水平井测井工具及配套设备介绍
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各种尺寸井眼的水平井测井工具配置(中英文)
SINKER BAR
O.D. 加重棒外径
STANDARD 标准的 MODULAR 组合式
Top connection 41/2 IF
(max OD 6 3/8)顶部接头 2 1/8 or 1 11/16
5"
41/2 IF（最大外径 6 3/8)
Top connection 3 1/2 IF (max OD 5") 顶 部 接 头 3 1/2 IF（最大外径 5“)
2 1/8 or 1 11/16
3 1/2 D扣+转换接
头（最大外径 4 3/4）
5 1/2
Top connection 2 7/8 VAM 2 1/8 or 1 11/16
2 7/8 tubing 油管
5"
(max OD 3 3/8)顶部接头 2
7/8 锯齿螺纹扣（最大外径
SIMPHOR OPERATING MANUAL
2-6-1
GUIDELINES FOR SIMPHOR TYPE SELECTION 水平井工据类型选择指南
MINIMUM HOLE SIZE –最小井眼尺寸
SIMPHOR
TYPE 工具类型
BODY
EQUIPMENT
O.D. 主体外径
CHARACTERISTICS 设备特性
3 3/8）
4 1/2
ULTRA SLIM HOLE 超
2 3/4
Top 2 3/8 VAM + cross over (max OD 3 3/8)顶部 2
1 11/16
2 7/8 tubing 油管
5"
小井眼
3/8 锯齿螺纹扣+转换接头
（最大外径 3 3/8）
水平井测井工具及配套设备介绍
旋转短节
旋转短节的特点是内部装有滑环。在短节上下端发生相对转动时，可以保持贯通线的 连通。旋转短节的接口形式和贯通线数可根据用户要求制作，一般为10芯、19芯。 最高工作压力：138Mpa 最高工作温度：200℃
挠性短节
挠性短节的特点是中间装有可弯曲的万向结构。当仪器串过长，井眼曲率过大和仪器 刚度过大的情况下，装在仪器适当部位，提高仪器的适应井眼轨迹的能力。 最高工作压力：138Mpa 最高工作温度：200℃
电缆通过连接鱼雷与母接头主体内的7个接电环连接对接后可实现电缆与仪器之间电连2旁通接头电缆在钻具内外的分界点它的两端是钻具连接螺纹旁通以上电缆在钻具外边旁通以下电缆在钻具水眼内
水平井工具的基本配置
1、湿接头：包括公接头主体、公接头外壳、电缆连接头、过渡短节、母接 头主体、母接头外壳、电缆连接鱼雷、加重杆等。公接头上端与钻具连 接、下端与仪器串连接、仪器串的7个缆芯通过公接头分布在公接头主 体上。电缆通过连接鱼雷与母接头主体内的7个接电环连接，对接后可 实现电缆与仪器之间电连接。
张力短节
由于水平井测井中地面张力不能显示井下仪器受力的情况，因此在仪器串中应连 接可以监测受力情况的张力短节。 最高工作压力：80Mpa 最高工作温度：175℃ 测量范围：±4T 测量精度：1％FS
硬电极
在水平井测井中无法使用软电极，因此需要时在仪器串中应连接硬电极。 1、 工作温度：0～175℃ 2、 工作压力：0～100MPa 3、 仪器外径：92mm（可根据用户要求定制） 4、 导电环间及环与主体间绝缘电阻：≥500MΩ 5、 接口方式：可根据用户要求定制 6、 每套数量：可根据用户要求定制
b) 公接头外壳
b) 公接头外壳
1）大径外壳： 上端接3 ½″钻杆，下端接共接头支撑体和电缆连接头。 公接头外壳提供对接时的泥浆通道，公接头的定位、安装和密封，母接头对接导 向和锁紧。
SY-T%206030-2003%20水平井测井作业技术规范
６ 测前安全会议
６．１ 召开安全会议 水平 井 测 井作业前，应召开安全会议 使钻井队配合测井作业的人员了解作业流程及注意事项
保证 测井作业 的安全 、顺利进行。 ６．２ 参加会议人员
健康 、 安 全和环境管理人员、测井队长 （或操作工程师）、测井监督、现场地质监督、钻井队队 长 、技术 员、司钻、钻工 、泥浆工 以及与水平井测井作业有关 的其他人员 。 ６．３ 安全会议程序及 内容 ６．３．１ 地质监督介绍井下地质情况，并提供测井所需数据；钻井队长或技术员说明最后一次起下钻 过程中的井下情况 、钻井过程 中曾经出现的复杂情况以及 目前钻机系统运行状况 。 ６．３．２ 测井队长或操作工程师收集井斜数据，并根据水平井测井作业的特点及施工方法，对钻井队 配合施工人 员提出相应的要求。 ６．３．２．１ 钻井队应协助测井队安装天、地滑轮，并固定牢靠。 ６．３．２．２ 钻井队技术员应根据测井操作 工程师提供的仪器串和水平井工具长度或仪器保护套长度， 计算并设计好输 送工具的输送程序及相对应的深度。 ６．３．２．３ 旁通短节以下的所有输送工具在下井前，钻井队应用大于泵下枪外径或下井仪器外径的通 径规通一遍 ，清除输 送工具内的岩屑和污物 ，以利湿接头的对接或下井仪器下入保护套 中。 ６．３．２．４ 旁通短节和电缆人井后进行水平井测井作业时，钻井队应将游动滑车大钩和井 口方转盘锁 死；特殊情况应经测井队长同意并采取一定的防范措施后，方可解锁使用，完毕后立即锁死。
83用作业机配合测井施工时需有水泥车配合并有吊车配合吊天滑轮吊车吊挂力应大于50kno84电缆穿过天地滑轮通过马笼头连接在下井仪器上供电检查仪器工作情况并对相关仪器无法在井中校验的仪器做测前校验校验结果应符合sy15132的规定
ＩＣＳ ７３．０２０ Ｄ １３
６．１ 召开安全会议 水平 井 测 井作业前，应召开安全会议 使钻井队配合测井作业的人员了解作业流程及注意事项
保证 测井作业 的安全 、顺利进行。 ６．２ 参加会议人员
健康 、 安 全和环境管理人员、测井队长 （或操作工程师）、测井监督、现场地质监督、钻井队队 长 、技术 员、司钻、钻工 、泥浆工 以及与水平井测井作业有关 的其他人员 。 ６．３ 安全会议程序及 内容 ６．３．１ 地质监督介绍井下地质情况，并提供测井所需数据；钻井队长或技术员说明最后一次起下钻 过程中的井下情况 、钻井过程 中曾经出现的复杂情况以及 目前钻机系统运行状况 。 ６．３．２ 测井队长或操作工程师收集井斜数据，并根据水平井测井作业的特点及施工方法，对钻井队 配合施工人 员提出相应的要求。 ６．３．２．１ 钻井队应协助测井队安装天、地滑轮，并固定牢靠。 ６．３．２．２ 钻井队技术员应根据测井操作 工程师提供的仪器串和水平井工具长度或仪器保护套长度， 计算并设计好输 送工具的输送程序及相对应的深度。 ６．３．２．３ 旁通短节以下的所有输送工具在下井前，钻井队应用大于泵下枪外径或下井仪器外径的通 径规通一遍 ，清除输 送工具内的岩屑和污物 ，以利湿接头的对接或下井仪器下入保护套 中。 ６．３．２．４ 旁通短节和电缆人井后进行水平井测井作业时，钻井队应将游动滑车大钩和井 口方转盘锁 死；特殊情况应经测井队长同意并采取一定的防范措施后，方可解锁使用，完毕后立即锁死。
83用作业机配合测井施工时需有水泥车配合并有吊车配合吊天滑轮吊车吊挂力应大于50kno84电缆穿过天地滑轮通过马笼头连接在下井仪器上供电检查仪器工作情况并对相关仪器无法在井中校验的仪器做测前校验校验结果应符合sy15132的规定
ＩＣＳ ７３．０２０ Ｄ １３
井下工具
2、分层注水工艺管柱及配套工具
3、压裂酸化工艺管柱及配套工具
4、特种采油工艺管柱及配套工具
1、机械堵水管柱
用途及特点
采油层 丢手接头 封隔器 封堵层 封隔器 支撑器 采油层 坐封球座
该管柱采用丢手 式管柱结构，由丢手 接头、堵水封隔器、 管柱支撑装置等组成。 该结构的管柱可封卡 任意层，可防止管柱 的上窜下滑，可进行 分层采油。
3、酸化压裂管柱
单层
小排量正替前置 液，达到要求后，加 大排量，使管柱内外 产生节流压差，封隔 器坐封密封油套环形 空间，然后进行酸化 压裂施工。 油层
封隔器 节流球座
分层酸化压裂管柱
该管柱可以不 动管柱进行两层 或三层分层酸化 压裂施工，而且 该管柱具有反洗 井通道，可以很 方便地进行反洗 井冲砂或排酸。 因此该管柱施工 简单方便，施工 成本低。
120
分层注水工具
KSQ型水井双向锚
由防撞部分、坐卡部分、锚定锁紧部分、解卡等 部分组成。可锚定分层注水管柱，防止在注水过程中 因温度、压力的变化造成管柱蠕动使封隔器提前解封 或失效。
KPP型偏心配水器
由上下接头、扶正体、工作筒、导向体等部分 组成。具有结构简单、整体强度高、密封阻力小、 使用方便等特点。
封隔器是从油管内加液压坐封、无支 撑、上提油管解封的压缩式封隔器。主要 适用于找水、堵水、分层采油、分层试油 。 结构：由防撞、坐封、锁紧、密封、 解封等五部分组成。
（2) Y341型堵水封隔器
技术指标： 型号
参数
Y341-114 1185 114 50 15-18 15 120 121.4-124.3
水力锚
Y341封隔器
喷砂滑套 油层
Y341封隔器 水力锚 坐封球座
新一代水平井成像测井技术
Tool (RAT) 和阵列式涡轮流量仪 Spinner Array Tool (SAT)。
CAT
RAT
SAT
CFBM
遥测、磁定位、温度、压力仪等
三、SONDEX阵列式测井仪器简介
1、阵列式电容持率仪 阵列式电容持率仪（Capacitance Array Tool ），简称CAT，主要由安装在柔性的伞形弹簧 探臂上的12个微型电容传感器组成，见右图所 示。12个相互独立的微电容传感器非常小，每 一个探测臂都有独立的电路，分别测量、记录 和传输各自的频率信号。根据在气、油和水中 探头周围的电容值的不同（电容在水中产生低 频，在油中产生高频，而在气中产生较高频率 ），以此可确定井筒截面内指定区域存的相态 。
一、水平井流态及测井关键问题
分相流
美国Tulsa（塔尔萨） 大学的 H.D.Beggs教授对水平井中的流型进 行了分析，得出三种流型（分相流、 间断流和均布流）七种流态的结论。 当气体的流量较小时，气体和水
气 相 流 量 增 大 波状流 层流
分层流动，气体在上半部，水在下半
部，界面为平面接触。随着气相流量 的逐渐增加，气体使水面形成波动流； 气体流量进一步增加形成段塞流和段 状流；之后，随着气体流量的进一步 增加，依次形成泡状流、环状流和雾 状流。因此，用垂直井中的生产测井 仪器进行中心测量，很难获得各相真 实持率。
三、SONDEX阵列式测井仪器简介
2、阵列式电阻率持率仪 阵列式电阻率持率仪（ Resistance Array Tool ），简称 RAT，其结构与工作方式与CAT 相同，见上图所示。 所不同的是传感器为12个微电 阻率传感器。测试原理为通过 测量井中油、气、水中的电导 率（水是导体，而油和气体是 非导体），以此分析判断流体 性质。传感器可以探测到很小 的流动很快的液泡。主要用于 确定井眼截面的持水率。
CAT
RAT
SAT
CFBM
遥测、磁定位、温度、压力仪等
三、SONDEX阵列式测井仪器简介
1、阵列式电容持率仪 阵列式电容持率仪（Capacitance Array Tool ），简称CAT，主要由安装在柔性的伞形弹簧 探臂上的12个微型电容传感器组成，见右图所 示。12个相互独立的微电容传感器非常小，每 一个探测臂都有独立的电路，分别测量、记录 和传输各自的频率信号。根据在气、油和水中 探头周围的电容值的不同（电容在水中产生低 频，在油中产生高频，而在气中产生较高频率 ），以此可确定井筒截面内指定区域存的相态 。
一、水平井流态及测井关键问题
分相流
美国Tulsa（塔尔萨） 大学的 H.D.Beggs教授对水平井中的流型进 行了分析，得出三种流型（分相流、 间断流和均布流）七种流态的结论。 当气体的流量较小时，气体和水
气 相 流 量 增 大 波状流 层流
分层流动，气体在上半部，水在下半
部，界面为平面接触。随着气相流量 的逐渐增加，气体使水面形成波动流； 气体流量进一步增加形成段塞流和段 状流；之后，随着气体流量的进一步 增加，依次形成泡状流、环状流和雾 状流。因此，用垂直井中的生产测井 仪器进行中心测量，很难获得各相真 实持率。
三、SONDEX阵列式测井仪器简介
2、阵列式电阻率持率仪 阵列式电阻率持率仪（ Resistance Array Tool ），简称 RAT，其结构与工作方式与CAT 相同，见上图所示。 所不同的是传感器为12个微电 阻率传感器。测试原理为通过 测量井中油、气、水中的电导 率（水是导体，而油和气体是 非导体），以此分析判断流体 性质。传感器可以探测到很小 的流动很快的液泡。主要用于 确定井眼截面的持水率。
常用测井仪器介绍
MAC优点和地质应用：
– 6.地面控制的可编程序数据采集模式; – 7.与电缆遥测系统(WTS)兼容，可与其它测井组合; – 8.地震:绘制合成地震图，并与地面地震和井中地震数据结 合 – 9.岩石机械特性: 预测岩石强度，以便设计压裂增产措施 或地层防砂方案 – 10.渗透率:从斯通利波幅度衰减导出渗透率 – 11.岩性:改善慢速地层中孔隙度与岩性的测定 – 12.地层流体特性: 给出声波油气指示参数 – 13. 各向异性 : 采集交叉偶极测量值，并评价垂直微裂缝和 应力状态 – 14.套管井: 过套管采集横波与纵波数据
MLL质量控制
有时因极板接触不良，曲线上可看到间断的极 低的电阻率读数。应该降低测速进行重复测量 以改善数据质量； 重复测井与主测井应重复较好（裂缝地层通常 重复不好）。
1.3自然伽玛测井GR（Gamma Ray）
自然伽玛测井仪可测量地层的自然放 射性。地层的自然放射性是由岩石中所含 的钾、铀、钍等放射性元素引起的。这些 放射性元素在地层中的聚集与地层沉积环 境有密切关系。因此，测量地层的自然放 射性可解决一些地质问题。它既可在裸眼 井中测量，也可在套管井中测量，用于地 质分层，估算泥质含量及深度校正等等。
AC补偿声波测井仪
井眼补偿(BHC)系统使用两对声波接收探头和上下 各一个的发射探头。这一类型的仪器减小了井眼尺寸 变化和仪器碰撞所造成的不良影响，当其中一个发射 探头发射脉冲波时，在两个相应接收探头上可测得首 波的时间差。BHC仪器的两个发射探头交互地发射脉 冲波，在两个接收探头上读取时差。接收到的两套时 差自动地平均进行井眼补偿。在两个接收探头上的首 波时间取决于在井眼附近地层中的首波传播路径。为 了取得垮塌地层的精确声波速度测量，要求使用长源 距的声波仪，具有探测深度更深，受大井眼的影响小 的特点。
水平井测井工艺介绍(讲课材料))
五、钻杆输送水平井测井系统
辽 河 石 油 勘 探 局 测 井 公 司 一） 钻杆输送测井系统面临的问题 1.电缆必须能给下井仪器供电并传输测井信号。 2.必须解决由钻具的压力造成的仪器无法居中问题。 3.钻具限制住仪器自身旋转，造成带极板仪器与井 壁接触不好。 4.钻具压力容易损坏仪器。——施工安全问题 5.需要准确控制测量深度。——深度控制 6.循环泥浆方面的需要。 7.发生意外情况时（卡钻、井喷等）电缆应该能从 钻具中拉出来。
演示中
接好后，对仪器供电 并检查 “对接” 是 否成功。然后由钻杆 输送下井仪器通过目 的层段，完成测井过 程，一次下一个立柱。
电缆 旁通短节 套管 母头总成 过渡短节 钻杆 公头总成
测井仪器
四）水平井测井工作原理
当湿接头锁紧装置连
演示结束 演示中
辽 河 石 油 勘 探 局 测 井 公 司
接好后，对仪器供电 并检查 “对接” 是 否成功。然后由钻杆 把仪器送过目的层， 一次下一个立柱。
辽 河 石 油 勘 探 局 测 井 公 司
4. 柔性短节
一个用于多数仪器串的顶部用来减少钻杆对仪器串 的侧向负荷。 他们也可用在仪器串不同位置来使仪器居中或偏心。 也用于较高造斜率的井眼来增加仪器串的柔韧性。 柔性短节可使仪器串自由弯曲10度，连接在仪器串的 上部可机械地帮助仪器与钻具的隔离，没有柔性短节，仪 器串就有可能在造斜率小的井眼部分损坏。由于仪器本身 不能通过钻具经过的轨迹，仪器要在中间部分弯损坏，柔 性短节允许仪器随钻具下推时找到井眼轨迹并通过井眼。 仪器串包括需居中的偏心的仪器，柔性短节机械上可用于 这些仪器间的相互隔离。以便每支仪器都用它特有的方式 运行，并获取最好的资料。
直井
油水平井h 油层源自度Ｌtw控油范围
随钻测井仪器介绍
元件为罗盘或磁通门等。这类仪器的测量基准是磁性北极, 所以磁性仪器测量的方位角数据必须根据当地的磁偏角修正 成真北极, 即地理北极的数据。
钻井过程中测量的方法、参数和基准
地理北极
磁北极
栅极北极
子午线 收敛角
磁偏角
S O
性质和特点
石油钻井过程中的测量需要借助三种媒介, ——大地的重力场、大地磁场、天体坐标系
测量仪器分类
适用范围
1. 磁罗盘单、多点照相测斜仪 这类仪器适用于普通定向井和无邻井磁干扰的丛式井中与无磁钻铤配合使用, 为井下钻具组合定向或测取 井身轨迹数据。 2. 有线随钻测斜仪 有线随钻测斜仪适用于较深的定向井、无邻井磁干扰的丛式井或大斜度井、水平井中与无磁钻铤配合使用, 为井下钻具组合定向。 3. 无线随钻测斜仪 无线随钻测斜仪适用于超深定向井、大斜度井、水平井中或海洋钻井平台上与无磁钻铤配合使用, 为井下 钻具组合定向或测取井身轨迹数据。 4. 电子多点测斜仪 电子多点测斜仪适用于精度要求较高的定向井、无邻井磁干扰的丛式井、大斜度井、水平井中或海洋钻井 平台上与无磁钻铤配合使用, 为井下钻具组合定向或测取井身轨迹数据。 5. 照相单、多点陀螺测斜仪 这类仪器适用于已下探管的井眼中测取井身轨迹数据, 或在丛式井、套管开窗井中为井下钻具组合定向。 6. 电子陀螺测斜仪 电子陀螺测斜仪适用于已下探管的井眼中测取较高精度的井身轨迹数据, 或在丛式井、套管开窗井中为井 下钻具组合定向。
元件为测角器、罗盘重锤或重力加速度计等。这类仪器的测 量基准是测点与地心的连线, 即铅垂线。
钻井过程中测量的方法、参数和基准
1、测量方法：间接测量 2、测量参数：大地的重力场、 3、基本测量单元：重力测量仪
性质和特点
石油钻井过程中的测量需要借助三种媒介, ——大地的重力场、大地磁场、天体坐标系
钻井过程中测量的方法、参数和基准
地理北极
磁北极
栅极北极
子午线 收敛角
磁偏角
S O
性质和特点
石油钻井过程中的测量需要借助三种媒介, ——大地的重力场、大地磁场、天体坐标系
测量仪器分类
适用范围
1. 磁罗盘单、多点照相测斜仪 这类仪器适用于普通定向井和无邻井磁干扰的丛式井中与无磁钻铤配合使用, 为井下钻具组合定向或测取 井身轨迹数据。 2. 有线随钻测斜仪 有线随钻测斜仪适用于较深的定向井、无邻井磁干扰的丛式井或大斜度井、水平井中与无磁钻铤配合使用, 为井下钻具组合定向。 3. 无线随钻测斜仪 无线随钻测斜仪适用于超深定向井、大斜度井、水平井中或海洋钻井平台上与无磁钻铤配合使用, 为井下 钻具组合定向或测取井身轨迹数据。 4. 电子多点测斜仪 电子多点测斜仪适用于精度要求较高的定向井、无邻井磁干扰的丛式井、大斜度井、水平井中或海洋钻井 平台上与无磁钻铤配合使用, 为井下钻具组合定向或测取井身轨迹数据。 5. 照相单、多点陀螺测斜仪 这类仪器适用于已下探管的井眼中测取井身轨迹数据, 或在丛式井、套管开窗井中为井下钻具组合定向。 6. 电子陀螺测斜仪 电子陀螺测斜仪适用于已下探管的井眼中测取较高精度的井身轨迹数据, 或在丛式井、套管开窗井中为井 下钻具组合定向。
元件为测角器、罗盘重锤或重力加速度计等。这类仪器的测 量基准是测点与地心的连线, 即铅垂线。
钻井过程中测量的方法、参数和基准
1、测量方法：间接测量 2、测量参数：大地的重力场、 3、基本测量单元：重力测量仪
性质和特点
石油钻井过程中的测量需要借助三种媒介, ——大地的重力场、大地磁场、天体坐标系
旋转导向+地质导向+水平井工具仪器介绍
MS3 是美国SPERRY-SUN公司生产 的一种组合式随钻测量仪器，可以进行有 线随钻测量，也可进行单、多点测量。具 有磁扫描功能、错误和状态诊断功能。 MS3 利用重力加速度计和磁通门分别 感应地球的重力场和地磁场来测取井斜角 和井斜方位角，并可测取大地磁场参数和 井下温度，通过单芯铠装电缆为井下仪器 供电并作为信号传输通道把井下探管测的 信号传到地面。 MS3作为电子单、多点时，可以在起 下钻过程中实现全井或部分井段的静态测 量。
±2.0°
±2.0°
0～360°
工具面角 外径 耐温 抗压筒抗压 抗压筒外径
系统精度
±2.0°
35mm 125℃ 15000 Psi 44.5mm
±2.0°
25mm 182℃ 15000 Psi 34.5mm
25mm 182℃ 15000 Psi 34.5mm
导向(几何）井下仪器工具
3、导向测量仪器 3.1.3有线随钻测量仪器-MS3
导向(几何）井下仪器工具
2、导向常用井下钻具组合
MWD导向钻具常用组合
SST 导向钻具常用组合
导向(几何）井下仪器工具
3、导向测量仪器
3.1 有线随钻测量仪
有线随钻测量仪采用单芯铠装电缆传输数据，整个系统 主要由 5 部分组成： 地面数据处理系统 井下仪器总成
地面数据显示系统
电缆操作设备 辅助作业工具。
发展成熟 带地质参 数的无线 随钻测斜 仪
无线随钻地质参 数仪器越来越全 面，随钻井底成 像技术日趋成 熟，地质仪器与 井下工具融为一 体
测量仪器发展历程
2)、国内测量仪器的发展
年代
内容
60-70 年代
年
80 代
90 代
年
±2.0°
±2.0°
0～360°
工具面角 外径 耐温 抗压筒抗压 抗压筒外径
系统精度
±2.0°
35mm 125℃ 15000 Psi 44.5mm
±2.0°
25mm 182℃ 15000 Psi 34.5mm
25mm 182℃ 15000 Psi 34.5mm
导向(几何）井下仪器工具
3、导向测量仪器 3.1.3有线随钻测量仪器-MS3
导向(几何）井下仪器工具
2、导向常用井下钻具组合
MWD导向钻具常用组合
SST 导向钻具常用组合
导向(几何）井下仪器工具
3、导向测量仪器
3.1 有线随钻测量仪
有线随钻测量仪采用单芯铠装电缆传输数据，整个系统 主要由 5 部分组成： 地面数据处理系统 井下仪器总成
地面数据显示系统
电缆操作设备 辅助作业工具。
发展成熟 带地质参 数的无线 随钻测斜 仪
无线随钻地质参 数仪器越来越全 面，随钻井底成 像技术日趋成 熟，地质仪器与 井下工具融为一 体
测量仪器发展历程
2)、国内测量仪器的发展
年代
内容
60-70 年代
年
80 代
90 代
年
水平井测井及资料解释
划
分
水平井类型
按
钻
遇
目
的
层 划 分
开开采采开一采组一一高组角组砂度岩裂倾储层 斜 砂缝型岩储层储 层
开采一个均匀砂岩储层
水平井类型
按
钻
探
目
的
层 划
勘探水平井
分
开发水平井
水平井类型
按
井
筒
数
划
分
常规（单底）水平井
分支（多底）水平井
目录
❖ 水平井类型 ❖ 水平井测井技术 ❖ 水平井与垂直井之间的差别 ❖ 水平井测井资料解释 ❖ 水平井测井资料实例分析
水平井测井响应特征
当仪器越过地层界面时， 深中感应在界面处均出现 “角”状响应，因此利用 这种测井特征的变化可较 为准确的划分地层界面。
水平井测井响应特征
当井眼离围岩界面的 距离在仪器的探测范围以 内时，测井响应将受围岩 的影响，不同的是在界面 处双侧向测井不存在“角” 状响应。
水平井测井响应特征
辅助工具。
旁通
◆ 旁通短节：为电缆进出钻杆提供通
道，并在电缆与仪器连接成功后，将电缆
固定好，实现钻具与绞车的同步运行。
补心高平面 测井电缆
钻具
转换 短节
井下仪器
记录点 图9 钻具输送电缆测井仪器与钻具连接示意图
湿接头式水平井施工工艺
◆ 过渡短节（也叫变径短节）：用来将仪器连接到钻杆底部， 其备用循环孔便于泥浆随时循环，内部配有扶正筒，为泵下接头扶 正导向。
在测井过程中，仪器沿井眼底边移动，井眼底边的地层 对测量值贡献较大，特别是密度等探测深度较浅的仪器测量 信息的主要来自井眼底边地层。
水平井测井响应特征
水平井测井技术
水平井类型
目前，世界上所完钻的水平井五花八门，人们可根据 自己的需要，设计出各种类型的水平井。我们可以大致地 将水平井进行如下分类： •按造斜率划分 •按钻遇的目的层划分 •按钻井目的划分 •按井筒数划分 •按井筒数划分
按造斜率划分 水平井从垂直段变为水平段的速度（称为造斜速度 或造斜率）是不一样的，按造斜率一般可把水平井分为 大曲率半径水平井、中曲率半径水平井和小曲率半径水 平井三类（图1）。
水平井测井技术-发展过程
随着客户对水平井测井技术的熟悉和认可程度的增加， 他们要求得到更多的服务。从而使得当初的保护套式水平 井测井技术逐渐演化成为目前使用最普遍的非保护套式 （或称湿接头式）水平井测井技术。这种湿接头式水平井 测井技术可使用常规电缆测井中使用的任何仪器。目前， 几乎所有的水平井测井都采用湿接头式。 随着近来钻井定向技术的提高，水平井测井技术通常 应用于大位移井或水平井的施工。由于钻井和泥浆系统工 艺的提高，保护套式工具的运用已大大减少。 然而，水平井测井并不是简单地把测井仪连到钻杆的 末端再把它们下到井里，而是解决了许许多多的难题：
水平井概况-国内
到目前为止，胜利油田所钻水平井最多，总井 数已达二百余口，特别是最近几年，胜利油田成功 地钻成全国首创的旧定向井内套管开窗水平井草2012侧平13井、阶梯式水平井临2平1井、海油陆采大 斜度定向井郭斜11井、单井蒸汽驱重力辅助泄油式 水平井草南SWSD-平1井、水平位移最长的水平井埕 北21-平1井（斜深4837.4m、水平位移3167.9m）、 第一口分支水平井桩1-支平1、支平2井等，可以说， 胜利油田的水平井钻井技术始终走在了全国的前列。
水平井测井技术的使用条件
随着井斜角的逐渐增大， 井下仪器与井壁的摩擦力Ff也 不断增大，井下仪器向井底方 向运动的分力FB逐渐减小（图 3）。当井斜角增大到约65° 时，井下仪向井底方向运动的 分力FB减小到一个临界值，即 该分力约等于井下仪器与井壁 的磨擦力，这时，井下仪器再 也无法借助于自身重力向井底方向运动，测井电缆下放井 下仪器的作用消失。因此在井斜角大于65°的大斜度井和 水平井中，必须借助外力将井下仪器推至井底，以便进行 测井。 从图2－1可以看出：Ff＝KFN＝KFGsinα FB=FGcosα
水平井钻井工具
扭矩
压降 效率 转速 输出功率
» »
排量恒定时 涡轮钻具工作特性曲线
3.3 动力钻具
2. 螺杆钻具
– 螺杆钻具的组成
» » » » 旁通阀总成 马达总成 万向轴总成 传动轴总成
3.3 动力钻具
2. 螺杆钻具
– 螺杆钻具的组成
» 旁通阀总成：其作用是在 停泵时使钻柱内空间与环 空沟通，以免起下钻和接 单根时钻柱内钻井液溢出， 污染钻台。 旁通阀 总成
emu-----绝对电磁单位
3.2 无磁钻铤
4. 无磁钻铤使用长度的选择
Ⅰ
3.2 无磁钻铤
4. 无磁钻铤使用长度的选择
Ⅱ
3.2 无磁钻铤
4. 无磁钻铤使用长度的选择
Ⅲ
井斜角不变，方位越靠向东西， 需要NMDC越长。
井斜方位不变，井斜角越大， 需要NMDC越长。
3.2 无磁钻铤
4. 无磁钻铤使用长度的选择
右边为正 常工作区
»
排量恒定时 螺杆钻具实际特性曲线
3.3 动力钻具
3. 动力钻具造斜率计算
– 三点定圆法
» 三点定圆法是美国H. Karisson等人提出的一
种计算带有双稳定器单弯壳体动力钻具组合
造斜率的方法。 » 他们认为，钻头和两个稳定器这三点肯定与 下井壁相接处，由于不共线的三点可以确定 一个圆弧，因此这三点确定的圆弧的曲率就 是实钻井眼的曲率。
L1 L2 R 2 2
3.3 动力钻具
3. 动力钻具造斜率计算
– 三点定圆法
三点定圆法的缺点：
1) 只能用于带有双稳定器单弯壳体动力钻具组
合造斜率的计算； 2) 未考虑钻柱受力及变形对工具造斜率的影响；
3) 未考虑井眼扩大对工具造斜率的影响
压降 效率 转速 输出功率
» »
排量恒定时 涡轮钻具工作特性曲线
3.3 动力钻具
2. 螺杆钻具
– 螺杆钻具的组成
» » » » 旁通阀总成 马达总成 万向轴总成 传动轴总成
3.3 动力钻具
2. 螺杆钻具
– 螺杆钻具的组成
» 旁通阀总成：其作用是在 停泵时使钻柱内空间与环 空沟通，以免起下钻和接 单根时钻柱内钻井液溢出， 污染钻台。 旁通阀 总成
emu-----绝对电磁单位
3.2 无磁钻铤
4. 无磁钻铤使用长度的选择
Ⅰ
3.2 无磁钻铤
4. 无磁钻铤使用长度的选择
Ⅱ
3.2 无磁钻铤
4. 无磁钻铤使用长度的选择
Ⅲ
井斜角不变，方位越靠向东西， 需要NMDC越长。
井斜方位不变，井斜角越大， 需要NMDC越长。
3.2 无磁钻铤
4. 无磁钻铤使用长度的选择
右边为正 常工作区
»
排量恒定时 螺杆钻具实际特性曲线
3.3 动力钻具
3. 动力钻具造斜率计算
– 三点定圆法
» 三点定圆法是美国H. Karisson等人提出的一
种计算带有双稳定器单弯壳体动力钻具组合
造斜率的方法。 » 他们认为，钻头和两个稳定器这三点肯定与 下井壁相接处，由于不共线的三点可以确定 一个圆弧，因此这三点确定的圆弧的曲率就 是实钻井眼的曲率。
L1 L2 R 2 2
3.3 动力钻具
3. 动力钻具造斜率计算
– 三点定圆法
三点定圆法的缺点：
1) 只能用于带有双稳定器单弯壳体动力钻具组
合造斜率的计算； 2) 未考虑钻柱受力及变形对工具造斜率的影响；
3) 未考虑井眼扩大对工具造斜率的影响
水平井测井多媒体材料
水平井现场施工
水平井现场施工是整个施工过程最核心的部分。他 需要有一个强有力的指挥者，来很好的协调操作室、地面 和井口之间的配合，并且能在关键的环节或者出现紧急情 况的时候迅速、果断地作出正确的判断和决定。同时和井 队的沟通和协调也很重要。因此必须首先召开测前安全会 议。通过测前安全会议，使钻井队协助施工人员对施工流 程及注意事项有一个大致的了解，加之施工时测井队留守 井口人员的监督指导，以保证测井过程的顺利完成。
2.12 施工时，遇有未交代清或无把握的情况，钻井队要及时询问 测井队井口操作手、队长或操作工程师。
现场施工过程-下井前最后的及劳保的穿戴等等各项 活动都要符合HSE章程，严格进行标准化操作，杜绝一切违章 和隐患。比如：按标准拉警示带及现场安装放射性警示牌，打 掩木等。作为水平井的队伍，这是最起码的要求和和应该拥有 的素质。也就说说在整个施工过程中，安全始终应该放在第一 位。然后在井场上，仪器下井之前还需要对所有的仪器和水平 井工具进行最后一次检查，主要是丝扣是否打紧，水平井工具 的螺丝是否拧紧等。另外，象天地滑轮、张力计等辅助设备工 作是否正常，确保一切正常后再开始下井。
现场施工过程-井口
4、在水平井施工的时候，除非特殊的原因，坚决不能用井队的汽 葫芦进行对接，一律用马龙头对接。
5、在对接仪器的时候，一定要把每支仪器的密封圈在检查一遍， 确保丝扣都以打紧。因为仪器串在井下大幅度的旋转，稍有疏忽就 可能酿成严重的后果。
6、在钻杆输送测井之前悬挂天滑轮时，一定要用10t以上的钢丝绳 ，而且长度要足够。在悬挂位置的选取上，也很有讲究。原则就是 牢固的同时天滑轮能够自由转动，不和周围任何的物体发生摩擦， 尤其是井架角铁，同时天滑轮越居中越好。如果天滑轮不能自由转 动或是摩擦力过大，滑轮和电缆之间将产生相对的滑动，导致电缆 自身产生强大的扭力。在接下来的对枪过程中一旦遇阻很容易出现 打纽，严重的会把电缆扭成麻花状，施工也会被迫终止。在现实施 工过程中这种情况也曾经发生过。因此，强调一下，在悬挂天滑轮 结束以后先观察它的转动情况，确保没问题后进行对枪。
水平井爬行器简介
3、牵引段
在推靠段的作用下打开或收起牵引臂。在电 路控制下沿着套管壁前进或后退。
3、牵引段的工作原理
牵引段由动力组件、主牵引组件和副牵引组件三部分组成。主副牵 引组件的四个行走轮沿周向均匀分布。 动力组件由主电机、多级行星齿轮减速器等部件组成。 主牵引组件包括推靠机构和行走机构两个主要部分。推靠机构是由 滑块、牵引臂和推靠臂组成的曲柄滑块机构。行走机构由锥齿轮副、链 轮传动副和行星齿轮副及行走轮几部分组成。减速器的输出轴带动一小 锥齿轮，它同时带动一对装在同一轴上的大锥齿轮作旋向相反的运动， 大锥齿轮的旋转轴与减速器的输出轴垂直而与行走轮的轴平行。两个大 圆弧锥齿轮各带动一套链轮、行星齿轮将动力传给行走轮。两个行走轮 的旋向相反但行走方向相同。 副牵引组件与主牵引组件基本相同，只是它的推靠力由两根穿过主 行走机构的推杆传递过来。行走轮的驱动力是通过一根长轴从主行走机 构传递过来。
4、牵引器控制系统
选择工作设备（牵引器或测井仪）
与地面计算机系统通讯
控制驱动推靠机构和牵引动机构
监测推靠和牵引设备的工作状态
4、牵引器控制系统结构图
4、测量短接和电子线路
测量短节是套管接箍和电缆张力的测量探头，由电子线路段数字化后传给地 上取得工作电源和控制信号，控制工作状 态。电子线路段分为五个模块：模式控制模块、电源模块、通讯模块、主控模块、 电机驱动模块。
1、套管直径 不同尺寸的套管中使用不同长度的牵引 臂，牵引轮获得最佳的压紧力。目前水平井 段最常用的套管规格为5.5”和7”。
五、牵引器的驱动方案
牵引器的牵引方式 牵引器的推靠方式 牵引器的传动方式
1、牵引器的牵引方式
四只驱动轮沿周向均 布，沿套管壁滚动，安装 在四只牵引轮臂上，由一 套电机驱动，相对的两只 驱动轮在同一轴向截面， 靠近主电机的一对驱动轮 称为主驱动轮，另一对驱 动轮称为副驱动轮。
2第一章测井装备和仪器
2.2记录仪
2.美国蒙特Ⅲ系列数字测井系统简介
3.数字记录处理部分 包括：数字数据接口、微型计算机、操作台、磁带 机、绘图仪、行式打印机等，它们的作用是实现数 控测量、数字记录及初步的数字处理解释。
2.3井场工作方法技术
1.电缆深度记号的标记
测井时，钻孔深度是依靠电缆来丈量的，为此在电 缆上要作机械的或磁性的深度记号标记，做标记时 应注意以下几点： ⑴做电缆深度记号时，最好在钻孔中进行。绞车距 井口的距离要大于深度记号间距，并在挂接与井下 仪（电极系）有同等重量的钟锤情况下进行丈量。 ⑵若在地面做电缆深度记号，应选择平直公路或空 旷场地进行，并将电缆始端固定、用绞车将电缆拉 直丈量。
一、共用的仪器装备
DCLS系统数控测井 地面系统
测井车
一、共用的仪器装备
RG绞车
夜间测井现场
一、共用的仪器装备
灌注桩钻孔测井系统 滑轮
一、共用的仪器装备
数字测井仪 绞车记录仪
二、地面面板、组件和记录仪 记录仪可分为模拟记录和数字记录， 分别由全自动、数控进行点测、 连续 记录，记录各种地质— 记录，记录各种地质—地球物理参数。
2.3井场工作方法技术
4.仪器设备及电缆绝缘检查 4.仪器设备及电缆绝缘检查
在钻孔中进行各种地球物理测井时，要求仪器 设备及电缆有良好的绝缘。应按规范要求进行 各种检查。
三、井下仪器和收录组件
每一种地球物理测井方法测量参数专 门设计的，对于电阻率测井来说是各 种结构的电极系。
补偿中 子测井
微电极测井仪
1.1测井装备
测井的仪器设备有：下井仪器或者电机 系、电缆、电缆绞车、滑轮或者深度和 张力传感器、控制与记录仪器等。
测井绞车
石油测井生产安全技术测井设备及主要部位
石油测井生产安全技术(二)测井设备及主要部位一、测井绞车(一)测井绞车的用途测井、射孔等作业使用的电缆是缠放在绞车滚筒上，滚筒借助于汽车发动机的动力而转动，从而控制电缆在井内按要求的速度上提和下放。
(二）测井绞车的结构1.汽车底盘。
供给绞车动力，装载并运移绞车、电缆及其他配套设备。
2.传动系统。
包括动力选择箱、液压泵、液压马达等液压动力传动设备、减速器、传动轴及传动链条。
传动系统担负着作业所需动力的传递。
3.绞车。
用于测井或射孔时起升或下放电缆、测井仪器及工具。
4.车身和支承底盘。
用于支承绞车及其传动系统等，并提供驾驶室、操作室和绞车室。
5.操作装置。
包括副排档装置、副油门装置、副离合器、盘绳器及刹车装置。
用于作业时对绞车控制或操纵。
6.气路系统。
用于设备的控制或操纵。
(三)测井绞车的安全操作操作绞车就是通过操纵动力和变速系统使电缆滚筒以不同的速度和方向转动，从而使电缆及测井仪器在井中下放或上提，达到完成各项作业的目的。
操作绞车只要做到操作措施得当、操作准确并做到井口慢、井底慢、特殊井段慢、遇阻、遇卡慢等，就能做到安全生产。
具体说有以下操作要点：1．测井绞车应摆放在距井25m远的上风头位置，对正井口滑轮，打好掩木。
2．起下电缆时，速度要均匀，不准猛提、猛刹，随时观察电缆运行张力读数，及时判断遇阻、遇卡。
在进行井壁取心作业时，拉力增到25kN时，必须立即停车，然后慢速上下活动防止拉断岩心筒的钢丝绳，以免岩心筒落井。
3．仪器(射孔器)放人或起出井口时，应注意听从井口操作手和操作工程师的指挥，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、“狗腿子”井等特殊井况下作业时，容易遇阻和遇卡，仪器和电缆下放速度要比直井慢，下放时要保持匀速，不准高速下放。
发现遇阻时，不准硬冲，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．井壁取心上提至套管鞋前，过油管射孔上提到油管喇叭口前，必须放慢速度，等仪器进入套管(油管)后再加快速度，防止卡掉仪器。
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硬电极
在水平井测井中无法使用软电极，因此需要时在仪器串中应连接硬电极。 1、 工作温度：0～175℃ 2、 工作压力：0～100MPa 3、 仪器外径：92mm（可根据用户要求定制） 4、 导电环间及环与主体间绝缘电阻：≥500M 5、 接口方式：可根据用户要求定制 6、 每套数量：可根据用户要求定制
缓冲器
缓冲器由连接头、活塞杆、活塞、缸体、底鼻组成。 其作用是当仪器串下测遇阻时，由于活塞与活塞杆之间有直径差，会产 生一个固定阻力，并且在压缩过程中保持不变。这样就可以为地面处理 赢得一定的时间的距离，从而起到保护仪器的作用。
旋转短节
旋转短节的特点是内部装有滑环。在短节上下端发生相对转动时，可以保持贯通线的 连通。旋转短节的接口形式和贯通线数可根据用户要求制作，一般为10芯、19芯。 最高工作压力：138Mpa 最高工作温度：200℃
水平井工具的基本配置
1、湿接头：包括公接头主体、公接头外壳、电缆连接头、过渡短节、母接 头主体、母接头外壳、电缆连接鱼雷、加重杆等。公接头上端与钻具连 接、下端与仪器串连接、仪器串的7个缆芯通过公接头分布在公接头主 体上。电缆通过连接鱼雷与母接头主体内的7个接电环连接，对接后可 实现电缆与仪器之间电连接。 2、旁通接头：电缆在钻具内外的分界点，它的两端是钻具连接螺纹，旁通 以上电缆在钻具外边、旁通以下电缆在钻具水眼内。 3、缓冲器：安装在仪器串最下端，可以在下放遇阻时提供一段缓冲距离。 4、导向短节：也叫姿态保持短节，可以使要求保持一定姿态的仪器保持相 对稳定的状态。 5、旋转短节：用于化解仪器的旋转力。 6、柔性短节：增加仪器的可弯曲性，使仪器串适应井眼的弯曲度。 7、张力短节：用于测井过程中监测仪器串的受力情况。 8、硬电极：在有双侧向项目测井时替代软电极。
姿态保持器
姿态保持器用于保持仪器串中某些在测井过程中，需要保持固定方向的仪器的姿态。 它可以是仪器的外套，也可以是一个独立的短节。图三所示是一个独立的短节。其工 作原理是在导向套的外端加工两个导向螺纹，在仪器上行时，由于螺纹作用，可以保 证仪器始终保持在图三中下图的姿态。
b) 公接头外壳
b) 公接头外壳 1）大径外壳： 上端接3 ½″钻杆，下端接共接头支撑体和电缆连接头。 公接头外壳提供对接时的泥浆通道，公接头的定位、安装和密封，母接头对接导 向和锁紧。
2）小直径公接头外壳
上端接2 7/8″外加厚油管扣、下端接公接头支撑体和电缆连接头
3）公接头支撑体和电缆连接头
4）过渡短节 3 ½″-4 ½″过渡短节
2 7/8″钻杆-2 7/8″外加厚油管过渡短节
使小径公接头外壳上端连接螺纹由2 7/8″外加厚油管扣过渡到2 7/8″钻杆扣
2、母接头
1）母接头主体：如图所示，母接头内部轴向排列7个导电环，每一个环对应 电缆的一个缆芯。并与公接头上的7个导电环相对应，对接后可以实现 井下仪器与地面仪器的电连接。内部充满用于压力平衡的硅油，可以在 100MPa的环境下长期工作。封隔环结构保证对接后绝缘，全部绝缘件、 密封件采用耐高温材料制作可以在200℃工作环境下工作。
2）母接头外壳 母接头外壳为母接头主体提供限位、固定和连接，提供对接时硅脂溢出通道、 弱点环限定对接后锁紧和拉脱力。上部鱼雷连接结构使电缆与母接头主体的引出 线连接并密封。加重部分可以安装不同尺寸的导锥以适应不同尺寸水眼中对接。
旁通接头
由主体、旁通压盖、铜瓦、压帽、胶圈、压垫组成。旁通接头的作用是使电缆由 钻具外部进入水眼内。在对接过程中起到密封作用，在对接后起到密封和卡紧电 缆的作用。上、下端螺纹与输送钻具采用同样扣型。 规格：1、4 ½钻杆扣（411-410）适用于5寸钻具 2、3 ½钻杆扣（311-310）适用于3 1/2寸钻具 3、2 7/8钻杆扣（211-210）适用于2 7/8寸钻具 4、2 7/8外加厚油管扣（2 7/8UPTBG）适用于2 7/8外加厚油管
挠性短节
挠性短节的特点是中间装有可弯曲的万向结构。当仪器串过长，井眼曲率过大和仪器 刚度过大的情况下，装在仪器适当部位，提高仪器的适应井眼轨迹的能力。 最高工作压力：138Mpa 最高工作温度：200℃
张力短节
由于水平井测井中地面张力不能显示井下仪器受力的情况，因此在仪器串中应连 接可以监测受力情况的张力短节。 最高工作压力：80Mpa 最高工作温度：175℃ 测量范围：±4T 测量精度：1％FS
湿 接 头
1、公接头： a)公接头主体：如图所示，公接头上轴向排列7个导电环，每 一个环对应电缆连接头的一个缆芯。并与母接头内的7 个导电环相对应，对接后可以实现井下仪器与地面仪器 的电连接。它的内部充满用于压力平衡的硅油，可以在 100MPa的环境下长期工作。全部绝缘件、密封件采用 耐高温材料制作可以在200℃工作环境下工作。