測井儀器在渤中19-6凝析氣田勘探中的應用

宛文宇 肖雷雷 劉 鑫 劉文浩

(中海油田服務股份有限公司油田技術事業部塘沽作業公司，天津300452)

0 引言

位于渤海灣盆地的渤海油田是我國東部沿海重要的油氣資源的供給地，經歷了半個多世紀的油氣開發卻始終未能發現大型的天然氣田，但在2016年底中海油有限天津分公司開始對渤中19-6區塊進行勘探開發后取得了重大發現，成功探明了迄今為止渤海灣盆地內最大的千億方儲量規模的天然氣田渤中19-6凝析氣田，該油氣田構造主要是在太古界底上發育起來的多層系、多結構、深埋低潛山符合圈閉的類型。該區塊井深基本都在5 000米以上，井溫普遍達到180℃以上，最高作業井溫為196℃，在該地質條件下，給測井儀器帶來了前所未有的挑戰和難度。本文主要介紹了渤中19-6區塊高溫高壓井2016年——2018年常規滿貫測井儀器設備準備、加溫測試及整體測試方案及測井作業過程測井儀器常見故障匯總及相關的應對措施，并介紹了2019年后高溫ESCOOL滿貫儀器投入現場使用的情況，為此類高溫高壓井作業提供了可借鑒性的經驗總結。

1 常規測井設備準備、加溫測試及整體測試方案

1.1 常規測井設備的準備

首先，依據近三年的儀器作業使用記錄和維保記錄，對測井儀器設備進行整串的優選工作。然后將電子線路部分完全拆開，對內部電路做全面的檢查，對電路板上的芯片、變壓器，電感等器件用RTV進行緊固，并且要進行電源及重點信號的檢測工作，對密度、微球等推靠類的測井儀器機械部分進行重點排查，更換有銹蝕等隱患的配件。對皮囊類設備，要著重地檢查皮囊的老化情況及綁帶有無銹蝕情況，如發現有問題，要及時進行更換。其次，要梳理儀器設備的關鍵點進行專項性維護及重點排查，例如，雙公密封接頭的密封底座和針腳鍍層、密度彈簧總成與極板推靠部分連接螺絲、插針和膠套連接件測試、多芯母頭子內部的排查和加固保證針腳牢固。

1.2 常規測井設備的加溫測試及整體測試方案

第一種是使用烘箱進行梯度加溫和降溫，最大限度地模擬現場作業井況進行加溫測試工作；將加溫梯度分別設定為80℃、100℃、120℃、150℃，每個溫度都要恒溫30分鐘。并根據梯度恒溫、升溫和降溫參數記錄對比，觀察儀器溫漂，有條件的情況下要對聲波、電法、放射性儀器采取整串加溫聯調測試，來驗證儀器溫漂后通訊的穩定性。以常規大滿貫儀器為例加溫設備按照大滿貫儀器組合方式連接（由于溫度主要是檢驗電子器件及芯片的性能此次篩選未將只有貫通線的輔助儀器列入進內）。通過觀察測井儀器通訊、測量值、電法儀器內外部值等參數是否在溫度升高的情況相應的工作參數是否在規定范圍內，如各項參數指標符合規定則可進行出海測井作業。

第二種是通過對電子線路局部加溫，此方法主要針對第一種情況出現問題后，對耐溫有短板的元器件及集成電路進行針對性的篩選工作。如發現有耐溫不達標的器件進行及時更換。通過加溫測試發現模擬雙側向儀器內部的電容和運放，模擬微球儀器屏流放大板、交叉偶極聲波儀器的CPU和DSP電路板，巖性密度儀器的光電倍增管、晶體、短源距補償電路及高壓模塊、井中地震測井儀的通信板、邏輯控制板都存在耐溫短板的概率。

2 渤中19-6區塊測井作業常規滿貫儀器遇到的故障匯總及應對措施

根據渤中19-6區塊2016年-2018年三年內作業故障統計情況如下表1所示，共作業131井次，故障47次，故障率35.8%，其中井溫大于140℃后，測井設備故障次數達到34次。

表1 渤中19-6區塊2016年——2018年三年內作業故障統計

電法類儀器在測井作業中主要暴露的問題如下：部分儀器由于使用年限較長，內部電路老化嚴重，電路板耐溫或遇到高阻地層電源板容易燒壞。測量值偏差，重復性不佳；設備的耐溫性能達不到出廠設計的175℃；對井況適應性不佳，在井眼不規則的情況容易產生曲線跳尖。應對措施：對重點井下井的橡膠類微球每口井進行極板更換，使用耐磨型的PEEK極板。機械結構涉及聯動的頂絲、螺絲進行重點加固；潛山硬地層使用高溫陣列側向作業與數字微球（帶保溫瓶）組合。

聲波類儀器在測井作業中主要暴露的問題如下：耐溫異常，設備耐溫性能達不到設計175℃；通訊異常；皮囊氣侵鼓包。應對措施：升級CPU板和DSP板上FPGA和DSP芯片內程序；視作業井況，在常規保養中強制更換皮囊。

放射性類儀器在測井作業中主要暴露的問題如下：插針接頭絕緣性變差；測量值pe存在偏差。應對措施：在使用前，對國產公插針和母插頭進行松緊度的拉拔力測試，測試通過才能進行正常使用。巖性密度測井儀可通過短源距高壓溫度補償調節方法，確保儀器在高溫環境下穩定工作。

井壁取芯類在測井作業中主要暴露的問題如下：高溫高壓井況，液壓馬達在鉆頭頻繁卡鉆后大負載下損壞；馬達動密封部位鉆取巖心時漏油，造成儀器內部缺油，致使壓力失去平衡導致皮囊漏油，儀器灌漿；反復的鉆退鉆進，巖屑造成馬達導軌處導板片的固定螺絲斷裂。應對措施：采用適宜井溫的高標號液壓油，降低粘卡概率；針對渤中19-6區塊類似作業井，提前和甲方監督協商，最好按照先易后難、提前避開遇卡取芯段的方式進行取心作業，在提高收獲率的基礎上進行較難取芯點作業。

3 渤中19-6區塊測井作業高溫ESCOOL滿貫儀器簡介

隨著2019年中海油服自主研發的高溫ESCOOL滿貫儀器投入現場應用后，高溫滿貫系列儀器已成功應用二十余口作業井次，承擔了渤海油田所有高溫重難點井的滿貫作業。其中超過175℃的高溫井近10井次，作業最高井溫196℃。該系統融合電纜高速數據傳輸和井下總線高速通信技術，從地面采集系統到井下傳輸及測井儀器均進行了全新的設計和升級，實現最高1Mbps的數據傳輸，在實現常規作業服務的基礎上，提升了大數據量儀器的測井速度，有效縮短作業時間。該系統主要由三大部分組成地面采集系統、高速遙測系統和高速總線井下儀器。其中高速遙測系統主要由井下通訊模塊、TCP協議轉換模塊、井下儀器總線控制模塊及方位和伽馬傳感器模塊組成。

4 結語

測井儀器在渤中19-6凝析氣田近四年的勘探中的應用，前期測井作業時由于常規測井儀器設計雖然大部分都設計溫度是175℃，但電路上所使用的電容，二極管，芯片多為工業級及軍品級器件耐溫大多在125℃，并且部分儀器電路未放進保溫瓶，一旦井下溫度超過限定溫度，測井儀器就會出現大概率故障，即使儀器勉強工作，也會在日后出現一系列的故障。所以在測井作業前，一定要先了解測井環境因素，例如井溫，井深，地層的軟硬程度，是否含硫化氫等腐蝕性氣體。獲知相關信息后，提前備足相關配件，一旦設備出現問題，做到及時維修，確保設備的完好率。后期測井作業時高溫ESCOOL儀器選用了高溫器件及貼片電阻電容，并采用高溫的印刷電路板，重新優化設計相關電路，升級了保溫瓶內吸熱劑，儀器設計溫度達到205℃和235℃，滿足了現場測井作業的需要，不但破解了高溫作業難題，也打破了外方設備在高溫、高端測井領域的深度壟斷，后續為甲方在渤中21-2、渤中13-1區塊高溫高壓探井的勘探開發提供了可靠的地層資料。