水平井随钻地质导向钻井技术研究
随钻测井及地质导向钻井技术
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
论水平井钻井的测井地质导向方法与技术
论水平井钻井的测井地质导向方法与技术摘要：领先的钻井和采油技术-----水平井钻井，对油田的开发具有划时代的意义。
水平井钻井技术的适用性和先进性，是油藏地质研究和钻完井技术、采油作业技术的有机结合，在油田施工作业中发挥更加重要的作用。
积累水平井钻井的经验资料、参照水平井钻井历史数据、建立预测模型归纳地质特征，为以后水平井钻井奠定了坚实的基础。
关键词：水平井应用局限前景一、测井地质导向方法与技术的意义与效益地质导向钻井施工过程中，技术人员将井下动力钻具和可调径稳定器与地质仪器有机的结合起来，使地质参数测量点与钻头之间的距离有效的减短，地层中的变化数据及早的传输上去，这样控制了钻头的轨迹，有效地避开油与气、油与水的分界点，有利于钻头穿行于油气层的上界或下界，降低了开发完井的费用，提高了单油井的产量，从而提高了施工的效益。
油田施工作业中，以前没有引起重视的小油层、断块油层、认为缺乏开采价值的油层随着水平井钻井技术的推广应用，石油公司改变了陈旧的观念，运用先进的水平井钻井科学技术，降低了开发成本，减少了资金投入，对薄油层进行了有效开采提高了效益，提高了勘探开发效率，获得了丰厚经济利润。
二、测井地质导向方法与技术的实际应用钻井工业是以开发地下石油资源为最初目的的，科学技术的发展、长远宏观的眼光、经济观念的改变促使人们改变陈旧的工作方式，追求更高经济效益。
在实际施工过程中，人们逐渐发现普通的直井、定向井在采油中受到很大的局限，不能彻底完整的实现施工目的，投资大、效益低的弊病逐渐显现出来，只有改变以前的采油方式，才能最低限度减少钻井的数量，而开采出最大限度的石油，获得最大的回报，减轻对环境的影响，成为人们关注的热点问题。
随着科学技术的不断推进，而水平井钻井技术的应用，恰恰改变了这一问题，它改变了井身与储层的接触面积，改变了储层的流动条件，水平井段由垂直井段的转变的施工难度由大逐渐变小。
技术人员对钻井过程中的测量技术随物理学中重力场的开发，测量地磁场测量方位角准确性的提高，天体坐标系测量的变化逐渐提升，井眼轨迹得到了有效的控制，针对不同的井眼轨迹状况及时控制并调整井眼轨迹，圆满实现了地质目的。
水平井钻井技术的研究与应用
水平井钻井技术的研究与应用关键词：水平井技术设备一、水平井技术的发展沿革1.水平井的基本概念水平井是指井眼在油层中延伸较长距离、井斜角在85°以上的油井。
井眼必须在油层中延伸出较长的距离是其核心内容。
2.水平进的分类水平井按照不同的标准可以有不同的分类：按照类型可分为常规水平井、分支水平井、套管侧钻水平井；按照用途可分为注入水平井、生产水平井和横向勘探水平井。
3.水平井技术的发展经过十多年的迅速发展，水平井钻井技术的配套工具仪器逐步完善，水平井钻完井工艺技术也越来越精湛，其作为开发油藏的常规技术在得到更为广泛的推广使用。
水平钻井中多项技术不断优化，如：井眼轨迹控制技术、设计技术、下部钻具组合优选、确保施工安全和防止油层污染的钻井液完井液技术、组合完井工艺技术、组合完井工艺技术、大扭矩多级马达、可控弯接头、变径稳定器、水力加压器、高效pdc钻头、mwd和lwd仪器等一大批先进的工艺技术、工具和仪器等在水平井钻井中被广泛应用，创造了水平井井深、水平段长度、水平井施工周期、水平位移等多项世界记录。
二、水平井技术的应用现状和国外先进的水平井技术应用相比之下，虽然我国也已经在普遍采用这项生产技术，但是在钻井设备、钻井工具和仪器方面还存在很大差距，由其是自动化钻井、水平井技术的集成系统和综合应用方面差距比较大。
目前我国油田讲求“少井高产”，而水平进技术作为实现这项目标的重要技术支撑，发挥着其越来越重要的作用。
虽然国内水平井施工基本能够满足需要，但是还需要引进更为先进的技术和设备，堵住适应薄油层和边部断块油藏的lwd、swd仪器数量不足等缺口。
三、水平井技术应用的不足之处1.工艺技术配套性差我国虽然已经有十多年的水平井技术研究和推广使用经验，在很大程度上优化了水平井钻工艺的设计，在井眼轨道控制等方面也有较大的提高，但是，在水平井下部钻具组合受力分析、水平井安全钻井钻井速度等方面的研究还不够深入，水平进采油、作业及增产措施等也存在很大不足，难以满足油田水平井的大规模应用需求，对水平井应用效果和规模的实施形成阴碍，从而影响经济的提高。
地质导向技术在水平井钻探中的应用研究2006.4.20
地质导向技术在水平井钻探中的应用研究一、前言（一）项目的意义与来源水平井是大幅度提高采收率、加快资金回收、降低油田开发综合成本的有效途径。
它被国内外油田广泛应用到多种类型油气藏的开发生产中，取得了显著经济效益。
随着地震资料品质的提高和油藏精细描述工作的深入，冀东油田于2002年开始大力推广应用水平井技术，水平井的数量快速增长。
油田首先在柳赞油田柳102区块第三系边底水油藏成功实施了不同目的层的水平井5口；随后，相继开展了高104-5、高63、庙101等区块浅层油藏水平井开发，同时还在高78、高5等区块实施了穿层大斜度水平井、高29区块多油层分支水平井、高含水区小井眼开窗侧钻水平井作业。
已实施的水平井在提高单井产量、提高油藏采收率和降低成本方面均取得了较好的效果，为近几年油田产能建设、较大幅度提高区块原油产量打下了基础，使油田开发工作取得了重要进展。
可以认为，水平井技术是复杂断块油田提高采收率、提高产量，最终提高勘探开发整体效益的最有效途径之一。
地质、工程设计完成后，在水平井施工中，地质导向技术必不可少，是指导现场定向施工，及时引导钻头走向、最大限度地钻遇油层的关键技术，直接影响水平井成功实施。
冀东油田自2001年在开发生产中实施水平井技术以来，截止到2005年12月31日，已钻各类水平井111口。
地质导向技术通过这些大量的实践和研究，逐步发展为成熟的技术，形成了一套适合油田地质特点的导向技术。
为了进一步推广地质导向技术，系统总结以往经验，为今后不同井况、不同地层水平井施工提供最优方案，2004年冀东油田设立了《地质导向技术在水平井钻探中的应用研究》应用性科研项目，由勘探开发工程监督中心承担，研究时间为二年（2004年1月-2005年12月），课题编号2003-8-3。
（二）立项目的及主要研究内容1、立项目的该项目立项目的是通过对完钻水平井地质导向技术的应用效果进行总结分析，尤其是对钻探失败的水平井进行原因分析，结合实际工作中遇到的困难，寻求解决方案，建立切实可行的地质导向思路。
随钻测井及地质导向钻井技术
泥浆
立管压力
叶片连续转动，波形连续变化
时间
二、随钻测量技术
随钻测井及地质导向钻井技术
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
（2）井口设备：进行随钻测量时, 必须要用电缆把探管送至井下, 并通 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 计算机。另外, 随钻测量时井下采用动力钻具, 循环泥浆。因此, 井口设备 完成两个功能: I.电缆密封；Ⅱ.保证泥浆正常循环。
二、随钻测量技术
2、MWD技术
MWD（Measurement While Drilling）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 仪器。 MWD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 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 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 供了挂接条件和数据结构平台，使随钻测井进而实现地质导向成为 可能。
二、随钻测量技术
1、有线随钻测量技术
探管工作原理
探管坐标系及参数定义 井斜角（INC）：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。
G2 INCarctg X
GY2
GZ
水平井地质导向技术认识
水平井地质导向技术认识第一部分前言水平井地质导向技术的关键是把以前的几何钻井方式向地质导向钻井的转变。
以前打井，只要钻遇事先确定的几何目标，即使没有发现油层，钻井工作也算大功告成。
地质导向钻井让目标不再固定不变，而是根据储层的位置随时调整，实现了“钻头跟着设计走”到“钻头跟着储层走”的转变。
首先通过对区域地质、地震、测井和油藏资料的综合研究，结合工程施工的要求设计出井眼轨迹，然后交由现场施工人员去实施。
但是钻前研究所使用的资料具有很大的不确定性，往往会导致实钻过程中沿着设计轨迹钻进的水平井不在油藏预期最佳的位置，从而影响了目的层的钻遇效果，以及影响到后期投产后采油或注水效果，进而影响到生产单位的投资回报。
地质导向的过程是互动的钻井方式，地质导向师利用随钻测井，随钻测量，定向工具及导向模型软件，在水平井的钻进过程中不断的调整最初的设计，指挥钻进的方向，将井眼轨迹调整到油藏最佳的位置，以达到最佳的产油（气）或注水效果。
精确的地质导向可帮助油田提高钻井投资的回报。
在水平井钻进的过程中，地质导向人员需要与钻井研究所、录井公司、钻井公司及相关技术人员及时沟通协调。
根据现场掌握的第一手资料及时调整井眼轨迹。
达到施工设计的地质、工程要求。
从事地质导向的地质导向师，需要具有丰富的地质，油藏，测井，地震，及定向井施工知识。
第二部分：地质导向工作流程一、准备阶段1、资料的收集准备阶段包括：设计目的，设计原则，设计风险评估，甲方地质认识，区域构造资料，（油气藏的性质，断层在本井区的分布及认识情况等）地震资料和认识，沉积相的认识，物源的来源方向及特征，砂体的三维二维空间展布情况，区域及本井区油气水分布特征及性质，邻井的测井资料，地质小层数据，邻井的试油数据2、建模阶段：包括：井区的三维模型，所施工井的设计轨迹与地层关系的二维模型3、制定施工实际方案阶段首先由地质导向师制定施工预案，其次把预案与甲方及设计方进行沟通，征求意见，修改施工预案，使预案更完善，从而能有效指导现场施工。
海上水平井钻井中常规地质导向技术的应用
海上水平井钻井中常规地质导向技术的应用摘要：目前水平井作为提高稠油油藏开发效益的一种有效方式目前已经在渤海海上油田得到了大规模应用，进一步提升水平井钻井时效尤为关键。
而将随钻测井技术与随钻综合录井技术结合形成的地质导向技术，能够较好的控制井眼轨迹，确保水平分井眼顺利钻入目的层并按设计要求穿行一定长度的油层，提高油井产能。
本文以渤海湾盆地某油田稠油油藏的水平井随钻为例，系统地介绍了该地质导向技术在水平井随钻过程的应用。
实践表明，该地质导向技术对水平井技术在渤海稠油规模化应用具有重要的支持作用，可以有效提高油井钻井成功率，从而保证稠油取得良好开发效果。
关键词：地质导向技术；渤海稠油油田；水平井随钻；应用0前言近年来，如何提高水平井在渤海海上稠油油藏的钻井成功率是目前随钻工作研究的热点。
通过总结渤海稠油油田水平井钻井实践认为，利用地质导向技术，可以及时调整水平井井眼轨迹，更好地完成水平井钻井，减小风险，提高水平段有效率。
1地质导向技术概述1.1 地质导向技术的重要性地质导向对稠油油田水平井钻井而言是十分重要的，不能简单将其等同于常规直井和常规油田水平分的跟踪录井工作，这是油田的地质认识精度和水平井钻井的特殊性所决定的。
为了弥补地质认识精度方面的不足，适应水平井钻井的特殊性，在水平井钻井实施过程中，加强了水平井的地质导向。
通过系统而正确地随钻地质导向，做到了尽可能提前发现井下地质情况的变化，及时对水平井的设计参数进行修正，指导调整实钻井眼轨迹，减少无效进尺，从而提高钻井成功率和水平段有效率。
1.2 地质导向技术工作的原理目前渤海油田常规地质导向技术主要包括随钻综合录井和随钻测井。
随钻综合录井可在钻井过程中实时直接测量气体、钻井液、和地质参数，还可进行井斜角、方位角等工程参数的测量，并通过泥浆脉冲发生器将测得的数据发送到地面，经计算机系统采集、处理后，得到实时的井身轨迹数据及若干工程参数，为水平井钻井及时提供信息支持。
随钻地质导向设备在水平井钻探中的应用效果评估
随钻地质导向设备在水平井钻探中的应用效果评估随钻地质导向设备是一种用于水平井钻探的关键技术工具。
它能够实时提供地层地质信息，以引导钻杆的方向，从而实现精确定位和导向钻井。
本文将对随钻地质导向设备在水平井钻探中的应用效果进行评估，并讨论其在钻探作业中的优势和局限性。
首先，随钻地质导向设备的应用效果主要体现在以下几个方面。
首先，它能够实时监测地层地质情况，并通过导向传感器提供准确的位置和方位信息。
这可以帮助钻井工程师更好地控制钻进方向，避免偏离设计轨迹。
其次，该设备可以提供地层物性参数，如密度、声波速度等，以及地层岩性信息。
这些地质数据对于评估地层稳定性和有效导向的能力十分重要。
此外，随钻地质导向设备还能够实时监测钻进的轴向力、转矩和振动等钻具状态参数，以保证钻具的工作状态良好。
最后，该设备还能提供数据记录功能，将钻井过程中的各种参数记录下来，以供后续分析和研究使用。
在实际应用中，随钻地质导向设备在水平井钻探中的优势得到了充分的验证。
首先，该设备可以大大提高钻井作业的效率和准确性。
通过实时监测地层地质信息，钻井工程师可以快速做出调整和决策，使钻进过程更加精确。
其次，它可以减少钻井事故的发生概率。
由于能够实时检测钻具状态和地层情况，可以及时发现异常情况，并及时采取措施予以解决。
这样可以减少由于地质异常导致的事故发生，提高钻井的安全性。
另外，该设备还能够改善钻井的经济效益。
通过实时监测地质数据，防止发生偏离轨迹的情况，可以减少重复钻井和进一步修补井眼的次数，从而降低了开采成本。
然而，随钻地质导向设备在水平井钻探中也存在一些局限性。
首先，该设备的应用受到地层复杂性的限制。
当地层存在强烈的非均质性和不规则性时，设备的定位和导向能力可能会受到一定的影响。
其次，设备本身的性能和精度也会对应用效果产生影响。
低质量的设备可能导致数据不准确或传感器失灵，从而影响钻探作业的效果。
此外，对于特定情况下的高温、高压等恶劣环境，设备可能会存在一定的适应性问题。
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五、软件编制
优化稳斜角
水平井随钻地质导向钻井技术研究
一 研究目的及意义
汇
二 研究任务及完成情况
报
三 国内外研究现状
提
四 主要研究成果
纲
五 软件的编制
六 结论及建议
26
六、结论及建议
结论
1.本套基于现有LWD资料的水平井地质导向流程，是一套适用范 围更广而有效的地质导向方法，实现资源共享，最大限度地提高水 平井钻遇率。
四、主要研究成果
油藏认识、构造分析及地质剖面预测技术
目的层微构造变化实时监测技术
水平段井身轨迹纵向调整技术
计算机建模，随钻数据处理及可视化技术
LWD随钻测井资料解释技术
四、主要研究成果
应用
设计 油层
下倾地层油层滞后
设计 油层
上倾地层油层滞后
油层滞后容易浪费水平段
实际 油层
四、主要研究成果
应用
下倾地层油层提前
上倾地层油层提前 油层提前容易从油层底部钻穿
实际 油层
设计 油层
设计 油层
技术流程
随 钻 地 质 导 向
四、主要研究成果
钻前准备 造斜段
邻井井震资料
当前井设计资料
预测
预测标志层层位
验证
根据钻井揭示情况 验证预测结果
更新
更新地质模型
寻找
寻找目的层
水平段
确认
综合分析确认油层
追踪
调整井眼轨迹进行 油气追踪
三、国内外研究现状
国内研究现状
胜利油田成功研制带伽马和电阻率 的LWD仪
•50余口井成功进行地质导向 •开发的最小油层厚度0.8m •有效钻遇效94%
CGDSI
•可测钻头前方0.4m电阻率 • 172和X203两套系列 •具有年产50套能力
1997
2001
2006
2007
2010
胜利油田引进FEWD
纲
五 软件的编制
六 结论及建议
22
五、软件编制
优化稳斜角
设计模型
αc
Lm
h R
αt
程序界面
五、软件编制
优化稳斜角
2004年《石油钻采工艺》第6期《基于地质导向的水平井中靶 优化设计》一文中按照不同方法计算储层探顶稳斜角为86°。在 本例中选出相同的参数计算稳斜角同为86°，验证程序的正确性。 同时涉及的主要参数也易于获取，该方法计算稳斜角简单可行。
贝克休斯
1997年推出的AutoTrak地质导向钻井系统，实现连续井斜、方位的调整， 自动定向控制，使机械钻速大为提高，适用于高开发难度的特殊油藏。 AutoTrak G3 RCLS系统代表其最高水平
哈里伯顿
1997年GeoPilot投入商业应用以来在挪威、加拿大、墨西哥海湾等国家和 地区成功应用并且获得了良好的效果。
四、主要研究成果
钻前准备
确定地层产状、标志层及目标层层位
四、主要研究成果
标志层
造斜段
四、主要研究成果
验证
根据钻井揭示的地层信 息验证目标层垂深、水 平位移。
预测
预测目标层顶面的构造 深度、目标层厚度以及 构造和目标层在水平段 方向上的变化趋势。
更新
修正靶点的垂深、靶前 距和入靶井斜角，调整 井下钻具姿态修改井眼 轨迹。
导眼井
四、主要研究成果
直 导 眼
斜导眼
为什么打导眼井？
导眼井是在井位地质 条件认识不明确的情 况下，为确定准确层 位，为水平段施工做 基础而打的井。其目 的是了解目的层岩性、 物性、电性、含油性、 油气藏的油水关系、 构造情况及其变化等， 旨在确定水平井的A 靶。
水平段
四、主要研究成果
确认
综 合 LWD 判 断 层 位 归 属，确定油气层。
水平井随钻地质导向钻井技术研究
一 研究目的及意义
汇
二 研究任务及完成情况
报
三 国内外研究现状
提
四 主要研究成果
纲
五 软件的编制
六 结论及建议
8
三、国内外研究现状
国外研究现状
斯伦贝谢
1993年推出IDEAL系统，在北海成功应用 1999年相继推出VISION LWD系列 2005年推出SCOPE LWD系列 目前POWER DRIVE 地质导向钻井系统代表其最高水平
DQNBMSI
•井斜0.88 m •方位伽马0.93 m •方位电阻率 0.98 m
SL-NBGST
•识别地层界面 •盐16斜19井现场试
验获得成功
水平井随钻地质导向钻井技术研究
一 研究目的及意义
汇
二 研究任务及完成情况
报
三 国内外研究现状
提
四 主要研究成果
纲
五 软件的编制
六 结论及建议
11
核心技术
2012届本科毕业论文答辩
水平井随钻地质导向钻井技术研究
指导老师：尹虎 毕业设计学生：方金川
1
水平井随钻地质导向钻井技术研究
一 研究目的及意义
汇
二 研究任务及完成情况
报
三 国内外研究现状
提
四 主要研究成果
纲
五 软件的编制
六 结论及建议
2
一、研究目的及意义
存在的问题
油层提前
油层滞后 深度不确定
构造不确定
2.地质导向方法的研究和应用是实现水平井准确入靶与达到钻井 目的的重要保证。
3.水平井地质导向技术从被动盲目的调整，转变为融入投产思想 在整个导向过程中，使跟踪调整更加主动灵活。
寻找
寻找目的层使井眼轨迹 尽快进入目的层
追踪
根据LWD资料不断调整 井眼轨迹，追踪油气层 钻进，实现地质设计规 定的水平段长度，使水 平段轨迹处于储层最佳 部位，保证水平井的储 层钻遇率。
水平井随钻地质导向钻井技术研究
一 研究目的及意义
汇
二 研究任务及完成情况
报
三 国内外研究现状
提
四 主要研究成果
断层
解决手段
随钻地质导向钻井
一、研究目的及意义
地质导向软件系统
地
面
控
制 指
双向通讯
令
一、研究目的及意义
意义
客户需求
日进尺
减少非生产时间 提高机械钻速 降低垂深起伏
高效钻井
钻井与测量
提高有效钻遇率
油藏
井眼轨迹始终位于储层 最佳位置
水平井增储上产
水平井随钻地质导向钻井技术研究
一 研究目的及意义
汇
二 研究任务及完成情况
报
三 国内外研究现状
提
四 主要研究成果
纲
五 软件的编制
六 结论及建议
6
二、研究任务及完成情况
研究任务
调研国内外水平井地质导向技术的发展及现状 结合国内外先进的地质导向系统在油田的使用情况，
建立一套基于LWD资料的地质导向工艺流程 编写水平井储层探顶稳斜角的计算程序
完成情况
总结了地质导向的核心技术 建立了一套基于LWD资料的地质导向工艺流程 实现了水平井储层探顶稳斜角优化的程序编制
钻前准备
四、主要研究成果
当前井数据
井位坐标、补心海拔、井斜数据
当前井分层资料
单井分层数据、小层划分资料、断点深度
邻井测录井资料
•常规测井数据 •常规录井数据 •孔、渗、饱
•泥质含量、含油饱和度等属性参数 •油气水干层测井解释成果表
地震资料
原始地震数据体、地震反演数据体
LWD资料
井斜、方位、伽马、电阻率、地层密度、中子孔隙度、声波