一种电缆投收式过钻杆测井工艺的制作方法

本发明涉及石油与地质勘探行业，尤其是地球物理测井领域，具体说是一种电缆投收式过钻杆测井工艺。

背景技术：

在油田开发后期，勘探开发对象越来越复杂，水平井、三维绕障井以及大位移井逐年增多。钻井时，为实现降本增效，尽量少下套管，造斜点也变浅，井眼曲率变大。而且地质情况也复杂，导致漏失、坍塌、扩径、台阶或螺纹井眼等复杂恶劣井况增多。

随钻测井将测井仪器安装在钻铤上，边钻井边测井。随钻测井由于价格昂贵、资料单一，无法完全满足生产需要。

为满足这些复杂井况的地质评价需求，完成测井任务，采用湿接头式测井和钻具输送泵出式测井等两种方式。

湿接头式测井是通过螺纹连接，将仪器挂接在钻杆最下端。通过钻杆将仪器输送到井下，然后在井内实现电缆与仪器对接，最后起下钻具测井。由于是在泥浆中完成电气和机械连接，因此称为湿接头式测井，这种测井方式存在以下缺点：（1）仪器损伤风险大：由于井壁不规则、井眼复杂，测井仪器向下运动过程中存在弯折损伤风险。（2）电缆损伤风险大：在测井时，电缆位于钻杆与技术套管环空内，极易损坏，引发严重井下事故。（3）可靠性差：测井电缆与井下仪器需要在钻井液中高速对接，由于井内沉积物或颗粒，对接成功率与电气绝缘性不能保证。（4）时效低：由于旁通不能出技术套管，如果技术套管长度小于测量段长度，需要两次甚至更多次对接，施工时间长、费用高。

钻具输送泵出式测井是将测井仪器安装在保护钻具内，用钻杆传输至井底。通过机械释放（投球、投棒）或者钻井液压力脉冲触发释放等两种方式，将仪器从保护钻具内释放到钻头外部，然后起钻测井至井口。仪器采用定时启动或者压力启动开始工作，采用电池组供电，井下数据存储在仪器中。该方法虽然在一定程度上解决了湿接头式测井方式的缺点，但是由于施工方式的改变，又产生了其他问题：（1）仪器损伤风险大：泵出时，力量大且速度不可控，仪器在着陆时高速碰撞，另外由于裸眼段的不规则，测井仪器可能在井壁上发生顶撞导致测井仪器极易受损。（2）仪器释放困难：向井内所投的球或者棒的作用力不能完全作用在销钉上，无法打断销钉。（3）仪器释放程度判断困难：在地面无法观测井下仪器状态，在现场应用中，出现仪器未泵出，也出现过仪器串部分泵出，致使曲线深度不准，测井曲线不合格。（4）仪器在到达地面前无法收回：只有将钻具起至井口，才能拆卸井下仪器，在钻具遇卡时，不能收回井下仪器，无法保证仪器的安全，尤其是放射源的安全。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种电缆投收式过钻杆测井工艺，以解决大位移水平井、大位垂比水平井、大斜度井、复杂井况的问题。

本发明提供一种电缆投收式过钻杆测井工艺，包括：步骤一，下钻；

在钻井平台上将仪器舱与钻具连接，然后通过多支钻杆将所述仪器舱下至目的层段；

步骤二，井口连接测井仪器；

当所述仪器舱下到所述目的层段时，在地面组装测井仪器串，测井仪器串置于钻杆内部；

所述测井仪器串，包括：电缆，所述测井仪器串下端接测井仪器；所述电缆从钻杆旁通进入所述钻杆与所述测井仪器串连接，地面系统判断所述测井仪器工作状态；

步骤三，输送测井仪器串；

所述测井仪器串向井底输送时，所述测井仪器串在所述钻具内部，初期靠重力下放，当重力不足以使所述测井仪器串下放时，采用钻井液泵送的方式，控制控制所述测井仪器串的泵出速度，推动所述测井仪器串下放；以及判断所述测井仪器串是否完全泵出；

步骤四，测井仪器串着陆与释放；

所述测井仪器串下到所述目的层段后，在所述仪器舱内安全着陆，释放测井仪器串；

步骤五，收回电缆；

启动测井绞车，快速收回所述电缆，同时上提钻具，直至所述电缆到达井口，拆除旁通；

步骤六，起钻测井；

上提所述钻具，带动所述测井仪器串向上移动，实现起钻测井，同时进行数据存储；

步骤七，收回仪器；

目的层测井完成后，收回所述测井仪器；

在上述步骤一到步骤七中，目的层测井完成后或所述钻具遇卡时，关闭所述测井仪器串，并将其收回至地面。

优选地，所述的工艺，所述测井仪器串，还包括：马龙头、上吊挂、下吊挂和电池短节，所述测井仪器串的连接工艺为：

所述马龙头的下端为马龙头下端，所述马龙头下端接所述上吊挂，所述上吊挂的抓取筒抓牢所述下吊挂的抓取头，所述下吊挂下方接所述电池短节，所述电池短节下端接所述测井仪器。

优选地，所述的工艺，在步骤四中，所述测井仪器串下到所述目的层段后，在所述仪器舱内安全着陆，释放测井仪器串的工艺为：

所述测井仪器串下到所述目的层段后，所述下吊挂的节骨着陆于悬挂点为所述测井仪器串在所述仪器舱内安全着陆，设置所述测井仪器于测井状态后，通过地面发送指令，控制上吊挂的所述抓取筒脱开，释放测井仪器串。

优选地，所述的工艺，在步骤七中的收回仪器的工艺为：

下放所述电缆、所述马龙头及所述上吊挂，抓取所述下吊挂的抓取头，并与井下的所述测井仪器进行机械连接、以及建立与所述测井仪器通讯后，关闭所述测井仪器，利用所述电缆将所述测井仪器从所述仪器舱下端连接的喇叭口护帽收回，将所述测井仪器收入所述钻具的流道内，提至所述井口。

优选地，所述的工艺，还包括：

步骤八，数据读取与资料处理；

所述测井仪器返回地面后，通过地面读取装置读取步骤六中数据存储的测井信息，并进行时深转换或/和曲线回放。

优选地，所述的工艺，步骤三中控制所述测井仪器串的泵出速度的控制方法为：

推动所述测井仪器串在所述钻具内部向井底方向运动,运动过程中通过测井绞车控制所述电缆的下放速度以控制所述测井仪器串的泵出速度。

优选地，所述的工艺，步骤三中判断所述测井仪器串是否完全泵出的判断方法为：

符合以下特征之一即可判断所述测井仪器串是否完全泵出：

特征一，所述电缆下放长度与测井施工要求的完全泵出状态时的深度相符；

特征二，完全泵出状态时测井绞车测得的所述电缆收到的张力变小；

特征三，测井仪器串在完全泵出状态测到的地层数据与测井仪器串含在所述钻具内测到的钻具数据相比，变化明显。

本发明至少具有如下有益效果：

本发明提供一种电缆投收式过钻杆测井工艺，以解决大位移水平井、大位垂比水平井、大斜度井、复杂井况的问题。本发明扩大适用范围、提高测井时效、增加施工可靠性、降低、节约作业费用。具体地为控制测井仪器串的泵出速度使其缓慢泵出，避免仪器被震坏；准确判断测井仪器串是否完全泵出；仪器全部到达裸眼段后，控制测井仪器的工作状态；测完目的井段后或钻具遇卡时，可以关闭测井仪器串，并将其收回至地面。从而扩大适用范围、提高测井时效、增加施工可靠性、降低工程风险、节约作业费用。附图说明

通过以下参考附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：

图1是本发明使用的电缆转接头的结构示意图；

图2是本发明测井仪器串的具体连接示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是值得说明的是，本发明并不限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本发明。

此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本发明的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。

同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。

图1是本发明使用的电缆转接头的结构示意图。如图1所示，电缆转接头，包括：电缆1-1和马龙头1-2，电缆1-1的一端用锥套固定马龙头1-2的一端，马龙头1-2的另一端的端面为马龙头下端1-3。电缆1-1的另一端与测井车连接，电缆1-1用于给上吊挂2-1供电以及测井仪器的通讯。电缆1-1通过马龙头1-2与钻具2-2（图2中）螺纹连接。

图2是本发明测井仪器串的具体连接示意图。如图2所示，下吊挂2-6，包括：抓取头2-3和节骨2-4，节骨2-4套接下吊挂2-6上，下吊挂2-6的一端为抓取头2-3，下吊挂2-6的另一端与电池短节2-9的一端螺纹连接，电池短节2-9的另一端与测井仪器连接。

在图2中，钻具2-2的连接：钻具2-2的下端具有外螺纹，仪器舱2-7的一端内侧具有内螺纹，钻具2-2和仪器舱2-7螺纹连接，仪器舱2-7的另一端具有外螺纹，仪器舱2-7的外螺纹与喇叭口护帽2-8的一端内螺纹连接。

在图2中，测井仪器的连接：钻具2-2、仪器舱2-7和喇叭口护帽2-8的内侧流道即，水眼，抓取筒2-10、抓取头2-3、节骨2-4、悬挂点2-5和下吊挂2-6均在内侧流道内，上吊挂2-1的一端与马龙头下端1-3螺纹连接，上吊挂2-1的另一端与抓取筒2-10的一端螺纹连接，抓取筒2-10的另一端内部弹簧抓，抓取头2-3的一端插入抓取筒2-10的弹簧抓内。

在图2中，钻具2-2和测井仪器的连接：仪器舱2-7的内侧流道具有向内的凸沿，凸沿为悬挂点2-5，节骨2-4的外侧卡接在悬挂点2-5处。

一种电缆投收式过钻杆测井工艺，包括：步骤一，下钻；步骤二，井口连接测井仪器；步骤三，输送测井仪器串；步骤四，测井仪器串着陆与释放；步骤五，收回电缆；步骤六，起钻测井；步骤七，收回仪器。一种电缆投收式过钻杆测井工艺，还包括：步骤八，数据读取与资料处理；所述测井仪器返回地面后，通过地面读取装置读取步骤六中数据存储的测井信息，并进行时深转换或/和曲线回放。

步骤一，下钻；在钻井平台上将仪器舱2-7与钻具2-2连接，然后通过多支钻杆将所述仪器舱2-7下至目的层段。具体地说，钻井队在钻井平台上将仪器舱2-7（用于仪器泵出后在悬挂点2-5处悬挂仪器）与钻具2-2连接，然后通过多支钻杆将仪器舱下至目的层段（即，需要测量的地层或预定测量井段深度位置）。

步骤二，井口连接测井仪器；当所述仪器舱2-7下到所述目的层段时，在地面组装测井仪器串，测井仪器串置于钻杆内部；所述测井仪器串，包括：电缆1-1，所述测井仪器串下端接测井仪器；所述电缆1-1从钻杆旁通进入所述钻杆与所述测井仪器串连接，地面系统判断所述测井仪器工作状态。具体地说，

步骤三，输送测井仪器串；所述测井仪器串向井底输送时，所述测井仪器串在所述钻具2-2内部，初期靠重力下放，当重力不足以使所述测井仪器串下放时，采用钻井液泵送的方式，控制所述测井仪器串的泵出速度以及判断所述测井仪器串是否完全泵出的具体方法为：推动所述测井仪器串在钻具2-2内部向井底方向运动,运动过程中可以通过测井绞车控制电缆1-1的下放速度，来控制测井仪器串的运动速度；最后可以通过以下特征判断仪器串是否处于节骨2-4与悬挂点2-5接触的状态（此状态为完全泵出状态）：特征一，电缆1-1下放长度与测井施工要求的完全泵出状态时的深度相符；或/和特征二，完全泵出状态时测井绞车测得的电缆1-1收到的张力变小；或/和特征三，测井仪器串在完全泵出状态测到的地层数据与测井仪器串含在钻具2-2内测到的钻具数据相比，变化明显，即。以上三点特征，可以判断仪器串是否处于完全泵出状态。所述测井仪器串，还包括：马龙头1-2、上吊挂2-1、下吊挂2-6和电池短节2-9，所述测井仪器串的连接工艺为：所述马龙头1-2的下端为马龙头下端1-3，所述马龙头下端1-3接所述上吊挂2-1，所述上吊挂2-1的抓取筒2-10抓牢所述下吊挂2-6的抓取头2-3，所述下吊挂2-6下方接所述电池短节2-9，所述电池短节2-9下端接所述测井仪器。具体地说，当仪器舱2-7下到目的层段时（预留仪器下放深度），在地面组装测井仪器串，马龙头1-2的马龙头下端1-3接上吊挂2-1，上吊挂2-1的抓取筒2-10抓牢下吊挂2-6的抓取头2-3，下吊挂2-6下方接电池短节2-9，电池短节2-9下端接测井仪器。测井仪器串置于钻杆内部，电缆1-1从钻杆旁通（标准工具），进入钻杆，与测井仪器串连接，地面系统判断测井仪器工作状态。测井仪器串，包括：电缆1-1、马龙头1-2、上吊挂2-1、下吊挂2-6和电池短节2-9。具体可详见图1和图2中的说明。

步骤四，测井仪器串着陆与释放；所述测井仪器串下到所述目的层段后，在所述仪器舱2-7内安全着陆，释放测井仪器串。具体地说，测井仪器串向井底输送时，测井仪器串在钻具2-2内部，初期靠重力下放，当重力不足以使测井仪器串下放时，采用钻井液泵送的方式，推动测井仪器串下放。也就是说，在步骤四中，所述测井仪器串下到所述目的层段后，在所述仪器舱2-7内安全着陆，释放测井仪器串的工艺为：所述测井仪器串下到所述目的层段后，所述下吊挂2-6的节骨2-4着陆于悬挂点2-5为所述测井仪器串在所述仪器舱2-7内安全着陆，设置所述测井仪器于测井状态后，通过地面发送指令，控制上吊挂的所述抓取筒2-10脱开，释放测井仪器串。

步骤五，收回电缆；启动测井绞车，快速收回所述电缆1-1，同时上提钻具，直至所述电缆1-1到达井口，拆除旁通。

步骤六，起钻测井；上提所述钻具2-2，带动所述测井仪器串向上移动，实现起钻测井，同时进行数据存储。具体地说，

步骤七，收回仪器；目的层测井完成后，收回所述测井仪器。具体地说，下放所述电缆1-1、所述马龙头1-2及所述上吊挂2-1，抓取所述下吊挂2-6的抓取头2-3，并与井下的所述测井仪器进行机械连接、以及建立与所述测井仪器通讯后，关闭所述测井仪器，利用所述电缆1-1将所述测井仪器从所述仪器舱2-7下端连接的喇叭口护帽2-8收回，将所述测井仪器收入所述钻具2-2的流道内，提至所述井口。也就是说，如目的层测井完成后，下放电缆1-1、马龙头1-2及上吊挂2-1，抓取下吊2-6的挂抓取头2-3，并与井下仪器进行机械连接、建立通讯后，关闭测井仪器，利用电缆1-1将测井仪器从仪器舱2-7下端连接的喇叭口护帽2-8收回，将测井仪器收入钻具2-2的流道内，提至井口。

在上述步骤一到步骤七中，目的层测井完成后或所述钻具2-2遇卡时，关闭下放电缆1-1、马龙头1-2及上吊挂2-1，抓取下吊2-6的挂抓取头2-3，并与井下仪器进行机械连接、建立通讯后，下发指令，令带有井径腿的测井仪器收拢井径腿，利用电缆1-1将测井仪器从仪器舱2-7下端连接的喇叭口护帽2-8收回，将测井仪器收入钻具2-2的流道内，并将其收回至地面。

在步骤三中，控制所述测井仪器串的泵出速度的控制方法为：因为本工艺是电缆投收式过钻杆测井工艺，所以测井仪器串在完全泵出状态之前一直与电缆1-1连接。电缆1-1的另外一端是测井绞车，通过绞车可以控制电缆1-1的下放速度，进而控制测井仪器串的下放速度。

在步骤三中，判断所述测井仪器串是否完全泵出的判断方法为：可以通过以下特征判断仪器串是否处于节骨2-4与悬挂点2-5接触的状态（此状态为完全泵出状态）。符合以下特征之一即可判断所述测井仪器串是否完全泵出：特征一，电缆1-1下放长度与测井施工要求的着陆深度相符；或/和特征二，测井绞车测得的电缆1-1收到的张力，在本发明中，可以设置张力信号（即，设定张力信号）实时测量的张力信号与设定张力信号进行比较，如果实时测量的张力信号小于设定张力信号，说明节骨2-4已与悬挂点2-5已经卡住，如果节骨2-4与悬挂点2-5没有卡住，实时测量的张力信号大于或者等于设定张力信号；或/和特征三，测井仪器串在完全泵出状态测到的地层数据与测井仪器串含在钻具2-2内测到的钻具数据相比，变化明显，即地层数据与钻具数据的差值大于或者等于预设数据值。以上三点特征，可以判断仪器串是否处于完全泵出状态。

在本发明中，通过测井电缆（电缆1-1）、吊挂系统2-1和2-6的配合，实现仪器投放与收回。

在本发明中，下吊挂2-6的抓取头2-3的外侧缠绕有第一电感线圈（发射接收线圈），电池短节2-9为第一电感线圈供电，电感线圈产生电磁信号，第二电感线圈缠绕在抓取筒2-10的外侧，电缆1-1用于第二电感线圈的供电。线圈之间的通讯不在本专利保护范围内，是现有技术，本发明利用这种技术实现电信号在泥浆环境下的无线传输，从而将井下仪器串测得的数据上传，将操作指令发送到井下仪器串。通过仪器串测得的数据可以判断所测数据是金属数值还是原地层数值，进而判断测井仪器是否完全进入裸眼段。（裸眼井是油气勘探钻井方面涉及到的专用词汇，在钻井过程中为了使某些特殊地层段的地层保持原有的状态，而在钻井中某些特殊层位下套管。裸眼井的意思是没有上套管的钻井。）

在本发明中，采用旁通下放至表套内一定深度，在收回电缆1-1的同时，钻井队缓慢上提钻具2-2，满足钻井队活动钻具的需求。

在本发明中，在钻具2-2遇卡时，下放电缆1-1与上吊挂2-1，将测井仪器收回至井口。在起钻测井过程中，测井仪器与钻具2-2可以相对活动（节骨2-4和悬挂点2-5的连接方式），允许钻具2-2在小范围上下活动，同时可以关井、压井、循环钻井液，有利于钻井队解卡。

本发明是复杂井况资料采集的可靠解决方案，解决大位移水平井、大位垂比水平井、大斜度井、复杂井况（垮塌、缩径严重、高狗腿度），（1）钻具2-2到哪里就能测到哪里。不受表套下深、井斜、造斜点深度、水平段长度、复杂井况的限制。拓宽适用范围，减少占井时间，增加施工可靠性，降低工程风险，节约作业费用。（2）测井仪器的泵出过程可控：测井仪器串向井底输送时，测井仪器串在钻具2-2内部，初期靠重力下放，当重力不足以使测井仪器串下放时，采用钻井液泵送的方式，推动测井仪器串下放。泵出速度可控，通过控制电缆张力与下放速度可以控制测井仪器着陆速度，避免了测井仪器泵出损伤；泵出过程直观显示，地面上可以准确判断仪器是否全部进入裸眼段。（3）测井仪器收回过程可控：测井结束后或钻具遇卡时，可以随时将仪器收回至地面，避免仪器在钻具外的风险，确保了测井仪器和放射源的安全，也有利于钻井队解卡。（4）测井项目可根据需要增加，一次下井，即可完成全部测井任务，无需多次对接，没有电缆损伤风险。（5）测井结束后，测井仪器不用起至井口，通过再次抓取仪器，及时判断测井是否正常，快速确定下一步工序。

本发明已经在大庆油田与吉林油田测井71口，其中与湿接头式对比测井3口，提高测井时效39%。测井成功率92%，资料合格率100%。

1、复杂井况长水平段水平井测井。该井是一口开发井，井深3165m，技套360m；直井段多处垮塌、缩径；部分层段有漏失。水平段长度1145m，螺旋井眼，井斜超过90°；大幅度纠斜、纠方位，最大狗腿度10.3°/30m；其他方式不能施工，采用过钻杆测井，24小时顺利完成测井，资料合格。

2、大斜度井测井。该井是五段制大斜度定向井，井况复杂；表套下深139m，150m开始造斜，最大井斜：68.3°；垂深1200m，水平位移1209m，水垂比1.008；最大狗腿度6.57°/30m；前期采用钻具输送泵出式测井，施工作业8天，3次下井，2支伽马仪器震坏，未取得完整资料；采用过钻杆测井系统，15小时顺利完成测井。

3、复杂井况直井测井。该井是一口评价控制井，地质情况复杂。钻井过程中，井下有co2气，发生井涌;压井后，部分层位出现漏失；堵漏后，钻井液粘度接近100s；最终导致井眼垮塌、缩径严重，下放钻具遇阻，上提钻具遇卡。为了解决以上问题，钻井队处理井况13天。由于井况复杂，测井时，随时可能需要关井，使用电缆测井、钻具输送泵出式、湿接头式均不能施工。采用过钻杆测井系统进行施工，目的层测井结束后收回仪器，作业16小时顺利取得合格资料。

以上所述实施例仅为表达本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。