随钻测井及地质导向钻井技术课件.ppt

1、一、地质导向钻井技术概述一、地质导向钻井技术概述二、随钻测量技术二、随钻测量技术三、三、LWDLWD地质导向仪器地质导向仪器四、地质导向技术应用实例四、地质导向技术应用实例五、结论与认识五、结论与认识报报 告告 提提 纲纲现代导向钻井技术现代导向钻井技术按照预先设计的井眼轨道钻井。按照预先设计的井眼轨道钻井。任务任务是是，使，使实钻轨迹尽量靠近设计轨道，以保证实钻轨迹尽量靠近设计轨道，以保证井眼准确钻入设计靶区。（由于地质井眼准确钻入设计靶区。（由于地质不确定性带来的误差，原设计靶区可不确定性带来的误差，原设计靶区可能并非储层）能并非储层）以井下实际地质特征来确定和控以井下实际地质特征来确定和

2、控制井眼轨迹。制井眼轨迹。任务任务是是，具有测量、传输和导向，具有测量、传输和导向三大功能。三大功能。一、地质导向钻井技术概述一、地质导向钻井技术概述一、地质导向钻井技术概述一、地质导向钻井技术概述 单纯的几何导向由于受控制井点少、储层厚度及物性变化大、构单纯的几何导向由于受控制井点少、储层厚度及物性变化大、构造形态变异等因素影响造形态变异等因素影响,容易出现井眼轨迹偏离目的层等情况容易出现井眼轨迹偏离目的层等情况,延误延误钻井进程或出现井下事故等不正常现象钻井进程或出现井下事故等不正常现象,难以达到预期地质目的。难以达到预期地质目的。二十世纪八十年代，导向螺杆钻具（弯外壳马达）替代了直螺杆二

3、十世纪八十年代，导向螺杆钻具（弯外壳马达）替代了直螺杆钻具和弯接头，通过导向螺杆钻具和无线随钻测斜系统两项新技术的钻具和弯接头，通过导向螺杆钻具和无线随钻测斜系统两项新技术的应用，成功地实现了水平井钻井的几何导向。应用，成功地实现了水平井钻井的几何导向。随钻测井技术的发展改变了目前普遍使用的电缆测井和钻后测井随钻测井技术的发展改变了目前普遍使用的电缆测井和钻后测井的状况，随钻测井技术的推广与应用使得实现测井和钻井的统一成为的状况，随钻测井技术的推广与应用使得实现测井和钻井的统一成为可能。可能。一、地质导向钻井技术概述一、地质导向钻井技术概述 二十世纪九十年代，在世界范围内的勘探开发形势面临复二

4、十世纪九十年代，在世界范围内的勘探开发形势面临复杂地质条件的背景下，以及随钻测量技术日趋成熟的基础上，杂地质条件的背景下，以及随钻测量技术日趋成熟的基础上，地质导向钻井技术逐渐发展成为一项前沿钻井技术，并在大位地质导向钻井技术逐渐发展成为一项前沿钻井技术，并在大位移定向井、水平井及特殊工艺井中广泛应用。移定向井、水平井及特殊工艺井中广泛应用。美国、挪威、英国等国家采用地质导向钻井技术完成的井美国、挪威、英国等国家采用地质导向钻井技术完成的井数逐年增加，钻井周期逐步缩短，钻井成本明显下降，油田开数逐年增加，钻井周期逐步缩短，钻井成本明显下降，油田开发效果明显提高。发效果明显提高。地质导向钻井就是

5、在钻井过程中通过测量多种地质和地质导向钻井就是在钻井过程中通过测量多种地质和工程参数来对所钻地层的地质参数进行实时评价，根据评工程参数来对所钻地层的地质参数进行实时评价，根据评价结果来精确地控制井下钻具命中最佳地质目标。价结果来精确地控制井下钻具命中最佳地质目标。换言之，地质导向就是使用随钻测量数据和随钻地层换言之，地质导向就是使用随钻测量数据和随钻地层评价测井数据来控制井眼轨迹的钻井技术。它以井下实际评价测井数据来控制井眼轨迹的钻井技术。它以井下实际地质特征来确定和控制井眼轨迹，而不是按预先设计的井地质特征来确定和控制井眼轨迹，而不是按预先设计的井眼轨迹进行钻井。眼轨迹进行钻井。一、地质导向

6、钻井技术概述一、地质导向钻井技术概述根据地质导向工具提供的井下实时根据地质导向工具提供的井下实时地质信息和定向数据，辨明所钻遇地质信息和定向数据，辨明所钻遇的地质环境并预报将要钻遇的地下的地质环境并预报将要钻遇的地下情况，引导钻头进入油层并将井眼情况，引导钻头进入油层并将井眼轨迹保持在产层延伸。轨迹保持在产层延伸。测量点测量点(即传感器即传感器)与钻头之间的距离与钻头之间的距离测量参数的多少测量参数的多少钻头处进行测量的地质导向工具钻头处进行测量的地质导向工具功能完备的井场信息系统功能完备的井场信息系统地质导向钻井技术地质导向钻井技术概念组成关键 地质导向钻井技术可以精确地控制大斜度井和水平井

7、地质导向钻井技术可以精确地控制大斜度井和水平井的动靶，特别适合在薄产层和高倾角产层中钻水平井，可的动靶，特别适合在薄产层和高倾角产层中钻水平井，可以随时知道所钻地层的地质特征和钻头与地层流体的相对以随时知道所钻地层的地质特征和钻头与地层流体的相对位置，因此可以控制钻具始终在水平段储层物性最好的产位置，因此可以控制钻具始终在水平段储层物性最好的产层中延伸。层中延伸。一、地质导向钻井技术概述一、地质导向钻井技术概述u利用实时、记录测井曲线对地层进行综合评价利用实时、记录测井曲线对地层进行综合评价u分辨地层、确定地层岩性、泥砂分辨地层、确定地层岩性、泥砂/砂泥岩含量评价砂泥岩含量评价u分辨油、气、水

8、层以及油分辨油、气、水层以及油/气、油气、油/水界面，指导钻井施工水界面，指导钻井施工u判断地层变化，准确进行地质评价判断地层变化，准确进行地质评价u分辨薄的油气层，有效开发地下油气资源分辨薄的油气层，有效开发地下油气资源u预测轨迹在油层中行进的情况，实时指导钻井施工预测轨迹在油层中行进的情况，实时指导钻井施工u预测高压地层，回避钻井风险预测高压地层，回避钻井风险u取消中途及完井电测，节约投资，提高施工效率取消中途及完井电测，节约投资，提高施工效率一、地质导向钻井技术概述一、地质导向钻井技术概述地质导向钻井技术的应用地质导向钻井技术的应用一、地质导向钻井技术概述一、地质导向钻井技术概述二、随钻

9、测量技术二、随钻测量技术三、三、LWDLWD地质导向仪器地质导向仪器四、地质导向技术应用实例四、地质导向技术应用实例五、结论与认识五、结论与认识报报 告告 提提 纲纲 都振川测量技术的变革测量技术的变革二、随钻测量技术二、随钻测量技术测量参数的变革测量参数的变革电子多点电子多点有线随钻有线随钻无线随钻无线随钻 都振都振川川定向参数定向参数LWDLWD井眼轨迹参数井眼轨迹参数 方位角、井斜角方位角、井斜角 造斜工具状态参数造斜工具状态参数 工具面角工具面角地层磁场参数地层磁场参数磁场强度、磁倾角磁场强度、磁倾角地温参数地温参数 温度温度自然伽马自然伽马电阻率电阻率岩石密度岩石密度中子孔隙度中子孔

10、隙度声波声波定向参数定向参数地质参数地质参数二、随钻测量技术二、随钻测量技术 数据传输方式的变革数据传输方式的变革 都振川电子多点电子多点中断钻井作业，地面读取数据，非连续测量中断钻井作业，地面读取数据，非连续测量有线随钻有线随钻电缆作为数据传输介质，随钻连续测量电缆作为数据传输介质，随钻连续测量MWD/LWDMWD/LWD钻井液（或电磁波）作为数据传输介质，随钻连续测量钻井液（或电磁波）作为数据传输介质，随钻连续测量二、随钻测量技术二、随钻测量技术 都振川二、随钻测量技术二、随钻测量技术1 1、有线随钻测量技术、有线随钻测量技术 有线随钻测斜仪是定向井测量仪器中的一种有线随钻测斜仪是定向井测

11、量仪器中的一种,它可它可在钻井过程中实时测量井斜、方位、工具面和温度等钻在钻井过程中实时测量井斜、方位、工具面和温度等钻井工程参数。井工程参数。二、随钻测量技术二、随钻测量技术1 1、有线随钻测量技术、有线随钻测量技术 有线随钻测斜仪以重力加速度和地磁有线随钻测斜仪以重力加速度和地磁场强度为基准矢量。探管将经过高精度场强度为基准矢量。探管将经过高精度A/TA/T变换得到的各传感器数据变换得到的各传感器数据,通过单芯电缆通过单芯电缆从探管传到地面计算机。计算机经一系列从探管传到地面计算机。计算机经一系列计算得到计算得到INCINC、AZAZ、TFTF等钻井工程参数等钻井工程参数,显显示、打印并传

12、送到井台司钻显示器。示、打印并传送到井台司钻显示器。u系统组成系统组成 各传感器的输出经高精度各传感器的输出经高精度A/TA/T变换变换,由脉冲传输电路通过单芯电缆从探管传由脉冲传输电路通过单芯电缆从探管传到地面计算机到地面计算机,探管供电电源也通过该电缆从地面计算机传到探管。探管内的电探管供电电源也通过该电缆从地面计算机传到探管。探管内的电路对各传感器的温度系数进行补偿。路对各传感器的温度系数进行补偿。二、随钻测量技术二、随钻测量技术1 1、有线随钻测量技术、有线随钻测量技术GxGx加速度表加速度表G G加速度表加速度表GzGz加速度表加速度表多多 路路 开开 关关BxBx磁通门磁通门B B

13、ByBy磁通门磁通门BzBz磁通门磁通门温温度度传传感感器器电压基准电压基准时序控制时序控制A/TA/T变换变换调制调制激磁稳压激磁稳压u探管工作原理探管工作原理l加速度计加速度计 线圈线圈ABAB通以方波激励通以方波激励,当当a90a90时时,加速度计敏感加速度计敏感轴与重力加速度垂直轴与重力加速度垂直,磁钢磁钢D D位于线圈中间位于线圈中间,其在两个其在两个线圈中产生的感应电势平衡线圈中产生的感应电势平衡,C,C点没有输出。当点没有输出。当a=90,a=90,加速度计发生了倾斜加速度计发生了倾斜,磁铁磁铁D D在重力作用下产生位移在重力作用下产生位移,两线圈中的感应电势失去平衡，两线圈中的

14、感应电势失去平衡，C C点输出电信号点输出电信号,幅值幅值和相位与和相位与有确定的关系有确定的关系,通过放大、校正、解调通过放大、校正、解调,最后反馈至线圈最后反馈至线圈C C端端,构成电弹簧构成电弹簧,使磁铁使磁铁D D回到中间回到中间位置。反馈电流的大小位置。反馈电流的大小,与所敏感的加速度成正比。与所敏感的加速度成正比。加速度计是一种专门测量重力加速度的传感器。加速度计是一种专门测量重力加速度的传感器。DSTDST随钻测斜仪中随钻测斜仪中,采用采用的是磁液悬浮式加速度计。它相当于一个质量弹簧控制系统。的是磁液悬浮式加速度计。它相当于一个质量弹簧控制系统。二、随钻测量技术二、随钻测量技术1

15、 1、有线随钻测量技术、有线随钻测量技术u探管工作原理探管工作原理 用来测量地磁场的传感器。采用交流励磁用来测量地磁场的传感器。采用交流励磁,使由高导磁材料做成的磁芯磁化饱和使由高导磁材料做成的磁芯磁化饱和,此时此时,绕绕在磁芯上的探测线圈中感应的电动势在磁芯上的探测线圈中感应的电动势e e只含有励磁只含有励磁电流基波的奇次谐波分量电流基波的奇次谐波分量(不含偶次谐波分量不含偶次谐波分量),),感应电压是对称的，这时感应电压是对称的，这时T1=T2T1=T2。而当待测的直流。而当待测的直流磁场和交流励磁同时作用时磁场和交流励磁同时作用时,则感应电动势则感应电动势e e不仅不仅奇次谐波分量奇次谐

16、波分量,而且也含有偶次谐波分量而且也含有偶次谐波分量,这时这时,感应电压变得不对称感应电压变得不对称,即即T1T2,T1T2,测量这种不对测量这种不对称性即可测得待测磁场。称性即可测得待测磁场。l磁通门磁通门二、随钻测量技术二、随钻测量技术1 1、有线随钻测量技术、有线随钻测量技术u探管工作原理探管工作原理 井斜角（井斜角（INCINC）：井眼轴线上任一点的井眼切线方向线，与通过该点的重）：井眼轴线上任一点的井眼切线方向线，与通过该点的重力线之间的夹角。力线之间的夹角。ZYGGGarctgINCX22l探管坐标系及参数定义探管坐标系及参数定义二、随钻测量技术二、随钻测量技术1 1、有线随钻测量

17、技术、有线随钻测量技术u探管工作原理探管工作原理 工具面角（工具面角（TFTF）：表示造斜工具下到井底后，工具面（在造斜钻具组合中，）：表示造斜工具下到井底后，工具面（在造斜钻具组合中，由弯曲工具的两个轴线所决定的那个平面）所在的位置的参数。由弯曲工具的两个轴线所决定的那个平面）所在的位置的参数。两种表示方法：一种是以高边为基准，一种是以磁北为基准。以高边为基准两种表示方法：一种是以高边为基准，一种是以磁北为基准。以高边为基准的，称为高边工具面角，是以高边方向线为始边，顺时针转到工具面与井底园平的，称为高边工具面角，是以高边方向线为始边，顺时针转到工具面与井底园平面的高线上所转过的角度。以磁北

18、为基准的称为磁工具面角。面的高线上所转过的角度。以磁北为基准的称为磁工具面角。l探管坐标系及参数定义探管坐标系及参数定义二、随钻测量技术二、随钻测量技术1 1、有线随钻测量技术、有线随钻测量技术u探管工作原理探管工作原理 方位角（方位角（AZAZ）：在以井眼轨迹上任一点为原点的平面坐标系中，以通过该）：在以井眼轨迹上任一点为原点的平面坐标系中，以通过该点的正北方向线为始边，按顺时针方向旋转至该点处井眼方向线在水平面上的点的正北方向线为始边，按顺时针方向旋转至该点处井眼方向线在水平面上的投影线为终边，其所转过的角度称为该点的方位角。投影线为终边，其所转过的角度称为该点的方位角。l探管坐标系及参数

19、定义探管坐标系及参数定义二、随钻测量技术二、随钻测量技术1 1、有线随钻测量技术、有线随钻测量技术u探管工作原理探管工作原理 随钻测斜仪系统的控制指挥中心随钻测斜仪系统的控制指挥中心,根据由探管传来的数据编程根据由探管传来的数据编程,实时计算测量参数。修正传感器一些不规律的随机误差实时计算测量参数。修正传感器一些不规律的随机误差,采用最优滤采用最优滤波技术来补偿工具振动的影响波技术来补偿工具振动的影响,实现错误检测。当故障发生时实现错误检测。当故障发生时,对操对操作员提出报警作员提出报警,通过并行口接口于打印机通过并行口接口于打印机,可随时打印输出所需要的可随时打印输出所需要的参数。它也接口于

20、司钻显示器参数。它也接口于司钻显示器,在井台上显示磁性或高边工具面角及在井台上显示磁性或高边工具面角及井斜和方位。井斜和方位。u地面计算机系统地面计算机系统二、随钻测量技术二、随钻测量技术1 1、有线随钻测量技术、有线随钻测量技术u井下保护总成及电缆井下保护总成及电缆 主要由电缆头总成、抗压筒、主要由电缆头总成、抗压筒、内减震器、密封转换接头、加长杆内减震器、密封转换接头、加长杆及引鞋等组成。其主要功用是使探及引鞋等组成。其主要功用是使探管免受高压钻井泥浆的损伤管免受高压钻井泥浆的损伤,减轻减轻外部环境震动对探管性能的影响。外部环境震动对探管性能的影响。二、随钻测量技术二、随钻测量技术1 1、

21、有线随钻测量技术、有线随钻测量技术u其它辅助设备其它辅助设备 （1 1）井下设备：包括无磁钻铤、）井下设备：包括无磁钻铤、定向接头、螺杆钻具等。使用无磁钻定向接头、螺杆钻具等。使用无磁钻铤的目的是减少普通钻铤对随钻探管磁性传感器的影响铤的目的是减少普通钻铤对随钻探管磁性传感器的影响,使其能正确测量地使其能正确测量地球地磁场强度。球地磁场强度。（2 2）井口设备：进行随钻测量时）井口设备：进行随钻测量时,必须要用电缆把探管送至井下必须要用电缆把探管送至井下,并通并通过电缆给井下仪器供电过电缆给井下仪器供电,同时把井下探管测量到的那些数据信息输送到地面同时把井下探管测量到的那些数据信息输送到地面计

22、算机。另外计算机。另外,随钻测量时井下采用动力钻具随钻测量时井下采用动力钻具,循环泥浆。因此循环泥浆。因此,井口设备井口设备完成两个功能完成两个功能:I.:I.电缆密封；电缆密封；.保证泥浆正常循环。保证泥浆正常循环。二、随钻测量技术二、随钻测量技术1 1、有线随钻测量技术、有线随钻测量技术二、随钻测量技术二、随钻测量技术 MWDMWD（Measurement While DrillingMeasurement While Drilling）无线随钻测量仪，是对）无线随钻测量仪，是对定向井、水平井井眼轨迹随钻监测并指导完成井眼轨迹控制的测量定向井、水平井井眼轨迹随钻监测并指导完成井眼轨迹控制的

23、测量仪器。仪器。MWDMWD无线随钻测量仪器在油田勘探开发各个阶段中，为高难无线随钻测量仪器在油田勘探开发各个阶段中，为高难度定向井、水平井、大位移井、分支井提供高精度导向测量。同时度定向井、水平井、大位移井、分支井提供高精度导向测量。同时由于实时无电缆传输的优势，满足了滑动钻井和旋转钻井的要求，由于实时无电缆传输的优势，满足了滑动钻井和旋转钻井的要求，为各种井型提供高效率的井下工程及地质数据传输，从而大幅度地为各种井型提供高效率的井下工程及地质数据传输，从而大幅度地提高钻井效率和降低整体钻井成本。并为后续多地质参数的测量提提高钻井效率和降低整体钻井成本。并为后续多地质参数的测量提供了挂接条件

24、和数据结构平台，使随钻测井进而实现地质导向成为供了挂接条件和数据结构平台，使随钻测井进而实现地质导向成为可能。可能。2 2、MWDMWD技术技术二、随钻测量技术二、随钻测量技术2 2、MWDMWD技术技术uMWDMWD主要组成部分主要组成部分地面系统地面系统地面信息处理接口箱地面信息处理接口箱司钻显示器司钻显示器MWDMWD系统软件系统软件MWDMWD井下测量工具井下测量工具高精度石英表传感器短节高精度石英表传感器短节电子测量短节电子测量短节电源系统短节电源系统短节电子控制短节电子控制短节脉冲发生器脉冲发生器立管压力传感器420ma地面系统 SIB计算 机打印机司钻阅读器DTU微打泵冲地面处理

25、系统MWDMWD地面系统地面系统MWDMWD井下部分井下部分电池短电池短节节PSASEA探管探管脉冲发生器脉冲发生器APC控制短节控制短节脉冲发生器脉冲发生器井下测量系统井下测量系统脉冲发生器脉冲发生器驱动短节驱动短节电池短节电池短节测量短节测量短节二、随钻测量技术二、随钻测量技术2 2、MWDMWD技术技术uMWD基本工作原理基本工作原理 MWD MWD井下仪器测量短节的传感器采集定向数据，由测量短节计算储存并井下仪器测量短节的传感器采集定向数据，由测量短节计算储存并传输到驱动器，控制和驱动脉冲发生器将这些井下信息转化成泥浆脉冲信号传输到驱动器，控制和驱动脉冲发生器将这些井下信息转化成泥浆脉

26、冲信号传输到地面传输到地面,地面系统中的压力传感器将泥浆脉冲信号转换成电信号传输到地面系统中的压力传感器将泥浆脉冲信号转换成电信号传输到地面接口箱，处理电路进行数模转换，降躁，滤波等处理。然后，将处理结地面接口箱，处理电路进行数模转换，降躁，滤波等处理。然后，将处理结果传输给计算机系统，计算机根据译码规则将信号转换成井斜，方位，工具果传输给计算机系统，计算机根据译码规则将信号转换成井斜，方位，工具面等数据，并在计算机及钻台司钻阅读器上显示面等数据，并在计算机及钻台司钻阅读器上显示.给定向工程师提供实时可靠给定向工程师提供实时可靠的井下数据，以更好的指导钻井工作。的井下数据，以更好的指导钻井工作

27、。目前普遍应用的是钻井液脉冲法目前普遍应用的是钻井液脉冲法,这是因为此法简单这是因为此法简单,对正常钻井作业影对正常钻井作业影响很小。压力脉冲以响很小。压力脉冲以120012001500m/s1500m/s的速度通过钻杆内液柱向地面传输。的速度通过钻杆内液柱向地面传输。信信号号遥遥测测方方法法钻井液脉冲法钻井液脉冲法电磁波电磁波(EM)(EM)法法智能钻杆通讯系统智能钻杆通讯系统二、随钻测量技术二、随钻测量技术2 2、MWDMWD技术技术uMWD基本工作原理基本工作原理 正脉冲发生器的传输速率最高达正脉冲发生器的传输速率最高达3bit/s3bit/s 连续波脉冲发生器的传输速率最高可达连续波脉

28、冲发生器的传输速率最高可达6bit/s6bit/s二、随钻测量技术二、随钻测量技术2 2、MWDMWD技术技术钻钻井井液液脉脉冲冲法法负脉冲发生器负脉冲发生器正脉冲发生器正脉冲发生器连续波脉冲发生器连续波脉冲发生器uMWD基本工作原理基本工作原理 指脉冲信号造成立管压力降低。指脉冲信号造成立管压力降低。脉冲发生器由阀门（从钻杆通向环空）组成，脉冲发生器由阀门（从钻杆通向环空）组成，当阀瞬时开启时，使泥浆从钻铤中流入环空从而产生一个微小的压降，该压降以当阀瞬时开启时，使泥浆从钻铤中流入环空从而产生一个微小的压降，该压降以通过钻柱中的泥浆传到地面，这些压力脉冲被立管压力传感器检测出来。通过钻柱中的

29、泥浆传到地面，这些压力脉冲被立管压力传感器检测出来。负脉冲信号传输方式负脉冲信号传输方式二、随钻测量技术二、随钻测量技术2 2、MWDMWD技术技术uMWD基本工作原理基本工作原理 脉冲器内有一对阀和限流环，脉冲器内有一对阀和限流环，MWDMWD控制器驱动脉冲器时，此阀就会根据信号控制器驱动脉冲器时，此阀就会根据信号大小上下运动。当阀向上运动至限流环时，就会限制部分泥浆流动，从而使钻大小上下运动。当阀向上运动至限流环时，就会限制部分泥浆流动，从而使钻柱内泥浆压力升高，立管处的压力传感器得到一个正脉冲；反之当阀下行时，柱内泥浆压力升高，立管处的压力传感器得到一个正脉冲；反之当阀下行时，钻柱内压力

30、下降，然后趋于平稳。钻柱内压力下降，然后趋于平稳。正脉冲信号传输方式正脉冲信号传输方式二、随钻测量技术二、随钻测量技术2 2、MWDMWD技术技术uMWD基本工作原理基本工作原理 在脉冲器内有一个定子、转子机构，正常钻进时，转子静止在固定位置，在脉冲器内有一个定子、转子机构，正常钻进时，转子静止在固定位置，转子叶片遮住定子部分的泥浆流道。当要发送脉冲信号时，转子转动，使定子转子叶片遮住定子部分的泥浆流道。当要发送脉冲信号时，转子转动，使定子和转子之间的泥浆流道增大，相当于减小了泵压；继续转动时，泥浆流道转渐和转子之间的泥浆流道增大，相当于减小了泵压；继续转动时，泥浆流道转渐减小，泵压逐步增加。

31、在脉冲器指令下，转子不停地转动，泵压就不停地呈现减小，泵压逐步增加。在脉冲器指令下，转子不停地转动，泵压就不停地呈现正弦波形式变化，从而产生连续波信号。正弦波形式变化，从而产生连续波信号。连续波脉冲信号传输方式连续波脉冲信号传输方式立管压力时间叶片连续转动，波形连续变化泥浆 二、随钻测量技术二、随钻测量技术2 2、MWDMWD技术技术uMWD基本工作原理基本工作原理电磁波电磁波(EM)遥测系统遥测系统 优点：数据传输速度较快，适用于普通泥浆、泡沫泥浆、空气钻井等钻优点：数据传输速度较快，适用于普通泥浆、泡沫泥浆、空气钻井等钻井施工中传输定向和地质资料参数。井施工中传输定向和地质资料参数。缺点：

32、地层介质对信号的影响较大，低电阻率的地层电磁波不能穿过，缺点：地层介质对信号的影响较大，低电阻率的地层电磁波不能穿过，电磁波传输的距离也有限，不适合深井施工。电磁波传输的距离也有限，不适合深井施工。二、随钻测量技术二、随钻测量技术2 2、MWDMWD技术技术uMWD基本工作原理基本工作原理 智能钻杆通讯系统是一种通过各种井下智能钻杆通讯系统是一种通过各种井下MWD/LWD MWD/LWD 工具和钻杆连接到地面的工具和钻杆连接到地面的高速遥测系统。它采用一种无接触的没有特殊方向要求的耦合器穿过每根钻杆高速遥测系统。它采用一种无接触的没有特殊方向要求的耦合器穿过每根钻杆的接头来实现数据传输的接头来

33、实现数据传输,并沿钻柱每并沿钻柱每348m348m安装安装1 1个放大接头进行信号增强。与传个放大接头进行信号增强。与传统的钻井液脉冲测量系统及目前最新的电磁统的钻井液脉冲测量系统及目前最新的电磁(EM)(EM)遥测系统相比遥测系统相比,这个新的装置这个新的装置传输速率高达传输速率高达1Mbps,1Mbps,具有双响通讯功能具有双响通讯功能,能够从地面给井下的各种可控工具能够从地面给井下的各种可控工具发指令。发指令。智能钻杆通讯系统智能钻杆通讯系统二、随钻测量技术二、随钻测量技术2 2、MWDMWD技术技术uMWD基本工作原理基本工作原理 LWD LWD是在是在MWDMWD基础上发展起来的一种

34、功能更齐全、结构更复杂的随钻测基础上发展起来的一种功能更齐全、结构更复杂的随钻测量系统，它将地质参数传感器测量模块与井斜、方位等井身轨迹测量仪器量系统，它将地质参数传感器测量模块与井斜、方位等井身轨迹测量仪器组合在一起，在钻井过程中同时进行地质参数测量，与组合在一起，在钻井过程中同时进行地质参数测量，与MWDMWD相比，相比，LWDLWD传输传输的信息更多。的信息更多。LWDLWD技术是录井技术、测井技术、钻井技术和油藏描述等多技术是录井技术、测井技术、钻井技术和油藏描述等多学科的综合性技术。学科的综合性技术。二、随钻测量技术二、随钻测量技术井底信息井底信息工程参数工程参数地质参数地质参数井斜

35、角井斜角方位角方位角工具面角工具面角井底钻压井底钻压井底扭矩井底扭矩井底压力井底压力电阻率电阻率自然伽玛自然伽玛岩性密度岩性密度声波声波地层倾角地层倾角3 3、LWDLWD技术技术u概述概述泵压表泵压表司钻显示器司钻显示器深度跟踪系统深度跟踪系统地面接口箱地面接口箱泵冲传感器泵冲传感器计算机计算机打打印印机机压力传感器压力传感器井下仪器井下仪器地面是全面的地面是全面的井场信息系统井场信息系统地面系统地面系统井下是定向钻井和井下是定向钻井和电缆测井的结合体电缆测井的结合体MWDMWD密度密度中子中子伽马伽马电阻率电阻率 随钻测井是迈向随钻测井是迈向自动化、智能化钻井自动化、智能化钻井的重要的重要

36、环节和关键技术，突破了环节和关键技术，突破了录井、测井、钻井录井、测井、钻井单项单项技术的局限性，打破了原有行业界限，形成了技术的局限性，打破了原有行业界限，形成了新新的技术体系和新的行业的技术体系和新的行业。（1 1）分辨地层、确定地层岩性、砂泥岩含量评价；）分辨地层、确定地层岩性、砂泥岩含量评价；（2 2）分辨油、气、水层以及油）分辨油、气、水层以及油/气、油气、油/水界面；水界面；（3 3）判断地层变化，预测轨迹在油层中行进的情况；）判断地层变化，预测轨迹在油层中行进的情况；（4 4）预测高压地层，实现无风险钻井；）预测高压地层，实现无风险钻井；（5 5）分辩薄油气层，有效开发地下油气资

37、源；）分辩薄油气层，有效开发地下油气资源；（6 6）取消中途及完井电测，节约投资，提高施工效率；）取消中途及完井电测，节约投资，提高施工效率；（7 7）缩短钻井周期，减少油气的浸泡时间，减少油层污染。）缩短钻井周期，减少油气的浸泡时间，减少油层污染。应应用用二、随钻测量技术二、随钻测量技术3 3、LWDLWD技术技术 LWD LWD正越来越多地取代电缆测井而成为常规服务项目。服务领域从正越来越多地取代电缆测井而成为常规服务项目。服务领域从早期主要集中在海洋钻井平台服务逐步向陆地钻井服务中推进。据国早期主要集中在海洋钻井平台服务逐步向陆地钻井服务中推进。据国外资料统计，在海上钻井作业中，使用外资

38、料统计，在海上钻井作业中，使用LWDLWD的比例高达的比例高达9595以上。以上。在国际测井服务市场，电缆测井的份额在逐步减少，随钻测井的在国际测井服务市场，电缆测井的份额在逐步减少，随钻测井的份额在迅速增加，这一趋势已经越来越明显。大力发展随钻测井技术份额在迅速增加，这一趋势已经越来越明显。大力发展随钻测井技术是世界各大油田技术服务公司的一个主要方向。是世界各大油田技术服务公司的一个主要方向。二、随钻测量技术二、随钻测量技术3 3、LWDLWD技术技术国外国外LWDLWD技术的研究在技术的研究在8080年代以前一直未得到较大发展。年代以前一直未得到较大发展。8080年年代初，在原来代初，在原

39、来MWDMWD系统的基础上增加了补偿双电阻率、自然伽马和系统的基础上增加了补偿双电阻率、自然伽马和补偿密度补偿密度-中子测井仪组成了中子测井仪组成了LWDLWD系统。此后，多种形式的电阻率、系统。此后，多种形式的电阻率、方位密度、中子和声波等仪器也逐渐地随钻化。方位密度、中子和声波等仪器也逐渐地随钻化。9090年代后期，目年代后期，目标向着随钻核磁共振、随钻地震、随钻声波成像、随钻电阻率成标向着随钻核磁共振、随钻地震、随钻声波成像、随钻电阻率成像发展，并取得了成功。像发展，并取得了成功。近几年，随钻地层压力测试器的推出，完善了随钻测井系列，近几年，随钻地层压力测试器的推出，完善了随钻测井系列，

40、使其和电缆测井一样可以提供全套的电测井、核测井、声测井、使其和电缆测井一样可以提供全套的电测井、核测井、声测井、核磁测井、成像测井和地层压力测试资料。核磁测井、成像测井和地层压力测试资料。二、随钻测量技术二、随钻测量技术3 3、LWDLWD技术技术uLWD技术的发展技术的发展 目前目前LWDLWD技术已经发展到第三代，其主要特征为仪器种类繁多、集成度高、技术已经发展到第三代，其主要特征为仪器种类繁多、集成度高、数据传输速度更快、信息量更大、可靠性更高、地面软件功能更强等六个特点。数据传输速度更快、信息量更大、可靠性更高、地面软件功能更强等六个特点。第一代第一代第二代第二代第三代第三代1988-

41、19921993-19961997-2000相关对比、地层评价相关对比、地层评价在油藏中成功地质导向在油藏中成功地质导向地层评价地层评价钻井效率和风险管理实时决策钻井效率和风险管理实时决策二、随钻测量技术二、随钻测量技术3 3、LWDLWD技术技术uLWD技术的发展技术的发展一、地质导向钻井技术概述一、地质导向钻井技术概述二、随钻测量技术二、随钻测量技术三、三、LWDLWD地质导向仪器地质导向仪器四、地质导向技术应用实例四、地质导向技术应用实例五、结论与认识五、结论与认识报报 告告 提提 纲纲公司名称公司名称仪器名称仪器名称SchlumbergerSchlumberger电阻率（补偿双深度、近

42、钻头电阻率、阵列、成像）、密度中子（补偿密度中电阻率（补偿双深度、近钻头电阻率、阵列、成像）、密度中子（补偿密度中子、方位密度中子）、随钻声波、地震、核磁共振子、方位密度中子）、随钻声波、地震、核磁共振halliburtonhalliburton多深度电磁波电阻率、方位伽马、稳定岩性密度、补偿中子孔隙多深度电磁波电阻率、方位伽马、稳定岩性密度、补偿中子孔隙度、补偿热中子、随钻声波、近钻头、随钻压力测试度、补偿热中子、随钻声波、近钻头、随钻压力测试Baker-HughesBaker-Hughes方位伽马、多深度电阻率、岩性密度、补偿中子孔隙度、随钻声波、随钻压力方位伽马、多深度电阻率、岩性密度、

43、补偿中子孔隙度、随钻声波、随钻压力测试测试 目前目前Schlumberger Schlumberger、Halliburton Halliburton、Baker HughesBaker Hughes三家公司代表了随钻测三家公司代表了随钻测井技术的最高水平，测量参数包括随钻电阻率、伽马、中子、密度、声波、地井技术的最高水平，测量参数包括随钻电阻率、伽马、中子、密度、声波、地层压力、核磁共振、随钻地震等，并配套地质导向解释系统，完全能够满足各层压力、核磁共振、随钻地震等，并配套地质导向解释系统，完全能够满足各种井型的随钻地层评价和地质导向钻井的需要。种井型的随钻地层评价和地质导向钻井的需要。三、

44、三、LWDLWD地质导向仪器地质导向仪器uHalliburtonHalliburton公司的公司的LWDLWD地质导向仪器地质导向仪器三、三、LWDLWD地质导向仪器地质导向仪器三、三、LWDLWD地质导向仪器地质导向仪器uBaker HughesBaker Hughes公司的公司的LWDLWD地质导向仪器地质导向仪器三、三、LWDLWD地质导向仪器地质导向仪器uSchlumbergerSchlumberger公司的公司的LWDLWD地质导向仪器地质导向仪器 2005 2005年年2 2月，斯伦贝谢公司推介了新一代月，斯伦贝谢公司推介了新一代ScopeScope随钻服务，该项服务由随钻服务，该

45、项服务由三部分构成：三部分构成：EcoScopeEcoScope多功能随钻测井多功能随钻测井 StethoScopeStethoScope随钻地层压力测量随钻地层压力测量 TeleScopeTeleScope随钻高速遥测随钻高速遥测 ScopeScope的数据传输率提高了的数据传输率提高了3 3倍，还首次在随钻测井中用脉冲中子发生倍，还首次在随钻测井中用脉冲中子发生器取代了传统的器取代了传统的AmBeAmBe源，增强了作业的安全性。新一代随钻服务可以极大源，增强了作业的安全性。新一代随钻服务可以极大地改善钻井性能并优化井眼轨迹，增加油气产量。地改善钻井性能并优化井眼轨迹，增加油气产量。斯伦贝谢

46、公司的新一代斯伦贝谢公司的新一代LWDLWD三、三、LWDLWD地质导向仪器地质导向仪器u将全套的地层评价、确定井身轨迹和钻井优化的测量组合在一根钻铤内。将全套的地层评价、确定井身轨迹和钻井优化的测量组合在一根钻铤内。u用脉冲中子发生器取代了传统的用脉冲中子发生器取代了传统的AmBeAmBe源。源。u所有传感器均可在钻头附近测量。所有传感器均可在钻头附近测量。u钻井优化测量包括随钻环空压力、井径和振动。钻井优化测量包括随钻环空压力、井径和振动。u实时方位密度和自然伽马图像可识别最佳井眼轨迹。实时方位密度和自然伽马图像可识别最佳井眼轨迹。三、三、LWDLWD地质导向仪器地质导向仪器EcoScop

47、e多功能随钻测井多功能随钻测井 采用探头式压力测量仪器，可以安全有效地随钻采集压力和流体流度信息。压力探头位采用探头式压力测量仪器，可以安全有效地随钻采集压力和流体流度信息。压力探头位于扶正器叶片的延伸部分，与压力探头相对的定位活塞可确保探头与地层的接触。这种设计于扶正器叶片的延伸部分，与压力探头相对的定位活塞可确保探头与地层的接触。这种设计无需使仪器定向，并使得压力测量期间探头周围的流体流动降至最低。每次压力测量时间约无需使仪器定向，并使得压力测量期间探头周围的流体流动降至最低。每次压力测量时间约为为5min5min，可以获得两个独立的压力和流体流度估算值。测量精度相当于或接近电缆传送地层，

48、可以获得两个独立的压力和流体流度估算值。测量精度相当于或接近电缆传送地层压力测试器。压力测试器。三、三、LWDLWD地质导向仪器地质导向仪器StethoScopeStethoScope随钻地层压力测量随钻地层压力测量 优点：降低钻井费用和风险；优化泥浆比重，避免井涌；避免过早或不正确地下套管。优点：降低钻井费用和风险；优化泥浆比重，避免井涌；避免过早或不正确地下套管。其应用包括：优化钻井；刻度孔隙压力；确定压力梯度；识别流体界面；修改储层模型；其应用包括：优化钻井；刻度孔隙压力；确定压力梯度；识别流体界面；修改储层模型；地质导向；地层评价；储量预测；储层压力管理。地质导向；地层评价；储量预测；

49、储层压力管理。StetheScope StetheScope已被证实是一项关键的技术。在北海的一个高流度储层中，已被证实是一项关键的技术。在北海的一个高流度储层中，StethoScopeStethoScope采采集的实时数据帮助集的实时数据帮助StatoilStatoil石油公司成功地完成了一个大斜度分支井眼，节省价值石油公司成功地完成了一个大斜度分支井眼，节省价值100100万美元万美元的钻机占用时间。的钻机占用时间。TeleScopeTeleScope随钻高速遥测确立了随钻实时信息传送的新标准。内部电路板置于随钻高速遥测确立了随钻实时信息传送的新标准。内部电路板置于坚固的底座中，能够经受住

50、极端震动，井下部件可以在高温高压环境下工作。坚固的底座中，能够经受住极端震动，井下部件可以在高温高压环境下工作。TeleScopeTeleScope及其及其OrionOrion遥测平台有效地利用了泥浆脉冲遥测原理，加强了信号遥测平台有效地利用了泥浆脉冲遥测原理，加强了信号检测并使数据传输率提高检测并使数据传输率提高3 3倍，增加了实时数据传输量。倍，增加了实时数据传输量。TeleScopeTeleScope可以实时传送可以实时传送多种测量数据，提供综合的地层与井眼信息，因此可以优化储层表征和钻井作业，多种测量数据，提供综合的地层与井眼信息，因此可以优化储层表征和钻井作业，降低钻井风险，提高钻井