隨鉆測(cè)井及地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)

隨鉆測(cè)井及地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)二○○七年九月2021/5/91一、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概述二、隨鉆測(cè)量技術(shù)三、LWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器四、地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)應(yīng)用實(shí)例五、結(jié)論與認(rèn)識(shí)報(bào)告提綱2021/5/92地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)問世之前，常規(guī)的井眼軌跡控制技術(shù)均屬幾何導(dǎo)向范疇。幾何導(dǎo)向現(xiàn)代導(dǎo)向鉆井技術(shù)地質(zhì)導(dǎo)向按照預(yù)先設(shè)計(jì)的井眼軌道鉆井。任務(wù)是對(duì)鉆井設(shè)計(jì)井眼軌道負(fù)責(zé)，使實(shí)鉆軌跡盡量靠近設(shè)計(jì)軌道，以保證井眼準(zhǔn)確鉆入設(shè)計(jì)靶區(qū)。（由于地質(zhì)不確定性帶來的誤差，原設(shè)計(jì)靶區(qū)可能并非儲(chǔ)層）以井下實(shí)際地質(zhì)特征來確定和控制井眼軌跡。任務(wù)是對(duì)準(zhǔn)確鉆入油氣目的層負(fù)責(zé)，具有測(cè)量、傳輸和導(dǎo)向三大功能。一、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概述2021/5/93一、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概述

單純的幾何導(dǎo)向由于受控制井點(diǎn)少、儲(chǔ)層厚度及物性變化大、構(gòu)造形態(tài)變異等因素影響,容易出現(xiàn)井眼軌跡偏離目的層等情況,延誤鉆井進(jìn)程或出現(xiàn)井下事故等不正?，F(xiàn)象,難以達(dá)到預(yù)期地質(zhì)目的。二十世紀(jì)八十年代，導(dǎo)向螺桿鉆具（彎外殼馬達(dá)）替代了直螺桿鉆具和彎接頭，通過導(dǎo)向螺桿鉆具和無線隨鉆測(cè)斜系統(tǒng)兩項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用，成功地實(shí)現(xiàn)了水平井鉆井的幾何導(dǎo)向。隨鉆測(cè)井技術(shù)的發(fā)展改變了目前普遍使用的電纜測(cè)井和鉆后測(cè)井的狀況，隨鉆測(cè)井技術(shù)的推廣與應(yīng)用使得實(shí)現(xiàn)測(cè)井和鉆井的統(tǒng)一成為可能。2021/5/94一、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概述

二十世紀(jì)九十年代，在世界范圍內(nèi)的勘探開發(fā)形勢(shì)面臨復(fù)雜地質(zhì)條件的背景下，以及隨鉆測(cè)量技術(shù)日趨成熟的基礎(chǔ)上，地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)逐漸發(fā)展成為一項(xiàng)前沿鉆井技術(shù)，并在大位移定向井、水平井及特殊工藝井中廣泛應(yīng)用。美國(guó)、挪威、英國(guó)等國(guó)家采用地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)完成的井?dāng)?shù)逐年增加，鉆井周期逐步縮短，鉆井成本明顯下降，油田開發(fā)效果明顯提高。2021/5/95

地質(zhì)導(dǎo)向鉆井就是在鉆井過程中通過測(cè)量多種地質(zhì)和工程參數(shù)來對(duì)所鉆地層的地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果來精確地控制井下鉆具命中最佳地質(zhì)目標(biāo)。換言之，地質(zhì)導(dǎo)向就是使用隨鉆測(cè)量數(shù)據(jù)和隨鉆地層評(píng)價(jià)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)來控制井眼軌跡的鉆井技術(shù)。它以井下實(shí)際地質(zhì)特征來確定和控制井眼軌跡，而不是按預(yù)先設(shè)計(jì)的井眼軌跡進(jìn)行鉆井。一、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概述2021/5/96根據(jù)地質(zhì)導(dǎo)向工具提供的井下實(shí)時(shí)地質(zhì)信息和定向數(shù)據(jù)，辨明所鉆遇的地質(zhì)環(huán)境并預(yù)報(bào)將要鉆遇的地下情況，引導(dǎo)鉆頭進(jìn)入油層并將井眼軌跡保持在產(chǎn)層延伸。測(cè)量點(diǎn)(即傳感器)與鉆頭之間的距離測(cè)量參數(shù)的多少鉆頭處進(jìn)行測(cè)量的地質(zhì)導(dǎo)向工具功能完備的井場(chǎng)信息系統(tǒng)地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概念組成關(guān)鍵2021/5/97

地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)可以精確地控制大斜度井和水平井的動(dòng)靶，特別適合在薄產(chǎn)層和高傾角產(chǎn)層中鉆水平井，可以隨時(shí)知道所鉆地層的地質(zhì)特征和鉆頭與地層流體的相對(duì)位置，因此可以控制鉆具始終在水平段儲(chǔ)層物性最好的產(chǎn)層中延伸。一、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概述2021/5/98利用實(shí)時(shí)、記錄測(cè)井曲線對(duì)地層進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分辨地層、確定地層巖性、泥砂/砂泥巖含量評(píng)價(jià)分辨油、氣、水層以及油/氣、油/水界面，指導(dǎo)鉆井施工判斷地層變化，準(zhǔn)確進(jìn)行地質(zhì)評(píng)價(jià)分辨薄的油氣層，有效開發(fā)地下油氣資源預(yù)測(cè)軌跡在油層中行進(jìn)的情況，實(shí)時(shí)指導(dǎo)鉆井施工預(yù)測(cè)高壓地層，回避鉆井風(fēng)險(xiǎn)取消中途及完井電測(cè)，節(jié)約投資，提高施工效率一、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概述地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)的應(yīng)用2021/5/99一、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概述二、隨鉆測(cè)量技術(shù)三、LWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器四、地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)應(yīng)用實(shí)例五、結(jié)論與認(rèn)識(shí)報(bào)告提綱2021/5/910

都振川測(cè)量技術(shù)的變革L(fēng)WD電子多點(diǎn)

有線隨鉆測(cè)量?jī)x

MWD二、隨鉆測(cè)量技術(shù)2021/5/911測(cè)量參數(shù)的變革電子多點(diǎn)有線隨鉆無線隨鉆

都振川定向參數(shù)LWD井眼軌跡參數(shù)—方位角、井斜角造斜工具狀態(tài)參數(shù)—工具面角地層磁場(chǎng)參數(shù)—磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁傾角地溫參數(shù)—溫度自然伽馬電阻率巖石密度中子孔隙度聲波定向參數(shù)地質(zhì)參數(shù)二、隨鉆測(cè)量技術(shù)2021/5/912

數(shù)據(jù)傳輸方式的變革

都振川電子多點(diǎn)——中斷鉆井作業(yè)，地面讀取數(shù)據(jù)，非連續(xù)測(cè)量有線隨鉆——電纜作為數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，隨鉆連續(xù)測(cè)量MWD/LWD——鉆井液（或電磁波）作為數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，隨鉆連續(xù)測(cè)量二、隨鉆測(cè)量技術(shù)2021/5/913

都振川二、隨鉆測(cè)量技術(shù)1、有線隨鉆測(cè)量技術(shù)

有線隨鉆測(cè)斜儀是定向井測(cè)量?jī)x器中的一種,它可在鉆井過程中實(shí)時(shí)測(cè)量井斜、方位、工具面和溫度等鉆井工程參數(shù)。2021/5/914二、隨鉆測(cè)量技術(shù)1、有線隨鉆測(cè)量技術(shù)

有線隨鉆測(cè)斜儀以重力加速度和地磁場(chǎng)強(qiáng)度為基準(zhǔn)矢量。探管將經(jīng)過高精度A/T變換得到的各傳感器數(shù)據(jù),通過單芯電纜從探管傳到地面計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)經(jīng)一系列計(jì)算得到INC、AZ、TF等鉆井工程參數(shù),顯示、打印并傳送到井臺(tái)司鉆顯示器。系統(tǒng)組成2021/5/915

各傳感器的輸出經(jīng)高精度A/T變換,由脈沖傳輸電路通過單芯電纜從探管傳到地面計(jì)算機(jī),探管供電電源也通過該電纜從地面計(jì)算機(jī)傳到探管。探管內(nèi)的電路對(duì)各傳感器的溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。二、隨鉆測(cè)量技術(shù)1、有線隨鉆測(cè)量技術(shù)Gx加速度表Gｙ加速度表Gz加速度表多路開關(guān)Bx磁通門BBy磁通門Bz磁通門溫度傳感器電壓基準(zhǔn)時(shí)序控制A/T變換調(diào)制激磁穩(wěn)壓探管工作原理2021/5/916加速度計(jì)

線圈AB通以方波激勵(lì),當(dāng)a≠90時(shí),加速度計(jì)敏感軸與重力加速度垂直,磁鋼D位于線圈中間,其在兩個(gè)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)平衡,C點(diǎn)沒有輸出。當(dāng)a=90,加速度計(jì)發(fā)生了傾斜,磁鐵D在重力作用下產(chǎn)生位移,兩線圈中的感應(yīng)電勢(shì)失去平衡，C點(diǎn)輸出電信號(hào),幅值和相位與α有確定的關(guān)系,通過放大、校正、解調(diào),最后反饋至線圈C端,構(gòu)成電彈簧,使磁鐵D回到中間位置。反饋電流的大小,與所敏感的加速度成正比。

加速度計(jì)是一種專門測(cè)量重力加速度的傳感器。DST隨鉆測(cè)斜儀中,采用的是磁液懸浮式加速度計(jì)。它相當(dāng)于一個(gè)質(zhì)量彈簧控制系統(tǒng)。二、隨鉆測(cè)量技術(shù)1、有線隨鉆測(cè)量技術(shù)探管工作原理2021/5/917

用來測(cè)量地磁場(chǎng)的傳感器。采用交流勵(lì)磁,使由高導(dǎo)磁材料做成的磁芯磁化飽和,此時(shí),繞在磁芯上的探測(cè)線圈中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)e只含有勵(lì)磁電流基波的奇次諧波分量(不含偶次諧波分量),感應(yīng)電壓是對(duì)稱的，這時(shí)T1=T2。而當(dāng)待測(cè)的直流磁場(chǎng)和交流勵(lì)磁同時(shí)作用時(shí),則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e不僅奇次諧波分量,而且也含有偶次諧波分量,這時(shí),感應(yīng)電壓變得不對(duì)稱,即T1≠T2,測(cè)量這種不對(duì)稱性即可測(cè)得待測(cè)磁場(chǎng)。磁通門二、隨鉆測(cè)量技術(shù)1、有線隨鉆測(cè)量技術(shù)探管工作原理2021/5/918

井斜角（INC）：井眼軸線上任一點(diǎn)的井眼切線方向線，與通過該點(diǎn)的重力線之間的夾角。探管坐標(biāo)系及參數(shù)定義二、隨鉆測(cè)量技術(shù)1、有線隨鉆測(cè)量技術(shù)探管工作原理2021/5/919

工具面角（TF）：表示造斜工具下到井底后，工具面（在造斜鉆具組合中，由彎曲工具的兩個(gè)軸線所決定的那個(gè)平面）所在的位置的參數(shù)。兩種表示方法：一種是以高邊為基準(zhǔn)，一種是以磁北為基準(zhǔn)。以高邊為基準(zhǔn)的，稱為高邊工具面角，是以高邊方向線為始邊，順時(shí)針轉(zhuǎn)到工具面與井底園平面的高線上所轉(zhuǎn)過的角度。以磁北為基準(zhǔn)的稱為磁工具面角。探管坐標(biāo)系及參數(shù)定義二、隨鉆測(cè)量技術(shù)1、有線隨鉆測(cè)量技術(shù)探管工作原理2021/5/920

方位角（AZ）：在以井眼軌跡上任一點(diǎn)為原點(diǎn)的平面坐標(biāo)系中，以通過該點(diǎn)的正北方向線為始邊，按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)至該點(diǎn)處井眼方向線在水平面上的投影線為終邊，其所轉(zhuǎn)過的角度稱為該點(diǎn)的方位角。探管坐標(biāo)系及參數(shù)定義二、隨鉆測(cè)量技術(shù)1、有線隨鉆測(cè)量技術(shù)探管工作原理2021/5/921

隨鉆測(cè)斜儀系統(tǒng)的控制指揮中心,根據(jù)由探管傳來的數(shù)據(jù)編程,實(shí)時(shí)計(jì)算測(cè)量參數(shù)。修正傳感器一些不規(guī)律的隨機(jī)誤差,采用最優(yōu)濾波技術(shù)來補(bǔ)償工具振動(dòng)的影響,實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤檢測(cè)。當(dāng)故障發(fā)生時(shí),對(duì)操作員提出報(bào)警,通過并行口接口于打印機(jī),可隨時(shí)打印輸出所需要的參數(shù)。它也接口于司鉆顯示器,在井臺(tái)上顯示磁性或高邊工具面角及井斜和方位。地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)二、隨鉆測(cè)量技術(shù)1、有線隨鉆測(cè)量技術(shù)2021/5/922井下保護(hù)總成及電纜

主要由電纜頭總成、抗壓筒、內(nèi)減震器、密封轉(zhuǎn)換接頭、加長(zhǎng)桿及引鞋等組成。其主要功用是使探管免受高壓鉆井泥漿的損傷,減輕外部環(huán)境震動(dòng)對(duì)探管性能的影響。二、隨鉆測(cè)量技術(shù)1、有線隨鉆測(cè)量技術(shù)2021/5/923其它輔助設(shè)備

（1）井下設(shè)備：包括無磁鉆鋌、定向接頭、螺桿鉆具等。使用無磁鉆鋌的目的是減少普通鉆鋌對(duì)隨鉆探管磁性傳感器的影響,使其能正確測(cè)量地球地磁場(chǎng)強(qiáng)度。（2）井口設(shè)備：進(jìn)行隨鉆測(cè)量時(shí),必須要用電纜把探管送至井下,并通過電纜給井下儀器供電,同時(shí)把井下探管測(cè)量到的那些數(shù)據(jù)信息輸送到地面計(jì)算機(jī)。另外,隨鉆測(cè)量時(shí)井下采用動(dòng)力鉆具,循環(huán)泥漿。因此,井口設(shè)備完成兩個(gè)功能:I.電纜密封；Ⅱ.保證泥漿正常循環(huán)。二、隨鉆測(cè)量技術(shù)1、有線隨鉆測(cè)量技術(shù)2021/5/924二、隨鉆測(cè)量技術(shù)

MWD（MeasurementWhileDrilling）無線隨鉆測(cè)量?jī)x，是對(duì)定向井、水平井井眼軌跡隨鉆監(jiān)測(cè)并指導(dǎo)完成井眼軌跡控制的測(cè)量?jī)x器。MWD無線隨鉆測(cè)量?jī)x器在油田勘探開發(fā)各個(gè)階段中，為高難度定向井、水平井、大位移井、分支井提供高精度導(dǎo)向測(cè)量。同時(shí)由于實(shí)時(shí)無電纜傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)，滿足了滑動(dòng)鉆井和旋轉(zhuǎn)鉆井的要求，為各種井型提供高效率的井下工程及地質(zhì)數(shù)據(jù)傳輸，從而大幅度地提高鉆井效率和降低整體鉆井成本。并為后續(xù)多地質(zhì)參數(shù)的測(cè)量提供了掛接條件和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)平臺(tái)，使隨鉆測(cè)井進(jìn)而實(shí)現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向成為可能。2、MWD技術(shù)2021/5/925二、隨鉆測(cè)量技術(shù)2、MWD技術(shù)MWD主要組成部分地面系統(tǒng)地面信息處理接口箱司鉆顯示器MWD系統(tǒng)軟件MWD井下測(cè)量工具高精度石英表傳感器短節(jié)電子測(cè)量短節(jié)電源系統(tǒng)短節(jié)電子控制短節(jié)脈沖發(fā)生器2021/5/926立管壓力傳感器4~20ma地面系統(tǒng)SIB計(jì)算機(jī)打印機(jī)司鉆閱讀器DTU微打泵沖地面處理系統(tǒng)MWD地面系統(tǒng)2021/5/927MWD井下部分電池短節(jié)PSASEA探管脈沖發(fā)生器APC控制短節(jié)脈沖發(fā)生器井下測(cè)量系統(tǒng)脈沖發(fā)生器驅(qū)動(dòng)短節(jié)電池短節(jié)測(cè)量短節(jié)2021/5/928二、隨鉆測(cè)量技術(shù)2、MWD技術(shù)MWD基本工作原理MWD井下儀器測(cè)量短節(jié)的傳感器采集定向數(shù)據(jù)，由測(cè)量短節(jié)計(jì)算儲(chǔ)存并傳輸?shù)津?qū)動(dòng)器，控制和驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器將這些井下信息轉(zhuǎn)化成泥漿脈沖信號(hào)傳輸?shù)降孛?地面系統(tǒng)中的壓力傳感器將泥漿脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳輸?shù)降孛娼涌谙洌幚黼娐愤M(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，降躁，濾波等處理。然后，將處理結(jié)果傳輸給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)根據(jù)譯碼規(guī)則將信號(hào)轉(zhuǎn)換成井斜，方位，工具面等數(shù)據(jù)，并在計(jì)算機(jī)及鉆臺(tái)司鉆閱讀器上顯示.給定向工程師提供實(shí)時(shí)可靠的井下數(shù)據(jù)，以更好的指導(dǎo)鉆井工作。2021/5/929

目前普遍應(yīng)用的是鉆井液脈沖法,這是因?yàn)榇朔ê?jiǎn)單,對(duì)正常鉆井作業(yè)影響很小。壓力脈沖以1200～1500m/s的速度通過鉆桿內(nèi)液柱向地面?zhèn)鬏?。信?hào)遙測(cè)方法鉆井液脈沖法電磁波(EM)法智能鉆桿通訊系統(tǒng)二、隨鉆測(cè)量技術(shù)2、MWD技術(shù)MWD基本工作原理2021/5/930

正脈沖發(fā)生器的傳輸速率最高達(dá)3bit/s

連續(xù)波脈沖發(fā)生器的傳輸速率最高可達(dá)6bit/s二、隨鉆測(cè)量技術(shù)2、MWD技術(shù)鉆井液脈沖法負(fù)脈沖發(fā)生器正脈沖發(fā)生器連續(xù)波脈沖發(fā)生器MWD基本工作原理2021/5/931

指脈沖信號(hào)造成立管壓力降低。脈沖發(fā)生器由閥門（從鉆桿通向環(huán)空）組成，當(dāng)閥瞬時(shí)開啟時(shí)，使泥漿從鉆鋌中流入環(huán)空從而產(chǎn)生一個(gè)微小的壓降，該壓降以通過鉆柱中的泥漿傳到地面，這些壓力脈沖被立管壓力傳感器檢測(cè)出來。負(fù)脈沖信號(hào)傳輸方式二、隨鉆測(cè)量技術(shù)2、MWD技術(shù)MWD基本工作原理2021/5/932脈沖器內(nèi)有一對(duì)閥和限流環(huán)，MWD控制器驅(qū)動(dòng)脈沖器時(shí)，此閥就會(huì)根據(jù)信號(hào)大小上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)閥向上運(yùn)動(dòng)至限流環(huán)時(shí)，就會(huì)限制部分泥漿流動(dòng)，從而使鉆柱內(nèi)泥漿壓力升高，立管處的壓力傳感器得到一個(gè)正脈沖；反之當(dāng)閥下行時(shí)，鉆柱內(nèi)壓力下降，然后趨于平穩(wěn)。正脈沖信號(hào)傳輸方式二、隨鉆測(cè)量技術(shù)2、MWD技術(shù)MWD基本工作原理2021/5/933

在脈沖器內(nèi)有一個(gè)定子、轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)，正常鉆進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)子靜止在固定位置，轉(zhuǎn)子葉片遮住定子部分的泥漿流道。當(dāng)要發(fā)送脈沖信號(hào)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，使定子和轉(zhuǎn)子之間的泥漿流道增大，相當(dāng)于減小了泵壓；繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，泥漿流道轉(zhuǎn)漸減小，泵壓逐步增加。在脈沖器指令下，轉(zhuǎn)子不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，泵壓就不停地呈現(xiàn)正弦波形式變化，從而產(chǎn)生連續(xù)波信號(hào)。連續(xù)波脈沖信號(hào)傳輸方式立管壓力時(shí)間葉片連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，波形連續(xù)變化泥漿

二、隨鉆測(cè)量技術(shù)2、MWD技術(shù)MWD基本工作原理2021/5/934電磁波(EM)遙測(cè)系統(tǒng)

優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸速度較快，適用于普通泥漿、泡沫泥漿、空氣鉆井等鉆井施工中傳輸定向和地質(zhì)資料參數(shù)。缺點(diǎn)：地層介質(zhì)對(duì)信號(hào)的影響較大，低電阻率的地層電磁波不能穿過，電磁波傳輸?shù)木嚯x也有限，不適合深井施工。二、隨鉆測(cè)量技術(shù)2、MWD技術(shù)MWD基本工作原理2021/5/935

智能鉆桿通訊系統(tǒng)是一種通過各種井下MWD/LWD工具和鉆桿連接到地面的高速遙測(cè)系統(tǒng)。它采用一種無接觸的沒有特殊方向要求的耦合器穿過每根鉆桿的接頭來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,并沿鉆柱每348m安裝1個(gè)放大接頭進(jìn)行信號(hào)增強(qiáng)。與傳統(tǒng)的鉆井液脈沖測(cè)量系統(tǒng)及目前最新的電磁(EM)遙測(cè)系統(tǒng)相比,這個(gè)新的裝置傳輸速率高達(dá)1Mbps,具有雙響通訊功能,能夠從地面給井下的各種可控工具發(fā)指令。智能鉆桿通訊系統(tǒng)二、隨鉆測(cè)量技術(shù)2、MWD技術(shù)MWD基本工作原理2021/5/936LWD是在MWD基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種功能更齊全、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的隨鉆測(cè)量系統(tǒng)，它將地質(zhì)參數(shù)傳感器測(cè)量模塊與井斜、方位等井身軌跡測(cè)量?jī)x器組合在一起，在鉆井過程中同時(shí)進(jìn)行地質(zhì)參數(shù)測(cè)量，與MWD相比，LWD傳輸?shù)男畔⒏?。LWD技術(shù)是錄井技術(shù)、測(cè)井技術(shù)、鉆井技術(shù)和油藏描述等多學(xué)科的綜合性技術(shù)。二、隨鉆測(cè)量技術(shù)井底信息工程參數(shù)地質(zhì)參數(shù)井斜角方位角工具面角井底鉆壓井底扭矩井底壓力電阻率自然伽瑪巖性密度聲波地層傾角3、LWD技術(shù)概述2021/5/937泵壓表司鉆顯示器深度跟蹤系統(tǒng)地面接口箱泵沖傳感器計(jì)算機(jī)打印機(jī)壓力傳感器井下儀器地面是全面的井場(chǎng)信息系統(tǒng)地面系統(tǒng)井下是定向鉆井和電纜測(cè)井的結(jié)合體MWD密度中子伽馬電阻率

隨鉆測(cè)井是邁向自動(dòng)化、智能化鉆井的重要環(huán)節(jié)和關(guān)鍵技術(shù)，突破了錄井、測(cè)井、鉆井單項(xiàng)技術(shù)的局限性，打破了原有行業(yè)界限，形成了新的技術(shù)體系和新的行業(yè)。2021/5/938（1）分辨地層、確定地層巖性、砂泥巖含量評(píng)價(jià)；（2）分辨油、氣、水層以及油/氣、油/水界面；（3）判斷地層變化，預(yù)測(cè)軌跡在油層中行進(jìn)的情況；（4）預(yù)測(cè)高壓地層，實(shí)現(xiàn)無風(fēng)險(xiǎn)鉆井；（5）分辯薄油氣層，有效開發(fā)地下油氣資源；（6）取消中途及完井電測(cè)，節(jié)約投資，提高施工效率；（7）縮短鉆井周期，減少油氣的浸泡時(shí)間，減少油層污染。應(yīng)用二、隨鉆測(cè)量技術(shù)3、LWD技術(shù)2021/5/939LWD正越來越多地取代電纜測(cè)井而成為常規(guī)服務(wù)項(xiàng)目。服務(wù)領(lǐng)域從早期主要集中在海洋鉆井平臺(tái)服務(wù)逐步向陸地鉆井服務(wù)中推進(jìn)。據(jù)國(guó)外資料統(tǒng)計(jì)，在海上鉆井作業(yè)中，使用LWD的比例高達(dá)95％以上。在國(guó)際測(cè)井服務(wù)市場(chǎng)，電纜測(cè)井的份額在逐步減少，隨鉆測(cè)井的份額在迅速增加，這一趨勢(shì)已經(jīng)越來越明顯。大力發(fā)展隨鉆測(cè)井技術(shù)是世界各大油田技術(shù)服務(wù)公司的一個(gè)主要方向。二、隨鉆測(cè)量技術(shù)3、LWD技術(shù)2021/5/940

國(guó)外LWD技術(shù)的研究在80年代以前一直未得到較大發(fā)展。80年代初，在原來MWD系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了補(bǔ)償雙電阻率、自然伽馬和補(bǔ)償密度-中子測(cè)井儀組成了LWD系統(tǒng)。此后，多種形式的電阻率、方位密度、中子和聲波等儀器也逐漸地隨鉆化。90年代后期，目標(biāo)向著隨鉆核磁共振、隨鉆地震、隨鉆聲波成像、隨鉆電阻率成像發(fā)展，并取得了成功。近幾年，隨鉆地層壓力測(cè)試器的推出，完善了隨鉆測(cè)井系列，使其和電纜測(cè)井一樣可以提供全套的電測(cè)井、核測(cè)井、聲測(cè)井、核磁測(cè)井、成像測(cè)井和地層壓力測(cè)試資料。二、隨鉆測(cè)量技術(shù)3、LWD技術(shù)LWD技術(shù)的發(fā)展2021/5/941

目前LWD技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到第三代，其主要特征為儀器種類繁多、集成度高、數(shù)據(jù)傳輸速度更快、信息量更大、可靠性更高、地面軟件功能更強(qiáng)等六個(gè)特點(diǎn)。第一代第二代第三代1988-19921993-19961997-2000相關(guān)對(duì)比、地層評(píng)價(jià)在油藏中成功地質(zhì)導(dǎo)向地層評(píng)價(jià)鉆井效率和風(fēng)險(xiǎn)管理實(shí)時(shí)決策二、隨鉆測(cè)量技術(shù)3、LWD技術(shù)LWD技術(shù)的發(fā)展2021/5/942一、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概述二、隨鉆測(cè)量技術(shù)三、LWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器四、地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)應(yīng)用實(shí)例五、結(jié)論與認(rèn)識(shí)報(bào)告提綱2021/5/943公司名稱儀器名稱Schlumberger電阻率（補(bǔ)償雙深度、近鉆頭電阻率、陣列、成像）、密度中子（補(bǔ)償密度中子、方位密度中子）、隨鉆聲波、地震、核磁共振halliburton多深度電磁波電阻率、方位伽馬、穩(wěn)定巖性密度、補(bǔ)償中子孔隙度、補(bǔ)償熱中子、隨鉆聲波、近鉆頭、隨鉆壓力測(cè)試Baker-Hughes方位伽馬、多深度電阻率、巖性密度、補(bǔ)償中子孔隙度、隨鉆聲波、隨鉆壓力測(cè)試

目前Schlumberger、Halliburton、BakerHughes三家公司代表了隨鉆測(cè)井技術(shù)的最高水平，測(cè)量參數(shù)包括隨鉆電阻率、伽馬、中子、密度、聲波、地層壓力、核磁共振、隨鉆地震等，并配套地質(zhì)導(dǎo)向解釋系統(tǒng)，完全能夠滿足各種井型的隨鉆地層評(píng)價(jià)和地質(zhì)導(dǎo)向鉆井的需要。三、LWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器2021/5/944Halliburton公司的LWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器三、LWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器2021/5/945三、LWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器BakerHughes公司的LWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器2021/5/946三、LWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器Schlumberger公司的LWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器2021/5/9472005年2月，斯倫貝謝公司推介了新一代Scope隨鉆服務(wù)，該項(xiàng)服務(wù)由三部分構(gòu)成：

EcoScope多功能隨鉆測(cè)井

StethoScope隨鉆地層壓力測(cè)量

TeleScope隨鉆高速遙測(cè)

Scope的數(shù)據(jù)傳輸率提高了3倍，還首次在隨鉆測(cè)井中用脈沖中子發(fā)生器取代了傳統(tǒng)的AmBe源，增強(qiáng)了作業(yè)的安全性。新一代隨鉆服務(wù)可以極大地改善鉆井性能并優(yōu)化井眼軌跡，增加油氣產(chǎn)量。斯倫貝謝公司的新一代LWD三、LWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器2021/5/948將全套的地層評(píng)價(jià)、確定井身軌跡和鉆井優(yōu)化的測(cè)量組合在一根鉆鋌內(nèi)。用脈沖中子發(fā)生器取代了傳統(tǒng)的AmBe源。所有傳感器均可在鉆頭附近測(cè)量。鉆井優(yōu)化測(cè)量包括隨鉆環(huán)空壓力、井徑和振動(dòng)。實(shí)時(shí)方位密度和自然伽馬圖像可識(shí)別最佳井眼軌跡。三、LWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器EcoScope多功能隨鉆測(cè)井2021/5/949

采用探頭式壓力測(cè)量?jī)x器，可以安全有效地隨鉆采集壓力和流體流度信息。壓力探頭位于扶正器葉片的延伸部分，與壓力探頭相對(duì)的定位活塞可確保探頭與地層的接觸。這種設(shè)計(jì)無需使儀器定向，并使得壓力測(cè)量期間探頭周圍的流體流動(dòng)降至最低。每次壓力測(cè)量時(shí)間約為5min，可以獲得兩個(gè)獨(dú)立的壓力和流體流度估算值。測(cè)量精度相當(dāng)于或接近電纜傳送地層壓力測(cè)試器。三、LWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器StethoScope隨鉆地層壓力測(cè)量

優(yōu)點(diǎn)：降低鉆井費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)；優(yōu)化泥漿比重，避免井涌；避免過早或不正確地下套管。其應(yīng)用包括：優(yōu)化鉆井；刻度孔隙壓力；確定壓力梯度；識(shí)別流體界面；修改儲(chǔ)層模型；地質(zhì)導(dǎo)向；地層評(píng)價(jià)；儲(chǔ)量預(yù)測(cè)；儲(chǔ)層壓力管理。StetheScope已被證實(shí)是一項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)。在北海的一個(gè)高流度儲(chǔ)層中，StethoScope采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)幫助Statoil石油公司成功地完成了一個(gè)大斜度分支井眼，節(jié)省價(jià)值100萬(wàn)美元的鉆機(jī)占用時(shí)間。2021/5/950

TeleScope隨鉆高速遙測(cè)確立了隨鉆實(shí)時(shí)信息傳送的新標(biāo)準(zhǔn)。內(nèi)部電路板置于堅(jiān)固的底座中，能夠經(jīng)受住極端震動(dòng)，井下部件可以在高溫高壓環(huán)境下工作。

TeleScope及其Orion遙測(cè)平臺(tái)有效地利用了泥漿脈沖遙測(cè)原理，加強(qiáng)了信號(hào)檢測(cè)并使數(shù)據(jù)傳輸率提高3倍，增加了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸量。TeleScope可以實(shí)時(shí)傳送多種測(cè)量數(shù)據(jù)，提供綜合的地層與井眼信息，因此可以優(yōu)化儲(chǔ)層表征和鉆井作業(yè)，降低鉆井風(fēng)險(xiǎn)，提高鉆井效率。所有數(shù)據(jù)均可存儲(chǔ)于井下存儲(chǔ)器中。三、LWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器TeleScope隨鉆高速遙測(cè)2021/5/951成功地研制出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的地質(zhì)導(dǎo)向測(cè)量?jī)x器——負(fù)脈沖MWD、新型正脈沖MWD、隨鉆伽馬測(cè)量?jī)x和隨鉆電阻率測(cè)量?jī)x;形成了以六大技術(shù)為核心的地質(zhì)導(dǎo)向測(cè)量?jī)x器核心理論和制造技術(shù);構(gòu)建了先進(jìn)的儀器系統(tǒng)平臺(tái)，為地質(zhì)導(dǎo)向測(cè)量?jī)x器的參數(shù)擴(kuò)充、完善和改進(jìn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。新型正脈沖發(fā)生器設(shè)計(jì)制造技術(shù)；隨鉆伽馬測(cè)量技術(shù)；隨鉆電阻率井下測(cè)量短節(jié)設(shè)計(jì)制造技術(shù)；井下智能數(shù)據(jù)控制平臺(tái)設(shè)計(jì)加工技術(shù)；地面數(shù)據(jù)處理技術(shù)；地質(zhì)導(dǎo)向解釋平臺(tái)設(shè)計(jì)技術(shù)。三、LWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器勝利鉆井院的LWD儀器技術(shù)2021/5/952電阻率短節(jié)自然伽馬探管MWD探管脈沖發(fā)生器

由于油田區(qū)塊的開發(fā)已經(jīng)到了中后期，為了開發(fā)薄油層以及殘余油，地質(zhì)導(dǎo)向儀器已經(jīng)變得相當(dāng)重要。另外這些區(qū)塊的地質(zhì)構(gòu)成及地層描述都已相當(dāng)清楚，再利用鄰井的測(cè)井資料，就可以定性描述開發(fā)地層的地質(zhì)構(gòu)成、地層骨架的巖性及密度。在這種情況下，只要使用MWD＋自然伽馬＋電阻率組成的LWD，就可以滿足定向軌跡測(cè)量和地質(zhì)導(dǎo)向的要求。

三、LWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器2021/5/953LWD儀器既是地質(zhì)參數(shù)測(cè)量?jī)x器，同時(shí)也是一種計(jì)量?jī)x器。它與電纜測(cè)井儀器分別采用不同的方法對(duì)同一對(duì)象進(jìn)行測(cè)量，應(yīng)該具有統(tǒng)一的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能得到相同的測(cè)井響應(yīng)。但由于隨鉆儀器工作環(huán)境的特殊性，尤其是隨鉆儀器工作在金屬鉆鋌中，而金屬鉆鋌的存在對(duì)隨鉆儀器的響應(yīng)影響極大，因此這兩種儀器采用不同的刻度傳遞方法。必須根據(jù)隨鉆儀器的特點(diǎn)，建立一套同現(xiàn)有測(cè)井刻度體系相映射和傳遞的隨鉆儀器刻度體系，利用測(cè)井現(xiàn)有的刻度裝置，通過合理的量值傳遞流程，將刻度值從測(cè)井現(xiàn)有的刻度裝置映射到隨鉆刻度裝置，從而建立準(zhǔn)確的刻度裝置，達(dá)到LWD儀器與現(xiàn)有測(cè)井系統(tǒng)在標(biāo)準(zhǔn)上的統(tǒng)一。LWD儀器的刻度三、LWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器2021/5/9543個(gè)鹽水刻度井，其中2個(gè)10″刻度井和1個(gè)13″刻度井，以及非導(dǎo)電井眼。能夠提供具有不同電阻率的多種地層，模擬柱狀均勻?qū)ΨQ條件的井眼，還能三維模擬具有非對(duì)稱響應(yīng)的儀器以及能夠薄層條件。BakerHughes的電阻率刻度實(shí)驗(yàn)室三、LWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器2021/5/955

包括54種測(cè)試地層，其中24種用于密度測(cè)井，30種用于中子測(cè)井，行業(yè)唯一的幾個(gè)零孔隙度地層能夠建立儀器在低孔隙度條件下的準(zhǔn)確響應(yīng)，井眼尺寸81/2″-121/4″。能夠?qū)γ恳环N類型的LWD核測(cè)井儀器進(jìn)行精度評(píng)價(jià)。BakerHughes的電阻率刻度實(shí)驗(yàn)室三、LWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器2021/5/956

Schlumberger的隨鉆電阻率刻度井裝置三、LWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器2021/5/957

鉆井院研制成功國(guó)內(nèi)第一個(gè)移動(dòng)式伽馬刻度井、隨鉆電阻率實(shí)體刻度井及量值傳遞方法，并研制成功適合現(xiàn)場(chǎng)使用的刻度器，使LWD儀器與現(xiàn)有電纜測(cè)井系統(tǒng)在標(biāo)準(zhǔn)上得到統(tǒng)一。三、目前取得的成果2021/5/958一、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概述二、隨鉆測(cè)量技術(shù)三、LWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器四、地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)應(yīng)用實(shí)例五、結(jié)論與認(rèn)識(shí)報(bào)告提綱2021/5/959

從目前國(guó)際鉆井行業(yè)范圍來看，四參數(shù)組合隨鉆測(cè)井儀（自然伽馬、多深度電阻率、密度/中子/聲波）已成為標(biāo)準(zhǔn)的隨鉆測(cè)井儀器。目前國(guó)內(nèi)多采用隨鉆自然伽馬和電阻率測(cè)井資料，根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的測(cè)量方式。結(jié)合鄰井或試驗(yàn)井的測(cè)錄井資料，建立無孔隙度測(cè)井資料條件下的孔隙度解釋模型，建立隨鉆伽馬、電阻率實(shí)時(shí)解釋平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)地層對(duì)比和部分實(shí)鉆地質(zhì)參數(shù)的定量解釋，從而實(shí)現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向。四、地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)應(yīng)用實(shí)例2021/5/960四、地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

由于我國(guó)多數(shù)油田區(qū)塊開發(fā)已經(jīng)到了中后期，為了開發(fā)薄油層以及殘余油，地質(zhì)導(dǎo)向儀器已經(jīng)變得相當(dāng)重要。另外這些區(qū)塊的地質(zhì)構(gòu)成及地層描述都已相當(dāng)清楚，再利用鄰井的測(cè)井資料，就可以定性和定量描述開發(fā)地層的地質(zhì)構(gòu)成、各層位的孔隙度、地層骨架的巖性及密度。因此，我們利用基于隨鉆自然伽馬、電阻率的地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)，成功地進(jìn)行了數(shù)十口井的地質(zhì)導(dǎo)向現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，取得了較好的開發(fā)效果。2021/5/961實(shí)例1-準(zhǔn)確判斷巖性泥巖砂巖1849米2080米

孤8-平2井造斜點(diǎn)井深1518米，設(shè)計(jì)A點(diǎn)井深1860米，在A點(diǎn)前，當(dāng)鉆至1849米時(shí)，電阻率值上升，伽馬值下降，判斷巖性發(fā)生變化，綜合地質(zhì)錄井，說明儲(chǔ)層頂界上移，調(diào)整設(shè)計(jì)垂深上提1.6米，并要求軌跡沿上靶鉆進(jìn)，當(dāng)鉆進(jìn)至2080米時(shí),電阻率值下降，伽馬值上升，判斷接近油底，控制軌跡上移，重新回到油頂。在隨鉆過程中，在砂巖層顯示低自然伽馬值，高電阻率值，在泥巖層顯示高自然伽馬值，低電阻率值，隨鉆測(cè)出的自然伽馬、電阻率參數(shù)對(duì)判斷地層巖性起到了重要作用。四、地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)應(yīng)用實(shí)例2021/5/962LWD在梁9-平1井于井深2758m～3019m跟蹤測(cè)量，與地質(zhì)撈砂情況對(duì)應(yīng)較好。水平段鉆進(jìn)中LWD測(cè)井曲線較好地反映了巖性及油層物性的變化，得到了采油廠的認(rèn)可，放棄了原設(shè)計(jì)中A點(diǎn)中間電測(cè)及完井電測(cè)，大大降低了成本。實(shí)例2-取消中途及完井電測(cè)，節(jié)約投資油層油層四、地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)應(yīng)用實(shí)例2021/5/963

本實(shí)例是將隨鉆伽馬、感應(yīng)電阻率安裝在導(dǎo)向工具后進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向應(yīng)用。實(shí)例中A1井位于濟(jì)陽(yáng)坳陷沾化洼陷東北部，樁西古潛山披覆構(gòu)造北翼、埕東大斷層下降盤；目的層測(cè)井響應(yīng)特征表現(xiàn)為中高電阻率、低自然伽瑪。在隨鉆曲線上，從2340m電阻率（RES）開始升高，自然伽馬值開始減小，與A2對(duì)比表明開始進(jìn)入目的油層段。利用隨鉆資料結(jié)合鄰井孔隙度進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理，計(jì)算平均孔隙度達(dá)23%，含油飽和度達(dá)45.0%，達(dá)到了隨鉆測(cè)井實(shí)時(shí)解釋目的，從而準(zhǔn)確判定儲(chǔ)層特性，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工程師調(diào)整軌跡，控制鉆具有效穿行于油藏最佳位置，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向。實(shí)例3-根據(jù)實(shí)時(shí)地質(zhì)參數(shù)調(diào)整軌跡位置四、地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)應(yīng)用實(shí)例2021/5/964A2井電纜曲線與A1井隨鉆曲線

A1井電纜測(cè)井曲線

A1井隨鉆測(cè)井解釋成果

四、地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)應(yīng)用實(shí)例2021/5/965實(shí)例4-根據(jù)實(shí)時(shí)地質(zhì)參數(shù)有效找到目的層

河43-平1井位于濟(jì)陽(yáng)坳陷東營(yíng)凹陷中央斷裂背斜帶河43斷塊，其鉆探目的層位測(cè)井響應(yīng)特征表現(xiàn)為中等電阻率、低自然伽馬。在LWD曲線上從2150m電阻率（RES）開始明顯升高，自然伽馬值開始明顯減小，與河13-斜6井對(duì)比表明開始進(jìn)入目的油層段，這與電纜測(cè)井響應(yīng)一致。利用LWD資料結(jié)合鄰井孔隙度進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理，計(jì)算平均孔隙度達(dá)22%，平均含油飽和度達(dá)53.0%。四、地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)應(yīng)用實(shí)例2021/5/966

A5井位于濟(jì)陽(yáng)坳陷B2凸起構(gòu)造高部位，設(shè)計(jì)目的層位為上第三系館陶組，相當(dāng)于鄰井（A6井）1348.00～1366.50m層位，砂層厚度18.5m，但主力油層厚度只有2.0m。該層位的測(cè)井響應(yīng)特征表現(xiàn)為高電阻率、低自然伽馬。在LWD曲線上，從1454m電阻率（RES）開始升高，自然伽馬值開始減小，與A6井對(duì)比結(jié)果表明開始進(jìn)入目的油層段，到1500m電阻率已超過10Ω·m，自然伽馬45API，已完全進(jìn)入油層段，這與電纜測(cè)井響應(yīng)一致。利用LWD實(shí)時(shí)資料，結(jié)合鄰井孔隙度進(jìn)行了測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處理，計(jì)算平均