陀螺測井技術的研究與應用

李磊

摘要：陀螺測井是一種用于已下套管的油水井重新測量其井身軌跡的先進技術。這項技術以動力調諧速率陀螺測量地球自轉角速率分量，通過對井筒不同深度的測量，即可得出井身軌跡曲線?？蓱糜谟写牌帘蔚奶坠?、油管、鉆桿內和有磁干擾的叢式井組進行井眼軌跡測量以及定向鉆井。應用此項技術可進行復雜斷塊油藏及巖性油藏中井點校正，分析油藏剩余油潛力和油水動態分布，挖掘油藏潛力，提高'N-量動用程度具有較好的效果。

關鍵詞：陀螺測井；動力調諧速率陀螺；井身軌跡測井；定向鉆井；技術應用

1、陀螺測井技術的提出

早期油田開發過程中，新井完鉆后工程師們即按預先設計的井在油藏中的位置來部署油藏開發的過程。但實踐證明，由于多種原因，這種做法存在很大局限性。如鉆井過程中，井眼鉆進方向的控制；完井后井眼在地層中的實際軌跡測量，都受到當時技術水平的限制。隨著油田開發過程的不斷延伸，地質報廢和工程報廢的油水井越來越多，在這些地區又需要打新井來開發剩余油，如何利用這些報廢井進行開窗側鉆，達到開發剩余油的目的成為我們的課題。在此存在兩個技術關鍵需要解決：一是老井眼的實際軌跡是否與原始資料相符：二是如何在老井眼內快速而準確地定向開窗。陀螺測斜儀因其不依靠地磁來確定方位，在磁干擾環境下可正常工作，可用于已下套管的井測量井身軌跡和定向開窗。

2、陀螺測井系統的組成與特點

陀螺測井系統由兩大部分組成：動力調諧速率陀螺測井儀（井下儀）和地面測井系統。動力調諧速率陀螺測井儀由慣性體、陀螺電路艙、電源艙、微機艙、磁定位器、減震器、馬龍頭等幾個部分組成。地面系統分便攜式和車載式，二者的功能完全相同。完成對井下儀器的供電、控制和信號解碼采集等工作。

3、結構與測量原理

3.1 動調式陀螺儀的組成

動調式陀螺測斜儀由減震器、慣性體、陀螺電路艙、電源艙、微機艙、磁定位器、馬龍頭等幾個部分組成，如下圖所示：

3.2 動調速率陀螺的測斜原理

使用陀螺測斜儀進行測量目的是根據各測量點的方位、傾斜角來確定井眼軸線的空間位置，同時為了與鉆具配合，必須隨時得到工具面角。測量時，選取兩個坐標系：地理坐標系（北西天）XYZ和儀器坐標系xvz，最初兩坐標系各相應的軸彼此重合，方位角、傾斜角和工具面角分別對應于坐標系的相位旋轉。

4、關鍵技術和創新點

在套管井井身軌跡測井技術應用中，針對陀螺測斜儀在現場使用中存在的問題與不足，將儀器的性能做了進一步的改進。

（1）不斷電點測。采用斷電停點啟動測井方式測井耗時長，消耗陀螺有效工作壽命。改進后每點測井時間僅需40秒，是原技術的1/6，延長了陀螺的有效工作時間。

（2）增加儀器扶正器，提高測量精度。當在小井斜、套管結蠟、管壁臟等條件下，儀器在套管內不能緊貼套管壁，給測量結果帶來一定的誤差。針對這種情況，提出在儀器上加裝扶正器，使儀器在套管內盡可能居中，減少儀器與套管不同軸所帶來的誤差。方案實施后效果良好，較好地解決上述問題。

（3）改進陀螺慣性測量組件，延長陀螺使用壽命。動力調諧陀螺是高精密測量組件，自身抗震性能較差，只有通過優化結構設計來提高其抗震性。當儀器測量時，陀螺以12300轉，分的速度高速旋轉，并在中途傳感器組件發生對轉，通過測量對轉前后傳感器參數并對其加權平均以消除測量誤差。

5、實際應用

目前，油田已全面進入特高含水期開發階段。在勘探難度加大，綜合調整余地變小的情況下，全面推廣應用井身軌跡測井技術，重新標定油井在油藏中的準確位置，研究油藏的微構造，分析油水動態分布，從而設計側鉆井位，控制油藏剩余儲量，對挖掘高含水期復雜斷塊油藏潛力，提高儲量動用程度都起到了較大作用。

5.1 校正井位.落實剩余油分布

由于老井井斜矛盾較大，無法解釋油水關系，區塊開采完善難度較大。經過對梁11-101、-103、-105、-104井身軌跡復測后，發現這四口井在油藏中的實際位置都與原始資料不相符，通過這些資料校正油藏中的井位.重新認識了油水關系及開發動態矛盾，且發現在主力油層尚有較大潛力。通過這四口井側鉆，增加可采儲量61萬噸，初增油能力89噸，日，到目前已累計產油1.68萬噸，使該塊開發效果得到徹底改善。

5.2 校正井位.重新落實油砂體邊界

河11-29砂體（沙二¹⁰）原東部邊界不清，經復測井身軌跡后發現原井底方位角7°，位移52m變為272°、165m，東部邊界得到準確控制，向西無井控制區側鉆后，鉆遇6.5米，1層油層，投產后獲日產10噸的產量，增加可采儲量1萬噸。

5.3 校正井位.重新認識油藏構造

河68-32井，原井方位為310°，目的層沙一段水平位移123米，位于河46-斜10屋脊東部，復測井身軌跡結果為163°（方位角），位移154米，處于南部一條小屋脊的低部位。通過側鉆靶點調整后，在南部的小屋脊鉆遇沙-10.6米/2層油層，投產獲日產40噸高產。同時河46-斜10屋脊東部經構造校正后，向東擴大含油面積0.02km²，增加優質儲量10萬噸，后設計河46-X23井取得較好效果。

6、結論與建議

陀螺測井技術是近幾年發展起來的用于油田開發的一種高科技的測井技術，具有測量精度高，結果可靠，操作簡單的特點。該項測井技術從現場施工、資料應用形成了一套較為完善的管理方式，成為落實老井軌跡重新認識油藏，提高油藏開發效果的有效手段。建議全面推廣應用此項技術，尤其是地質認識不清的區塊和需開窗側鉆的老井。同時，要對新井加強井身軌跡監控力度。