随钻测量技术的研究与认识
浅谈随钻测量定向技术在矿井治灾钻孔质量管理中的应用与展望
浅谈随钻测量定向技术在矿井治灾钻孔质量管理中的应用与展望发布时间：2021-09-14T08:47:32.451Z 来源：《科学与技术》2021年第14期5月作者：熊勇胜[导读] ：随钻测量技术是指在钻机钻孔施工的同时实现各种钻孔或钻井参数连续实时测量的技术。
熊勇胜四川川煤华荣能源公司柏林煤矿四川达州 635117摘要：随钻测量技术是指在钻机钻孔施工的同时实现各种钻孔或钻井参数连续实时测量的技术。
随钻测量技术主要分为采集、传输和处理三部分。
随钻测量定向技术是一种新的技术，首次实现了将钻孔施工参数通过信息存储传输方式展现在电脑显示器上，并且能够直接对钻孔进行重新定向补充施工，完成治灾钻孔均匀布置，最终将从技术上实现对钻孔施工质量的管理。
关键词：随钻测量定向技术；实时传输；测斜仪；测量探管；管理模式；钻孔参数1 引言随着国家对煤矿安全生产的重视，所以煤矿安全治灾效果就显得特别突出。
我矿作为煤与瓦斯突出矿井，治灾钻孔的有效实施对我矿安全生产尤为重要，同时矿井治灾钻孔对井巷布置、水灾防治、瓦斯治理和防突防治工作有着重要的指导意义。
那么如何确保治灾钻孔的真实性、可靠性，将是我矿目前迫切需要解决的问题。
目前矿井钻孔施工完成后，查孔方式一般有三种。
其一是安排人员现场进行手动插管式查孔；其二是使用钻机直接钻进式查孔方式；其三是安排人员现场蹲点式监督钻孔施工方式。
三种查孔方式缺点都非常明显。
在煤矿向现代化、机械化、自动化、智能化，新“四化”发展趋势下，本文旨在寻找一种既经济、直接，又高效率、针对性技术层面的钻孔质量管理手段或者模式。
2 目标1）建立新型钻孔质量监督管理模式。
2）实现技术性钻孔施工质量管理。
3）自动生成钻孔竣工参数。
4）提高钻孔成孔率、抽采浓度、瓦斯抽采率，增大瓦斯抽采量、提升治灾效果，达到工程治灾目的。
3 技术方案思路和内容1) 购置中煤科工集团西安研究院研制的BQX-2型全方位钻孔测斜仪。
2）在井下施工作业点安设井下测量主机，通过通讯电缆或者光纤连接地面监控主机。
石油勘探开发中的随钻测井技术探究
石油勘探开发中的随钻测井技术探究摘要：随钻测井技术是一种高科技手段，是指在进行钻井作业的同时进行地层的测定和监测，为石油勘探和开发工作提供了非常有力的技术支持。
总之，随钻测井技术在我国石油勘探开发中具有重要的应用价值，可以提高勘探和开发的效率和成果，同时也可以降低勘探和开发成本。
随着技术的不断发展和完善，随钻测井技术的应用前景将会变得更加广阔。
关键词：石油勘探；随钻测井技术；地质前言在石油勘探开发的工作中，随钻测井技术已经成为一项十分重要的技术，可以获得钻井过程中的实时数据，方便开展钻井的控制工作。
本文分析随钻测井技术的技术特点和发展状况，然后研究该技术如何在石油勘探开发中应用。
通过研究，帮助技术人员深入了解该技术的特点和关键技术，有效应用在石油勘探和开发中，提升石油的开发效率，满足国家对油气资源的需求。
1随钻测井技术随钻测井技术是指在进行钻井过程中，在钻进的同时进行地层测定和监测，通过测量地质参数来了解井筒和地层情况，包括测量井筒内外径、地层压力、井段的物性、电性、成分等多种参数。
随钻测井技术的主要设备包括测井仪、数据采集器、计算机控制系统等。
随钻测井技术的优点是实时性高，能够及时提供地层、井壁等信息，支持即时决策；连续性好，即实时收集和传送信息，能够在钻井过程中持续提供实时信息；安全性高，避免了人工进井测井所带来的危险性；测井质量可靠，避免了人工测井中带来的误差和不确定性。
同时，随钻测井技术可进行多参数、多地层测量，大大提高了勘探和采油的效率。
随钻测井技术在石油勘探和生产中广泛应用，可以实时掌握井筒和地层的物性、成分、流体条件等信息，有助于提高探气、采油效率；并可依据测量数据调整钻头尺寸、钻进速度等参数，提高钻井效率及钻井质量。
此外，随着随钻测井技术的深入研究，它可与其他技术结合进行分层定位、储层精准预测、油田开采模拟等工作，实现现场实时数据流和模型流的结合提供更全面的数据分析，进一步提高了勘探效率和生产效益。
无线随钻测量应用技术认识与建议
无线随钻测量应用技术认识与建议摘要：无线随钻测量技术是复杂结构井钻井技术的重要组成部分,近年来国内相关技术发展迅猛，技术水平不断提高;但是与随钻测量有关的各类复杂情况同样层出不穷。
笔者以新疆某深井为例分析了随钻测量应用技术主要影响因素，对该井无线随钻测量仪器失效情况进行了统计，对造成仪器失效和损坏的原因进行分析，有助于推动无线随钻测量技术的发展。
关键词：深井、无线随钻、失效、损坏、高温高压、震击、钻井液前言：随着复杂结构井钻井技术需求的日益高涨，无线随钻测量技术发展迅猛，得以大面积普及、应用，大大提高了钻井效率，简化了定向操作难度[1、2]。
近年来，随着应用规模的不断扩大，特别是深井和高温高压井的增多，无线随钻测量仪器失效的现象层出不穷。
无线随钻测量应用技术也是一项环环相扣的系统工程，任何环节不匹配都将影响随钻测量的效果，甚至是能否应用成功。
在此以新疆某深井为例对各种影响因素进行剖析，该井地温梯度为2.22~2.45℃/100m，预测目的层温度140℃，地层压力系数1.80~1.95，目的层压力接近100MPa。
该井三开和四开施工过程中，累计出现了8次无线随钻测量系统无法正常工作情况，其中有测量仪器性能方面的问题，也有工况环境评价方法缺失、工程应用技术不完善等方面问题，对该井随钻测量情况的分析将有助于总结经验教训，促进应用技术水平提高。
一、随钻仪器失效情况统计新疆某井三开自井深4800m开始定向，至5615m三开结束，四开6345m完钻，累计出现测量失效的有8趟钻，该井井仪器失效除了延后钻井周期，也带来了巨大的仪器损失，经统计，该井共损坏随钻探管2根，脉冲器4个，电池4根，冲坏钻杆滤清器8根，直接经济损失不容估量。
二、仪器失效原因分析该井井仪器随钻测量仪器失效频发，其原因也是多方面的，根据失效现象并结合现场情况，总结失效原因如下：（1）驱动器外筒抗压能力不足导致破裂本类型故障共发生2次，，均发生于三开井段，垂深在4800m-5600m之间，钻井液密度1.75-1.82g/cm3，井底压力在100Mpa左右，而采用的随钻测量仪器抗压能力仅15000psi，约103Mpa，安全系数不足，完全超出仪器抗压能力，导致三套仪器破裂损毁。
随钻测量方式浅析
随钻测量方式浅析摘要：本文详细介绍了目前随钻测量的几种方式，对每种测量方式的原理和优缺点进行了细致的分析，并提出了未来随钻测量的发展方向。
关键词：随钻测量有线无线随钻测量是获得井下信息最重要的技术手段。
该技术普遍应用在中国各油田的大位移水平井、定向斜井的钻进过程中，并取得了显著的成果，大大提高了油气井的钻采效率比。
本文将介绍目前随钻测量的几种方式，并对随钻测量的发展前景做出浅要的分析。
1 随钻测量的方式目前随钻测量的方式包括有线随钻测量和无线随钻测量两种。
1.1 有线随钻测量有线随钻测量，即带井下电缆的测量方式，是用电缆连接井下探管仪器并依靠电缆而取得测量信号，信号到达地面后，通过地面机进行A/D 转换，并进行编码，最后通过解码得出所需要的井斜、方位等数据。
早期的仪器控管是用磁液加速度计，现在基本上已被稳定性好、可靠性高的石英加速度计取代。
有线随钻测量仪靠电缆传输井下数据，显示直观、迅速，工作性能可靠。
特别是工作面显示速度快，不间断，给定向工程师提供了方便、及时、可靠的定向参数结果。
但其存在着一些缺点，当井斜大于60°以后，由于仪器总成与钻杆壁接触产生的摩擦力以及电缆与钻杆壁接触产生的摩擦力加大，下放仪器会使仪器没有到达井底就被迫停止，需要开泥浆泵冲击仪器到达井底，工序繁琐，工作量大。
其次是在提升仪器时，其最大拉力在循环头到电缆滚筒之间，由于电缆自身的重量加上仪器总成重量以及斜井段电缆与钻杆壁接触产生的摩擦阻力的原因，一旦仪器或电缆遇阻卡，在很大程度上会破坏电缆，从而导致电缆将被截掉一部分，严重时会使整车电缆报废，影响后期施工。
再其次是当电缆或电缆头绝缘性不好时，经常需要重做电缆头，排查电缆故障点，工序很繁琐，会造成时间的浪费。
最后一点是采用有线随钻定向不能打复合钻，钻井速度比较慢。
1.2 无线随钻测量无线随钻测量根据传输介质不同分为泥浆脉冲无线随钻和电磁波无线随钻。
1.2.1 泥浆脉冲无线随钻泥浆脉冲无线随钻是通过泥浆压力变化来传输信号，压力脉冲信号是通过脉冲器与驱动器来完成的，通过泥浆传送信号到地面，再通过地面机进行放大，编码、解码，得出我们需要的井斜、方位、工具面等参数。
我国石油勘探开发中随钻测井技术的应用分析
我国石油勘探开发中随钻测井技术的应用分析摘要：油气资源是国家重要的能源来源，对工业生产、人们的正常生活都发挥着决定性的作用，随着社会发展，对油气资源的消耗也在不断增加，所以对油气资源，勘探的技术要求也有了更高的要求。
为了加强对石油的勘探效率，目前随钻测井技术被广泛应用于探勘工作中，和传统电缆技术相比，该技术能更加精确地完成钻井过程中对周边地质状况、地质结构的实时测量，在复杂程度较高油藏的勘探和开发中具有非常高的优势。
因此需要石油行业需要加强对该技术的利用，提升勘探开发的效率。
关键词：石油勘探；随钻测井；技术应用1随钻测井技术分析随钻测井技术是在钻井设备中内置测量设备，在钻井过程中就能够进行测量工作，该技术可以获得地层岩石物理变量、地层地质特征的实时测量数据，方便快速进行数据的处理和分析工作。
利用钻进过程中的探测，可以获得准确的地层信息，测量得到的数据能够有效反映地层的真实状况，进而为钻进和后续的开采工作创造有力的信息支持。
因此测量得到的数据能够有效反映地层的真实状况。
如果在稳定性比较差、大斜度井、复杂地层状态下进行钻井，通过针对数据进行实时调整可以避免发生事故。
2随钻测井关键技术2.1电成像技术电成像是利用电信号对钻井过程中周边的状况进行扫描，随着该技术的完善，目前已经实现了对钻井过程中周围360°的扫描，而且该技术在钻井液中也有比较安全的应用效果。
根据目前对算法的开发，使用该技术分辨率已经和电缆具有相同的效果，而且由于扫描图像为360°连续扫描，因此该技术获得的图像并没有间隙，具有十分明显的优势。
2.2核磁共振技术核磁共振技术可以获得不同流体性质、不同油层结构的测量结果，通过进行预编程，通过选择不同方法可以采取多样化的原始数据处理方式。
该技术也能满足对所有原始数据进行实时传输的需求，所有数据都可以储存在霍尔储存器中，方便根据需要随时调用，能比较好地满足钻井工作的需求。
2.3核成像钻井技术该技术使用对钻井方向可以进行密度测量，并进行成像，核成技术可以同时对八个扇区区域数据进行测量和成像，具有比较稳定的数据测量和接收效果，扇区内的数据还可以进行日后的地质分析，具有较高的利用效果。
随钻测量与控制技术—概述
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国外发展历程与现状
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1. 发展历程回顾 /随钻测井LWD
Schlumberger、Halliburton和Baker-Hughes三大石 油服务公司掌握先进的LWD随钻测井技术，拥有完 备的LWD系列装备
他们经历了几十年的发展和积累，是主要技术和专 利的拥有者，是主要装备的生产者，是服务的主要 提供者，是市场的主要占有者
地面可调弯角
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国外发展历程与现状
1. 发展历程回顾 /导向钻井技术
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滑动导向
旋转导向
摩阻大 低钻速 低钻压
转盘旋转钻进过 程中随钻完成导 向功能
摩阻小 钻速高 实效高 井眼清洁
20世纪90年代国际上开始了旋转导向钻井 轨迹光滑
系统的研究。
延伸能力强
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国外发展历程与现状
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1. 发展历程回顾 /导向钻井技术
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国外发展历程与现状
1. 发展历程回顾 /随钻测量MWD
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智能钻柱系统
无线电磁波随钻测量(EM-MWD)
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声波随钻测量系统
国外发展历程与现状
1. 发展历程回顾 /工程参数测量
地面仪表 间接测量
钻压 压力 流量
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MWD
参数随钻 直接测量
压力 扭矩 温度 振动 转速
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国外发展历程与现状
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2. 国外发展现状 /随钻测量MWD /Halliburton
ABI Sensor－近钻头井斜传感器
PWD－随钻压力测量系统
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国外发展历程与现状
DRI
2. 国外发展现状 /随钻测量MWD /BakerHugues
井下随钻测量技术及发展方向探讨
转 换 成 电信 号 ； 温 度 传感 器 把 当 时井 下仪 器 工 作 的环 境 温 度 转 换 成 电信号 。 这 些 电信 号 经 它们 相 应 的 电子 线路 放 大 整 理 后 ， 由脉 冲 多路 调 制 器 收 集 起 来 ， 并 把 这 些 电压 信 号 按 比例地 转 换 成 时 间脉 冲 ， 按 一定 时序 把 它 们 送 到 电缆 驱 动 器 ， 经 单 芯 恺 装 电 缆 送 到 地 面 仪器 电子计 算 机 。 地 面 仪 器 电 子 计 算 机 的 电 源 系 统 有 一 个 信号分离电路 ， 把 这 些 数 据脉 冲 送 到 接 口板 。接 口板 在 中央 处 理 机 的 控 制 下 ， 采 集 数据、 分离 出各 个 参 数 、 把 各 参 数 转 换成 数 字， 送 到 中央 处 理 机 板 ， 通 过 计 算 把 结 果 送 到 面 板 显 示 部 分， 供 定 向井工 程 师选 择 磁性 工具面、 高边 工具 面 、 井 眼倾 角、 原 始 方位 、 修 正 方位 磁 场 强度 、 磁 倾 角由于 科 学 技 术 的 快 速 发 展 ， 使 井下各种动力钻具 得以 发展起 来， 存 这 种 情况下， 随 钻 测 量 仪 被 研 制 开 发 出来 ， 并 在 钻 井 中进 行 应 用 ， 这有 效 的推 动 了定 向钻 井 工艺 的发展 。 由于 随 钻 测 量 仪 具 有 实 时 监 测的功能， 的 怪 可以 在 定 向钻 井 时 为： ｌ 作 人 员实 时提 供 方 向、 温 度 和 方位 的参 数 ， 对 井 下钻具 的工作状 态进行实 时掌握 ， 使 钻 井 井 眼的轨 迹得到较 好的控制 。 而 且 在 由于 地 层及 其 他 原 因所 导 致 的 钻 具 偏 移 的 情 况 更 易 于 纠 正 。所 钻 出来 的 井 身 质量 较 好， 轨 迹 圆滑 ， 有 效 的 减 少或 是 避 免 了钻 井 事 故 的
随钻测量技术的研究与认识
随着钻井技术的不断发展，定向井工艺技术的出现推动了随钻测量技术的不断发展。
从上世纪50年代，随钻测量技术就已经开始使用，到上世纪70年代无线随钻测量技术研发并现场试验成功，引起了人们的关注，使其迅速发展。
伴随着水平井施工任务的不断增加，高难度井的数量也在不断增加，随钻测量技术也突破一个又一个难题发展到现在的随钻测井技术和旋转导向技术。
一、随钻测量技术的分类随钻测量技术就是指在钻进过程中通过井下测量仪器测量所需的井眼轨迹数据，然后利用各种不同的方式将数据传输至地面，地面系统接收后进行解码得到井下所测数据。
目前，随钻测量技术根据其功能可以分为随钻测井技术（LWD）、随钻测量技术（MWD）等，其中随钻测量技术主要是测量轨迹控制所需要的参数，如井斜角、方位角、工具面角等；而随钻测井技术除要提供上述参数外，还要测量所钻地层的地质参数，如自然伽马、电阻率、中子密度等。
随钻测量技术根据其采用的数据传输方式不同，可以分为有线随钻测量技术、无线随钻测量技术和其他方式。
有线随钻测量技术具有传输速率高，测量项目齐全等优势，但是其施工不方便，需要停止钻井作业才能施工，因此会耽误较多时间。
无线随钻测量技术又可以根据其传输介质分为泥浆脉冲方式、电磁波方式、声波方式；其中泥浆脉冲方式技术最为成熟，使用受限较小，所以其应用最为广泛，但是它受到泥浆性能的影响严重，比如在泡沫欠平衡钻井中就无法使用；电磁波传输方式不受钻井液性能的影响，所以适合于欠平衡钻井，但是它的传输深度受到地层电阻率的限制，所以其应用范围并不广泛，只能在某些区块应用较多；声波传输方式目前还处于研发阶段，最近也有报道该方式现场试验成功的案例，但是还没有形成商业规模；其他的无线随钻测量技术主要是指智能钻杆，其传输速率快，同时不受泥浆性能的限制，但是其生产成本高，现在只处于试验阶段，距离规模化商业应用还有一段时间。
二、随钻测量技术的研究现状近年来，国内外石油企业和高校对在不断的研发更加先进高效的随钻测量仪器，所以随钻测量技术也在不断的快速发展。
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随钻测量技术的研究与认识
摘要随钻测量技术的发展，是综合了石油钻井行业的多学科，甚至包含测井、录井、地震和地质等多种学科知识的现代化前沿技术。
在实施钻井的同时，可以对井下情况进行及时测量，并根据采集的信息对钻井作业给出综合分析与研究，从而简化钻井作业程序，节省钻井时间，提高钻井作业精度，降低钻井作业成本，使钻井的取向更加正确，特别是在复杂的水平井钻井中，发挥最大的技术优势。
关键词随钻；测量；技术；钻井；分析
中图分类号te2 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）
37-0061-01
1 随钻测量技术的发展
早在上个世纪30年代，世界上一些钻井技术发达国家就已经提出随钻测量的想法，但由于传输技术的相对滞后，在后续的几十年内，随钻测量技术发展相对滞后。
在上个世纪50年代后期，正脉冲泥浆传输系统的研制成功并得到应用，直到上个世纪70年代，随钻技术由于人们的再认识才得到了充分关注和发展。
上个世纪80年代末，水平井钻井等一批先进的钻井技术和工艺得到跨越式发展，使随钻测量技术得到兴起。
我国从上世纪90年代开始，水平井技术不断成熟与发展，也推动了随钻测量技术的迅速发展。
2 随钻测量技术的分类
随钻测量技术就是在钻井过程中利用相应的传感器及时探测钻井过程中所发现的信息，并实时传到地面反馈的有关一系列技术。
需求可分为随钻测井（lwd）、随钻测量（mwd）、地质导向（gst）等，其中mwd的测量工程参数主要包括井斜、钻井方位方向和工具角度；lwd除提供工程参数外还需要地层参数，并且具有方向性判断的功能。
根据信息传输方式的不同，钻井的配套测量技术包括有线随钻、无线随钻和其他方式。
有线随钻，信息传输率高，且可以给井下传感器供电，但给钻井施工带来不便；无线方式又可分为泥浆脉冲式、电磁波式和声波式，泥浆脉冲式最用，也最成熟，但其受泥浆特性的影响，信息延迟较大，电磁波式传输受钻井液特性的影响小，适用于欠平衡钻井，但其最大传输深度受地层电阻率影响较大，声波传输方式等目前的应用还不能形成规模。
3当前钻井技术中随钻测量技术的研究现状
近年来，国内外相关企业在随钻测量技术的研究方面也做了大量的艰苦细致的工作，取得了一定的积极成果，特别是中国石油长城钻探工程有限公司作为国内最大的钻井技术施工企业，在国内外钻井市场中，采用定向探管（井斜、方位、工具面测量仪器）已达到国际先进水平。
中国石油天然气集团公司随钻研究中心研发的地质导向工具，已成功试验。
在传输方面，大多还在使用正脉冲方式的罗成熟技术。
如在轨道设计方面，要充分利用mwd及lwd近钻头
井斜测量的数据，控制造斜达到一个稳定的值需要大量的时间来不停的摆工具面滑动，只有把动态数据与随钻测量得到的数据进行有机结合，及时处理变化率，才能选择更佳的钻入轨迹。
4随钻测量技术的需求分析
根据随钻测量技术的优点，可以分析其市场主要有以下几个方面：
1）海上钻井
海上钻井费用大，时间紧，且海上平台打得多是斜井和水平井，海上钻井使用随钻测量的已占到95%以上；
2）定向水平井
由于定向水平井要求更精确的井眼轨迹，需要随钻测量；
3）欠平衡井由于欠平衡钻井，风险加大，需要检测井下压力。
随钻测量技术应用有以下几个优势：
1）安全
井下传感器采集相关信息后传到地面，工程师可以根据所得到的信息，及时做出判断，采取相应得措施，保证施工的安全；
2）精确钻井
可以根据信息，判断油水界面，地层岩性，近而可以实现钻头在最佳方向、位置钻进；
3）地层评价
有些特殊井况实现电缆测量比较困难，可以利用lwd所获得的
信息实现地层评价。
5 今后主要研究方向
电磁随钻传输技术是随钻技术的一个重要瓶颈，是急需解决和突破的难题，特别是对于定向探管、司钻信息显示、地面系统和钻井深度、方向的精确性反馈技术等等；随钻测量和地质导向工具（如测量钻头的方位，地层评价与预测软件，井下传输设备研发等都是需要今后不断研究考虑的问题）。
采用随钻测量方式，要充分利用测量施工技术参数，保证更准确的数据等。
随钻测量技术涉及的专业比较多，我国当前的随钻技术研究与应用还有一定的差距，在国内mwd仪器已有部分的面市，不过还有很大有待改进的地方，但我国的lwd仪器几乎全部依赖进口，并且还有所为“技术保密”的封锁，一般最高只能卖到具有方位、自然伽马、电阻率和钻铤振动等几个基本参数测量功能的产品。
随钻测量技术应用主要包括以下几个方面：
1）避免中途及完井电测，节约投资，提高施工效率；
2）分辨薄油气层，有效开发地下油气资源。
判断地层变化，预测轨迹在油层中行进的情况；
3）分辨地层，确定地层岩性，砂泥岩含量评价；
4）分辨油气水以及油/气，油/水界面；
5）预测高压地层，实现无风险钻井；
6）缩短钻井周期，减少油气的浸泡时间，减少拥油层污染。
6 结论
随钻测量技术的出现，使得钻井技术参数得到了更加直接和便捷的获取渠道，使钻井的精确性和方向性、科学性更加完善，为钻井及地层评价提供了有效的数据支持，但只有把随钻测量所得到的数据与现场情况实现有机结合，充分考虑到可能发生的事件，才能更加科学地得到合理应用，并且，随钻测量的地面处理部分要不断增加系统性，集处理与分析于一体，并具有钻井轨道设计、地层评价，导向决策等功能，使钻井的效果更加理想。
参考文献
[1]李克向随钻测量压力数据能提高钻井效能[j].钻采工艺，2003(1).
[2]我国电磁随钻测量技术研究进展[j].石油钻采工艺，
2008(5).。