中国石油大学(北京)《石油工程安全技术》第四章石油天然气生产作业主要安全技术(测井)

1、石油安全技术Pirate Captain石油天然气生产过程概述目录第一节 概述第二节 勘探第三节 钻井*第四节 开采*第五节 测井第六节 井下作业第七节 集输*第八节 海上油气作业第九节 炼制与化工第五节 测井石油天然气生产过程概述-5测井测井（Well logging） 是利用各种仪器测量井下地层的物理参数和井眼的技术状况，应用物理学原理，来解决地质和工程问题的一种技术手段，是一门边缘性技术学科。石油天然气生产过程概述（测井）-6第一节 测井概述一 测井概念二 测井任务三 测井方法四 测井现场施工五 测井系列及测井内容六 测井影响因素一 测井概念通过对钻井所穿过岩层各种地球物理性质进行研究，

2、间接地确定岩层的地质特性。分为裸眼测井和生产测井：裸眼测井（完井电测）： 石油钻井过程中和在钻到设计井深深度后所进行的一系列测井，以获得各种石油地质及工程技术资料，作为完井和开发油田的原始资料。生产测井（开发测井）： 在油井下完套管后所进行的一系列测井，以解决油田(油井)生产过程中的一些问题。石油天然气生产过程概述（测井）-7二 测井任务建立钻井地质剖面，通过确定钻井所穿过的各地质时代地层的层序、埋藏深度、地层厚度和岩石性质详细划分岩性和油气生、储、盖层，准确地确定岩层深度和厚度。评价油气储集层的生产能力，定量或半定量地估计岩层的储集性能孔隙度、渗透率和含油饱和度。对储集层的含油性作出评价，包

3、括确定油气层的有效厚度、可动油气含量、流体密度和相对渗透率等。进行地层对比，研究构造产状和地层沉积等问题。在油田开发过程中，提供油层动态资料、研究地层压力变化等。研究油井的技术状况，如井斜、井温、井径和固井质量等。石油天然气生产过程概述（测井）-8三 测井方法一定的地质性质必然反映出相应的地球物理性质，当岩层的地质性质变化时，其地球物理性质也随之而变化。因此，可以通过测量岩层的地球物理性质的变化，间接地认识岩层的地质性质。测井工程采用专门的测井仪器和设备，以获取各种地层的岩石物理参数。石油天然气生产过程概述（测井）-9岩石电学特性（了解） 岩石的电阻率(m)。 岩石的电导率(s/m)。 介电常

4、数(F/m或相对介电常数)。 自然电位(mV)。 激发极化电位(mV)。 阳离子交换能力(阳离子交换容量QV)，CEC，是岩石中粒土矿物及含量的一种测度。 岩石声学特性（了解） 声波传播时间（s/m）（岩石的声波传播速度）。 声波幅度衰减（衰减系数），岩石声波吸收特性。 石油天然气生产过程概述（测井）-10岩石核物理性质（了解） 自然伽马射线强度(每秒计数率或API刻度单位)，岩石含放射性矿物数量。 自然伽马射线能量谱分析(eV或MeV)，岩石含放射性同位素的类别。 电子密度及体积密度(g/cm3)，岩石的伽马射线散射能力。 光电吸收指数(b/e)，岩石矿物对软伽马射线吸收特性。 体积光电吸收

5、指数(b/cm3)，岩石各种矿物对软伽马射线综合吸收特性。服从物理平衡方程。 氢指数及中子孔隙度（），岩石的中子衰减特性。 石油天然气生产过程概述（测井）-11岩石核磁共振特性（了解） 横向驰豫时间T2(自旋-自旋驰豫)。 纵向驰豫时间Tl(自旋晶格驰豫时间)。 扩散系数D。 石油天然气生产过程概述（测井）-12(1) 以岩石导电性质为基础的测井方法包括普通电极系视电阻率测井、微电阻率测井、侧向测井、感应测井等。(2) 以岩石电化学性质为基础的测井方法如自然电位测井、人工电位测井等。(3) 以岩石弹性为基础的测井方法如声波速度测井、声波幅度测井、声波全波列(变密度)测井等。(4) 以岩石的原子

6、物理及核物理性质为基础的测井方法如自然伽玛测井、密度测井、中子测井、伽玛能谱测井、同位素示踪测井等。(5) 其他测井方法如介电测井、核磁测井、地层倾角测井、热测井、气测井；检查井内技术状况的测井项目，如地层测试、井壁取心、油井射孔、检查油井套管破裂或腐蚀状况的磁测井、多臂井经测井；检查地层压裂或酸化效果的各种测井等。石油天然气生产过程概述（测井）-13主要裸眼井测井方法表石油天然气生产过程概述（测井）-14四 测井现场施工 测井仪器由专用测井电缆送到井下，测井时绞车滚筒牵引电缆将仪器匀速上提，被测地层物理参数由仪器获取后，经缆芯传送到地面的记录仪器进行记录，将采集的相应物理参数，按一定的深度比

7、例和横向比例记录在记录纸上，并将得到一条或几条连续变化的曲线，这就是测井曲线。石油天然气生产过程概述（测井）-15石油天然气生产过程概述（测井）-16石油天然气生产过程概述（测井）-17石油天然气生产过程概述（测井）-18石油天然气生产过程概述（测井）-19石油天然气生产过程概述（测井）-20石油天然气生产过程概述（测井）-21数字计算机测井仪器仪器电源胶片记录器数据磁带模数转换器计算机数据测井数据记录系统石油天然气生产过程概述（测井）-22特殊测井处理（MAC、NGS、STAR）地层倾角处理综合评价解释剖面、储层参数解释参数解释模型岩性识别深度校正综合录井、钻井工程区域（块）地质背景收集邻井

8、资料测井资料的采集地层（油层）对比试油（投产）建议预处理疑难层分析测井资料综合解释流程（了解）石油天然气生产过程概述（测井）-23常规测井解释成果石油天然气生产过程概述（测井）-24五 测井系列及测井内容（自学）(1) 常规测井系列 对于裸眼井段的测井，一般常规测井提供地层的三孔隙度和三电阻率，以及自然电位、自然伽玛、井径等基本测井资料。经过车装或撬装计算机系统或计算中心的数字处理，能够向用户提供以下几项数字处理解释成果：地层的岩性；油、气层的深度、厚度；地层的孔隙度、含油(水)饱和度、渗透率以及泥质含量等。(一)裸眼井测井石油天然气生产过程概述（测井）-25(2) 地层倾角测井地层倾角测井能

9、向用户提供井斜角度、井斜方位、地层倾角和地层倾角方向，以及井径和井眼容积等资料。通过多井的计算机处理解释，还能提供油藏构造形态和分析古沉积环境，从而帮助指导下一步的勘探工作。(3) 地层测试器地层测试器能测量各井段储集层地层的实际压力，能作出地层的压力梯度曲线，更重要的是能直接从地层中取出油、气或水样，从而给下一步的测井资料评价和试油工作提供可靠依据。(4) 井壁取心井壁取心作业能按照测井曲线准确地从井壁取出岩心，用以分析地层岩性及含油性，为解释提供参考资料，弥补钻井取心的不足。(5) 声电测井、核磁测井、岩性密度测井、自然伽玛能谱测井、微差井温测井等，都能向用户提供有用的井下或地层资料，为油

10、气田勘探与开发服务。石油天然气生产过程概述（测井）-26 (1) 井下压力、温度、流量、流体密度测井。 (2) 确定出水层位。 (3) 确定串槽位置。 (4) 判断剩余油饱和度。 (5) 同位素示踪测井、自然伽玛能谱测井。 (6) 工程测井。 (7) 油层动态分析等。(二) 生产测井（套管井测井）石油天然气生产过程概述（测井）-27(1) 射孔作业 它是用炸药爆炸形成高能射流，射穿套管、水泥环与地层沟通油气流通道的作业。主要有电缆输送套管射孔、电缆输送过油管套管射孔和油管输送射孔三种工艺类型。(2) 水泥胶结测井主要用于检查固井质量。(3) 测钻杆遇卡位置和爆炸松扣。(4) 爆炸切割钻杆和油管

11、。(5) 磁测井、多臂井径、井下电视，用以检查套管变形、腐蚀或石灰岩溶洞、裂缝等。(6) 压裂弹气体压裂地层，以提高油层产液量。(7) 电缆输送贴补套管。(三) 井下工程测井石油天然气生产过程概述（测井）-28六 测井影响因素 地质条件决定了地层的物理参数，钻井和测井施工条件都会影响测井资料的可靠性，被记录的测井曲线不但代表了地层物理参数，而且还包括了各种影响因素。通过研究分析，采取相应措施，可以减少或消除这些影响。 测井仪器的影响（稳定、线性、一致、标准、分辨率、状态及速度等）； 钻井施工造成的影响（井眼、钻井液） 地层厚度的影响石油天然气生产过程概述（测井）-29一 测井绞车二 测井电缆三

12、 井口滑轮四 张力计五 电缆鱼雷和马笼头深度测量系统下井仪器第二节 测井设备石油天然气生产过程概述（测井）-30(一) 测井绞车的安全操作(1) 位置：距井25m远的上风位置，对正井口滑轮，打好掩木。(2) 操作：起下电缆时速度要均匀，根据张力读数及时判断遇阻、遇卡。(3) 仪器(射孔器)出入井口时，井口操作手和操作工程师协同操作，防止拉掉或摔坏仪器(射孔器)，甚至发生伤人事故。(4) 注意盘齐电缆，同时做好电缆的清洁保养和防锈维护。(5) 在斜井等特殊井况下作业时，下放速度要比直井慢，同时应避免仪器在井中长时间停留，要及时上提，防止遇卡。(6) 如果发现遇卡，应立即停车(7)每次作业，应认真

13、填写绞车运行记录。石油天然气生产过程概述（测井）-31(1) 有较强的抗拉强度。(2) 有良好的韧性能盘绕在绞车滚筒上。(3) 必须具有多股缆芯，导电、绝缘、抗干扰等性能良好，以满足供电和传送电信号的要求。(4) 缆芯的绝缘材料必须具有耐高温、耐高压、防腐蚀、防脆化的良好性能。(二) 测井电缆的性能要求石油天然气生产过程概述（测井）-32(1) 保证对中：电缆滚筒中心要对准井口滑轮，以减小电缆与滑轮之间摩擦力，防止电缆跳槽。(2)滑轮要求：天、地滑轮之间的距离应大于10m，天滑轮的位置应对准井口使电缆尽量垂直人井，以减少电缆摩擦。(3)强度要求：固定天、地滑轮的设备，其强度必须大于电缆拉断力的

14、2倍。(4)防止挤压：上提电缆时，必须随时盘好，若盘不好会使电缆挤压受损。(5)完整性：电缆在上提下放过程中，应注意电缆外层钢丝有无断、散、打扭和打结情况，一旦发现，应立即停车处理，以免发生事故。(6)速度要求：上提下放电缆时，速度要均匀，随时注意电缆张力显示，以便及时发现遇阻、遇卡。遇阻时，严禁高速下冲，防止电缆打结。(7)清理：上提电缆时，应及时清除电缆上的泥浆或原油。随时喷涂防腐机油，防止电缆锈蚀，延长电缆寿命。(8)防触电及机械伤害：在电缆运行过程中，任何人不准跨越和抚摸电缆。2电缆的安全操作石油天然气生产过程概述（测井）-33(三) 井口滑轮的受力分析石油天然气生产过程概述（测井）-

15、34(四) 井口滑轮的安全使用(1) 强度要求及防磨：使用时必须装正，以防止滑轮磨损。固定天滑轮的销子必须能够承受120kN以上的拉力，固定地滑轮的链条或销子必须能够承受120kN以上的拉力。(2)直径误差： 1.5m滑轮的直径误差不能超过0.95mm，否则应及时更换。(3) 地滑轮用吊绳扶正，减少用手扶摸滑轮。(4) 固定与搬运：行车时应将滑轮牢靠固定在绞车上，防止碰坏。搬运时不得在地面上推，以防止硬物碰坏铝质、槽帮而无法使用。(5) 清洁与防腐：滑轮装在井口常与钻井液、原油接触，容易锈蚀，影响转动，需定期清洁保养，注入黄油，润滑防腐。(6)防机械伤害： 在滑轮运行过程中，应站在侧面合适位置

16、，禁止用手或身体其他部位随意与滑轮接触，以免发生伤人事故。石油天然气生产过程概述（测井）-35第三节 石油测井安全技术石油天然气生产过程概述（测井）-36测井施工安全受井下状况、井筒状况、井斜状况和钻井液、压井液性能等影响非常大。井下复杂情况常常给测井作业带来困难。诸如仪器遇阻、遇卡，电缆打扭、打结，甚至发生仪器落井工程事故。测井是具有一定风险的作业，涉及野外临时用电、使用爆炸器材、接触放射性源，有时测井时可能突发井喷、井口溢出有毒气体、钻台发生落物等等。赴海上、沙漠腹地作业，还涉及其他危险因素。因此，测井是一项多种危险因素并存的行业。危险因素分析石油天然气生产过程概述（测井）-37石油测井作

17、业中的危险总结(1) 爆炸物事故：射孔弹误发伤人危险。(2) 放射性伤害。(3) 测井仪器落井危险。(4)机械伤害。(5)触电、中毒。(6)井下事故。(7)井喷事故。石油天然气生产过程概述（测井）-38三 测井施工安全(一)组合测井施工安全1现场施工条件(1)钻井队应确保仪器在井内起下通畅，无落物等异常情况。(2)测井时，钻井队应提供必要的安全施工条件，钻井队不应在井架上高空作业，钻台、井场作业应不妨碍测井施工安全。(3)在高压油、水井测井时，钻井队应做好防喷准备。(4)井场电源电压220V，误差为10，频率50Hz2Hz。(5)切断转盘动力，将转盘锁定。石油天然气生产过程概述（测井）-392

18、施工准备(1)新电缆在使用前应消除扭力，使其达到施工要求。(2)现场施工人员应按规定穿戴劳保用品，上钻台戴安全帽。(3)绞车操作安全要求。(4)仪器下井连接部位应牢固可靠，鱼雷、马龙头等符合规定。仪器遇卡拉力棒拉力超过标准值80时，应更换拉力棒。(5)测井滑轮安装牢固且转动灵活，张力系统、安全装置、测井现场通讯联络系统工作可靠。(6)电缆不应有短路和漏电现象，按要求进行接地。(7)使用井场电源时，电源线联入井场电网时不应带电操作，应使用绝缘手套，并应有二人以上在场监护。(8)仪器绞车和工程车按规定配备消防器具。石油天然气生产过程概述（测井）-403现场施工(1)施工前，应详细了解井况和安全技术

19、措施。(2)在钻井平台组装下井仪器时，下井仪器连接可靠。(3)避免机械伤害，设备运转时不能进行维护、维修。(4)电缆操作要求。(5)应严格遵守井场及测井施工防火安全制度。(6)测井人员严禁操作钻井队的起吊设备。(7)在钻台使用工具时将井口盖好，不应将工具放在转盘上。(8)确保通讯畅通。(9)准确控制测井速度。(10)仪器起出井口前，不得拆除深度传送系统或切断电源。(11)仪器遇阻时立即通知钻井队，按规定流程操作。(12)遇有恶劣天气或井场、仪器绞车漏电时停止测井施工。石油天然气生产过程概述（测井）-41(二)工程解卡 穿心打捞（了解）1程序图 穿心打捞是解除电缆及下井仪器遇卡的一套测井自救工艺

20、，打捞器具由解卡工具、地面电缆张力指示计、快速接头和井口通讯设备等组成。 测井遇卡应按右图所列程序进行分析。石油天然气生产过程概述（测井）-422测井仪器或电缆遇卡1)遇卡原因 (1)井径缩径； (2)岩屑脱落正好落在测井仪器上提测量大小井眼交界处； (3)钻井液性能造成压差吸附； (4)在井斜度方位变化大的部位形成的键槽； (5)套管损坏、变形，技术套管、表层套管、套管鞋部位破裂； (6)固井后残余水泥块； (7)电缆打结或仪器扶正器损坏。2)遇卡迹象 (1)仪器下至井底或中途遇阻，上提时电缆张力大于正常悬重。 (2)电缆静止数分钟后上提，张力大于正常悬重。 (3)正常测井中，张力明显增加。

21、石油天然气生产过程概述（测井）-433)采取措施 (1)首先应下放电缆10m，若仪器能下放，则应多次上下活动，不要一下子拉死，直至解卡。 (2)当确认仪器不能下放时，则用大于悬重2kN的张力上提电缆，上下活动，并逐渐加大张力至最大安全张力为止。 (3)有遇卡迹象应马上通报井队，讲明仪器尺寸、遇卡位置、可能造成的原因，并共同订出处理办法，同时通知有关部门。4)遇卡处理 (1)遇卡时，在采取最大安全张力上提之前，天地滑轮固定可靠，张力指示系统灵敏准确，绞车掩木固定好，然后再上提，其动力采用井队游动滑车。 (2)在确认卡死后，研究确定打捞方法。根据遇卡类型、仪器种类等进行综合分析，选择最佳方案。石油

22、天然气生产过程概述（测井）-445)遇卡分析 (1)根据卡点深度计算与绞车深度记录位置进行比较，判断遇卡类型。 (2)如果计算点靠上，则可认为电缆粘卡。 (3)如果计算点与绞车记录深度一致，可认为缩径或岩屑脱落造成仪器遇卡。 (4)记算点与套管鞋深度一致，可认为套管鞋遇卡。 (5)进行综合分析，确定打捞方法，第一种情况必须采用穿心打捞；第二种情况可用拉断弱点法或穿心打捞；第三种情况采用旁通式打捞。 (6)遇卡后搜集如下有关资料： 仪器类型、外径、长度、台阶分布； 井身结构、起下钻情况、钻井液性能、地层情况； 施工队工作情况。石油天然气生产过程概述（测井）-453技术要求和工具1)技术要求 (1

23、)适用各种裸眼井和直径190mm以上套管井。 (2)以打捞各种尺寸的测井仪器。 (3)作业过程中根据需要，可随时进行钻井液循环。 (4)绞车回收电缆时，钻具应随时活动，以防粘卡。 (5)整个系统安全可靠，并有灵敏的张力系统监视，以防中途穿断电缆。石油天然气生产过程概述（测井）-46 (1)电缆夹钳 由多个M14螺钉将电缆夹紧在二块夹板半圆弧槽中，分横杠式、吊环式两种，分别用于井口悬吊电缆和提断电缆弱点。 (2)快速接头 分上下两部分组成，二者分别由锥型短截和公母“连接头”相连，用于起下钻具过程中连接与脱开电缆用。 (3)垫叉 由一上凹下凸的圆型钢板制成，下端放在钻具水眼上，上部放快速接头下半部

24、分，起支撑作用。 (4)循环接头 可放在钻杆水眼内，上坐快速接头下半部分，并有4个孔眼，故可接方钻杆进行钻井液循环。 (5)排丝盘、大小锥楔管 用于制做使电缆与卡绳锥孔短截相连。 (6)加重杆 是锥型带孔重物，保证快速接头主体从二层平台顺钻具水眼下来，并起导向作用。 (7)打捞筒 分卡瓦打捞筒和自动闭合式捞筒两种。 (8)张力系统 由传感器和指示仪表组成，可随时提供准确张力。 (9)通讯系统 可保证司机、司钻、指挥者随时联系。2)工具组成及其作用石油天然气生产过程概述（测井）-474穿心打捞操作1)准备工作(1)安装天地滑轮 天滑轮可用测井队天滑轮或钻井队5t滑轮，吊在钻塔顶部前侧最高处； 滑

25、轮固定牢固； 安装位置选择要高，保证上下运动的滑车不刮碰电缆； 地滑轮固定在钻机底座大梁上，可在原测井位置前移，以不防碍起下钻为宜，安装牢固。(2)井下打捞工具的准备 卡瓦打捞筒：打捞带马笼头仪器，卡瓦尺寸与马龙头相配，引鞋部位要处理圆滑，且微带嗽叭口型； 自动闭合式捞筒外加比仪器长1m的容纳筒； 对以上两种捞筒进行丝扣清洗、涂油、地面紧扣，并与钻具转换接头连接好。石油天然气生产过程概述（测井）-48(3)安装快速接头 用绞车将电缆拉紧，并超正常悬重10kN； 用横杠夹钳在井口处夹住电缆，放松电缆坐在井口转盘上，并观察夹紧强度情况； 在转盘上方1.5m处截断电缆； 将电缆两头分别固定在“卡绳锥

26、孔短节上”； 将两锥型短截分别拧到快速接头上下两半部分上； 将快速接头上下两部分90对接一起，用绞车拉紧电缆，使横电缆杠夹钳提升离井口2m高，并保持5min静止； 放松电缆，横杠夹钳坐在井口上，脱开快速接头上下部分，检查系统牢固性。石油天然气生产过程概述（测井）-492)下打捞筒 (1)将已在地面连好的带有转换接头的捞筒吊至井口与第一柱钻具配接。 (2)拉电缆使快速接头主体至二层平台，并将它投入要下的第一柱钻具水眼内。 (3)游动滑车吊起带捞筒的第一柱钻具，对接快速接头。 (4)用绞车拉紧电缆，使横杠夹钳高出井口30cm并拆除。 (5)用井队大钳上紧连接部位丝扣，并下人井内。 (6)将垫叉放在

27、钻杆水眼上，并下放电缆，使快速接头下部坐在垫叉的凹部。 (7)将快速接头上部下压90脱开。 (8)拉电缆使快速接头主体至二层平台，再投入第二柱钻具水眼内。 (9)游动滑车上起，并吊起第二柱钻具。 (10)将快速接头上部下压90 对接，绞车拉紧电缆，使快速接头底部离开垫叉10cm。 (11)取下垫叉，下钻至井口。石油天然气生产过程概述（测井）-503)打捞仪器 (1)当下钻到位时张力应有所增加，若无增加应继续再下一立柱，另作分析。 (2)如张力增加，超正常悬重10kN即可停止下钻。 (3)上提钻具10m，如捞到仪器，张力应下降至悬重。 (4)绞车起电缆10m，恢复原来张力。 (5)再上提钻具10

28、m，张力又下降至悬重。 (6)根据下钻深度和以上张力变化情况，可准确判别仪器已被捞获。 (7)在确认已经捞到仪器的基础上，用环形夹钳夹住电缆，用游动滑车拉断弱点。 (8)切掉快速接头电缆两头对接好，用绞车起直电缆，去掉环形夹钳，起出电缆。 (9)起电缆同时要活动钻具，以防粘卡钻具，幅度不宜过大，以防损坏推靠臂。石油天然气生产过程概述（测井）-514)起钻回收仪器 (1)电缆起完，检查断点是否在弱点处。 (2)起钻要慢，悬绳卸扣，以防因转盘转动而甩掉已捞获的仪器。 (3)起钻完毕后，由测井人员配合，从捞筒中把仪器取出，对带有放射源的仪器应先取出源再进行其他操作。 (4)回收工具并小结本井情况，向有关领导进行汇报。 (5)作业要求 保持通讯良好，司钻、司机与指挥者随时可以对话； 夜间工作时，要有良好的照明条件。石油天然气生产过程概述（测井）-52 (1)指挥岗 由熟悉穿心