渤海油田电缆测井遇卡原因分析及预防措施

穆贵鹏 张国强 李欣 杨林朋 方全全(.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 30045；.中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300459)

0 引言

电缆测井是油田勘探开发过程中获取地层物理参数的必要环节，而遇卡在电缆测井施工中不可避免。而近几年来，随着渤海油田钻井提速和勘探作业向着中深层和精细勘探阶段迈进[1]，定向井、深井、高温高压井、复杂储层井的占比越来越高，这些井的地层复杂、井身结构特殊，增加了井下情况的复杂程度，使得测井施工难度加大，遇卡频现。遇卡情况的增多将导致测井周期长，通井次数多，不但增加了测井施工风险，而且严重影响了测井及后续施工的进度，也加大了勘探开发成本[2]。因此我们需要采取有效的预防措施，分析遇卡原因，探讨预防遇卡措施和使用预防遇卡辅助工具，从而提高测井作业效率和降低测井成本。

1 遇卡类型及其原因分析

通过对近年来渤海油田电缆测井遇卡事故进行分析，按照电缆测井遇卡形成的原因可划分为以下几种：地层垮塌、井径缩径、电缆沿井壁运行磨成的槽、仪器或电缆吸附、井眼不规则、套管磨损造成的遇卡。具体表现形式如下：

1.1 垮塌卡

测井过程中，当井壁失稳引起井壁地层垮塌时，掉落的岩石碎块可能会填埋到测井仪器周围，阻塞仪器的运动，导致仪器遇卡(图1)。

1.2 缩径卡

当井眼地层被钻开后，某些地层会在地质应力或泥浆滤液的浸泡下膨胀出井壁，这样就会造成井眼直径缩小。当井径缩小到小于测井仪器最大外径后，测井仪器在通过时就会遇卡(图1)。

1.3 键槽卡

电缆在井眼内运行时，受到井眼轨迹等因素影响会沿一定的方向运动，如果电缆在某井壁突出部位同一位置长时间摩擦就可能形成键槽[3]。键槽形成后，上提井下仪器时电缆就会一直沿深槽运行。当测井仪器到达键槽底端时，由于其直径大于键槽直径而不能通过，键槽又限制其不能改变位置和状态，就会造成遇卡(图1)。

1.4 吸附卡

图1 电缆测井遇卡示意图

在钻井过程中，为了井控安全会使用高密度钻井液，泥浆液柱压力通常要高于地层压力，在井壁中渗透层的表面会形成一定的压差。当压差足够大的时候，电缆或测井仪器就会被推靠到井壁上，使其摩擦力显著增大。当电缆的最大安全拉力不能克服这些摩擦力时，电缆或仪器就会被吸附到井壁上造成吸附卡(图1)。尤其在进行电缆地层测试或井壁取心作业过程中，由于需要进行长时间定点测量，更易发生吸附卡，吸附卡约占井卡的80%以上[4]。

1.5 狗腿卡

在钻井过程中，由于工程原因，井眼轨迹会在某个深度突然增大井斜或大幅度改变井眼方位造成井眼轨迹大幅弯曲形成“狗腿状”(图1)，造成井眼不规则。如果测井仪器刚性长度大于狗腿井眼允许通过的长度，测井仪器就会遇卡。

1.6 括径卡

因钻速过快，井壁修整不及时、钻具划眼或井壁垮塌等原因[5]造成井径大幅扩大，井眼不规则，易形成“大肚子”型井眼。仪器进入“大肚子”井段后，会改变沿井壁的运行轨迹，形成侧躺状态，造成遇卡。

1.7 套管磨损卡

1.7.1 套管鞋磨损卡

在钻井过程中，为了应对不同的地层压力使钻井工程顺利进行，通常会对浅部地层下套管进行封堵。由于在钻井过程中或起下钻过程中，钻具碰撞、震动、摩擦等作用，可能造成套管鞋脱落、破损。当测井电缆或仪器遇到破损、脱落的套管鞋或嵌入套管鞋破损处时，电缆或仪器也易造成遇卡(图1)。

1.7.2 套管开窗口磨损卡

套管上开窗的侧钻井，套管窗口在钻穿过程中会形成齿状裂口，不是标准的椭圆形[6]，电缆或仪器容易卡在窗口磨损的裂口处。

2 电缆测井施工预防遇卡的措施探讨

2.1 下井前

测井施工前应详细了解钻井史和地质录井记录，掌握井身结构。对于钻井过程中出现的异常情况应充分掌握，在井况处理稳定后再进行测井作业。

若井眼轨迹存在大的狗腿度(大于3度)，应通过(式1)计算允许通过的最大仪器刚性长度，并相应调整测井仪器组合，包括扶正器、偏心器等辅助设备安装位置等。

式中：L为仪器串最大刚性长度(米)；R为井眼曲率半径(米)；(R=5729.66/B，B为每100米井斜变化量)；Bit为钻头尺寸(米)；OD为最大仪器外径(米)。

2.2 上提及测井过程中

遇卡后的关键是在最短时间内做出最合理的反应，时间延误会增加仪器和电缆在井下被卡死的可能性。多数电缆测井采用连续上提测量或定点测量，仪器在井底开收腿的时候是仪器最常见遇卡的点，因此要尽量减少仪器探底。

2.2.1 连续上提测量

仪器下放到井底之前，应在靠近井底处测试正常拉力，并提前做好准备，尽量减少仪器在井底的停留时间。在井底开始上提测井后，若遇卡超过正1500磅，应将仪器收腿，立即拉到并保持最大安全拉力。在上提测井过程中，若遇卡超过1500磅，绞车应停止，待仪器收腿后尝试下放，若仪器串能够下放，应逐渐增加拉力尝试解卡，防止仪器直接卡死；若仪器不能下放，应直接拉至最大安全拉力并绷直电缆，尝试解卡。不可用快速上提下放的方法来试图解卡，易造成电缆打扭损坏或使张力棒受损，甚至仪器落井。

2.2.2 定点测量

某些作业项目，如测压取样、旋转井壁取芯、VSP等，需要在特定的深度点静止后贴靠井壁进行测量。推靠井壁测量时间如果过长，会引起电缆或仪器吸附卡，因此，在定点测量时应采取预防遇卡措施：

(1)测压取样测井时，可以在仪器串中加入异向推靠解卡器，能够有效的降低仪器卡的风险。

(2)吸附卡实验：如果单点静止时间超过5分钟，应在测量前进行吸附卡实验：即在某一目的层推靠仪器至井壁，静止5～10分钟，然后收腿上提，判断是否存在电缆或仪器吸附卡；实验若证明存在电缆吸附卡的风险，应先通井后再进行测量；若仅存在仪器吸附卡风险，带有异向推靠解卡器的测量项目可以继续测量，若没有异向推靠解卡器，则应先通井后再进行测量。

3 预防遇卡辅助工具建议

为了降低电缆测井在井中遇卡的风险，可以在仪器串中加入一些辅助工具来降低遇卡风险，有些辅助工具可在遇到特定遇卡类型时帮助解卡，降低打捞作业次数，从而节约钻机时间，起到提质增效的作用。

3.1 扶正器

目前，渤海油田使用的扶正器为固定式扶正器和滚轮扶正器两个大类。

3.1.1 固定式扶正器

固定式扶正器(图2)可以有效的降低仪器与井壁的摩擦力，并使仪器与井壁形成一定的间隔，降低仪器吸附卡的风险。

图2 扶正器

3.1.2 滚轮扶正器

常用的滚轮扶正器包括：三辊滚轮、双轮滚轮和滚轮尾端(图2)，具体以下特点：①采用安装在低摩擦轴承上的弧形轮支撑起仪器串，使其不会接触到井眼的低端；②与井眼保持最小的接触面，从而大大减小压差粘附力；③使仪器串从渗透层滚动经过，不会移动泥饼，并将电缆超过的正常拉力降到最低，使仪器串得以应用于高井斜角的井中，并以最小摩擦力通过井中碎屑表面。

3.2 多功能推靠器

中海油服自研的多功能推靠器FECT(图3)可与多种仪器进行组合入井，四条仪器臂呈90度交叉分布，作业中可自由选择开关任一仪器臂。在仪器串下放的过程中收腿，到达目的层后开腿作业，作业完成后收腿上提，这种适时推靠作业方式降低了仪器在恶劣井况下的作业风险，降低了遇卡风险，可实现：①挂接核磁共振测井仪等实现其辅助偏心作用；②挂接大满贯实现其辅助偏心或居中作用；③可辅助仪器吸附卡的解卡；④使大直径仪器在小井眼作业变为可能。自2016年渤海油田应用以来，核磁共振测井EMRT作业中FECT已完全替代偏心弓入井，仪器再未出现遇卡事故。

3.3 异向推靠解卡器

异向推靠解卡器为中海油服自研电缆地层测试仪器EFDT(图4)的配套解卡装置，用以解决电缆地层测试作业定点测量作业时间长而导致的仪器吸附卡的问题。该解卡装置由2个方向相反的解卡臂组成，2个解卡臂产生解卡力38kN，可从正反2个方向进行推靠解卡，在仪器吸附卡时由液压系统驱动解卡臂，从地层测试器推靠坐封垂直方向进行推靠解卡，极大的降低了电缆地层测试作业定点测量时的仪器遇卡风险。

图4 EFDT电缆地层测试器

EFDT电缆地层测试仪在渤海油田电缆地层测试作业中的使用占比达95%以上，据表1统计可知，异向推靠解卡器自2016年底在渤海油田投入使用后仪器吸附卡仅有1次未解卡成功。

表1 2012-2019年渤海油田电缆地层测试仪器吸附卡情况统计

3.4 可释放马笼头

现场遇卡后的首要措施就是过提解卡，常规马笼头由于采用了小额定值的拉力棒结构设计，大大限制了处于遇卡临界状态下测井绞车电缆施加给测井仪器的张力。而弱点可控的可释放马龙头所用拉力棒的额定值远大于常规马笼头的拉力棒，目前已在渤海油田中深井作业中全部推广使用。以斯伦贝谢的可释放马笼头为例，其弱点可承受12000磅力的额定直接拉力，远大于常规马笼头，遇卡时可大大提高测井绞车电缆施加给测井仪器的张力。此外，可释放马笼头在打捞作业时可熔断弱点(图5)，避免以往拉断弱点作业中对电缆的损伤，节省作业时效和降低作业风险。

图5 可释放马笼头工作示意图

4 结语

(1)针对渤海油田以往的测井遇卡事故进行分析，一般可划分为以下几种原因：地层垮塌、井径缩径、电缆沿井壁运行磨成的槽、仪器或电缆吸附、井眼不规则、套管磨损造成的遇卡。

(2)电缆测井遇卡必须以预防为主，制定预防遇卡操作预案，做好下井前准备工作，上提及测量过程中规范作业，消除遇卡隐患。

(3)电缆测井仪器串中加入扶正器、多功能推靠器、异向推靠解卡器和可释放马笼头等辅助工具可有效降低遇卡风险。