近钻头地质导向技术交流(丹诺)
近钻头地质导向钻井技术在江苏油田的应用
近钻头地质导向钻井技术在江苏油田的应用[摘要]近钻头地质导向技术是20世纪90年代发展起来的一项钻井高新技术，体现了现代钻井技术与测井、油藏工程技术的结合。
应用该技术能使井眼更准确的在油层中穿行，提高油层的穿遇率，增加油井产量，提高油田的采收率。
文章介绍了国产CGDS172NB近钻头地质导向系统的结构特征、工作原理，并结合在江苏油田的应用实例，分析阐述了近钻头地质导向系统的优越性和重要性，对在国内推广应用近钻头地质导向钻井技术具有重要意义。
[关键词]地质导向近钻头穿遇率地质导向钻井（Geo-Steering Drilling）技术是一项集定向测量、导向工具、地层地质参数测量、随钻实时解释等一体化的测量控制技术，其特征在于把钻井技术、测井技术及油藏工程技术融合为一体，被广泛应用于薄油藏、复杂油气藏的勘探和开发中。
目前各油田水平井施工所使用的常规LWD（Logging While Drilling无线随钻录井）仪器，测量传感器与钻头之间存在很长的测量盲区，造成地质参数严重滞后，现场技术人员无法实时掌握地层信息。
国产CGDS172NB 近钻头地质导向系统能够测量钻头附近的地质参数和工程参数，可直观的判断钻头位于油层的位置和钻头处的地层特征，在实现复杂小断块油田增储上产、降低吨油成本方面起到了重要作用，经济效益十分显著。
1 CGDS172NB系统构成与工作原理1.1系统构成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。
1.2工作原理（1）CAlMs测传马达自上而下由旁通阀、螺杆马达、万向轴总成、近钻头测传短节、地面可调弯壳体总成和带近钻头稳定器的传动轴总成组成。
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。
近钻头地质导向技术交流(丹诺)
• 3.经济价值明显,前景广阔.
• 在老油田后期开发、提高采收率及油层薄、形状特殊的难采油藏 开采方面具有明显的效果和显著的经济效益，潜力巨大，应用前 景沙 层
实际结果
断层
倾角变化
三.(2)应用实例高8-33平5井
• 由左图可以看出LWD 电磁波电阻率和近钻 头电磁波电阻率误差 为正负3欧姆,井段全 部位于储层中(大于10 欧姆可认为是储层 ),1447-1449米,是阻值 高区,表示此区间的储 层发育比较好
三.(2)应用实例高8-33平5井
近钻头地质导向技 术简介
汇报内容
引言:优秀水平井满足的特点
一、常规实钻水平井技术介绍 二、近钻头地质导向技术介绍
三、现场实际应用效果
四、总结
引言:优秀的水平井应该有以下特点
• 高油藏钻遇率 ( > 90%)
– 增加有效泻油面积，提高水平井产量
• 井眼轨迹位于油藏最佳位置
– 井身定位于物性较好的油藏部分 – 井眼轨迹保持在油水界面安全距离之上 – 进一步提高水平井产量
近钻头方位地质导向服务
• 实时方位密度和中子 (测量井眼上下左右方)
– 实时确认井眼轨迹和地层的关系 – 实时地层倾角计算和更新
及时发现断层
及时发现地层倾角变化
实时密度层像 – 地层倾角计算和更新
近钻头实时井斜测量
更能精确的控制 和优化井眼轨迹
三.(1)现场实际应用效果 Philips China 2002 Jan
• 没有方位性测量 (只靠平均值)
• 存在很大的测量盲区（见下图）。电阻率 探测点距钻头约8～9 m， 伽玛测量点距钻 头约13～15 m，井斜、方位测量点距钻头 约17～21 m。井眼轨迹参数测量相对滞后 ，井底工程数据预测十分困难，无法准确 预计井眼轨迹的走向。
俄罗斯测井技术介绍
未实施振荡的井段
实施振荡后的井段
七、十参数生产测井
十参数测井仪－生产井动态监测
综合下井仪包括10中不同的传感器：小直径流量计组件、感应式流体电导率计组件； 可折叠叶轮式高灵敏度流量计组件。
测量参数－压力、温度、含水率、热传导流量、自然伽马、噪声和磁定位等。
主要技术指标 温度 温度计灵敏度 压力 压力计灵敏度 小直径流量计 大直径流量计 含水率计 流体电导率计 热传导流量计 自然伽马测井最大计数率 磁定位输出信号的幅度 噪声传感器 磁定位信号幅度与本底的比 供电电流 综合下井仪的长度
前言
合创公司能在测井市场竞争日益激烈的状况下得以生存和迅速发展，主 要得益于推广一些独特的测井及工艺技术。在深入分析国内测井市场现状的 情况下，公司把战略发展目光首先聚集到了俄罗斯。从2002年至今，公司组 团赴俄罗斯交流学习、考察多次，足迹遍及俄罗斯的各主要地球物理研究机 构、石油设备生产单位，逐步将一些具有一定特色的测井技术引进国内推广 应用。
井斜角3-7°，度 ±3.0 井斜角7-173°，度 ±1.5 井斜角173-177°，度 ±3.0 工具面精度，度 井斜角3-7°，度 ±2.0 井斜角7-173°，度 ±1.0 井斜角173-177°，度 ±2.0 自然伽马强度，微伦琴 / 小时 钻头转数，转 / 分 钻头轴向负荷，kN
钻具内部和井筒压力MPa 耐压，MPa 耐温， °С 连续工作时间 ，h
仪器性能指标 仪器外径 最高工作温度 最高工作压力 套管厚度探测范围 套管直径探测范围 双层壁厚最大值 确定管壁厚度基本误差
管柱检测轴向裂缝型缺陷最小长度
管柱检测横向裂缝型缺陷最小长度 孔洞型缺陷最小直径
MID-S
Φ42mm 150°C/175°C 0～100MPa 3-16mm
CGDS172NB近钻头地质导向钻井技术
C GD S172N B近钻头地质导向钻井技术在江汉油田的应用王伟摘要目前，常规LWD在钻井实际应用中由于测量盲区长，无法准确判断近钻头处的井眼倾角、相关地层岩性、储层特性及储层位置，无法实现真正意义上的地质导向钻井。
针对这一难题，本文介绍了我国首套CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统的性能特点，并结合在江汉油田的应用实例，分析了近钻头地质导向钻井技术的优越性和重要性，对在国内推广应用国产化近钻头地质导向仪器及近钻头地质导向钻井技术具有重要意义。
关键词近钻头地质导向 LWD引言地质导向钻井（Geo-Steering Drilling）技术是近年来国内外发展起来的前沿钻井技术之一，它是一项集定向测量、导向工具、地层地质参数测量、随钻实时解释等一体化的测量控制技术，其特征在于把钻井技术、测井技术及油藏工程技术融合为一体，被广泛应用于水平井（尤其是薄油层水平井）、大位移井、分支井、侧钻井和深探井。
目前，国内对地质导向钻井系统的研究还处于较为落后阶段，能够实时测量近钻头处的多种地质参数和工程参数的先进的地质导向钻井系统等前沿钻井技术只有Schlumberger、Halliburton、Baker Hughes等几家大公司能够掌握，并且实施技术垄断政策：只租借不出售，日租金高达数万甚至数十万美元，而且无法得到地质导向钻井核心技术。
而国内现用的各种地质导向仪器均存在较大的测量盲区（测量传感器至钻头的距离），无法实时测量近钻头地质参数，技术比较落后，无法实现真正意义上的地质导向。
本文通过分析常规LWD存在的弊端，介绍了我国首套CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统在江汉油田超薄油层水平井的成功应用，总结了技术经验，对近钻头地质导向钻井技术在国内油田的发展具有重要意义。
1、存在问题分析对地质导向钻井来讲，仪器越靠近钻头越好，可以及时确定井底地层情况和井眼轨迹，进而制定相应方案。
目前国内在水平井和大斜度井施工中基本采用的是常规LWD+导向钻具组合进行地质导向，LWD仪器各测量传感器都装在远离钻头位置的螺杆上方的无磁钻铤内，存在很大的测量盲区（见图1）。
地质导向钻井技术
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
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
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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。
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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
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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
SL6000NWD近钻头随钻地质导向系统简介201503
SL6000NWD近钻头随钻地质导向系统简介NWD近钻头随钻地质导向系统是胜利伟业石油工程技术服务有限公司于2012年10月研制成功并投入现场应用的。
到目前为止，在胜利油田和大港油田成功完成13口定向井和水平井的施工作业服务，累计钻进时间1200多小时钻进4000多米。
一次下井成功率达90%以上，，中靶率100%，油层钻遇率100%（常规LWD中靶率为95%，油层钻遇率80%左右）。
2014年9月26日通过山东省的科技成果鉴定，由中石油、中石化、石油院校钻井、测井、以及其他石油工程专业专家教授组成的评审委员会认定该系统达到国际先进水平。
NWD近钻头随钻地质导向系统的测量项目有：自然伽马、井斜、地层的深浅（4条）电阻率。
仪器垂直时测量点距钻头的距离2.8米。
在钻具斜度大于70度时，所测量到的地质数据与钻头位置的地质数据接近，比传统的仪器更早的发现目的层。
一、SL6000NWD随钻地质导向系统有以下几部分组成1、SL6000LWD地面仪器系统1)地面测控防爆机箱（数据采集机箱）2)主控工业微机工作站（HP）3)显示器、鼠标、键盘4)热敏绘图仪5)净化不间断电源6)司钻阅读器（DDU）及连线7)地面测量多种传感器及连线（深度、钩载、泥浆压力探头）2、NWD近钻头随钻测量下井仪器和定向工具1)泥浆脉冲发生器2)探管（井斜方位、工具面）3)短传接收短节4)螺杆马达5)近钻头测量短节（包括自然伽马、电磁波阵列电阻率、井斜探头）6)弯壳体7)稳定器二、SL6000-NWD近钻头仪器主要技术指标项目参数指标外径180mm适用井眼8.5~12.5in耐温150°耐压120MPa连续工作时间>400h脉冲发生器类型正脉冲上传速率0.5bit/s钻头转速100~200r/min马达排量19 ~38 L/s含砂<1%项目测量范围测量精度方位角0-360°±1.5井斜角0-180°±0.2°工具面角0-360°±2.5°GR 0-380API ±5%电阻率R40 0.2~2000Ω.M ±10%@100Ω.M电阻率R20 0.2~2000Ω.M ±10%@100Ω.M三、SL6000-NWD近钻头随钻测量系统特点1)采用近钻头电磁波电阻率，同时测量深浅两条相位和两条幅度电阻率。
定向钻探技术应用现状分析及发展趋势
定向钻探技术应用现状分析及发展趋势薛凤龙【摘要】自从20世纪30年代人们发明了定向钻探技术以后，该技术就得到了广泛的应用。
由于定向钻探技术不仅可以减小受地面环境的影响，还可以克服复杂的地下地质条件，因此在煤层气勘探开发、油田开发中使用的尤为频繁。
【期刊名称】《技术与市场》【年(卷),期】2016(023)005【总页数】2页(P158-159)【关键词】定向钻探技术;应用现状;专用工具;发展趋势【作者】薛凤龙【作者单位】江汉石油工程有限公司页岩气开采技术服务公司，湖北武汉430074【正文语种】中文使井身沿着预先设定的方位和井斜，并使其达到目的层的钻井方法被称作定向钻井技术。
该技术可以对井眼轨迹进行有效控制，可以使钻头沿着特定的方向到达目标。
该技术受到地面以及地下环境的影响较小，不仅可以降低钻井成本，还可以减少对环境的影响和破坏，还可以获得显著的社会效益与经济效益。
在矿产的溶采、石油与天然气的勘探开发、煤矿的勘探开发、固体矿产的勘探与开发等领域中定向钻探技术已经开展了广泛的应用，根据勘探目标以及地层情况的不同，有取芯式和非取芯式定向钻钻头。
当前的定向造斜工具主要有三类，分别是涡轮钻具、螺杆钻具以及机械连续造斜器。
世界上第一口有记录的定向井，是在1932年，美国的加利福尼亚州亨延滩油田完成的。
我国的定向钻井技术发展于20世纪50年代，我国的第一口定向井实在1956年玉门油田钻成的，井号为C2-15，在此后的6年时间内，我国石油人又先后在四川油田进行了多种定向钻进试验，并在1965年完成我国第一口水平井，我国也成为了世界上第二个钻成水平井的国家。
在20世纪70年代，我国海洋定向钻井也迅速得到了发展，在渤海湾海面最多实现了1座钻井平台12口定向井的成绩。
虽然我国的定向井技术研究的起步较晚，并且由于国家情况比较复杂，一度远远落后于西方发达国家，但是我国的石油人并未放弃努力，通过了一代又一代人的努力，基本上实现了定向井技术的赶超。
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• 存在很大的测量盲区（见下图）。电阻率 探测点距钻头约8～9 m， 伽玛测量点距钻 头约13～15 m，井斜、方位测量点距钻头 约17～21 m。井眼轨迹参数测量相对滞后 ，井底工程数据预测十分困难，无法准确 预计井眼轨迹的走向。
一.(1)常规LWD+导向钻具
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常规水平井钻井
• 不能有效达到以下特点
一.常规实钻水平井钻井
– 高油藏钻遇率 ( > 90%) – 井眼轨迹位于油藏最佳位置 – 井眼轨迹平滑
• 原因
– 不能有效及时根据地层变化修正井眼轨迹
• 测量点离钻头太远 ( > 10 m)
– 不能清楚的确定井眼轨迹和地层的关系
• 没有方位性测量 (只靠平均值)
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• 3.经济价值明显,前景广阔.
• 在老油田后期开发、提高采收率及油层薄、形状特殊的难采油藏 开采方面具有明显的效果和显著的经济效益，潜力巨大，应用前 景广阔，具有较高推广应用价值。
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近钻头实时井斜测量
更能精确的控制 和优化井眼轨迹
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三.(1)现场实际应用效果 Philips China 2002 Jan
钻前设计
1.5m 薄沙 层
实际结果
断层
倾角变化
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三.(2)应用实例高8-33平5井
近钻头地质导向技 术简介
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汇报内容
引言:优秀水平井满足的特点
一、常规实钻水平井技术介绍 二、近钻头地质导向技术介绍
三、现场实际应用效果
四、总结
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引言:优秀的水平井应该有以下特点
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近钻头方位地质导向服务
• 实时方位密度和中子 (测量井眼上下左右方)
– 实时确认井眼轨迹和地层的关系 – 实时地层倾角计算和更新
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及时发现断层
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及时发现地层倾角变化
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实时密度层像 – 地层倾角计算和更新
• 2.井眼轨迹位于油藏最佳位置.
• 实时性好，随钻识别储层、导向功能强，能够及时准确地获取地 层地质参数，实时地解释地层特性，快速真实地掌握地层情况， 指导钻井轨迹的及时调整，从而保证实钻轨迹位于油层内设计位 置，极大地提高地层的分辨率、油层界面卡准率，在提高井眼轨 迹控制、提高油层的钻遇率和成功率、提高钻井机械速度、缩短 钻井周期、提高钻井效率、保护油气层和降低钻井成本 .
二.(2)近钻头地质导向仪器特点
• • • • （1）测量盲区短，实现了实时地质导向. （2）可用于判断钻头在油层中所处位置。 （3）可通过近钻头工程参数指导定向施工。 （4）仪器分辨率高，数据传输速度快，全套参数 （工具面+伽玛+电阻率）测量只需要50～60秒. • （5）具有较强的信号处理和识别能力，可传深度 4500m以上。 • （6）供电方式有锂电池和涡轮发电机两种. • （7）测传马达为可调式弯螺杆，度数调整范围为 0.75°、1°、1.25°、1.5°，检测周期200小时 。
• 由左图可以看出LWD 电磁波电阻率和近钻 头电磁波电阻率误差 为正负3欧姆,井段全 部位于储层中(大于10 欧姆可认为是储层 ),1447-1449米,是阻值 高区,表示此区间的储 层发育比较好
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三.(2)应用实例高8-33平5井
• 由左图可见,其探测深 度深于相位电阻率,两 者误差为正负3欧姆. 电阻率为48-98欧姆.其 井段位置和阻值高区 与相位电阻率反应大 体相同.
15%
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三.(3)国外地质导向实际成果 －水平井多底井
铝沙欣场，马士 基石油公司 (Maersk oil)在卡 塔尔海上三维Fra bibliotek 视化水平井网
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四.结论
• 1高油藏钻遇率,井眼轨迹平滑.
• 它将井眼轨迹控制标准由原来几何导向的“工程中靶”上升为“ 地质中靶”，大大降低了因地质目标不确定性而带来的钻探风险 ，大幅度提高了复杂油气藏的开发成功率 .
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CGDS172NB近钻头地质导向系统
• CGDS172NB近钻头地质导向系统由测传马 达、无线接收系统、正脉冲无线随钻测量 系统和地面信息处理与导向决策软件系统 组成。近钻头测传短节可测量钻头电阻率 、方位电阻率、方位自然伽玛、井斜、温 度、工具面等参数。
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• 高油藏钻遇率 ( > 90%)
– 增加有效泻油面积，提高水平井产量
• 井眼轨迹位于油藏最佳位置
– 井身定位于物性较好的油藏部分 – 井眼轨迹保持在油水界面安全距离之上 – 进一步提高水平井产量
• 井眼轨迹平滑
– 过大的起伏会影响生产和可能带来完井和 – 水锥等问题
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二.近钻头地质导向水平井钻井
钻头电阻率
方位电阻率
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二.(1)近钻头地质导向技术
• 实时近钻头测量 (离钻头 < 2 米)
– 伽马，电阻率，井斜
• 实时钻头电阻率 (测量钻头前方电阻率) • 实时方位性测量 (测量井眼上下方)
– 伽马，电阻率
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三.(2)应用实例高8-33平5井
• 可以看出,近钻头电磁波电阻率和LWD电磁波电阻 率有很好的一致性.其中近钻头电磁波电阻率分辨 率偏高且数值偏高,原因是近钻头电阻率所测的地 层泥浆侵入的时间短,受泥浆侵入影响小,而泥浆电 阻值偏低,近钻头电阻率稍大,所以近钻头电阻率对 地层的反应更敏感,分辨率更高. • 近钻头电磁波电阻率仪器的测点距钻头仅有0.98 米,现场把该参数作为井眼轨迹调整的主要依据,砂 岩钻遇率比同区块常规LWD所钻水平井提高了