井深工程測量

井深測量是測井工程技術中的一種，具體是指利用測井儀器對油井的液面深度進行測量。

為了了解油井的供液能力，掌握生產動態，測量油井的液面深度是一項經常性的工作。因此在測井過程中，深度系統的準確性、可靠性對於取得高質量的測井資料至關重要，而這往往取決於深度測量方法的準確性。常用的深度測量方法有電纜測井深和馬丁代克深度測量系統測井深。

基本介紹

• 中文名：井深工程測量
• 外文名：shaft prospecting engineering survey
• 科目：測繪科學
• 系統：電纜井深測量系統等
• 不足：凍低溫結馬丁代克
• 重要性：影響井斜、井溫和方位

測井

石油工業中所指的測井是當測井儀器穿過不同岩石的地層時，所測參數隨深度變化的一種記錄過程。測井是油氣藏工程的組成部分，它涉及到油層物理，儲存物性，流體性質，計算機技術，測試工藝和儀器儀表等各個領域，是勘探開發油氣田的主要技術手段。現在，測井技術己經是準確發現油氣層和精確描述油氣藏必不可少的手段，測井資料更是進行油氣儲量參數計算，產能評估及制定與調整開發方案的重要依據。從測井方式來看，測井可分為電纜測井和隨鑽測井兩類。電纜測井是在己有的井中完成的，它是比較普遍的一種測井方法；隨鑽測井，顧名思義，測井是隨著鑽井過程完成的。

在諸多的測井技術中，測量油井液面深度和抽油機的功圖是採油工程中最常用的兩項測井技術。

為了了解油井的供液能力，掌握生產動態，測量油井的液面深度是一項經常性的工作。因此在測井過程中，深度系統的準確性、可靠性對於取得高質量的測井資料至關重要，而這往往取決於深度測量方法的準確性。常用的深度測量方法有電纜測井深和馬丁代克深度測量系統測井深。

井深測試系統的發展過程

早期的油田井深測試系統有美國生產的套用電子系統、法國地質服務公司的HP 1000錄井系統和Dresser的電測設備。套用電子系統通過專用的感測器經過井管連線處產生一串連續小規則脈衝信號，該信號經過其配備的外接電路被轉換為一個聲音後，由工作人員根據聽到聲音的總數計算井深。套用電子系統測試過程中常會因網壓的變化或感測器碰撞管壁等其它因素產生的干擾信號轉換為聲音而導致井深測試結果小精確。

法國地質服務公司的HP 1000錄井系統和Dresser的電測設備使用光學編碼器對感測器在旋轉的過程中產生相位差90度的雙脈衝信號鑒相計算井深。普通的鑒相方法是通過D觸發器首先鎖存一路脈衝，將其與另一路脈衝比較，判斷旋轉的方向。這種方法有一個非常難以克服的缺點，當感測器在一個方向來回顫動的時候，如跳鑽頻繁，鑒相器往往失控而造成誤鑒相，如果沒有軟體來判別控制，長期使用後的累計誤差是相當大的。因此，這種方法必須和計算機結合起來才能進行高精度的深度測量。

石油工業中也用電纜測量井深。考慮到電纜的機械拉仲、飛彈性形變、溫度、浮力、泥漿壓力、潮汐效應、測量方式以及其它的因素，會對測量精度形成制約，採用許多與之相關的誤差方法來進行校正川。在電纜類型、儀器重量、泥漿密度己知的情況下，電纜測量深度的絕對誤差是深度的函式，其大小隨深度增加而增加。實踐中發現，經校正之後，電纜的絕對誤差約為1 / 1000，但實際上當出現以下因素時會使這一精度變得更糟。例如不嚴格遵守深度控制步驟，沒有考慮電纜滾筒與鑽台間的距離，或者電纜較新，並產生永久性拉伸、或者是深度測量設備的刻度較差等。所以在測量中儘管使用了許多相關的誤差方法來校正，測量的結果還是會因實際操作的差異而出現誤差。

如今，隨著科學技術的發展及計算機技術的廣泛套用，國外出現了許多高精度的測井設備，我國一些科技發展公司和地質科學勘查技術研究所也設計生產出自己的先進測試設備，如Y一測試儀，錄井儀、動調式陀螺測斜儀、高精度測斜儀等等。這些儀器精度高，功能齊全，可以在測試過程中將有關油井的許多動態參數一次測得，但其高昂的價格令許多油田公司難以接受。

電纜井深測量系統

確定井深最直接的方法是測量井眼中電纜的移動距離，通過測量測井電纜的下放長度，就可以知道油井的深度。美國石油工業最初的標準是採用100英尺的測量鋼捲尺，這個鋼捲尺是美國標準局製造的，它用來在鑽機上測量鑽桿和套管。事實上，鑽工利用100英尺的鋼捲尺測量從井眼中拉出的鑽桿長度以確定井的總深度。隨著鑽井技術的不斷發展，電纜測井深的方法也逐步改進。現在普遍採用在電纜上列印磁標記的方法來進行井深測量，每隔一定距離就在電纜上列印一個磁記號，同時對磁記號的個數進行統計，最後根據磁記號的個數就可以確定油井的深度。但由於測井電纜是負重作業，在列印磁記號時必須考慮電纜的受力和受熱時的伸長。因此，必須使電纜做磁記號時的負荷與對應長度時的實際負荷相等。為了使所作磁記號的長度更準確，電纜作記號的工作最好直接在井上自動進行，這樣可以避免用測量帶進行手工測量時的誤差。

現在電纜列印磁記號的工作己經逐步自動化。電纜自動磁標記系統一般包括一個長度標準，用來作為電纜標定的長度基準，這個長度基準一般為25m；一個注磁系統，用來在電纜上列印磁記；一個記號傳送器，用來記錄通過的電纜上的記號和發信號給計數裝置；一個消磁系統，用來消除電纜上原有的磁記號；另外還有一個把電纜從絞車引至本系統的導輪。

在測量電纜長度時，先用一個張力系統對電纜施加張力來模擬對應長度時電纜在井下的實際張力。列印磁記號時，電纜從起重絞車復繞到固定絞車上，它的長度同裝置上的標準長度加以比較，自動地丈量長度和列印磁記號。電纜先通過導輪和消磁裝置，退去舊的磁性記號，接著電纜通過注磁系統，作上第一個磁記號，並朝計數傳送器方向移動。這個磁性記號通過傳送器時，自動傳送信號給標記計數器和注磁器，注磁器在電纜上作下一個磁性記號。這個過程自動的重複進行，直到整根電纜做好磁記號為止。

電纜從井內上提時所承受的載荷是不斷變化的，而在固定裝置上要像井內那樣地改變張力是難以做到的。因此，在作深度記號時，每通過500米電纜就根據載荷分級地改變電纜的張力。這樣所得的深度記號，精確度實際上是完全足夠的。

馬丁代克深度測量系統

在測井行業的井深測量中常使用馬丁代克深度測量系統，是測井行業用來測量深度的一種專用設備。

測井電纜穿過馬丁代克，運行時帶動馬丁代克的測量輪旋轉，測量輪的轉動通過深度傳動機構帶動同軸連線的光電編碼器的光柵盤隨著電纜的起下而同步轉動，光源燈透過特製的光柵盤使光電編碼器產生光電脈衝信號。根據光電編碼器輸出脈衝信號，就可以計量電纜運行的深度、速度。電纜移動一定距離帶動測量輪轉動一周，然後光電編碼器輸出一定數量的脈衝數，它所產生的脈衝既計算了井深和測井速度，又為井下測井儀器進行數據採集按照採樣間隔提供了中斷。

在馬丁代克井深測量系統的測井記錄中，測井的深度值是根據深度編碼脈衝的計數確定的。當井下儀器在井內移動時，電纜的直線運動使深度編碼器的圓盤作圓周運動，產生相應的深度脈衝，然後將這些深度脈衝信號送到信號採樣機板中的深度電路部分進行校正處理。經過深度校正後的深度脈衝被深度計數器計數為深度信號，才能進行井深的計算。

現有井深測量方法的不足

在油田測井過程中，地面操作人員需要知道油井的深度，電纜下井速度才能夠準確的確定油層的位置，為了達到這一目的，在現行測井中很多使用馬丁代克作為深度測井設備。

傳統的馬丁代克深度測量系統，雖然有很高的測量精度，但由於在我國北方的冬天，高原上的最低溫度可達零下20多度，附著在電纜上的泥漿液經過天地滑輪，到達馬丁代克時早己結成了一層結結實實的冰，這不僅會造成電纜的打滑，而且常常會凍結馬丁代克，使測井資料上的深度丟失，影響測井的順利進行。而測井深度的準確與否關係到測井資料是不是表達了真正的地下情況。國內現行的《測井技術規程》規定了允許的深度誤差指標，一般是每千米不得超過0.5米；而無論是使用馬丁代克還是同步馬達作為深度的測井設備，都無法達到這一指標，這是由於它們深度傳送是機械傳送方式造成。

在測井行業上普遍採用的是在電纜上打磁標記來輔助馬丁代克的方法，就是在電纜所受張力等同於測井狀態的時候，以一定的間隔（通常為25米）用注磁器在電纜上擊磁來標記長度，並用己知長度的套管井的套管接箍加以校正，使其誤差限制在一定的範圍之內。用這種方法計算的井深精度高，這種方法雖然提高了測井精度但是由於其解析度太低，必須和馬丁代克相輔助測量，磁標記用來記大數，而馬丁代克用來記小數同時為井下測井儀進行數據採集按照採樣間隔提供中斷。但是其仍然不能解決因為天氣寒冷馬丁代克凍結、打滑造成的測井資料上的深度丟失。

工程測量的意義

在石油勘探過程中，井深測量的準確性是一項重要的指標。井深精確與否，直接影響與其相關的諸如井斜、井溫和方位、鑽壓等眾多井深參數的準確度。而且，在鑽井過程中，影響深井機械鑽速的因素眾多，情況複雜，且各因素對結果的影響難以用一定量公式準確地表達出來。隨著井深的增加，井底岩性、溫度、壓力等隨之發生變化，鑽壓、轉速等鑽井參數等因素對機械鑽速的影響也會有所改變。例如：如果井深不對，就難以說明鑽時到底是哪一米的，也不知道鑽壓是哪一米的，與之相關的其它鑽井參數自然都值得推敲。

由於在我國北方的冬天，高原上的最低溫度可達零下20多度，附著在電纜上的泥漿液經過天地滑輪，到達馬丁代克時早己結成了一層厚厚的冰，這不僅會造成電纜的打滑，而且常常會凍結馬丁代克，使測井資料上的深度丟失，影響測井的順利進行。

由於現行井深測量方法中採用的電纜磁標記法輔助馬丁代克法，仍然不能很好的解決電纜打滑、馬丁代克凍結所造成的深度測量誤差，這將影響記錄油井參數測量儀器的準確下放深度，和對各種測試資料的採集分析。