北京石油机械厂-随钻测量系统 地质导向
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随钻测井及地质导向钻井技术
都振川
二、随钻测量技术
1、有线随钻测量技术
系统组成
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A/T 变换得到的各传感器数据, 通过单芯电缆 从探管传到地面计算机。计算机经一系列 计算得到INC、AZ、TF等钻井工程参数, 显 示、打印并传送到井台司钻显示器。
二、随钻测量技术
二、随钻测量技术
1、有线随钻测量技术
探管工作原理
磁通门
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, 此时, 绕 在磁芯上的探测线圈中感应的电动势e只含有励磁 电 流 基 波 的 奇 次 谐 波 分 量 ( 不 含 偶 次 谐 波 分 量 ), 感应电压是对称的，这时T1=T2。而当待测的直流 磁场和交流励磁同时作用时, 则感应电动势e不仅 奇次谐波分量, 而且也含有偶次谐波分量, 这时, 感应电压变得不对称, 即T1≠T2, 测量这种不对 称性即可测得待测磁场。
随钻测井及地质导向钻井技术
张海花 二○○七年九月
报告提纲
一、地质导向钻井技术概述 二、随钻测量技术 三、LWD地质导向仪器 四、地质导向技术应用实例 五、结论与认识
一、地质导向钻井技术概述
按照预先设计的井眼轨道钻井。
任务是对钻井设计井眼轨道负责，使
实钻轨迹尽量靠近设计轨道，以保证
现
几何导向
井眼准确钻入设计靶区。（由于地质
地质导向钻井技术
组成
概念
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 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 轨迹保持在产层延伸。
•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
关键
二、随钻测量技术
1、有线随钻测量技术
系统组成
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A/T 变换得到的各传感器数据, 通过单芯电缆 从探管传到地面计算机。计算机经一系列 计算得到INC、AZ、TF等钻井工程参数, 显 示、打印并传送到井台司钻显示器。
二、随钻测量技术
二、随钻测量技术
1、有线随钻测量技术
探管工作原理
磁通门
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, 此时, 绕 在磁芯上的探测线圈中感应的电动势e只含有励磁 电 流 基 波 的 奇 次 谐 波 分 量 ( 不 含 偶 次 谐 波 分 量 ), 感应电压是对称的，这时T1=T2。而当待测的直流 磁场和交流励磁同时作用时, 则感应电动势e不仅 奇次谐波分量, 而且也含有偶次谐波分量, 这时, 感应电压变得不对称, 即T1≠T2, 测量这种不对 称性即可测得待测磁场。
随钻测井及地质导向钻井技术
张海花 二○○七年九月
报告提纲
一、地质导向钻井技术概述 二、随钻测量技术 三、LWD地质导向仪器 四、地质导向技术应用实例 五、结论与认识
一、地质导向钻井技术概述
按照预先设计的井眼轨道钻井。
任务是对钻井设计井眼轨道负责，使
实钻轨迹尽量靠近设计轨道，以保证
现
几何导向
井眼准确钻入设计靶区。（由于地质
地质导向钻井技术
组成
概念
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 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 轨迹保持在产层延伸。
•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
关键
旋转导向系统和地质导向钻井简介
三、旋转导向系统的原理
动态推靠式 Power Drive SRD
静态推靠式 Auto Trak RCLS
静态指向式 Geo-pilot
7.1 旋转导向系统简介
三、旋转导向系统的原理
斯伦贝谢公司的PowerDrive系统
7.1 旋转导向系统简介
三、旋转导向系统的原理
哈里伯顿斯派里森公司的Geo-Pilo系统
30' 40' 50' 60' 70' 80' 90' 2000' 年代
滑动导向
7.1 旋转导向系统简介
二、旋转导向钻井的主要优点
• 提高了机械钻速； • 增强了井眼清洁效果； • 增强了井眼轨迹控制精度和
灵活性； • 减少了起下钻次数； • 井眼规则、光滑； • 克服极限位移限制。
7.1 旋转导向系统简介
旋转导向、地质导向钻井简介
• 7.1 旋转导向系统简介 • 7.2 地质导向钻井简介
7.1 旋转导向系统简介
一、导向钻井的发展经过
旋转导向钻井技术是20世纪90年代初期发展起来的 一项钻井新技术，代表了钻井技术发展的最高水平。
LWD
斜 向 器
井 下 马
MWD
弯 外 壳 马
旋 革命性 转 进步
导
达 WLMWD 达 向
7.2 地质导向钻井简介
一、地质导向钻井的仪器系统组成
井下仪器 + 地面系统 + 上位机系地面接口箱
泵冲传感器 计算机
电阻率、伽玛接口箱
打印机
井下仪器串
电阻率短接
脉冲发生器 电子控制短节
电源系统短节 MWD电子测量短节 伽玛测量短节
7.2 地质导向钻井简介
动态推靠式 Power Drive SRD
静态推靠式 Auto Trak RCLS
静态指向式 Geo-pilot
7.1 旋转导向系统简介
三、旋转导向系统的原理
斯伦贝谢公司的PowerDrive系统
7.1 旋转导向系统简介
三、旋转导向系统的原理
哈里伯顿斯派里森公司的Geo-Pilo系统
30' 40' 50' 60' 70' 80' 90' 2000' 年代
滑动导向
7.1 旋转导向系统简介
二、旋转导向钻井的主要优点
• 提高了机械钻速； • 增强了井眼清洁效果； • 增强了井眼轨迹控制精度和
灵活性； • 减少了起下钻次数； • 井眼规则、光滑； • 克服极限位移限制。
7.1 旋转导向系统简介
旋转导向、地质导向钻井简介
• 7.1 旋转导向系统简介 • 7.2 地质导向钻井简介
7.1 旋转导向系统简介
一、导向钻井的发展经过
旋转导向钻井技术是20世纪90年代初期发展起来的 一项钻井新技术，代表了钻井技术发展的最高水平。
LWD
斜 向 器
井 下 马
MWD
弯 外 壳 马
旋 革命性 转 进步
导
达 WLMWD 达 向
7.2 地质导向钻井简介
一、地质导向钻井的仪器系统组成
井下仪器 + 地面系统 + 上位机系地面接口箱
泵冲传感器 计算机
电阻率、伽玛接口箱
打印机
井下仪器串
电阻率短接
脉冲发生器 电子控制短节
电源系统短节 MWD电子测量短节 伽玛测量短节
7.2 地质导向钻井简介
地质导向钻井技术
优点：下井仪器结构简单、尺寸小， 使用操作和维修方便，不需要专门的 无磁钻铤。 缺点：数据传输速度慢，不适合传输 地质资料参数。
地质导向钻井技术
四种信号传输方式 负脉冲
泥浆负脉冲发生器需要组装在专用的 无磁钻铤中使用，开启泥浆负脉冲发生器 的泄流阀，可使钻柱内的泥浆经泄流阀与 无磁钻铤上的泄流孔流到井眼环空，从而 引起钻柱内部的泥浆压力降低，泄流阀的 动作是由探管编码的测量数据通过调制器 控制电路来实现。在地面通过连续地检测 立管压力的变化，并通过译码转换成不同 的测量数据。
优点：数据传输速度较快，适合于普 通泥浆、泡沫泥浆、空气钻井、激光钻 井等钻井施工中传输定向和地质资料参 数。
缺点是：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，不适合超深井施 工。
地质导向钻井技术
导向钻井技术施工特点
导向钻井技术在提高钻井速度、缩短建井周期、精确 控制轨迹几何走向方面发挥积极的作用，但不能确保轨 迹一直在产层中穿行，对于油气的运移不能识别，在碰 到意外地质变化的情况下仍需要借助电测仪器来确定真 实的目的层或重新评价其开发价值
导向工具主要是井下动力钻井具导向工具主要是井下动力钻井具其它的配套钻井工具包括钻头定向接头弯接头定向弯接头无磁钻杆井下仪器mwd悬挂短无磁钻杆井下仪器mwd悬挂短铤短钻铤加重钻杆斜坡钻杆井下加力器震击器扶正杆井下加力器震击器扶正器单向阀和其它无磁非无磁配合接头等右图为两种典型的导向具组合地质导向钻井技术地质导向钻井技术地质导向钻井技术地质导向钻井技术导向钻井技术的导向工具主要是马达其它配套钻井工具包括钻头定向接头弯接头或定向弯其它配套钻井工具包括钻头定向接头弯接头或定向弯接头无磁钻杆井下仪器mwd悬挂短节无磁钻铤短无磁钻铤钻铤短钻铤加重钻杆斜坡钻杆井下加力无磁钻铤钻铤短钻铤加重钻杆斜坡钻杆井下加力器震击器扶正器单向阀和其它无磁非无磁配合接头地质导向钻井技术地质导向钻井技术地质导向钻井技术地质导向钻井技术有线随钻工作原理和施工工艺有线随钻工作原理和施工工艺sst地面仪器给井下仪器通过电缆供电sst地面仪器给井下仪器通过电缆供电井下仪器完成对数据的实时采集后按一定数据格式通过电缆传送至地面地面仪器对接受到的信号经解码处理计算后器对接受到的信号经解码处理计算后得到井下实时数据并在司钻阅读器上显需要利用sst进行导向钻进或测量时将井下仪器通过电缆下放到井底进行测量或座键后随钻施工
地质导向钻井技术
四种信号传输方式 负脉冲
泥浆负脉冲发生器需要组装在专用的 无磁钻铤中使用，开启泥浆负脉冲发生器 的泄流阀，可使钻柱内的泥浆经泄流阀与 无磁钻铤上的泄流孔流到井眼环空，从而 引起钻柱内部的泥浆压力降低，泄流阀的 动作是由探管编码的测量数据通过调制器 控制电路来实现。在地面通过连续地检测 立管压力的变化，并通过译码转换成不同 的测量数据。
优点：数据传输速度较快，适合于普 通泥浆、泡沫泥浆、空气钻井、激光钻 井等钻井施工中传输定向和地质资料参 数。
缺点是：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，不适合超深井施 工。
地质导向钻井技术
导向钻井技术施工特点
导向钻井技术在提高钻井速度、缩短建井周期、精确 控制轨迹几何走向方面发挥积极的作用，但不能确保轨 迹一直在产层中穿行，对于油气的运移不能识别，在碰 到意外地质变化的情况下仍需要借助电测仪器来确定真 实的目的层或重新评价其开发价值
导向工具主要是井下动力钻井具导向工具主要是井下动力钻井具其它的配套钻井工具包括钻头定向接头弯接头定向弯接头无磁钻杆井下仪器mwd悬挂短无磁钻杆井下仪器mwd悬挂短铤短钻铤加重钻杆斜坡钻杆井下加力器震击器扶正杆井下加力器震击器扶正器单向阀和其它无磁非无磁配合接头等右图为两种典型的导向具组合地质导向钻井技术地质导向钻井技术地质导向钻井技术地质导向钻井技术导向钻井技术的导向工具主要是马达其它配套钻井工具包括钻头定向接头弯接头或定向弯其它配套钻井工具包括钻头定向接头弯接头或定向弯接头无磁钻杆井下仪器mwd悬挂短节无磁钻铤短无磁钻铤钻铤短钻铤加重钻杆斜坡钻杆井下加力无磁钻铤钻铤短钻铤加重钻杆斜坡钻杆井下加力器震击器扶正器单向阀和其它无磁非无磁配合接头地质导向钻井技术地质导向钻井技术地质导向钻井技术地质导向钻井技术有线随钻工作原理和施工工艺有线随钻工作原理和施工工艺sst地面仪器给井下仪器通过电缆供电sst地面仪器给井下仪器通过电缆供电井下仪器完成对数据的实时采集后按一定数据格式通过电缆传送至地面地面仪器对接受到的信号经解码处理计算后器对接受到的信号经解码处理计算后得到井下实时数据并在司钻阅读器上显需要利用sst进行导向钻进或测量时将井下仪器通过电缆下放到井底进行测量或座键后随钻施工
CGDS近钻头地质导向钻井技术
34 /136
详细技术指标及其与国外同类产品的对比
– 与世界上仅有的近钻头地质导向产品Schlumberger GST技术对比 • 钻头电阻率技术指标对比：测量范围相同，精度相当
技术指标 测量范围
水基 测量精度 泥浆
垂直分辨率 探测深度 测量范围 油基 泥浆 测量精度
钻头电阻率技术指标对比
CGDS
26 /136
由4个子系统组成。
测传马达 无线接收系统 CGMWD系统
测得的近钻头5个参数通过无线电磁波方式，越过螺 杆马达，短传至上方的无线接收短节。
是一个机电一体化复杂装置，把接收到的近钻头参数 汇入其上部的MWD(无线随钻测量系统)数据总线，向 上传输。
无线短传
无线接收系统
测传马达
无线短传技术国外只有个别公司掌握
22 /136
CGDS系统是中石油集团钻井工程技术研究院主持研 制的近钻头地质导向钻井装备，由北京石油机械厂产业化， 2008年取得“国家自主创新产品证书”，2009年荣获国 家技术发明奖二等奖。
具有测量、传输和导向三大功能。适合于油气探井、 水平井和多分支井等，尤其适用于复杂地层、薄油层开发 井。可提高探井成功率、开发井油层钻遇率和采收率。
23 /136
由4个子系统组成。
测传马达 无线接收系统 CGMWD系统 地面信息综合处
理与导向控制决 策系统
测传马达, CAIMS, China Adjustable Instrumented Motor System
24 /136
由4个子系统组成。
测传马达
下部装有近钻头测量短节。实现近钻头
地面信息综合处理与导向控制决策系统, CFDS, China Formation/Drilling Software System
详细技术指标及其与国外同类产品的对比
– 与世界上仅有的近钻头地质导向产品Schlumberger GST技术对比 • 钻头电阻率技术指标对比：测量范围相同，精度相当
技术指标 测量范围
水基 测量精度 泥浆
垂直分辨率 探测深度 测量范围 油基 泥浆 测量精度
钻头电阻率技术指标对比
CGDS
26 /136
由4个子系统组成。
测传马达 无线接收系统 CGMWD系统
测得的近钻头5个参数通过无线电磁波方式，越过螺 杆马达，短传至上方的无线接收短节。
是一个机电一体化复杂装置，把接收到的近钻头参数 汇入其上部的MWD(无线随钻测量系统)数据总线，向 上传输。
无线短传
无线接收系统
测传马达
无线短传技术国外只有个别公司掌握
22 /136
CGDS系统是中石油集团钻井工程技术研究院主持研 制的近钻头地质导向钻井装备，由北京石油机械厂产业化， 2008年取得“国家自主创新产品证书”，2009年荣获国 家技术发明奖二等奖。
具有测量、传输和导向三大功能。适合于油气探井、 水平井和多分支井等，尤其适用于复杂地层、薄油层开发 井。可提高探井成功率、开发井油层钻遇率和采收率。
23 /136
由4个子系统组成。
测传马达 无线接收系统 CGMWD系统 地面信息综合处
理与导向控制决 策系统
测传马达, CAIMS, China Adjustable Instrumented Motor System
24 /136
由4个子系统组成。
测传马达
下部装有近钻头测量短节。实现近钻头
地面信息综合处理与导向控制决策系统, CFDS, China Formation/Drilling Software System
地质导向工艺及方法
地质导向工艺及方法近年来，随着油气开采速度的加快和产量的不断增加，钻井过程中地质条件也变得越来越复杂，常規钻井方法所获得的数据信息通常都是不精确、模糊、不确定以及非数值化的，给钻井工作带来了许多不确定因素。
而地质导向钻井技术的应用，能够使钻井过程走所获取的大量的来源不同钻井信息通过经常数据库和模型数据库进行实时处理，对井眼轨迹进行实时动态跟踪监测和调整，为薄油层、厚油层顶部剩余油藏以及复杂油气储层的地质钻井提供了技术支持，本文对此进行分析。
标签：地质导向;钻井工艺;随钻测量;应用研究1 引言地质导向钻井（Geo-Steering Drilling）工艺技术是具有高科技含量的和现代化水平的钻井技术，该项技术是以油藏储层为目标，通过对钻井过程中的各项随钻地质、工程参数测量及随钻控制手段，对各项数据进行实时动态跟踪采集、分析、研究并指导井下钻具钻进姿态，使井眼轨迹能够精准钻入油藏储层[1]。
地质导向钻井技术对死油区中或者厚油层顶部剩余油藏、边际油田、较薄的油藏储层的开采具有重要意义，能有效提高油田产量和采收率。
2 地质导向钻井工艺技术地质导向钻井技术是以井眼轨迹精准钻入油藏储层为目标，包括测量、传输以及导向三项功能。
（1）测量。
主要对电阻率、自然伽马等近钻头参数及井斜角等工程参数进行随钻测量。
（2）传输。
使用MWD（随钻测量仪器）和LWD（随钻测井仪器）将井下实时动态测量数据传送至地面处理系统，作为地质导向钻井决策的依据。
（3）导向。
应用井下导向马达（或钻盘钻具组合）作为井眼轨迹导向执行工具，使用无线短传技术将近钻头测量数据不通过导向马达直接传送至MWD和LWD并上传至地面数据处理系统[2]。
（4）软件系统。
软件系统包括地面信息处理系统和导向决策系统，主要对井下上传的实时动态数据进行处理、解释、分析、判断和决策并指挥导向钻井工具精准钻入油藏储层的最佳位置[3]。
3 地质导向钻井技术的应用2016年6-7月，江汉测录井公司地质研究中心辅助甲方完成了平桥区块焦页188-2HF井、焦页182-6HF井、焦页184-2HF静的地质导向工作，取得了预期的效果。
随钻地质导向设备在井下作业监控中的应用效果评估
随钻地质导向设备在井下作业监控中的应用效果评估随钻地质导向设备是一种在油井钻进过程中使用的先进技术设备。
它能够实时获取井下地质信息，提供准确的导向数据和导向控制，从而确保井眼的正确定位和钻进的顺利进行。
本文将对随钻地质导向设备的应用效果进行评估，并探讨它在井下作业监控中的重要性和优势。
首先，随钻地质导向设备在井下作业监控中的应用效果显著。
它能够提供高分辨率的地质数据，包括地层类型、地层倾角、地层厚度等。
这些数据对于确定井眼的位置和方向至关重要，而传统的测井方法并不能提供实时的地质信息。
随钻地质导向设备的应用使得油田开发人员能够更好地了解地质条件，从而更准确地决策井下作业方案。
其次，随钻地质导向设备能够提供精准的导向控制。
通过实时监测井下的地质情况，设备能够及时调整井眼的方向和倾角。
这样可以确保井眼与目标层保持正确的对准，避免偏离目标导致纵向打穿或横向偏离。
精确的导向控制有助于提高钻井的效率和安全性，减少钻井事故的发生。
此外，随钻地质导向设备还能够提供实时的作业监控。
它能够监测钻井液的循环情况、钻头的旋转速度、钻杆的下钻深度等参数，并及时将这些数据传输到地面。
这样，作业人员可以通过终端设备实时监控井下作业情况，及时发现问题并采取相应的措施。
作业监控的实时性和准确性有助于提高工作效率，降低作业风险。
随钻地质导向设备的应用效果评估还需要考虑其优势和局限性。
首先，随钻地质导向设备能够大大提高钻井作业的效率。
通过实时获取地质数据和进行导向控制，可以减少钻井的重复作业，提高钻进速度。
同时，随钻导向技术还可以实现多井同钻，同时开发多个油层，提高油井的产能。
其次，随钻地质导向设备有助于提高作业的安全性。
传统的测井方法需要下井进行操作，存在一定的危险性。
而随钻导向设备可以实现在地面进行监控和控制，减少作业人员的风险。
然而，随钻地质导向设备的应用也存在一些局限性。
首先，设备本身的成本较高，对钻井公司和油田开发商来说是一笔不小的投资。
北京石油机械厂 顶驱
DQ70BSC 顶部驱动钻井装置 7000(114mm钻杆)ຫໍສະໝຸດ DQ50BC 顶部驱动钻井装置
5000(114mm钻杆)
DQ40BC 顶部驱动钻井装置
4000(114mm钻杆)
DQ40Y 顶部驱动钻井装置
4000(114mm钻杆)
2000 6750 9000 6750 4500 4500 3150 2250 2250
87～187(2 7/8～5 1/2钻杆)
60
87～187(2 7/8～5 1/2钻杆)
50
87～187(2 7/8～5 1/2钻杆)
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一次可钻进28m长一个立根，上卸扣时间减少了三分之二； 在起钻时若遇阻遇卡可迅速接上钻具，一边旋转，一边循环泥 浆； 进行倒划眼和下钻划眼，大范围活动钻具，减少了卡钻事故； 由于有遥控的内防喷控制机构，井控安全； 在额定扭矩下连续堵转运行； 单双电机运行切换简单； 技术参数设置合理，自动化程度高，程序运行可靠。
最大载荷(kN)：9000 转速范围(r/min)：0～200 工作扭矩(连续)(kNm)： 85(0～100r/min) 最大卸扣扭矩(kNm)： 135 背钳夹持范围(mm)：87～250(2 7/8～6 5/8钻杆)
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北京石油机械厂产品介绍
中国石油集团钻井工程技术研究院北京石油机械厂
钻井装备 随钻仪器 井控设备 井下工具 采油设备
主导产品
地面系统
正脉冲无线 随钻测量系
统 无线接收系
统 测传马达
钻 头
中国石油集团钻井工程技术研究院北京石油机械厂
钻井装备 随钻仪器 井控设备 井下工具 采油设备
主导产品
顶部驱动装置
交流变频顶驱 液压顶驱 海洋顶驱 动力水龙头
数字化工厂
国家科技部认定----制造业信息化科技工程应用示范企业 工业与信息化部重点推进项目承担单位——信息化与工业化融合促进安全生产 北京市信息化示范企业——北石产品协同设计与制造示范工程
中国石油集团钻井工程技术研究院北京石油机械厂
数字化工厂
北石信息化工作敢为人先，并取得了丰硕的成果
北石信息化成果
中国石油集团钻井工程技术研究院北京石油机械厂
4
2011‐10‐20
科技型企业
北京石油机械厂先后承担或参与多项国家标准和行业标准的制修订工作
北石厂全部主导产品的国家标准 或行业标准均由北石厂组织编制 正在组织申报《石油钻机顶部驱 动装置》国际标准（ISO）和国 家标准（GB）的起草工作 一流企业做标准，以科技引领市 场
和谐、协作
创建科技化企业 打造数字化工厂 实施国际化营销
品德、品质、品牌 用品德保证品质 用品质铸就品牌
务实、创新
科技工程 精品工程 品牌工程 人才工程 管理工程
中国石油集团钻井工程技术研究院北京石油机械厂
科技型企业
“科学技术是第一生产力”，注重科技就是注重未来，掌握 核心科技方能赢得美好未来。 北石厂注重人才队伍建设，拥有一支充满创新精神的研发团 队，有钻井院雄厚的科研实力作为坚强的后盾支持。 “十五”和“十一五”期间，承担、参与了多项国家、集团 公司及北京市的重点课题，均取得重大成果。
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2 CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统的结构组成
CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统由测传马达（CAIMS）、无线接收系统（WLRS）、正脉冲无线随钻测量系统（CGMWD）和地面信息处理与导向决策软件 系统（CFDS）组成。如图1所示。
图1 CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统结构组成 CAIMS测传马达结构见图2，自上而下由旁通阀、螺杆马达(i=5/6)、万向轴总成、近钻头测传短节、地面可调弯壳体总成(α=0～2°)和带近钻头稳定器的传动轴总 成组成。近钻头测传短节由电阻率传感器、自然伽马传感器、井斜传感器、电磁波发射天线和减振装置、控制电路、电池组组成。该短节可测量钻头电阻率、方位 电阻率、方位自然伽马、井斜、温度等参数。用无线短传方式把各近钻头测量参数传至位于旁通阀上方的无线短传接收系统。 WLRS无线接收系统主要由上数据连接总成、稳定器、电池与控制电路舱体、短传接收线圈和下接头组成，如图3所示。上与CGMWD连接，下与马达连接。接收 由马达下方无线短传发射线圈发射的电磁波信号，由上数据连接总成将短传数据融入CGMWD系统。
马达流量
Φ190 mm
马达压降
Φ216～Φ244mm (8-1/2～9-1/2)
钻头转速
指标 19 L/s～38 L/s
3.2 MPa 100 r/min ～200 r/min
北京石油机械厂
近钻头稳定器
上部稳定器 造斜能力 传输深度 最高工作温度
脉冲发生器类型
上传传输速率
短传数据率 连续工作时间 近钻头测量参数
北京石油机械厂
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1 概述
CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统是我国具有独立知识产权的钻井装备，由中国石油集团钻井工程技术研究院、北京石油机械厂和中国石油集团测井有限公司 测井仪器厂共同研发完成。地质导向钻井技术是国际钻井界公认的21世纪钻井高新技术，它集钻井技术、测井技术及油藏工程技术为一体，用近钻头地质、工程参 数测量和随钻控制手段来保证实际井眼穿过储层并取得最佳位置，根据随钻监测到的地层特性信息实时调整和控制井眼轨道，使钻头闻着“油味”走，具有随钻识 别油气层、导向功能强等特点。
2) 传输 无线接收线圈接收到马达下方的信息后，由数据连接系统融入位于其上方的CGMWD正脉冲随钻测量系统，CGMWD通过正脉冲发生器在钻柱内泥浆通道 中产生的压力脉冲信号，把所测的近钻头信息(部分)传至地面处理系统，同时还上传CGMWD自身测量信息，包括井斜、方位、工具面和井下温度等参数。
3) 导向 地面处理系统接收和采集井下仪器上传的泥浆压力脉冲信号后，进行滤波降噪、检测识别、解码及显示和存储等处理，将解码后的数据送向司钻显示器供 定向工程师阅读；同时由CFDS导向决策软件系统进行判断、决策，以井下导向马达(或转盘钻具组合)作为导向执行工具，指挥导向工具准确钻入油气目的层或在油 气储层中继续钻进。
最高耐压 最大允许冲击 最大允许振动
8-1/2井眼：Φ213 mm 9-1/2井眼：Φ238 mm
马达工作扭矩
8-1/2井眼：Φf210 mm 9-1/2井眼：Φ235 mm
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北京石油机械厂
图2 测传马达示意图
图3 无线接收系统示意图
CGMWD正脉冲无线随钻测量系统包括CGMWD－MD井下仪器 (图4)和CGMWD－MS地面装备(图5)。二者通过钻柱内泥浆通道中的压力脉冲信号进行通信，并协 调工作，实现钻井过程中井下工具的状态、井下工况及有关测量参数（包括井斜、方位、工具面等定向参数，伽马、电阻率等地质参数，及钻压等其他工程参数） 的实时监测。地面装备部分由地面传感器(压力传感器、深度传感器、泵冲传感器等)、仪器房、前端接收机及地面信号处理装置、主机及外围设备与相关软件组 成，具有较强的信号处理和识别能力，可传深度4500m以上。地下仪器部分由无磁钻铤和装在无磁钻铤中的正脉冲发生器、驱动器短节、电池筒短节、定向仪短 节、下数据连接总成组成。上接普通(或无磁)钻铤，下接无线短传接收系统。由于采用开放式总线设计，该仪器可兼容其它型号的脉冲发生器正常工作。除用于 CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统作为信息传输通道外，还可用于其他钻井作业。
图5 CGMWD地面仪器房 和控制台显示界面
图4 CGMWD井下仪器示意图
图6 轨道设计界面
CFDS地面应用软件子系统主要由数据处理分析、钻井轨道设计与导向决策等软件组成，另外还有效果评价、数据管理和图表输出等模块。应用该软件系统可对钻 井过程中实时上传的近钻头电阻率、自然伽马等地质参数进行处理和分析，从而对新钻地层性质作出解释和判断，并对待钻地层(钻头下方某一深度内)进行前导模 拟；再根据实时上传的工程参数，对井眼轨道作出必要的调整设计，进行决策和随钻控制。由此可提高探井、开发井对油层的钻遇率和成功率，大幅度提高进入油 层的准确性和在油层内的进尺。
3 CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统的功能
CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统具有测量、传输和导向三大功能：
1) 测量 在近钻头测传短节中装有电阻率传感器、自然伽马传感器和井斜传感器，在无线短传接收短节中装有接收线圈。近钻头测传短节可测量钻头电阻率、方位 电阻率、自然伽马和近钻头井斜角、工具面角，这些参数由无线短传发射线圈以电磁波方式，越过导向螺杆马达，分时传送至无线接收短节中的接收线圈。
4 CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统技术指标
项目 公称外径 最大外径 适用井眼尺寸
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CGDS172NB系统总体技术指标指标源自项目Φ172 mm
CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统由测传马达（CAIMS）、无线接收系统（WLRS）、正脉冲无线随钻测量系统（CGMWD）和地面信息处理与导向决策软件 系统（CFDS）组成。如图1所示。
图1 CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统结构组成 CAIMS测传马达结构见图2，自上而下由旁通阀、螺杆马达(i=5/6)、万向轴总成、近钻头测传短节、地面可调弯壳体总成(α=0～2°)和带近钻头稳定器的传动轴总 成组成。近钻头测传短节由电阻率传感器、自然伽马传感器、井斜传感器、电磁波发射天线和减振装置、控制电路、电池组组成。该短节可测量钻头电阻率、方位 电阻率、方位自然伽马、井斜、温度等参数。用无线短传方式把各近钻头测量参数传至位于旁通阀上方的无线短传接收系统。 WLRS无线接收系统主要由上数据连接总成、稳定器、电池与控制电路舱体、短传接收线圈和下接头组成，如图3所示。上与CGMWD连接，下与马达连接。接收 由马达下方无线短传发射线圈发射的电磁波信号，由上数据连接总成将短传数据融入CGMWD系统。
马达流量
Φ190 mm
马达压降
Φ216～Φ244mm (8-1/2～9-1/2)
钻头转速
指标 19 L/s～38 L/s
3.2 MPa 100 r/min ～200 r/min
北京石油机械厂
近钻头稳定器
上部稳定器 造斜能力 传输深度 最高工作温度
脉冲发生器类型
上传传输速率
短传数据率 连续工作时间 近钻头测量参数
北京石油机械厂
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1 概述
CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统是我国具有独立知识产权的钻井装备，由中国石油集团钻井工程技术研究院、北京石油机械厂和中国石油集团测井有限公司 测井仪器厂共同研发完成。地质导向钻井技术是国际钻井界公认的21世纪钻井高新技术，它集钻井技术、测井技术及油藏工程技术为一体，用近钻头地质、工程参 数测量和随钻控制手段来保证实际井眼穿过储层并取得最佳位置，根据随钻监测到的地层特性信息实时调整和控制井眼轨道，使钻头闻着“油味”走，具有随钻识 别油气层、导向功能强等特点。
2) 传输 无线接收线圈接收到马达下方的信息后，由数据连接系统融入位于其上方的CGMWD正脉冲随钻测量系统，CGMWD通过正脉冲发生器在钻柱内泥浆通道 中产生的压力脉冲信号，把所测的近钻头信息(部分)传至地面处理系统，同时还上传CGMWD自身测量信息，包括井斜、方位、工具面和井下温度等参数。
3) 导向 地面处理系统接收和采集井下仪器上传的泥浆压力脉冲信号后，进行滤波降噪、检测识别、解码及显示和存储等处理，将解码后的数据送向司钻显示器供 定向工程师阅读；同时由CFDS导向决策软件系统进行判断、决策，以井下导向马达(或转盘钻具组合)作为导向执行工具，指挥导向工具准确钻入油气目的层或在油 气储层中继续钻进。
最高耐压 最大允许冲击 最大允许振动
8-1/2井眼：Φ213 mm 9-1/2井眼：Φ238 mm
马达工作扭矩
8-1/2井眼：Φf210 mm 9-1/2井眼：Φ235 mm
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北京石油机械厂
图2 测传马达示意图
图3 无线接收系统示意图
CGMWD正脉冲无线随钻测量系统包括CGMWD－MD井下仪器 (图4)和CGMWD－MS地面装备(图5)。二者通过钻柱内泥浆通道中的压力脉冲信号进行通信，并协 调工作，实现钻井过程中井下工具的状态、井下工况及有关测量参数（包括井斜、方位、工具面等定向参数，伽马、电阻率等地质参数，及钻压等其他工程参数） 的实时监测。地面装备部分由地面传感器(压力传感器、深度传感器、泵冲传感器等)、仪器房、前端接收机及地面信号处理装置、主机及外围设备与相关软件组 成，具有较强的信号处理和识别能力，可传深度4500m以上。地下仪器部分由无磁钻铤和装在无磁钻铤中的正脉冲发生器、驱动器短节、电池筒短节、定向仪短 节、下数据连接总成组成。上接普通(或无磁)钻铤，下接无线短传接收系统。由于采用开放式总线设计，该仪器可兼容其它型号的脉冲发生器正常工作。除用于 CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统作为信息传输通道外，还可用于其他钻井作业。
图5 CGMWD地面仪器房 和控制台显示界面
图4 CGMWD井下仪器示意图
图6 轨道设计界面
CFDS地面应用软件子系统主要由数据处理分析、钻井轨道设计与导向决策等软件组成，另外还有效果评价、数据管理和图表输出等模块。应用该软件系统可对钻 井过程中实时上传的近钻头电阻率、自然伽马等地质参数进行处理和分析，从而对新钻地层性质作出解释和判断，并对待钻地层(钻头下方某一深度内)进行前导模 拟；再根据实时上传的工程参数，对井眼轨道作出必要的调整设计，进行决策和随钻控制。由此可提高探井、开发井对油层的钻遇率和成功率，大幅度提高进入油 层的准确性和在油层内的进尺。
3 CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统的功能
CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统具有测量、传输和导向三大功能：
1) 测量 在近钻头测传短节中装有电阻率传感器、自然伽马传感器和井斜传感器，在无线短传接收短节中装有接收线圈。近钻头测传短节可测量钻头电阻率、方位 电阻率、自然伽马和近钻头井斜角、工具面角，这些参数由无线短传发射线圈以电磁波方式，越过导向螺杆马达，分时传送至无线接收短节中的接收线圈。
4 CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统技术指标
项目 公称外径 最大外径 适用井眼尺寸
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CGDS172NB系统总体技术指标指标源自项目Φ172 mm