串+变扣接头+127.0mmS135钻杆+变扣接头+139.7mmS135
钻杆，平稳下钻，
为保证测井数据准确性，控制下钻速度在0.16-0.21m/s 范围内，工具串下至3477.0m ，静置0.5小时后起出测固井质量管柱。同时，为了保证测井数据准确性，起钻速度仍控制在0.16-0.21m/s 范围内。起出全部测固井质量管柱，回放测井数据，解释合格。3 存在的问题3.1 水力输送法
（1）井的漏失量：若作业井漏失量相对较大，泵送工具串时可保持一定泵压的前提下，尽可能提高排量，一则可增大液体流经泵送接头的作用力，利于工具串顺利下放至目的深度，二则减少了流体返出量，减小了高压井液对井口密封装置的冲击力，同时一定程度上减小了发生安全或污染环境事故的概率；若作业井漏失量相对较小或无漏失，考虑到工具串弱点承压或井口防喷装置的密封性，现场作业时，只能在控制限定泵压的前提下，逐步尝试水力泵送工具串到位，其不但增加了作业时效，而且增大了产生安全或环境污染等事故的发生概率。
（2）井口配套装置的密封性：为实现水力泵送电测工具串到位，往往用到井口三通阀，且配套有密封盘根。而当作业井漏失量较小时，若采
取提高排量输送工具串的方法则会对防喷管密封装置有一定的反作用力，若前期洗井作业对井筒内壁冲洗不干净，若持续高泵压输送工具串，则会出现井口装置密封件被刺漏的可能性，造成一定程度的环境污染；若适当提高密封盘根的夹紧力，反而不利于工具串的顺利下放。
（3）铁质泵送接头：为实现电测工具串顺利泵送到位，特在工具串上安置一个外径较大的且带有倒角的泵送接头，而正如A井实际作业情况，恰是由于铁质的泵送接头刚性较强，工具串遇卡时不易于解卡或需要调整管柱状态实现解卡，既浪费作业时效，又增加了作业成本。
3.2 爬行器输送法
（1）电路信号失电：爬行器入井前在地面调试及测试正常后入井，但不能确保在入井后正常下放过程中出现失电的可能性，例如B井实际作业情况，在正常下放过程中，电信号全无，直接造成返工，甚至会造成复杂情况的产生。
（2）意外落井：对于大斜度井或水平井的电测作业，大多数情况采用爬行器携带电测工具串入井到位都比较顺利，但仍有极少数的井次在开始起或正常起爬行器过程中，造成仪器硬卡，且无法解卡，
直接造成复杂情况，这无疑延误了油气井的再投产时间节点，增加了处理复杂情况的工期，或者额外产生了高额的作业成本。
3.3 随钻输送存储式仪器法
信号无法实时传输：对于该工艺，只能通过起出存储设备回放数据，才能判断数据的合格性。恰恰是不能及时掌握井下仪器的工作状态，特别是仪器释放后，上测过程中，不能实时对仪器工作和安全状态进行监控，若存储设备发生故障或出现复杂情况，起出井口再发现问题或是进一步解决，无疑就增加了处理时间，甚至会造成复杂情况。
4 解决思路
4.1 水力输送
（1）井口密封装置改良：目前现场作业采用的是常规三通配套普通密封盘根实现泵送电测工具串的，即机械式调节密封盘根的夹紧力。若夹紧力过大，不利于电缆下放；若夹紧力过小，泵送工具串时，高泵冲流体可能会出现刺漏情况，甚至造成环境污染或伤人事故。特建议将机械式控制密封夹紧力改良为液压自动式调节，即确保密封夹紧力是一定范围内，压力过低或过高，液控系统会实时自动调节对应夹紧力，最关键的是该系统可实现远程液控控制，规避了因压力过高刺漏密封件伤人事故发生的风险。
（2）泵送接头改良：尽管泵送接头自带明显倒角，但由于自身为铁质，刚性较大，在超大井斜或水平井作业或管柱内径不同径的情况，极易出现复杂情况；特建议将铁质的泵送接头改良为橡胶皮碗，且碗口朝上；一则较大外径的皮碗，可以增大泵送流体对它的作用力，进而实现工具串的顺利下放，二则即使在出现复杂情况的前提下，其材质为橡胶，具备一定的弹性或柔性，在一定范围内实现过提工具串规避其硬卡的风险。
4.2 爬行器输送
单爬行器升级改良：渤海油田大部分生产井的下部套管程序为244.48mm的套管悬挂177.80mm 尾管到底。而针对井深较深的作业井，为了提高作业时效和保障作业安全，一般优先考虑用常规方法复测上段的244.48mm套管段固井质量，若因套管井壁或井斜原因造成测井工具串无法下入，再尝试使用爬行器携带工具串入井电测；最后再复测下段177.80mm尾管段的固井质量。而有些情况恰是由于井斜或套管内壁等因素，造成单芯电缆的单爬行器无法正常下入或起下过程中信号失联或造成其他复杂情况，如此作业现场就得延误工期，返工或处理复杂情况。特建议改良该工艺为双芯电缆且配置双爬行器进行大斜度井或水平井的电测作业，如此通过改变供电电压分别激活不同的爬行器工作，从而达到在不同管径内输送的目的，以提高测井作业的成功率。
4.3 随钻输送存储式仪器法
井下信号实时传输装置研发：传统工艺的最大缺陷在于其电测数据只能待起出仪器回放后，进而判断其合格性，其在一定程度上耽搁了作业时效，若电测数据不合格，直接会返工作业，进而增加作业成功；建议在井下工具串按照信号发射器，管柱中间隔添加若干信号发射器和信号放大器，可实现实时同步将井下信号传输到地面，且管柱中添加的信号放大器不易让传输信号减弱或受到干扰，确保数据的时效性和真实性。通过地面检测装置对井下数据的实时监控，进而可以最快的时间做出现场决策或判断；其可一定程度规避返工的概率，也可提高作业时效。
5 结论
（1）渤海油田大修大斜度井或水平井的测井技术，从常规的连续油管输送法，逐步发展引进了爬行器输送法及随钻输送存储式仪器法等新技术，打开了日益增多的复杂井大修的作业思路，为实现大斜度井或水平井大修井电测作业的高效实施，提供了一定保障。
（2）针对不同施工工艺或技术，对于已出现或存在潜在风险的关键节点，再从施工质量、作业时效、作业成本和作业安全把控等方面综合考虑，需要对其缺陷或不足进行改良或升级，以最大程度地规避作业风险，确保作业质量和作业安全。
（3）对于不同井况的电测作业工艺选择，除了作业成本及时效因素外，还得充分考虑作业平台的场地和对该工艺的适用性，以最大程度确保施工的成功率。◆参考文献j型密封圈
工业氯化钙
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收稿日期：2019-03-26；修回日期：2019-06-12
力泵是免维护的泵。
(2)如图1所示，泵前过滤器为一般过滤器，设计选型不合理，需将泵前过滤器更换或改造为磁性过滤器，可以有效地吸附铁粒，预防其吸入泵被内磁环吸附。
草地悠波球
(3)至少每半年对泵前过滤器进行检查和清理，每两年对泵进行解体检查内部叶轮、轴承、轴、内外磁转子、隔离套、垫片等主要部件，检查内磁转子吸附铁粒情况，及时掌握设备使用情况，做到心中有数。
3 结语
通过对HPGS系列进口磁力泵在输油管道使用过程中遇到的常见和极端故障等问题的分析，使用单位在使用及维护中，要落实设备本质安全和日常巡检，并且在投产阶段和平稳运行阶段采用不同的关注度和方法，要勤于积累、分析、总结故障，形成符合运行维护规律的维检修管理规程，更好地保障生产平稳运行。
◆参考文献
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[2] HMD HPGS系列0号机座磁力驱动泵维护指南[Z].
收稿日期：2019-05-05；修回日期：2019-06-18
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