井径井斜和套管测井.pptx
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1、第二章第二章 井径、井斜和套管测井井径、井斜和套管测井 井径测井,顾名思义,是测量井筒直径大小的一种井径测井,顾名思义,是测量井筒直径大小的一种测井方法。在裸眼井中井径测井是测量裸眼井的直径,测井方法。在裸眼井中井径测井是测量裸眼井的直径,在套管井中井径测井是测量套管的内径。在裸眼井中,在套管井中井径测井是测量套管的内径。在裸眼井中,由于地下各地层的机械强度不同以及各地层受到的泥由于地下各地层的机械强度不同以及各地层受到的泥浆冲洗、浸泡和钻头的碰撞的差别,实际的井径往往浆冲洗、浸泡和钻头的碰撞的差别,实际的井径往往与钻头直径不同,并且不同机械强度的地层有不同的与钻头直径不同,并且不同机械强度的
2、地层有不同的井径。在套管井中,由于套管长期与地层水接触,具井径。在套管井中,由于套管长期与地层水接触,具有腐蚀性的地层水将对套管管壁造成损害,套管壁厚有腐蚀性的地层水将对套管管壁造成损害,套管壁厚发生变化,或者由于来自套管各方的地层应力不同,发生变化,或者由于来自套管各方的地层应力不同,使套管发生形变。套管的这些变化都会引起套管内径使套管发生形变。套管的这些变化都会引起套管内径的变化。的变化。第一节第一节 井井 径径 测测 井井一、普通井径仪一、普通井径仪 普通井径仪用于裸眼井中,在裸眼井中使用的井径普通井径仪用于裸眼井中,在裸眼井中使用的井径仪有两臂井径仪、三臂井径仪和四臂井径仪三种。两仪有
3、两臂井径仪、三臂井径仪和四臂井径仪三种。两臂井径仪可以附带在其他带极板贴井壁的仪器上,如臂井径仪可以附带在其他带极板贴井壁的仪器上,如微电极、密度计等。三臂和四臂井径仪一般是单独下微电极、密度计等。三臂和四臂井径仪一般是单独下井测量,但也可以组合在其他测井仪器上,如四臂井井测量,但也可以组合在其他测井仪器上,如四臂井径仪就可以组合在地层倾角仪上,测量地层倾角信息径仪就可以组合在地层倾角仪上,测量地层倾角信息的同时,测量两条井径。两臂、三臂、四臂井径仪虽的同时,测量两条井径。两臂、三臂、四臂井径仪虽然都是测量井的直径,但它们反映的特征却不大一样,然都是测量井的直径,但它们反映的特征却不大一样,两
4、臂井径仪得到的是井眼的最大直径,三臂井径仪得两臂井径仪得到的是井眼的最大直径,三臂井径仪得到的是井眼的平均直径,而四臂井径仪常给出井眼的到的是井眼的平均直径,而四臂井径仪常给出井眼的最大和最小两条直径。最大和最小两条直径。1.测理原理测理原理 井径仪的结构如图井径仪的结构如图2-1所示。所示。仪器主要由井径臂和一个电位仪器主要由井径臂和一个电位器组成,井径臂末端靠弹簧作器组成,井径臂末端靠弹簧作用力而紧贴在井壁上。测量时,用力而紧贴在井壁上。测量时,井径臂紧贴到井壁上,仪器随井径臂紧贴到井壁上,仪器随电缆上提测量,当井径发生变电缆上提测量,当井径发生变化时,井径臂也会相应发生伸化时,井径臂也会
5、相应发生伸张和收拢变化,这个变化又带张和收拢变化,这个变化又带动电位器上的滑线电阻移动,动电位器上的滑线电阻移动,也即把井径的变化转化为仪器也即把井径的变化转化为仪器电阻的变化,如果给电位器通电阻的变化,如果给电位器通以恒定的电流,则可把井径的以恒定的电流,则可把井径的变化通过电位器上电阻的变化变化通过电位器上电阻的变化转化为电位差的变化加以记录。转化为电位差的变化加以记录。当井径发生变化时,井径臂的伸缩带动连杆上下运动,这当井径发生变化时,井径臂的伸缩带动连杆上下运动,这一运动改变着触点一运动改变着触点M、N在电位器上的位置,从改变了在电位器上的位置,从改变了M、N之间电阻值之间电阻值R的大
6、小,的大小,R与井径的变化成正比:与井径的变化成正比:R=d 式中式中 比例系数。比例系数。当给电位器通以恒定的电流,则井径的变化就相应使当给电位器通以恒定的电流,则井径的变化就相应使M、N之间的电位差发生变化:之间的电位差发生变化:UMN=IR =I d =I(d-d0)式中式中 d井径;井径;d0当当0时的井径值;时的井径值;C仪器常数;仪器常数;I电流。电流。参数参数C和和d0均为常数,其数值可以通过仪器校验均为常数,其数值可以通过仪器校验得到,按上式对仪器进行刻度后,测量时便可记录出得到,按上式对仪器进行刻度后,测量时便可记录出一条随井深变化的井径曲线。一条随井深变化的井径曲线。整理得
7、:整理得:2.井径资料的应用井径资料的应用 (1)划分岩性划分岩性 岩石在结构和成分上的差异,造成钻井过程中钻岩石在结构和成分上的差异,造成钻井过程中钻头和泥浆对其作用效果的不同,因而在井径曲线上会头和泥浆对其作用效果的不同,因而在井径曲线上会出现相应的不同特征,常见几种岩石的特征如下。出现相应的不同特征,常见几种岩石的特征如下。(设设井径井径d,钻头直径为,钻头直径为d0)砂岩:砂岩:由于渗透性较好,一般都有泥浆侵入,在由于渗透性较好,一般都有泥浆侵入,在井壁上有泥饼形成,使井径小于钻头直径,井壁上有泥饼形成,使井径小于钻头直径,即:即:dd0。砾岩:砾岩:致密坚硬的砾岩渗透性差,井径致密坚
8、硬的砾岩渗透性差,井径d近似等于近似等于钻头直径钻头直径d0;渗透性砾岩渗透性砾岩的井径与砂岩的井径相似的井径与砂岩的井径相似,即:即:dd0。泥岩:泥岩:泥岩颗粒细,结构较疏松,受钻井过程中泥泥岩颗粒细,结构较疏松,受钻井过程中泥浆浸泡和冲刷易发生垮塌,因此一般泥岩段的井径都浆浸泡和冲刷易发生垮塌,因此一般泥岩段的井径都大于钻头直径大于钻头直径,即:即:dd0。灰岩、白云岩灰岩、白云岩:致密灰岩和致密白云岩的渗透性很差,且较坚硬。致密灰岩和致密白云岩的渗透性很差,且较坚硬。井径近似等于钻头直径井径近似等于钻头直径 即:即:dd0 含泥质的灰岩或白云岩:含泥质的灰岩或白云岩:d略大于钻头直径略
9、大于钻头直径d0 孔隙性灰岩或白云岩:孔隙性灰岩或白云岩:d略小于钻头直径略小于钻头直径d0 裂缝性灰岩:裂缝性灰岩:井径不规则,井径不规则,井径曲线上呈锯齿状井径曲线上呈锯齿状泥岩:泥岩:泥岩颗粒细,结构较疏松,受钻井过程中泥浆浸泡和冲刷泥岩颗粒细,结构较疏松,受钻井过程中泥浆浸泡和冲刷易发生垮塌,井径都大于钻头直径易发生垮塌,井径都大于钻头直径,即:即:dd0。盐岩盐岩:盐岩受泥浆的溶解作用井径会扩大:盐岩受泥浆的溶解作用井径会扩大,即:即:dd0。石膏石膏:石膏为块状结构,一般情况下井径近似等于钻头直径。:石膏为块状结构,一般情况下井径近似等于钻头直径。但若遇石膏被溶解,也会出现井径扩大
10、现象。但若遇石膏被溶解,也会出现井径扩大现象。即:即:硬石膏硬石膏 dd0 ;石膏石膏 若发生溶解若发生溶解 dd0 。井径曲线一般只能用来定性识别岩性,它是划分井孔地层剖面,井径曲线一般只能用来定性识别岩性,它是划分井孔地层剖面,识别岩性的一种辅助手段,常用于配合其他曲线进行解释。识别岩性的一种辅助手段,常用于配合其他曲线进行解释。(2)估算固井水泥用量估算固井水泥用量套管外径与井径之间环形空间的体积就是固井水泥用量,套管外径与井径之间环形空间的体积就是固井水泥用量,工程上一般采用体积法计算:工程上一般采用体积法计算:式中式中 h固井段长度固井段长度 d套管外径套管外径 d平均井径值平均井径
11、值井径曲线在固井工程上提供固井段的平均井径,通常采用井径曲线在固井工程上提供固井段的平均井径,通常采用算术平均法求取平均井径值。先在每隔算术平均法求取平均井径值。先在每隔50m或或25m(或更短或更短一些的井段上一些的井段上)求这段井径的平均值,然后再将各段井径的求这段井径的平均值,然后再将各段井径的平均值相加除以段数,即得平均井径值平均值相加除以段数,即得平均井径值d0二、多臂井径仪二、多臂井径仪 多臂井径仪用于套管井中,用来测量套管内径的变化。多臂井径仪用于套管井中,用来测量套管内径的变化。多臂井径仪的臂数一般在多臂井径仪的臂数一般在30之间,通常根据套管内径之间,通常根据套管内径的大小来
12、选择不同臂数的多臂井径仪。多臂井径仪的臂宽约的大小来选择不同臂数的多臂井径仪。多臂井径仪的臂宽约2.16mm,测量时要求各臂端部间的间隙约为,测量时要求各臂端部间的间隙约为0.5in。显然,套管内径越大,就应选择更多臂数的仪器。显然,套管内径越大,就应选择更多臂数的仪器。多臂井径仪可同时输出最大和最小两条套管内径曲线,也多臂井径仪可同时输出最大和最小两条套管内径曲线,也可输出相应可输出相应180的两个臂的井径值,根据这些值来了解套管的两个臂的井径值,根据这些值来了解套管的腐蚀及变形情况。的腐蚀及变形情况。若若 1.最大、最小两条套管内最大、最小两条套管内径近似相径近似相等,则套管等,则套管没有
13、腐没有腐蚀变形蚀变形;2.最大、最小两条套管内径有最大、最小两条套管内径有明显差别明显差别,则表明套管发,则表明套管发生生腐蚀变形腐蚀变形。不同公司的多臂井径仪有不同的规格,分别适用于不同不同公司的多臂井径仪有不同的规格,分别适用于不同直径的套管井中测量。直径的套管井中测量。现场中除使用以上臂数的井径仪现场中除使用以上臂数的井径仪外,在套管井中还经常使用微井径仪,外,在套管井中还经常使用微井径仪,X-Y井径仪,井径仪,8臂井径仪,过油管井径臂井径仪,过油管井径仪和磁井径仪,每种仪器的主要性能仪和磁井径仪,每种仪器的主要性能见表见表2-1,其中最有实用价值的是,其中最有实用价值的是8臂臂井径仪。
14、井径仪。利用利用8臂井径仪可得臂井径仪可得夹角互成夹角互成45的四条套管的四条套管内径曲线,根据内径曲线,根据8臂井径仪的四条套管内径测量臂井径仪的四条套管内径测量资料可以判断资料可以判断套管的近似形状套管的近似形状。二、多臂井径仪二、多臂井径仪 1.两条垂直方向的井径两条垂直方向的井径一长一短,另外两条井径介于长短一长一短,另外两条井径介于长短之间且变化较均匀,则可判断为之间且变化较均匀,则可判断为近似椭圆近似椭圆;2.若若相邻两条直径较长,另外两条较短相邻两条直径较长,另外两条较短,则可判断为挤扁;,则可判断为挤扁;若若4条直径长短交错,则可判断为条直径长短交错,则可判断为不规则的凸凹变形
15、不规则的凸凹变形;3.若若4条井径都小于套管的原始内径值,则可判断为缩径;条井径都小于套管的原始内径值,则可判断为缩径;若若4条井径都大于套管的原始内径条井径都大于套管的原始内径,则可判断为扩径;若,则可判断为扩径;若4条条井径与原始套管内径相差很大,则可能为井径与原始套管内径相差很大,则可能为套管错断套管错断,错断大,错断大多数出现在射孔井段的接箍处。多数出现在射孔井段的接箍处。第二节第二节 井井 斜斜 测测 井井 为了了解井身是否偏斜和偏斜程度,及时纠斜,指导打好直为了了解井身是否偏斜和偏斜程度,及时纠斜,指导打好直井或者打好定向斜井以及地质绘图和测井解释上的需要,都必须井或者打好定向斜井
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