测井仪钻杆输送泵出装置的研究

摘 要：随着钻井技术的发展，能够增加原油产量、提高石油采收率的水平钻井技术突飞猛进，相对的对水平井测井技术的需求也越来越多。在垂直井或微倾斜井中，测井仪靠自身重力用电缆下入井内，在水平井段内重力不能帮助测井仪运动，而要测量的目的层的长度有几十或数百米，因此必须寻找把仪器送到井底的新方法。钻杆输送测井是使用钻杆将测井仪送到井底，然后用泵出装置将测井仪推出钻杆外，上提钻杆拖动仪器串进行测井作业，一次完成所有的测量项目。由于下放时所有测井仪器都在钻具内部，没有电缆，仪器下放过程中可以随钻具一起旋转，能更好地携带岩屑，清洁井眼，优化时效，缩短测井周期提高井眼质量并减少井眼垮塌和卡钻风险，能够适应各种井况输送各种井下仪器组合下井测量。特别对于水平井裸眼井段、复杂条件井况下测井创造很好的经济效益。本文具体针对钻杆输送测井设计了一种测井仪钻杆输送泵出装置。

关键词：钻井技术； 钻杆输送

中图分类号：          文献标识码：A           文章编号

1 测井仪钻杆输送泵出装置技术要求

测井仪钻杆输送泵出装置是一种新型测井仪器输送方式，它是将测井仪器放置在钻杆内部，从而利用钻杆将测井仪器送入井内测量位置，然后将仪器泵出钻杆，上提钻杆进行测井作业。该装置涉及机械、液压等控制，如图1所示。因此测井仪钻杆输送泵出装置必须实现以下功能：

1）将测井仪放置在钻杆内部固定，随钻杆下放；

2）将测井仪释放并泵出钻杆外，反馈仪器到位信号；

3）保护测井仪不受磕碰、冲击损坏。

2 装置方案设计

2.1测井仪钻杆输送泵出装置组成

根据上述功能要求，设计了一种测井仪钻杆输送泵出装置，装置原理框图如图2所示，由输送装置和泵出装置组成：

2.2 工作原理

根据测井仪钻杆输送泵出装置的特点，该装置利用钻杆将测井仪送到目的井层，然后用泥浆泵将放置在钻杆内部的测井仪器泵出钻杆外（如图3所示），既能够测井仪输送到各种水平井、大斜度井等复杂井中，有能够为测井仪器提供安全可靠的保护（下井时测井仪器放置在钻杆内部，能够很好的保护仪器）。

3测井仪钻杆输送泵出装置功能实现

根据系统方案，设计了一种测井仪钻杆输送泵出装置的具体实施图，其中测井仪器直接放置在钻杆端头内部，如图4所示：

3.1 测井仪钻杆输送泵出装置工作示意

在测井仪钻杆输送泵出式测井中，为了将测井仪器输送到所需要测量的地层位置，将测井仪器通过释放装置放置在钻杆端头内部（如图4所示），并在钻杆头部到达井底后往上退出至少仪器长度的距离。

为了达到将仪器完全泵出钻杆外，我们需要实现两个功能：给仪器提供泵出推力和获得仪器位置反馈信号。

3.1.1给仪器提供泵出推力

为了给仪器提供足够的推力将测井仪器推出钻杆外，我们设计制作了一个推力器（如图5所示），将推力器投入钻杆内孔中，利用泥浆泵压提供泵出推力，通过密封胶圈和居中器来保证推力器提供足够的力将测井仪器推出钻杆外。其中限压阀可以控制泥浆压力不会大，防止仪器泵出时因力量过大而损坏。

3.1.2获得仪器位置信号反馈

仪器在井下钻杆中时，由于采用无线存储式结构，无法通过电信号判断仪器位置，而电磁信号在底下衰减严重，不能用来作为通信手段。为了判断仪器的位置，我们在钻杆装载测井仪器的位置设置了几个水眼（如图6所示），利用泥浆压力变化时的脉冲信号反馈来确定在井下的状况。水眼数量为3个，在钻杆壁上不同高度沿轴向120°均布，以防止钻杆贴壁将水眼堵塞。当仪器完全泵出后，水眼露出，泥浆泵压产生变化，在井口可见水柱变化，以此来判断测井仪器位置状态。

3.2 安全可靠的仪器保护

为了防止仪器泵出过程中受到损伤，除了推力器限压阀控制推力外，我们还设置了减振装置（如图7所示）。减振装置中设置有大量的减振弹簧，可以缓冲推力器与仪器接触时以及仪器到达钻杆外时的碰撞，对仪器起到很好的保护作用。

除了减振保护外，我们还在仪器最下端加装一节橡胶制作的导向头，起到减振和导向的作用。

结论

钻杆输送测井技术难度低，对仪器和钻具要求不高，能部分取代随钻测井的功能，其测量项目比随钻齐全，可靠性高，并且有较大的价格优势。由于仪器下放过程中所有部件都在钻具内部，对仪器有保护作用，没有电缆，下放过程中仪器可以随钻具一起旋转，更好地携带岩屑，清洁井眼，优化时效，缩短测井周期提高井眼质量，减少井眼垮塌和卡钻风险，能够适应各种复杂井况，输送各种井下仪器组合下井测量。

参考文献

[1] 刘猛，高进伟，等. 水平井井下仪器送进技术的现状及其发展建议[J]. 石油矿山机械，2015，33（6）：16～18.

[2] 贾乐国，水平井测井工艺及其应用[J]. 石油科技论坛，2020，3（43）

[3] 常子恒，石油勘探开发技术（下册）. 北京：石油工业出版社[M].  2009