张学成1，周荣鑫1，邓贺1，姜文1，秦立民2
（1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452；2.中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）摘要：油田水平井在开发中后期含水率过高的问题逐渐突出，测试水需求日益增多。文章分析了水平井常见测试水难点，针对产液剖面测井技术及测试仪器串送入技术提出一种结合爬行器送入工艺与MAPS阵列式生产测井仪器的水工艺，并在水平井产出剖面测井中成功应用。
关键词：水平井水；爬行器；阵列测井仪
中图分类号：TE3 文献标志码：A 文章编号：1008-4800(2021)08-0138-02
DOI:10.19900/jki.ISSN1008-4800.2021.08.067
Application of Crawler and MAPS Array Log Instrument in Horizontal Well Water Finding Test ZHANG Xue-cheng
1
, ZHOU Rong-xin 1, DENG He1, JIANG Wen 1, QIN Li-min 2
（1.CNOOC Energy Development Co., Ltd. Engineering and Technology Branch , Tianjin 300452, China;
2.CNOOC (China) Co., Ltd. Tianjin Branch, Tianjin 300452, China）
Absrtact: The problem of high water content in horizontal wells in oil field is gradually prominent in the middle and late stage of development, and the demand for testing and finding water is increasing day by day. According to the technology of liquid production profile logging and testing instrument string feeding, a water finding process combining crawler feeding process and MAPS array production logging instrument is proposed in this paper. It is successfully applied in horizontal well output profile logging. Keywords: horizontal well water finding; crawler; array logging tool
0 引言
随着油田开发中增产增注措施渐多，出现了产水率明显上升的情况。大斜度井、水平井等井型由于其井身与油藏平行，一旦生产过程中底水锥进加剧，产液含水率会快速上升，导致产油量大幅降低［1］。
高含水井若无法及时准确判断出水位置，堵水效果不佳，导致产油量大幅下降。因此通过测试水以准确、及时地到出水部位并采取控水措施是实现油气田增产的有效途径。
1 水平井水工艺及难点
水平井和大斜度井水技术需要根据油田实际油藏物性，井筒内流体性质，完井管柱等条件采取具有针对性的水方案［2］。由于水平井井下流态复杂，流体分异、井斜微小变化和流态均影响流动剖面；油水两项在水平段分层流动，速度剖面和持水率变化剧烈，常规的居中平均测量会产生较大误差，需分别测速度和持率。当井眼上倾时，由于气体密度较轻，会沿着井筒高边流动，常规居中测量的涡轮很难探测到气体流动；而水受重力影响流动缓慢甚至回流，严重影响涡轮的响应。当井眼下倾时，液体沿井筒低边快速流动，气体占据井筒的较大面积，但流速慢，涡轮响应差，影响测井结果准确性。
水平井测井常见的难点在于测井仪器送入。适用于生产井的水平井输送方式有连续油管传输测井、管泵送和爬行器测井。在大斜度井、水平井套管中电缆可以达到的井斜极限在70°左右，井斜大于70°，测量仪器依靠自身重量无法下到目的层段。管泵送的方式多用于水平注水井中，在产出井中使用时会对储层带来不利影响，并且对管柱有一定要求。使用连续油管输送测试仪器是常用的水平井作业方式，其工艺难度较爬行器低，但地面设备复杂，占地面积大，控制精度一般，损伤被输送的测试仪器的风险较高等问题。
2 爬行器与MAPS阵列测井仪器组合测井技术
为克服现有水平井水技术中的难点。提出一种结合爬行器与MAPS阵列测井仪器组合测井水技术，既克服了连续油管占地面积大，控制精度较差的缺点，又解决了电缆绞车在水平井中下入工具困难的问题，实现了水平井低成本精准控制水工艺。
2.1 工具介绍
2.1.1 爬行器
爬行器可在井下特殊环境中作业，具有一定自主操作能力的机电控一体装置，主要有轮式牵引器、伸缩式牵引器、履带式牵引器等形式。在大斜度或水平段的套管井中，靠仪器及电缆的自重很难到达目的层位完成测试。爬行器可将井下仪器送到目的段，仪器回收依靠电缆正常回提。该仪器具有独立的井下传输系统来完成仪器本身的数据传输，可传输的数据包括CCL、电缆头张力、爬行器速度、电缆头电压、爬行臂的开收位置、温度。
爬行器可以输送的仪器含生产测井仪器、套管检测仪器、
固井质量仪器、桥塞、射孔等。
（1）基本参数：最大连续拉力：600LBS，抗拉力：10000LBS；耐温：150°C，耐压：15000PSI；外径：2.125”，爬行臂尺寸：4.5” 7” 9.625”；适用范围：2.4”-9.625”；操作电压/电流：60-660VDC/30-2000mA，爬行器爬行速度与仪器头部电压成正比。
（2）爬行器组成：包括地面控制设备和和井下设备（上居中器、电子线路节、推靠节、驱动节、下居中器等可拆分的功能段）两部分。
2.1.2 阵列式仪器-MAPS
大斜度井、水平井井下流态复杂，流体分异、井斜微小变化和流态均影响流动剖面，以油水两项为例：
（1）直井井斜＜20°：流态相对简单，油水混合均匀，速度剖面光滑，持率线型变化；（2）大斜度井20°＜井斜＜85°：流态非常复杂，速度剖面和持率变化剧烈，出现分异和重质相回流；
（3）水平井85°＜井斜＜95°：分层流动，速度剖面和持水率变化剧烈，居中的平均测量不适用，需要分别测速度和持率。
MAPS阵列生产测井仪器考虑了大斜度井甚至是水平井中测量井筒截面上的重要信息，可以测得分相持率和分相速度，将大大提高各相计算精度，适用于大斜度井、水平井的生产测井。
测井设备2.2 工艺原理
爬行器由地面计算机发送动作指令，通过电缆在井下仪器和地面控制设备之间进行数据转换和通信。打开爬行器时，爬行器臂张开，抓持在管壁内侧，在主牵引器的带动下，将仪器串送达目的层，切换动作开关，上提测井作业。
爬行器爬行过程中，地面系统同步记录电缆头电压、电缆头张力、爬行速度、深度、接箍数据，以实现实时监测爬行器的工作状态、爬行速度与电缆下放速度的匹配性，便于运行控制和作业安全。
2.3 作业风险及应对措施
2.3.1 作业风险
（1）爬行器仪器串中扶正器扶正力过大。不接扶正器爬行器有信号线破损失去测试信号风险。
（2）爬行器在筛盲管中使用爬行臂爬行，将降低爬行器的牵引力（3）阵列生产测井MAPS仪器为灯笼体结构，井况不良时可能损坏。
（4）水平井中工具串及电缆摩阻大，需将电缆弱点降低以保证电缆安全。
（5）爬行器在管柱内径突变空间存在遇卡风险，回提时由9-5/8”套管进入2-7/8”油管，存在仪器串遇卡风险。
2.3.2 应对措施
（1）爬行器有自动收臂功能，爬行器断电后自动回收爬行臂，避免遇卡。
（2）使用电子释放装置代替传统弱点，提高仪器串整体解卡拉力上限。
（3）作业前应用专用软件对仪器串下井张力及爬行器工作情况进行模拟。
（4）爬行器下井前使用模拟工具串测试油管引鞋通过情况。
（5）优化生产管柱，加工测试油管大通径倒角引鞋，避免爬行器上行遇卡。
3 现场应用
2019年底，爬行器和阵列生产测井仪器MAPS组合水平
井测井工艺首次在渤海油田某区块运用，成功完成了A3井产出剖面测井，取得了该井水平段关井温度剖面、产出剖面、井筒流体分布，为油藏动态认识与制定增产增注措施提供了重要依据。
3.1 A3井情况简介
A3井为水平调整井， Y管合采，水平段为裸眼井+优质筛管的完井方式。井深2 408 m。A3井井下工具＆井深结构如表1所示。井况数据&井眼轨迹如图1所示。
井下主要工具&顶部深度&井斜/°：
（1）井下安全阀：内径2.813 in，顶部深度182.26 m，井斜0.67°；（2）F型坐落接头：内径2.813 in，顶部深度226.12 m，井斜0.73°；（3）Y工作筒：内径2.362 in顶部深度1554.30 m；井斜41.7°；（4）测试喇叭口：外径5.3 in；顶部深度1749.20 m，井斜59.26°；（5）顶部封隔器：内径6.00 in，顶部深度2106.30 m 井斜83.35°；
（6）人工井底：深度2 408.00 m；
（7）管柱最小内径：2.362 in
。
井况数据&井眼轨迹如图1所示。
图1 井况数据&井眼轨迹
3.2 作业工艺及步骤
A3井水平井水测试工艺及步骤：
（1）装测试井口，仪器全流量标定。（2）打捞生产堵塞器。（3）连接模拟爬行器仪器串通井至目的深度。（4）绞车下入爬行器及测井仪器串，至靠仪器串自重无法下入为止。（5）地面启动爬行器，带动测井仪器串爬行至井底，记录关井井温。（6）地面启动MAPS仪器测井，开井。（7）地面启动RPM测井（关井）。（8）完成测试后上提回收仪器串及爬行器，恢复井口。
3.3 测井数据解释
测井发现三处主要出水点，分别在2230～2240 m、2275～2312 m和2383～2396 m， 2383～2396 m处出水点饱和度最高，达到22.0%。
（下转第151页）
温度控制系统及房间压差控制系统。通风柜VAV 变风量控制系统，房间温度控制系统已经在文章第3节和第4节均做了详细的叙述。以下主要叙述房间压差控制系统设计：
房间压差控制系统主要由室内压力探头、压力传感器和控制器组成。压力探头将室内压力变化传送到压差传感器与室外压力进行比较，当室内外压差大于或小于ΔP = -5 Pa 时，控制器自动发送联锁信号给直接蒸发式全新风空调机组，直接蒸发式全新风空调机组根据接收到的联锁信号自动调节空调送风
机的频率，以满足实验室室内所需要的新风量，具体实验室控制系统流程图如图5所示。
图5 实验室控制系统流程图
5 某化工企业化学实验室安全系统设计
5.1 紧急排风措施
实验室中虽然设置了局部排风系统和全面排风系统，但是实验人员在通风柜中做某些实验时，可能由于操作不当或其它原因，导致大量的有毒有害气体的产生。这种情况下，通风柜排风系统必须在最短的时间内排除这些有害气体。所以，在每台通风柜上安装有1个紧急按钮，当发生上述紧急情况时，只要按下此按钮，排风机不管在什么状态下，都会自动调到最大排风状态，以保证实验人员的安全。
5.2 气体监测设施
实验室还会用到氮气、氩气及其它一些惰性气体，为了保证实验室中氮气等惰性气体浓度不超标，在实验室中南北侧内墙上各装有1个氧气浓度监测仪。当氮气等惰性气体浓度超标时，氧气监测仪会发出警报声，提醒实验室工作人员及时撤离实验室。
6结语
综上所述，化学实验室良好的通风空调系统设计需要满足实验室温湿度、废气排放及安全等方面要求。所以，随着我国化工行业的高速发展，化学实验室在企业中的地位越来越重要，企业应高度重视化学实验室的通风空调系统的设计理念及系统安全等方面因素，为实验操作人员提供一个安全、舒适的工作环境。
参考文献：
[1] ASHRAE Handbook- 2007 Chapter 14(Laboratories)[S].[2]中华人民共和国化工行业标准.HG 20698—2009，化工采暖通风与空气调节设计规定[S].北京：中国计划出版社，2010.
[3]中华人民共和国建筑工业行业标准.JG ／T222－2007，
实验室变风量排风柜[S].北京：中华人民共和国建设部，
2007.
图4 直接蒸发式全新风空调机组流程图
（上接第139页）4 结语
（1）爬行器与MAPS 阵列生产测井仪器结合成功解决了大斜度井、水平井测井工具送入难及测井水准确性的问题，有常规居中测量仪器无法比拟的精度优势。
（2）爬行器具稳定性好。大斜度、水平井的套管及裸眼段内长时间作业同样可以保持工作性能，能多维度录取测井资料，通过对测井资料综合解释，确定产水层位及出水量，定量计算出储层剩余油饱和
度。
（3）爬行器可以通过顶部封隔器变径，在实际应用过程中封隔器对其影响较小，能实现常规生产管柱的水测井等测井作业。
（4）爬行器输送法是当前较为先进的测井工艺，使用性广泛，可以完成大斜度、水平井注入产出剖面、储层参数评价及套管质量检测等测井项目，加上其它测井工艺所不能比拟的可靠便捷性，具有良好的应用前景。
参考文献：
[1]陈尧. QHD 油田水平井水控水工艺措施研究及应用评价[D]. 成都：西南石油大学，2016.
[2]潘豪. 海上油田水平井稳油控水技术现状与发展趋势[J]. 石油矿场机械, 2020, 049(003):86-93.
作者简介：张学成（1982-），男，本科，工程师，研究方向：钻修井井控技术，井下作业。
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