8 随钻测井 LWD
LWD特点及用途-new
40571
40542 40576 45727 40106 40107 50538 40576 40576 50538 50538 45727 50508 40571 40571 45756 40571
冀东
冀东 冀东 冀东 冀东 冀东 冀东 冀东 冀东 冀东 冀东 冀东 冀东 冀东 冀东 冀东 冀东
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LWD特点及用途
LWD是在MWD的基础上，加上地质参数测量短节，以特殊的连接方式组合
而成的井下测量系统，属于正脉冲无线随钻测量范畴，仍以泥浆脉冲作 为传输介质。
采用钻铤集成化结构设计，在短时间内完成仪器在井口的连接，大大节
约了现场组装调试的时间，在现场作为BHA的一部分，经井口开泵测试后， 可直接下钻，节约井队作业时间。
率能够对更深的地层进行测量，并且对环境和地层具有更大的抗干扰性。
该系统具有实时实现地质导向功能，又具有利用存储器数据详细分析已
钻遇地层的功能，部分油田的开发井利用LWD的MEM曲线，已不再电测， 而直接进行开发作业。
距仪器总成底部1.3m的近钻头井斜，为定向井工程师实现井眼轨 迹控制提供了较大便利。 APLS（Advantage Porosity Logging Service）系统利用CCN （Caliper Corrected Neutron）和ORD （Optimized Rotational Density）组合，能够得到高质量的岩石孔隙度和岩性密度测量。 CCN使用镅—铍241作为放射源，CCN工具具有补偿功能并且具 有环境特性描述功能的种子空隙度随钻测井工具。该工具能够 适应局大部分钻井施工的要求，能够适应不同的地层环境。并 能提供与电缆测井相同质量的孔隙度测井曲线 ORD使用铯137作为放射源，用近探测器和远探测器去探测 Gamma射线受地层的影响而被衰减和吸收的情况。三个声波传 感器安装在工具的下端，其中一个与探测器成一条线，另外两 个在两边120°位置，大大提高采样率，增加了仪器在随钻过 程中的可靠性。 该仪器具有6种脉冲宽度设置，（1s.0.8s.0.5s.0.36s.0.32s.0.24s）， 依据井队设备状况可随时用DOWNLINGK功能改变井下仪器的脉冲传 输宽度，加之独特的组合码解码方式，大大加速了数据传输速度。
LWD随钻测井技术在水平井中的应用
LWD随钻测井技术在水平井中的应用胜利石油管理局钻井工程技术公司前言随钻测井仪器早在上个世纪30年代就开始研究，通过不断的尽力和实践，到60年代初期，研制出了自然伽玛和电阻率随钻测井仪器，但由于工艺技术掉队，仅在有限的几口井中投入使用。
80年代，具有商业应用价值的随钻测井仪器和工具的出现，随钻测井技术开始大规模应用于生产。
各类功能全面、性能优良、能知足各类井眼尺寸随钻施工的新型地质导向仪器接踵出现。
目前，FEWD与国际上其他著名石油公司的地质导向仪器一路，已经普遍应用于石油勘探与开发领域。
自1999年胜利石油管理局钻井工程技术公司率先从美国哈里伯顿公司引进具有世界先进水平的LWD地质评价无线随钻测量仪以来，前后在胜利油田桩西、孤岛、东辛、河口、现河、草桥、临盘等采油厂投入利用，主要用于对采用常规钻井技术难以开发的薄层油藏、复杂断块油藏、存在边水/底水的薄层油藏、边远油藏、超稠/特稠油/低渗透剩余油藏等油藏的钻井开发任务，到目前为止累计完成了304口水平井的施工，其中哈里伯顿LWD完成274口井，吉尔林克LWD完成30口井。
在这些井的施工进程中，利用LWD对地层能够有效识别的优势，解决薄油层水平井的油层薄、中靶难和如何保证井眼轨迹在油层中的最佳位置穿行等难题，提高了水平段在油层的穿行率，取得了可观的经济效益。
第一章 LWD仪器简介胜利石油管理局钻井工程技术公司现配备有美国哈里伯顿公司生产的LWD系统和英国吉尔林克公司生产的LWD系统。
哈里伯顿公司的LWD系统测井参数包括自然伽玛（DGR）、电磁波电阻率（EWR-PHASE 4）、补偿中子孔隙度（CNP）和岩石密度（SLD）等4道测井参数。
吉尔林克公司LWD系统测井参数包括自然伽马、感应电阻率（TRIM ）两道测量参数。
哈里伯顿公司随钻测井井下仪器简介1.1.1 自然伽玛传感器（DGR-Dual Gamma Ray）DGR传感器采用双向伽玛测量技术，即包括有两组伽玛射线探测器（盖革-米勒计数器）。
LWD随钻仪器参数
一、井下工具技术规范MWD类型350系统650系统1200系统悬挂短节外径4-3/4″6-1/2″8″9-1/2″121mm 165mm 203mm 241mm无磁钻铤内径（扶正器尺寸）2.815″ 2.815″3-1/4″3-1/4″71.44mm 71.44mm 82.55mm 82.55mm悬挂短节长度31ft 6ft 6ft 6ft9.449m 1.829m 1.829m 1.829m 悬挂短节扣型311×310 411×410 631×630 731×7303-1/2″4-1/2″6-5/8″7-5/8″上扣扭矩Ft.lb 9900 30000 47000 83000 N.m 13400 40700 63700 113500注意：以上扭矩允许有±10％的波动。
最大狗腿度滑动30°/30m21°/30m14°/30m14°/30m30°/100ft21°/100ft14°/100ft14°/100ft 滚动14°/30m10°/30m8°/30m8°/30m14°/100ft10°/100ft8°/100ft8°/100ft 二，井下仪器工作条件泥浆泵双缸或三缸空气包充气量推荐充气压力为立管压力的30～40％允许泥浆排量350系统9.50～22.1升/秒（150～350GPM）650系统14.2～41.0升/秒（225～650GPM）1200系统22.1～75.7升/秒（225～1500GPM）水基泥浆（清水或盐水）泥浆类型油基泥浆（原油或矿物油）泥浆密度小于2.170g/cm3（18PPG）含砂量小于1％（推荐小于0.5%）塑性粘度小于50cp可承受最大压力15000Psi（104MPa）最高工作温度125℃（302°F）堵漏材料不允许使用三、系统测量精度方位角±1.5°(Inc.>10°，Dip<70°)井斜角±0.2°磁性工具面±2.8°高边工具面±2.8°测量数据修正时间 3.5min/5.5min工具面修正时间14s/9s，传输频率0.5Hz/0.8Hz第2页共2页。
LWD随钻测量仪器现场使用问题及解决策略
LWD随钻测量仪器现场使用问题及解决策略作者：杨英浩来源：《中国化工贸易·中旬刊》2018年第02期摘要：通过对LWD和EWR的介绍以及仪器工作原理的剖析，探讨在施工现场使用LWD无线随钻测量仪器使用时会出现的问题以及原因，提出相应处理方法，以尽快解决问题，减少测量数据的误差。
关键词：LWD；使用问题；思考1 LWD的定义LWD 意为随钻测井，其除了能够测量井眼轨迹参数外，还能测出地质参数、钻井工程参数。
其是在 MWD 基础上发展起来的，用于解决水平井和多分枝井地层评价及钻井地质导向而发展起来的一项新兴的测井综合应用技术。
它的应用大大方便了人们在地质工程中的工作步骤，提高了施工效率，缩短了探测周期。
2 仪器主损耗点及损耗原因2.1 设备运作主损耗点笔者已调查LWD设备引进至今大部分的施工资料，并将其归纳总结。
整体结构中消耗量最大的部件分别为：负责将各方压力值转化为电能信号的传感装置、可感应放射线交流的传感装置、管道连接固定装置以及管道固定装置的外部金属保护物等。
2.2 损坏的原因分析①钻井液性能不达标，无法适应仪器的需求。
钻井液就是为了LWD仪器的使用和运转所生产的“机油”。
钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。
因为井下的工作环境十分复杂，甚至容易出现卡钻事故，而钻井液的性能高低决定了仪器处理钻孔内介质的能力，也是有效避免仪器零部件受到砂砾等介质磨损的重要因素。
但是现场钻井液人员素质和能力参差不齐，导致施工過程中钻井液性能不稳定，不能满足施工过程中仪器的需求，因此易导致井下多次发生“事故”，增加仪器耗损和破坏的可能性。
②造斜率偏高。
设备虽然不断升级，但是使用途中依旧会发生不符合设备使用标定规格的现象。
现查明所用设备对开采现场有严格的造斜率角度值要求，但就观察设备损耗较多的现场记录发现，大部分情况下操作人员并未按照技术要求进行作业，从而导致设备在不规则状态下动工，仪器分节部位处于多余作业活动区，其外部护层长期被迫参与土层震动，造成过度损耗。
MWD和LWD的区别
MWD和LWD的区别
2010-10-06 12:47
目前在水平井钻井中的主要技术是MWD（即随钻测斜），用于地层评价的称为LWD（随钻录井或FEMWD—地层评价随钻测量系统）。
随钻测量系统由井下传感器组件、数据传输或井下记录装置与地面检测处理设备组成。
所有随钻系统应用紧靠钻头上部的传感器来测量钻井参数与地层参数。
钻井期间测量的数据实时传输导地面。
MWD一般能测量井斜、方位及工具面方向。
LWD除上述外，还可以测量电阻率，自然咖玛，岩性密度、中子、声波等地层参数。
另外，还可用钻具振动分析技术来指导定向钻进。
水平井成功钻进的基础是LWD数据和MWD方向数据。
LWD工具提供能评价井眼所钻地层的信息。
这些数据决定如何改变井眼的方向使之达到所希望的目标。
这种方法就是所说的“地质导向”（geosteering）。
地质导向技术包括可靠的导向系统（MWD）、改进的新型地层物理测量、测井数据模型，近钻头传感器和测传马达，以及具有三维地震方法处理的详细的构造图。
以下是地质导向钻井中使用的典型的井底组合和钻柱组合：钻头 + 地质导向系统（测传马达，近钻头电阻率，咖玛和井斜，发射至接受端节）+ 地质导向工具接受端节（用于接受来自导向系统的数据，LWD测井质量，电阻率和咖玛数据）+ MWD测斜仪（测量的心脏，供电测斜和数据传输）+ 无磁钻铤（是为把MWD的方位误差减至最小或安装LWD的中子空隙度仪器）+ 钻杆。
随钻测井 LWD
geoVISION 侧向电阻 率
▪ 适用于高导电性泥浆环境 ▪ 提供钻头，环形电极以及三个方位聚焦纽扣电极的电阻率 ▪ 高分辨率侧向测井减小了邻层的影响 ▪ 钻头电阻率提供实时下套管和取心点的选择 ▪ 三个方位纽扣电极提供三种深度的微电阻率随钻成像，可解
– 随钻测井技术和工具: • 岩性，工具测量曲线
• 工程应用软件和电脑技术
– 可视化的井眼轨迹位置和超前预测的工程应用软件 – 可实现基于网络的井下数据处理和存取 – 远程服
务
• 人员和作业程序
– 地质导向师进行实时导向服务 – 客户地质师 – 钻井工程师和定向井工程师
随钻测井技术和工具
斯伦贝谢随钻测井技术—Vision系列
井斜 well deflection, well deviation
• 井斜角就是井眼方向线与重力线之间的夹 角
井眼方向线与重力线都是有方向 的。井斜角表示了井眼轨迹在某 点处倾斜的大小。
斜度与分类
• 1.低斜度定向井：井斜小于15度
• 2.中斜度定向井：井斜在15-45度之间
• 3.大斜度定向井：井斜在46-85度之间
随钻测井
定义
• 随钻测井LWD ：一般是指在钻井的过程中 测量地层岩石物理参数，并用数据遥测系 统将测量结果实时送到地面进行处理。由 于目前数据传输技术的限制，大量的数据 存储在井下存储器中，起钻后回放
• 随钻测量MWD： 一般是指钻井工程参数 测量，如井斜、方位和工具面等的测量。 有时，MWD泛指钻井时所有的井下测量。
LWD特性及适用范围
4-3/4”工具
6-3/4”工具
MWD井斜、方位传感器
岩性密度
7.5.米
3.2米 1.6米 1.1米
12.74米
9.58米 5.56米
2.8米 1.3米 0.8米
中子孔隙度
中、深、浅电阻率 近钻头井斜传感器 伽马传感器
一、LWD特性及适用范围
1、LWD仍属于无线随钻测量系统； 2、既能提供MWD参数又能提供地质参数； 3、实时传输的数据能够实现地质导向功能； 4、近钻头井斜传感器为预测钻头位置的垂身 提供了极大便利； 5、井下仪器存储功能能够提供更强大信息； 6、随钻测量测得的是新鲜地层的地质特性； 7、具有代替电缆测井的发展趋势； 8、利用该系统能够大大提高砂岩钻遇率；
石油钻井随钻定向GEOLINK LWD无线随钻使用要求
GEOLINK LWD无线随钻使用要求一、对钻井液和净化设备的要求1．钻井液的含沙量必须小于0.5%。
2．若调整钻井液性能，应预先通知仪器工程师作好准备，因为调整钻井液性能，有可能造成井下仪器一段时间工作不正常。
3．禁止在钻井液中加堵漏剂和玻璃球等大颗粒物质，以免损坏井下仪器或造成井下仪器工作不正常（随钻堵漏剂除外）。
4．正常钻进时，必须保证两级（振动筛、除沙器）以上钻井液净化设备正常工作。
二、对钻井泵和循环系统的要求1．钻井泵的上水要好，泵的效率要求在95%以上。
2．钻井泵的空气包压力要稳定，按要求补充其压力为钻井泵正常工作时压力的1/3，若使用双泵，两台泵的空气包的压力应一致。
3．泵的阀体、阀座、凡尔、缸体、缸套、活塞和弹簧要完好，确保泵上水良好，如发现某一部分有不正常工作迹象，应及时检修泵，否则会影响LWD仪器正常工作。
4．整个循环系统所使用的滤网要干净，泵出口滤网在使用仪器前要进行清洗，确保钻井液通过自如。
5．需使用钻杆滤清器，以防大颗粒或其他物质卡住仪器，造成仪器不工作或坏。
三、对井队电源的要求1.必须提供连续稳定的220V，50~60Hz的交流电源，交流电源工频不稳可能造成LWD地面仪器不正常工作，若要停电或倒发电机，应预先通知仪器工程师。
2.根据仪器工程师的要求，将仪器房电源接到相应位置（尽可能配专线）。
四.钻进过程中仪器使用要求1．仪器入井前，需要在井口开泵测试仪器。
2．下钻速度要求平稳，严禁猛冲、猛撞。
3．起下钻过程如遇井下复杂情况，请立即联系仪器工程师，由仪器工程师配合井队选择较安全措施处理井下复杂情况，防止损坏仪器造成更大损失。
4．定向钻进时应均匀送钻、平稳加压，如果遇到较快钻时应控时钻进保证地质数据的测量。
一般控制钻进速度不超过1米/分钟。
5．钻进时，应将钻杆滤清器放入方钻杆下方的第一根钻杆内，要求每接一次单根，取出清理一次，并重新放在方钻杆和最上面一根钻杆之间。
注意，切勿将钻杆滤清器随钻柱一起下井。
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logs. logs. 实测曲线与模拟曲
线不吻合
logs. logs.
Formation Model Formation Model Updated Updated Formation Model Formation Model Formation Model Formation Model Updated Formation Formation Model Model 更新后地层模型 地层模型 Updated Formation Updated Formation Model Formation Model Model 更新后地层模型 地层模型
钻井优化 – 旋转导向系统的优点
所有部件都随着钻具一起旋转
— 更好地携带岩屑，清洁井眼
— 优化时效，缩短钻井周期 — 提高井眼质量 — 减少井眼垮塌和卡钻风险 — 有助于提高测井数据质量
— 精确控制轨迹，提高钻遇率 - 造斜率控制
— 使下套管和完井作业更顺利
斯伦贝谢地质导向的主要技术
方法 1 – 传统（无）方向性随钻测井实时地质导向技术 方法 2 – 随钻成像实时地质导向技术
Porosity / NGD Spectroscopy / Sigma Resistivity
Ultra-Sonic Caliper Azimuthal Density / PEF
钻井优化技术_旋转导向系统
更平滑的轨迹，更规则的井眼，更快的速度
PowerDrive Xtra
第一代旋转导向系统 全程全部旋转 累积进尺超过一千万 英尺
• • • • • •
随钻中子密度孔隙度测井– LithoTrak 随钻高分辨率电阻率成像测井– StarTrak 随钻声波测井– SoundTrak 随钻核磁共振测井– MagTrak 随钻地层压力测试器– TesTrak 随钻方位电阻率测井– AziTrak
贝克休斯随钻测井工具组合
测量数据及应用
Lateral Stratigraphic Uncertainty
为什么进行实时钻井地质导向？
-地质模型的主要不确定性因素
The ThePlan: Plan:
Target 1 40 ft Target 2
The ealiБайду номын сангаасy: TheR R eality:
Target 3
为什么进行实时钻井地质导向？
方法2：方位成像技术
方法3：深边界探测技术
Courtesy of Statoil Veslefrikk Field
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Real Time Boundary Direction
Real Time Distance to Boundary
贝克休斯随钻测井工具系列
• 随钻自然伽玛和电阻率测井 – OnTrak(LWD/MWD)
随钻测井MWD/LWD
MWD -- Measurement while drilling LWD -- Logging while drilling
传统电缆测井的局限性
电缆测井总是在钻井完工之后，用电缆将仪 器放入井中进行测量，然而，在某些情况下，如： 井斜超过65度的大斜度井甚至水平井，用电缆很 难将仪器放下去 井壁状况不好发生坍塌或堵塞也难取得测井资料 钻井液滤液总要侵入地层，钻完之后再测井，地 层的各种参数与刚钻开地层时有所差别
井斜 well deflection, well deviation
• 井斜角就是井眼方向线与重力线之间的夹 角 井眼方向线与重力线都是有方向 的。井斜角表示了井眼轨迹在某 点处倾斜的大小。
斜度与分类
• • • • 1.低斜度定向井：井斜小于15度 2.中斜度定向井：井斜在15-45度之间 3.大斜度定向井：井斜在46-85度之间 4.水平井： 井斜在86-120度之间
• OnTrak –获取自然伽玛和电阻率曲线：地层对比 和计算含油气饱和度 • LithoTrak–随钻中子密度孔隙度测井：岩性识别、 气层识别、计算孔隙度以及井眼崩塌和裂缝识别 • StarTrak –随钻高分辨率电阻率成像测井：分析裂 缝、孔洞等的性质 • SoundTrak–随钻声波测井：孔隙度和渗透率的预 测 • MagTrak–随钻核磁共振测井：无源的孔隙度、可 动流体分析
井下附加动力 可使用X5或Xceed 承受更大钻压，输出 更高扭矩
26” -17 ½” Bit Sizes 14 ¾” -12 ¼” Bit Sizes
14 ¾” -12 ¼” Bit Sizes 9 7/8” -8 ½” Bit Sizes
10 5/8” Bit Size 9 7/8” -8 ½” Bit Sizes 6 ½ ” -5 3/4” Bit Sizes
sonicVISION声波
新的高能宽带发射器: 4-25kHz 更强的地层信号,可兼容频率用于
地层耦合,声波孔隙度
sonicVISION memory
这种频宽使得斯通利波能够用于快
地层（如碳酸岩）评价, 裂缝宽度和 渗透性评估- Stoneley
快速横波用于分析岩石机械特性
随钻测井技术_Scope系列
-油藏的不确定性：油水界面
泥岩
薄油层 水层
油水界面解释的不确定性 ：(开发初期)通常 +/- 2 米
为什么进行实时钻井地质导向？
-储层不确定性：储层岩性、物性
白云岩
方解石
石膏
为什么进行随钻地质导向？
地质导向核心技术服务的组成
• 井下工具
– 钻井技术和工具: • 可钻性和钻井方式(常规钻进/全程旋转钻进) – 随钻测井技术和工具: • 岩性，工具测量曲线
•
工程应用软件和电脑技术
– 可视化的井眼轨迹位置和超前预测的工程应用软件 – 可实现基于网络的井下数据处理和存取 – 远程服 务
•
人员和作业程序
– 地质导向师进行实时导向服务 – 客户地质师 – 钻井工程师和定向井工程师
随钻测井技术和工具
斯伦贝谢随钻测井技术—Vision系列
arcVISION 感应电阻率 geoVISION 侧向电阻率 adnVISION 方位中子密度
EcoScope 多功能随钻测井
StethoScope 随钻地层压力 测量 PeriScope15 随钻方位性地层边界测量 MicroScope 微电阻率成像
EcoScope – 多功能随钻测井
多功能随钻测井仪：安全的结合钻井和地层评价
–
–
传感器于一体。 多功能随钻测井仪地层评价测量包括 • 20条电阻率，中子孔隙度，密度 ，PEF测量 • ECS 岩石岩性信息 • 多传感器井眼成像和测径器 • 地层Σ因子测量碳氢饱和度 钻井和井眼稳定性优化 • 环空压力数据优化泥浆比重 • 三轴震动数据优化机械钻速 更安全、更快、更优化！ • 减少组合钻具时间 • 较少的化学放射源，高机械钻速同时得到高数 据质量 • 测量点更靠近钻头，减少口袋长度！
26” -17 ½” Bit Sizes 14 ¾” -12 ¼” Bit Sizes 10 5/8” Bit Size 9 7/8” -8 ½” Bit Sizes 6 ½ ” -5 3/4” Bit Sizes
Xceed
独特的工作原理 减少与井壁接触 更高的改变井轨能 力，近钻头井斜
vorteX
Red curves show
Actual logs do not Actual logs Actual logs match modeled donot not do logs. match match Actual logs do not Actual logs do not Actual logs do not 实测曲线与模拟曲 modeled modeled 线不吻合 match modeled logs. match modeled match modeled
LithoTrak的优势
与OnTrakSM结合使用，自然伽玛和密度成像对比,识别岩性变化
StarTrak–随钻高分辨率电阻率成像测井
• StarTrak测量电极
电成像与伽玛和密度成像的比较?
通常可通过StarTrak高分辨率电阻率成像分析微裂缝和地层沉积特征
随钻测量的价值观
客户需求
日进尺
油藏
高效钻井
减少非生产时间 提高机械钻速
钻井与测量
优化地质导向
最大化 油层泄油面积
动力和方向
地质导向（ Geosteering ）技术定义
地质导向是指在水平井的钻进过程中，根据地质 资料，随钻测井及其他测量数据，实时地调整井眼轨 迹的测量控制技术。 它的目标是优化水平井轨迹在储层中的位置降低 钻井、地质风险，提高钻井效率帮助实现：单井产量 最大化和投资收益最大化
于是人们把测井仪器放在钻头上，一边钻进一边 就获取地层的各种资料，这就是随钻测井。
随钻测井
定义
• 随钻测井LWD ：一般是指在钻井的过程中 测量地层岩石物理参数，并用数据遥测系 统将测量结果实时送到地面进行处理。由 于目前数据传输技术的限制，大量的数据 存储在井下存储器中，起钻后回放 • 随钻测量MWD： 一般是指钻井工程参数 测量，如井斜、方位和工具面等的测量。 有时，MWD泛指钻井时所有的井下测量。
为什么进行实时钻井地质导向？
-钻井作业的不确定因素
工程靶点 测斜不确定性 +/- 10 米 设计井眼轨迹
地质靶点
为什么进行实时钻井地质导向？
-地质模型的主要不确定性因素
Structural Uncertainty (TVD)
Structure Top
Top Base
Lateral Dip Uncertainty
proVISION 随钻核磁共振
sonicVISION 随钻声波 seismicVISION 随钻地震