李懷周，范業(yè)活，劉旭東，楊志強(qiáng)

(1.中國電波傳播研究所 河南 新鄉(xiāng) 453003；2.中國石油西部鉆探工程有限公司測井公司 新疆 克拉瑪依 834000)

0 引 言

大斜度井和大位移水平井等復(fù)雜井況下，常規(guī)靠重力下放儀器的電纜測井方式已無法完成全井段作業(yè)，濕接頭對接鉆具輸送的作業(yè)方式比較復(fù)雜[1]，且時(shí)效性也低。為了解決這一問題，依賴鉆具、連續(xù)油管或鋼絲繩等方式輸送儀器的無電纜存儲(chǔ)式測井方式被采用。在無電纜測井時(shí)，井下測量儀按時(shí)間驅(qū)動(dòng)的方式測量和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，然后與地面獲得的時(shí)間-深度測量數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，得到深度驅(qū)動(dòng)的測井資料，用于地層評價(jià)，因此獲得井下存儲(chǔ)數(shù)據(jù)對應(yīng)的深度信息成為得到測井資料的關(guān)鍵技術(shù)之一。

在鉆井過程中通常也需要進(jìn)行鉆井深度的測量，一般通過絞車運(yùn)動(dòng)和大鉤負(fù)荷變化信息，結(jié)合實(shí)際鉆具長度來實(shí)現(xiàn)。該深度獲取技術(shù)已比較成熟，但由于錄井作業(yè)與測井作業(yè)的差異，將該技術(shù)應(yīng)用到存儲(chǔ)式測井中，遇到了一些新的問題。如果根據(jù)存儲(chǔ)式測井的特點(diǎn)，在后續(xù)數(shù)據(jù)處理中充分利用測井資料中某些信息與儀器運(yùn)動(dòng)的關(guān)聯(lián)性[2]，對獲取的深度信息進(jìn)行校正，則會(huì)降低上提下放過程中對深度的要求，也會(huì)大大減少現(xiàn)場工程師的工作量，讓存儲(chǔ)式測井作業(yè)的深度測量更方便。

本文介紹了一種利用絞車運(yùn)動(dòng)和大鉤負(fù)荷信息，結(jié)合井下儀測量數(shù)據(jù)信息和鉆具表獲得存儲(chǔ)式測井資料的方法，現(xiàn)場應(yīng)用表明，該方法操作有效、方便、可靠。

1 鉆井深度測量方法

現(xiàn)有的鉆具輸送存儲(chǔ)式測井深度測量方法借用了通用的鉆井深度測量方法。該方法[3]利用絞車旋轉(zhuǎn)與大鉤運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，大鉤運(yùn)動(dòng)與鉆具上提下放的關(guān)系，得到深度信息。通常用絞車編碼器測量脈沖計(jì)數(shù)得到絞車運(yùn)動(dòng)信息，進(jìn)而間接得到大鉤運(yùn)動(dòng)與高度信息，利用大鉤負(fù)荷傳感器，通過設(shè)置門限判斷大鉤處于輕載或重載，進(jìn)而判斷大鉤的運(yùn)動(dòng)對于深度測量是否為有效運(yùn)動(dòng)，比如大鉤輕載情況下的運(yùn)動(dòng)但對深度沒有貢獻(xiàn)。由于該測量方法用到絞車編碼計(jì)數(shù)與大鉤高度的關(guān)系，這與絞車滾筒每轉(zhuǎn)一周編碼器的脈沖個(gè)數(shù)有關(guān)，與絞車滾筒的尺寸、大繩直徑、滾筒上大繩的層數(shù)及每層的圈數(shù)有關(guān)，還受參數(shù)是否精確和大鉤運(yùn)動(dòng)過程中滾筒上大繩層數(shù)突變等因素的影響，給深度信息帶來誤差，在鉆井過程中通常根據(jù)鉆具的實(shí)際長度對深度信息修正。

2 無電纜測井深度測量遇到的問題

將通用鉆井深度測量方法用于存儲(chǔ)式測井時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于作業(yè)過程差異和對深度信息要求的不同，原來根據(jù)鉆具長度進(jìn)行校正的方法，雖然能夠消除累積誤差，但遇到了新問題。

2.1 測井與鉆井對深度信息要求的不同

原來根據(jù)鉆具長度進(jìn)行深度信息進(jìn)行校正時(shí)，需要將一段時(shí)間內(nèi)的積累誤差，在鉆具坐卡時(shí)根據(jù)鉆具長度進(jìn)行校正，這種校正方法會(huì)造成深度上的不連續(xù)。校正后深度信息應(yīng)用到鉆井過程中問題不突出，因?yàn)殂@井過程中更關(guān)心的是鉆井當(dāng)前的深度，對已鉆井眼的深度誤差不再深究，但校正后的深度信息用于測井時(shí)，深度不連續(xù)就會(huì)造成測井資料的失真。由于對深度信息要求的差異，使得起下鉆過程中實(shí)時(shí)根據(jù)鉆具長度進(jìn)行深度信息校正的方法應(yīng)用與無電纜測井資料處理遇到了問題。

2.2 測井與鉆井作業(yè)過程的不同

在鉆井過程中雖然也會(huì)起下鉆，但由于鉆井更關(guān)心鉆進(jìn)時(shí)的深度，在起下鉆時(shí)并不需要整個(gè)過程都嚴(yán)格地進(jìn)行深度測量與校正。鉆進(jìn)時(shí)的深度變化與起鉆過程中的深度變化相比要慢的多，在鉆進(jìn)過程中進(jìn)行深度信息校正，給現(xiàn)場操作人員帶來的工作量并不大。存儲(chǔ)式測井的作業(yè)過程基本等同于鉆井的起下鉆過程，在這個(gè)工程中深度變化快，如果還使用原來深度的校正方法，操作人員基本上要長時(shí)間集中精力關(guān)注深度信息，實(shí)時(shí)根據(jù)鉆具長度進(jìn)行深度信息校正，與原來的電纜測井相比勞動(dòng)強(qiáng)度大，現(xiàn)場工程師非常希望改進(jìn)方法，能夠方便地得到深度信息，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.3 測井與鉆井對深度信息需求時(shí)間上的差異

由于鉆井關(guān)心鉆進(jìn)時(shí)的深度，因此在鉆井過程中要實(shí)時(shí)地獲取深度信息。無電纜測井其測量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)在井下儀器中，即使在測井過程中實(shí)時(shí)獲取深度信息，也只能等讀取存儲(chǔ)數(shù)據(jù)后才能與測量數(shù)據(jù)對應(yīng)得到測井曲線，因此其對深度信息的應(yīng)用屬于事后應(yīng)用。

3 無電纜測井深度測量方法改進(jìn)與優(yōu)化

3.1 測量深度連續(xù)性校正方法

要解決測井對深度信息連續(xù)性要求和原來深度校正方法導(dǎo)致深度不連續(xù)的矛盾，需尋找彌補(bǔ)的方法，這里給出了一種將分段連續(xù)的深度信息進(jìn)行連續(xù)化處理的方法，根據(jù)鉆具表中與之對應(yīng)鉆具長度進(jìn)行拉伸或壓縮運(yùn)算實(shí)現(xiàn)，拉伸壓縮算法如式(1)所示。

(1)

式中，hoc為當(dāng)前時(shí)刻校正后的測量深度;hs為當(dāng)前鉆具下鉆時(shí)的起始深度；h為某一時(shí)刻的測量深度；Lc為當(dāng)前鉆具的測量長度；Lr為當(dāng)前鉆具的實(shí)際長度。從式(1)可以看出，若鉆具的測量長度Lc大于鉆具的實(shí)際長度Lr，則經(jīng)過(1)進(jìn)行校正后會(huì)對測量深度進(jìn)行壓縮，若鉆具的測量長度Lc小于鉆具的實(shí)際長度Lr，經(jīng)過(1)進(jìn)行校正后對測量深度進(jìn)行拉伸。

經(jīng)過上述方法校正后，基本解決了深度不連續(xù)的問題，但因起下鉆過程中每次坐卡位置有可能不同，也會(huì)給深度信息帶來誤差。

3.2 深度信息獲取時(shí)間上的改進(jìn)

測量過程中實(shí)時(shí)深度對無電纜測井的意義并不大，如果事后能夠根據(jù)測量信息得到準(zhǔn)確的時(shí)間-深度信息就能滿足施工要求。另外，在測井過程中測井儀是運(yùn)動(dòng)的，某些測量數(shù)據(jù)會(huì)因儀器運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生波動(dòng)，可用這類測量信息幫助判斷儀器運(yùn)動(dòng)與大鉤運(yùn)動(dòng)是否同步，幫助判斷大鉤運(yùn)動(dòng)是否為有效運(yùn)動(dòng)。

可以在測井作業(yè)過程中按時(shí)間記錄大鉤高度信息和大鉤負(fù)載信息，但不進(jìn)行深度計(jì)算和校正，這樣就不用現(xiàn)場操作人員時(shí)刻關(guān)注深度信息是否需要校正，也就降低了工作量。事后根據(jù)鉆具表信息、大鉤負(fù)荷、大鉤高度及部分井下測量信息就可以得到時(shí)間-深度信息。這樣就把測井過程中實(shí)時(shí)得到深度測量信息的方式，改為事后得到。

3.3 地面時(shí)間與井下時(shí)間誤差校正

無電纜測井井下測量數(shù)據(jù)是按時(shí)間存儲(chǔ)的，地面的大鉤高度和大鉤負(fù)荷信息也是按時(shí)間存儲(chǔ)的，在地面時(shí)鐘和井下時(shí)鐘之間存在差異，因此需將兩個(gè)時(shí)間校正一致，這樣才能更好地將測量數(shù)據(jù)與深度進(jìn)行匹配。

4 無電纜測井深度測量改進(jìn)方法的實(shí)現(xiàn)

首先將鉆具表信息(編號、長度)、地面依據(jù)時(shí)間間隔記錄的大鉤高度和大鉤負(fù)荷信息導(dǎo)入軟件，在軟件中輸入起始鉆具編號和結(jié)束鉆具編號，軟件會(huì)根據(jù)大鉤高度和大鉤負(fù)荷信息自動(dòng)地將每根鉆柱與時(shí)間進(jìn)行對應(yīng)，并在界面中以圖形的形式顯示出來，操作人員在界面中可以結(jié)合相關(guān)信息，對鉆柱對應(yīng)的時(shí)間窗口進(jìn)行微調(diào)。界面上的微調(diào)，后臺會(huì)根據(jù)公式(1)進(jìn)行拉伸與壓縮運(yùn)算，并存儲(chǔ)相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

將井下存儲(chǔ)數(shù)據(jù)中與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相關(guān)的數(shù)據(jù)，導(dǎo)入處理軟件中，并在界面上顯示，然后根據(jù)井下測量數(shù)據(jù)波動(dòng)和地面記錄數(shù)據(jù)，對開始起鉆時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行判斷，得到起鉆時(shí)地面與井下時(shí)鐘的時(shí)間差，在地面時(shí)鐘調(diào)整窗口中輸入這個(gè)時(shí)間差，地面時(shí)間窗會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的平移，這樣就根據(jù)井下時(shí)間校正了地面時(shí)間。

地面時(shí)間校正后，再根據(jù)大鉤高度信息與大鉤負(fù)荷信息，進(jìn)行一次鉆柱與時(shí)間窗的對應(yīng)。然后在軟件中，拖動(dòng)時(shí)間軸滑塊，根據(jù)井下測量數(shù)據(jù)的波動(dòng)、大鉤高度變化和大鉤負(fù)載綜合判斷鉆柱與時(shí)間窗口的對應(yīng)是否合理，地面時(shí)鐘是否需要根據(jù)井下時(shí)鐘微調(diào)，需要微調(diào)時(shí)可在時(shí)間軸需要調(diào)整的地方添加相應(yīng)的時(shí)間滑動(dòng)步長，將其后的時(shí)間進(jìn)行相應(yīng)的平移，對整個(gè)測井過程的時(shí)鐘和鉆柱對應(yīng)進(jìn)行檢查后，地面時(shí)鐘將與井下時(shí)鐘同步，這樣就可根據(jù)鉆具對應(yīng)的時(shí)間窗得到時(shí)間深度信息，進(jìn)而可得到深度驅(qū)動(dòng)的測井曲線。

編制的軟件界面如圖1所示。從圖1中可以看出，大鉤高度、大鉤負(fù)荷與井下某工程參數(shù)之間的關(guān)系。當(dāng)大鉤負(fù)荷值越過設(shè)置的門限時(shí)，大鉤處于重載狀態(tài)，此時(shí)若大鉤移動(dòng)，則帶動(dòng)井下儀器運(yùn)動(dòng)，儀器采集的某工程值也發(fā)生較大的波動(dòng)；若大鉤負(fù)荷值低于設(shè)置的門限時(shí)，大鉤處于輕載狀態(tài)，即使大鉤移動(dòng)，井下儀器也不運(yùn)動(dòng)，儀器采集的某工程值基本不變。

圖1 圖形化時(shí)深編輯軟件界面

軟件還提供了每根鉆柱對應(yīng)時(shí)間窗的拖拽改變的功能，操作工程師可以根據(jù)信息的相關(guān)性判斷是否需要改變，如果需要改變直接在圖上拖拽改變對應(yīng)的時(shí)間窗，軟件會(huì)將改變后的時(shí)間窗存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，等需要改變的時(shí)間段全部完成后，可進(jìn)行計(jì)算處理，得到儀器位置信息?？梢暬牟僮髦庇^方便，改進(jìn)后的深度測量方法應(yīng)用到研發(fā)的無電纜存儲(chǔ)式測井產(chǎn)品中。

5 無電纜測井深度測量改進(jìn)方法的應(yīng)用

5.1 下井鉆具順序異常中的應(yīng)用

在X井進(jìn)行固井質(zhì)量評價(jià)測井過程中，井隊(duì)下鉆時(shí)未按照其所提供的鉆具表順序進(jìn)行，造成測后圖2的左面的曲線看似沒有異常，但是將固井的套管表與之對比發(fā)現(xiàn)深度信息完全不對。后經(jīng)過與鉆井隊(duì)核實(shí)鉆具順序，重新按實(shí)際下鉆的順序編制鉆具表，并導(dǎo)入時(shí)深數(shù)據(jù)處理軟件中，重新生成時(shí)深數(shù)據(jù)，測井曲線得到了很好的修正，修正后的曲線如圖2右側(cè)所示。數(shù)據(jù)的重新處理的方式非常方便。但如果按原來的深度測量方法，這口井的資料就無法使用，可能需要重新測井，帶來人力物力成本的增加和時(shí)間的損失。

5.2 井下儀時(shí)鐘與地面時(shí)鐘不同步時(shí)的應(yīng)用

在XX-1井的測井過程中，由于該井比較深，測量時(shí)間長，井下溫度高等原因，導(dǎo)致井下時(shí)鐘與地面時(shí)鐘不同步，按地面測得的時(shí)深文件直接生成測井曲線，發(fā)現(xiàn)曲線有很多拉直線的現(xiàn)象，如圖3左側(cè)所示。發(fā)現(xiàn)問題后，以井下時(shí)鐘為標(biāo)準(zhǔn)，在軟件中通過增刪時(shí)間間隔的方法使地面時(shí)鐘與井下時(shí)鐘同步，重新生成時(shí)深數(shù)據(jù)，測井曲線得到還原，如圖3右側(cè)所示。

地面與井下時(shí)鐘不同步程度與測井時(shí)間長短和工作溫度有關(guān)，但由于地面與井下時(shí)鐘不同步造成的問題，只能通過修正的方法處理，因?yàn)橹販y無法解決同步的問題。

圖2 X井起下鉆鉆具順序混亂深度校正前后測井對比圖

圖3 XX-1井地面與井下時(shí)鐘不同步深度校正前后測井對比圖

6 結(jié) 論

根據(jù)存儲(chǔ)式測井與鉆井過程的差異，結(jié)合存儲(chǔ)式測井的特點(diǎn)對原來的深度測量方法進(jìn)行了改進(jìn)，在測井過程中不再實(shí)時(shí)計(jì)算與存儲(chǔ)深度信息，而采用測后數(shù)據(jù)分析的方法，根據(jù)測井過程中實(shí)時(shí)存儲(chǔ)的大鉤高度數(shù)據(jù)、大鉤負(fù)荷數(shù)據(jù)以及井下工程數(shù)據(jù)恢復(fù)計(jì)算儀器位置。應(yīng)用改進(jìn)后的方法編制了相應(yīng)的軟件，軟件通過現(xiàn)場驗(yàn)證，應(yīng)用該方法后測井人員不再需要全程監(jiān)控儀器位置，而只需要保證監(jiān)控現(xiàn)場計(jì)算機(jī)正常工作。事后處理的方法很好地解決了原測量方法因現(xiàn)場多種干擾造成的儀器深度數(shù)據(jù)漏失、錯(cuò)位等問題，基本實(shí)現(xiàn)了全程無值守的存儲(chǔ)式測井目的，大大減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)。

[1] ELKINGTON P,馬金文,鄭 委.大斜度裸眼井中無電纜測井[J].測井與射孔,2003，6(3):27-28.

[2] 郭瑞生.存儲(chǔ)式固井質(zhì)量測井時(shí)深采集系統(tǒng)及應(yīng)用[J].江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào),2016,29(2):30-32.

[3] 張建雄,熊曉東,孫 新.通用鉆井深度系統(tǒng)[J].石油儀器,1996,10(6):21-25.