无电缆测井深度测量方法改进与应用

无电缆测井深度测量方法改进与应用

辛华宁

中国石油集团测井有限公司天津分公司 天津市 300280

摘要：分析了钻井工具传输的无线测井模式的工作特点和深度信息采集方法，指出了由于工作模式的改变，在深度信息采集方法上遇到的问题。提出了结合钻具长度波动和测井数据实时存储大钩运动和大钩载荷信息的方法，并编制了相应的软件。现场应用表明，该方法提高了深度信息的质量，能够满足现场作业的要求。

关键词：无线测井；深度测量；数据存储

0导言

在大斜度井、大位移水平井等复杂井况下，传统的重力下放仪器的电缆测井方法无法完成整个井段作业。湿式对接钻具运输作业方式比较复杂，时效性也较低。为了解决这一问题，采用了依靠钻井工具、连续油管或钢丝绳运输仪器的无线存储测井方法。在无线测井中，井下测量仪器以时间驱动的方式测量和存储数据，然后与地面获得的时间与深度测量数据进行匹配，以获得用于地层评价的深度驱动测井数据。因此，获取与井下存储数据相对应的深度信息已成为获取测井数据的关键技术之一。

在钻井过程中，通常需要测量钻井深度，一般通过绞车运动和钩载变化信息，结合实际钻具长度。深度采集技术已经相对成熟，但由于测井作业的不同，该技术在储层测井中的应用遇到了一些新问题。根据储层测井的特点，如果充分利用测井数据中某些信息与仪器运动之间的相关性，在后续的数据处理中对获得的深度信息进行校正，不仅可以降低升降过程中对深度的要求，同时也大大减少了现场工程师的工作量，使储层测井的深度测量更加方便。本文介绍了一种利用绞车运动和钩载信息，结合井下仪器测量数据信息和钻具工作台获取存储测井数据的方法。现场应用表明，该方法有效、方便、可靠。

1.钻孔深度测量方法

现有的钻具运输储存测井深度测量方法借用了一般的钻井深度测量方法。该方法利用绞车旋转与大钩运动之间的关系，以及大钩运动与钻具升降之间的关系来获取深度信息。通常，绞车编码器用于测量脉冲计数以获取绞车运动信息，然后间接获取吊钩运动和高度信息。钩载传感器通过设置阈值来判断吊钩是轻载还是重载，然后判断吊钩运动是否是深度测量的有效运动，例如吊钩在轻载下的运动，但不影响深度。该测量方法使用绞车代码计数和吊钩高度之间的关系，该关系与绞车卷筒每转编码器的脉冲数、绞车卷筒的尺寸、钢丝绳的直径、卷筒上钢丝绳的层数以及每层的圈数有关。在钻井过程中，深度信息通常会根据钻具的实际长度进行修正。

2无线测井深度测量中遇到的问题

将常规钻井深度测量方法应用于储层测井时，发现由于作业过程的不同和对深度信息的不同要求，原有的按钻具长度校正的方法可以消除累积误差，但也遇到了新的问题。

2.1测井和钻井的深度信息要求不同

当根据钻具长度校正深度信息时，需要根据钻具卡滞时的钻具长度校正一段时间内的累积误差。这种校正方法将导致深度不连续。将校正后的深度信息应用到钻井过程中，问题并不突出，因为钻井过程更关注当前的钻井深度，而对钻孔深度误差的研究也不再深入。然而，当校正后的深度信息用于测井时，深度不连续性会导致测井数据失真。由于对深度信息的要求不同，在实时和无线测井数据处理中，根据钻具长度进行深度信息校正的应用存在问题。

2.2测井与钻井作业过程的区别

虽然在钻井过程中也会进行下钻，但由于钻井更关注钻井深度，因此无需在整个过程中严格测量和校正深度。钻井过程中的深度变化比起下钻过程慢得多。在钻井过程中纠正深度信息不会给现场操作员带来太多工作量。储层测井的操作过程与钻井起下钻过程基本相同。在这个项目中，深度变化很快。如果仍然使用原有的深度校正方法，操作员基本上应长期关注深度信息，并根据钻具长度实时校正深度信息。与原电缆测井相比，劳动强度高。现场工程师希望改进方法，方便地获取深度信息，降低劳动强度。

2.3测井和钻井之间深度信息所需时间的差异

由于钻井与钻井深度有关，因此在钻井过程中需要实时获取深度信息。无线测井的测量数据实时存储在井下仪器中。即使在测井过程中实时获取深度信息，在读取存储的数据后，也只能获得与测量数据相对应的测井曲线。因此，深度信息的应用属于后期应用。

3无线测井深度测量方法的改进与优化

3.1测量深度连续性校正方法为解决测井深度信息连续性要求与原深度校正方法引起的深度不连续性之间的矛盾，有必要寻找一种补偿方法。这里是一种连续处理分段连续深度信息的方法，它是根据钻具表中相应的钻具长度通过拉伸或压缩操作实现的。拉伸和压缩算法如公式（1）所示。

h为当前时刻校正后的测量深度：h，为当前钻具下钻时的起始深度；h为某一时刻的测量深度：L。为当前钻具的测量长度：L，为当前钻具的实际长度。从式

（1）可以看出，若钻具的测量长度L。大于钻具的实际长度L，，则经过（1）进行校正后会对测量深度进行压缩，若钻具的测量长度L。小于钻具的实际长度L，经过（1）进行校正后对测量深度进行拉伸。

经过上述方法校正后，基本解决了深度不连续的问题，但因起下钻过程中每次坐卡位置有可能不同，也会给深度信息带来误差。

3.2 深度信息获取时间上的改进测量过程中实时深度对无电缆测井的意义并不大，如果事后能够根据测量信息得到准确的时间-深度信息就能满足施工要求。另外，在测井过程中测井仪是运动的，某些测量数据会因仪器运动产生波动，可用这类测量信息帮助判断仪器运动与大钩运动是否同步，帮助判断大钩运动是否为有效运动。可以在测井作业过程中按时间记录大钩高度信息和大钩负载信息，但不进行深度计算和校正，这样就不用现场操作人员时刻关注深度信息是否需要校正，也就降低了工作量。事后根据钻具表信息、大钩负荷、大钩高度及部分井下测量信息就可以得到时间-深度信息。这样就把测井过程中实时得到深度测量信息的方式，改为事后得到。

4.改进无线测深方法的实现

首先将地面记录的钻具表（编号和长度）、吊钩高度和吊钩载荷等信息按时间间隔导入软件，并在软件中输入起始钻具编号和结束钻具编号。软件将根据大钩高度和大钩载荷信息自动将每根钻柱与时间对应，并在界面上以图形形式显示，操作员将根据界面上的压缩公式对存储的数据进行微调，并且可以根据界面中的公式对后台存储的相应数据进行微调

将井下存储数据中与运动状态有关的数据导入处理软件，并在界面上显示，然后根据井下测量数据和地面记录数据的波动判断起下钻时的状态，从而获得起下钻时地面与井下时钟的时差。在地面时钟调整窗口中输入此时差，地面时间窗口将相应平移，这样，地面时间将根据井下时间进行校正。修正地面时间后，根据吊钩高度信息和吊钩载荷信息，进行一次钻柱和时间窗口之间的对应。然后，在软件中拖动拍时滑块，根据井下测量数据的波动、大钩高度变化和大钩载荷，综合判断钻柱与时间窗的对应是否合理，是否需要根据井下时钟对地面时钟进行微调，与钻柱的时间和深度相对应的时间步长可根据井下时钟的时间步长进行调整。这样就可以根据井下时钟的时间步长来调整钻柱的相应时间步长，从而得到钻柱的相应时间。

5结论

根据存储式测井与钻井过程的差异，结合存储式测井的特点对原来的深度测量方法进行了改进，在测井过程中不再实时计算与存储深度信息，而采用测后数据分析的方法，根据测井过程中实时存储的大钩高度数据大钩负荷数据以及井下工程数据恢复计算仪器位置。应用改进后的方法编制了相应的软件，软件通过现场验证，应用该方法后测井人员不再需要全程监控仪器位置，而只需要保证监控现场计算机正常工作。事后处理的方法很好地解决了原测量方法因现场多种干扰造成的仪器深度数据漏失、错位等问题，基本实现了全程无值守的存储式测井目的，大大减轻了工作人员的负担。

参考文献：

[1] 李怀周, 范业活, 刘旭东,等. 无电缆测井深度测量方法改进与应用[J]. 2022(1).

[2] 常宝平. 一种测井电缆深度测量装置:, CN210829235U[P]. 2020.