随钻测井技术
随钻测井系统井下的设计
随钻测井系统井下的设计引言随钻测井LWD(Logging WhiIe Drilling)技术是将测井仪器安装在靠近钻头的部位，在地层刚钻开后就测量地层各种信息的一种测井方法。
它通过测量地层倾角和方位、钻头方向、钻压、扭矩等，进行钻井定向控制，测量地层的电阻率、自然电位、自然伽马、密度／中子、核磁、声波时差等。
LWD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，形成地层评价。
由于当前数据传输技术的限制，大量的数据仍存储在井下仪器的存储器中，起钻后回放。
其测量结果克服了井眼扩径、泥浆入侵等一系列环境条件的影响。
随钻测井可实时提供地层和井深信息，对地层做出快速评价，优化井眼轨迹和地质目标，指导钻进。
特别是在疑难井、大斜度井、水平井中，它显示出比电缆测井更为重要的作用。
LWD 系统主要由2 部分组成：地面系统和井下系统。
如图1 所示。
地面系统包括：上位机PC、接口卡、专用电缆、增效箱以及其他附属配件。
其中主机装有LWD 系统专用地质导向钻井配套软件Insite。
井下系统包括：总线控制器(HCIM)、随钻自然伽马测量仪(DGR)、随钻电阻率测量仪(EWR)、随钻中子传感器(CNP)、随钻岩石密度传感器(SLD)、工具串振动传感器(DDS)、探管(PCD)。
由此可见，LWD 井下系统有大量传感器对不同参数进行测量，耗电量非常大。
由于每次钻井设备下井都要耗费大量人力物力，而且一旦下井，钻井设备会在地下持续长时间工作，而且钻井深度可达几千米，只能通过安装在钻头附近的电池供电。
随钻测井系统的供电由2 组锂电池(3．6 V)并联组成，每组6 节串联，构成21 V 直流电源。
电池储能是有一定限制的。
例如渤海油田的B20 井就是应用LWD 技术，测量井段为2 102～3 073 km，连续工作5 天。
其他应用LWD 钻井技术的石油井也是如此，有些LWD 传感器甚至要连续在。
随钻测井介绍-图文
随钻测井介绍-图文2022-9-1摘要：随钻测井由于是实时测量，地层暴露时间短，其测量的信息比电缆测井更接近原始条件下的地层，不但可以为钻井提供精确的地质导向功能，而且可以避免电缆测井在油气识别中受钻井液侵入影响的错误，获取正确的储层地球物理参数和准确的孔隙度、饱和度等评价参数，在油气层评价中有非常独特的作用。
通过随钻测井实例，对随钻测井与电缆测井在碎屑岩中的测井效果进行了对比评价，指出前者受钻井液侵入和井眼变化的影响小，对油气层的描述更加准确，反映出来的地质信患更加丰富。
通过对几个代表性实例的分析，对随钻测井在油气勘探中的作用提出了新认识。
主题词：随钻测井；钻井；钻井液；侵入深度；技术一、引言LWD随钻记录的中子—密度(μN-ρb)与电缆测井值存在一定的系统误差(不同厂商的仪器均存在差别)。
但LWD的ρb测井值由于少受扩径的影响，其岩性值域区间远比后者清晰(图1-b、c，图2)。
三、实例分析LWD随钻测量的电阻率是在钻头破岩后1～2h开始测量(中等硬度的碎屑岩)，此时的井壁破损率和钻井液径向侵入都非常小，所以，基本是“原状”地层的测井值。
1.实例一D井是一口直井(图3)，为欠平衡钻井，CWR的测量点距钻头5.1in，钻速4m/h，钻头破岩后1.25h就可以记录到地层的电阻率，图中实时记录的所有4条电阻率曲线，不同岩性参数处均为重合状，说明地层几乎未被钻井液侵入。
起钻时，又进行重复测量(破岩42h之后)，除泥岩段外，所有砂质岩层都受到了增阻侵入的影响。
但R55A并未发生变化，据计算，此时侵入深度达55in。
2.实例二B井是一口定向井的导眼段(近似直井，图2)，该段使用了LWD，上部的砂岩段中实时记录的电阻率基本为水层特征(负差异或重合)，泥岩段4条曲线则完全重合。
但顶部某740.5～某742.0m电阻率呈正差异(R55A＞R25A)，R55A=1.3Ω2m，为油层特征。
该井完井后，此段地层已浸泡了24d，这时又进行了电缆测井(双感应、中子、密度、自然伽马、井径等)。
随钻电阻率测井原理浅析
随钻感应电阻率测井原理浅析1．电阻率的概念2．电阻率的测量方法3．电阻率的电极系分布4．电阻率测量的数学模型几何因子理论摘要：本文通过对Geolink 公司TRIM 工具测井原理的剖析，详细介绍了感应电阻率测井的原理，并将电缆测井与随钻测井进行比较主题词：MWD 电阻率感应测井原理浅析随钻测量（MWD —Measurement While Drilling ），是一项在钻井过程中，实时对井底的各种参数进行测量的技术，MWD 的最大优点在于它使得司钻和地质工作者实时看到井下正在发生的情况，可以极大的改善决策过程。
随钻测量技术极大的推动了钻井技术的发展，为地层评价提供了新的手段，由于可以直接观测井下工程参数，这就为钻井的进一步科学化提供了有利的条件，及时获得地层资料对于准确评价地层和进行地层对比以及油藏描述也具有重要的意义。
MWD 系统测量的一个十分重要的方面就是电阻率地层评价测井。
自从八十年代中期起，就有许多种不同的MWD 电阻率被测试并投入市场，包括16'短'电位电阻率，聚焦电阻率（有活动和被动聚焦能力），基于电极的装置（可利用钻头或接触按钮）,目前Sperry-Sun Drilling Service服务公司的多空间1~2MHz “电磁波电阻率相位测井” 是工业上唯一商业化的、真正的多探测深度的电阻率测井工具。
Geolink 公司应广大用户的普遍要求，也制造生产出随钻电阻率工具，它将MWD仪器测井结果与通常使用的电缆感应（20KHZ）测井相关联，用这种方法得到的响应与电缆深感应测井的探测深度相类似，其垂直分辨率优于电缆中感应测井。
这种探测深度可以减少井眼环境及泥浆侵入地层对测量产生的影响。
因而不需要对在不同泥浆（水基、油基、气基及泡沫基钻液）中作业中所产生一系列复杂的环境影响进行校正，就能够得到 Rt （地层真实电阻率值） 电阻率的概念一种物质的导电性是指这种物质传导电流的能力，常用电阻率这一物理量来 表示，导电能力差的物质电阻率高，导电能力好的物质电阻率低。
随钻核磁共振测井技术参数
INTEQ 的6 ¾” MagTrak™随钻核磁共振测井技术提供实时总孔隙度，不需要放射源和岩性参考。
通过石油工业标准定义的T 2分布，随钻核磁共振测井可以得到自由水和束缚水含量，流体饱和度以及孔隙特征。
MagTrak 随钻测井工具有着很高的垂直分辨率。
探测直径可达12.6”。
6 ¾” 的MagTrak 工具可以适用8 3/8” – 9 7/8” 大小的井眼。
预先设定操作模式，简易井上操作。
这种模式能够适应绝大多数地层和流体特性。
■ “孔渗核磁”模式：可以得到总孔隙度，毛管束缚水孔隙度，粘土束缚水孔隙度和预测的渗透率 ■ “孔渗核磁+轻烃”模式：可以得到总孔隙度，毛管束缚水孔隙度，粘土束缚水孔隙度，预测的渗透率和轻烃饱和度对于特殊的应用也可以自定义测量参数。
每一种模式的原始数据都在井下处理。
经计算的地层性质参数，如总孔隙度和束缚水孔隙度等可以实时传输到地面。
所有原始数据都被储存在内存中，工具出井后可下载，进行高级处理。
MagTrak 随钻测量工具由一个传感器短节和两个扶正器组成。
工具下面需要配置一个柔性短节以减少震动。
MagTrak 传感器短节有独立的发电装置，需要泥浆驱动发电。
服务优势：■ 核磁共振随钻测量数据- 总孔隙度和有效孔隙度(实时数据) - 自由水孔隙度和束缚水孔隙度(实时数据) - 预测的渗透率(实时数据) - 孔隙特征- 轻烃饱和度■ 优化的井下测量环境- 原始地层- 无污染的井眼■ 可适用于高井斜井■ 高的垂直分辨率■ 对定向测量没有磁干扰■ 低的震动敏感性技 术 参 数 表6 3/4" MagTrak6 3/4" MagTrak 井眼尺寸 8 3/8“ - 9 7/8“传感器距底端位置 9.97ft(3.04m)公称外径 6 3/4" (17.15cm)公称直径12.6“(320mm)两个低震动扶正器回波间隔可自定义,最小0.6ms 套筒长度9.6“(24.5cm)回波数可自定义,最大5000外径1/8“欠尺寸共振频率500kHz 总长/总重名义磁场梯度 2.0G/cm 传感器带下扶正器 24.2ft(7.4m)3 197lbs(1 450kg)内存384MB,相当于340小时上扶正器 5.7ft(1.73m)705lbs(320kg) 2.8"(70mm)电源泥浆涡轮发电*静态纵向分辨率接头纵向分辨率 2 ft(钻速50ft/hr 和1空隙单位) 4 ft(钻速100ft/hr 和1空隙单位) NC50下：INTEQ 标准扣NC50NC50下：INTEQ 标准扣NC501 300 - 2 500 lpm 1 000 - 1688 lpm 最大钻压562 022 lbf(2 500kN)最大扭矩（钻头处）23 500ft-lbf(32 kNm)最大失效扭矩（钻头处）47 500ft-lbf(65 kNm)最大失效拉力无旋转持续操作无旋转最大温度最大最小操作时300°F (150°C)-14°F(-10°C)极限温度347°F(175°C)-40°F(-40°C)最大静水压25 000 psi (1 725 bar)泥浆类型不含铁矿粉，不含海绵铁最小泥浆电阻率0.02ohm-m 最大轴向,径向,切向震动参阅《补充技术参数》881 251 lbf (3 920 kN)1 162 262 lbf (5 170 kN) 最大狗腿度值对应相应的钻具组合，它受到不同参数的影响，如钻具组合方式，井身结构，钻进模式(造斜、降斜或稳斜)。
随钻测量
这种系统有几个优点：
（1）数据传输速度快，载波信息量大；
（2）受泥浆介质和水泵特性的影响小，即使在提下钻过程中也能检测数据。
(1)电传导(硬导线系统)
(2)电磁发射；
(3)地震(声)波；
(4)钻井液压力脉冲。
直到1960年，这些遥测系统的研究主要是为了随钻测井。定向井的日益增加，特别是花费高昂的近海地区，刺激了人们去开发既能处理定向测量数据又能处理地层评价数据的随钻测量系统。由于在海上平台中利用传统测量工具费用很高，人们不久就认识到使用定向随钻测量仪器更具有商业潜力。起初的MWD系统就只提供定向数据，紧接着就有了可以附加测量钻井参数和地层数据的另外—些工具。尽管有关其它3种遥测方法的研究还在继续着，但迄今为止却只有这些依靠钻井液压力脉冲的MWD系统在技术上和经济上是成熟的。
第二节
信号发射器和地面的信号接收、处理设备一起构成了钻井液压力脉冲式MWD信号传输系统。现有的钻井液脉冲传输系统的主要区别是采用哪种处理方法来传送数据。目前使用的钻井液压力脉冲式MWD主要采用三种方式在井底将数据编码、信号传输和在地面上译码，这三种钻井液脉冲传输方式井内仪器执行元件控制。
(1)坚固可靠的传感器，可在钻进动态条件下在钻头处或钻头附近测量需要的数据；
(2)将资料传送到地面的方法简单有效；
(3)可以方便地在任何钻机上安装并操作的系统，对正常钻进作业影响不大；
(4)成本合理，并能给作业者带来效益。
为开发满足这些要求的系统，人们作过多次尝试。主要问题是井下和地面之间的遥测传输系统。从1930年到1960年，人们研究了4种不同的遥测系统：
LWD发展现状与趋势展望
LWD发展现状与趋势展望在对随钻测井进行分析的基础上，详细阐述了随钻测井技术的发展过程，重点介绍了HL-MWD+伽马和FEWD随钻地质评价测井技术的应用现状，简单介绍了贝克休斯AutoTrak旋转导向钻井系统，对于今后可能形成的技术发展趋势进行了预测，认为旋转地质导向钻井技术将成为中长期发展方向，加大国内旋转导向研发力度，培养技术人才，缩小与国外技术差距，才能立于竞争制高点。
标签：LWDHL-MWD+伽马;FEWD;旋转导向发展现状;技术展望1 随钻测井发展关键阶段1.1 随钻测井简介随钻测井英文简称LWD（logging while drilling），是在随钻测量基础上发展起来的一种功能更齐全、结构更复杂的随钻测量系统，主要是在常规基础上增加电阻率、孔隙度、中子、密度和声波等测量短节，用以获取测井信息。
与随钻测量系统相比，传输的信息更多，采用井下存储（起钻后回放）和部分信息实时上传方式处理所需测井信息，无导向决策功能。
1.2 随钻测井技术发展阶段1.2.1随钻测井技术发展早期第一个随钻测井的专利是在1929年由Jakosky提出的，用的就是钻井液脉冲遥测系统。
1940年David G.Hawthon和John E.owen公布第一条随钻电阻率曲线，此时的随钻测量方法主要有两种，一是利用测量电极和导电钻杆绝缘，测量井底电极附近的地层电阻率;二是信息传输，在钻杆中埋电缆。
但由于在钻杆和钻杆连接部位很难保证绝缘，以上方法均告失败。
20世纪40年代和50年代随钻测井进展缓慢，仅有的几个专利文献表明，研究单位和个人继续致力于实时、可靠的随钻测井系统研究，注意力从地面设备和井下设备的硬联结转向用电磁波或无线电波通过地层传输到地面或是用声信号通过地层或钻杆传输信息。
遗憾的是，传输技术发展缓慢，难以有实质性的突破。
1950年J.J.Arps发明正向泥浆脉冲系统，1960年利用正向泥浆脉冲的机械测斜仪出现，并应用至今;1964年第一个机械脉冲遥测系统研究成功。
随钻测井技术在州扶49-平45井中的应用
随钻测井技术在州扶４９－平４５井中的应用① 杨军鹏 （大庆油田钻探工程公司钻井工程技术研究院黑龙江大庆 １６３４１８）
应用技术 啪Ｉ
［摘 要】随着水平井技术的成熟和和推广，随钻测井技术能够将井眼轨迹控制在油层的最佳位置，极大地提高了水平井的成功率，特别是使薄油层和因开 采形成的剩余油藏等难以动用的储量得到经济有效地开发。本文介绍了无线随钻测井技术，结合州扶４９一平４５井设计与施工要点，提出了应用ＬＷＤ测量井 眼轨迹参数和地质参数（含自然伽马及电磁波电阻率）的具体方法和步骤。Ｌ∞在州扶４ｇ一平４５井的应用，实现了钻井的同时对钻井作业的综合评价和实时 测井作业，简化了作业程序，缩短了钻井周期，降低钻井成本，提高砂岩钻遇率，提高经济效益，更重要的实时监测地层变化，为后期开采扶余薄层油田提供了一种 全新思路和手段。 ［关键词］随钻测量水平井井眼轨迹 钻遇率 中图分类号：ＴＥ３４４：Ｐ６３１．８１４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１０）１４—０３０１—０２
前言 井下随钻测量包括钻井无线随钻测量（ＭｗＤ）和随钻测井（ＬｗＤ）两大部分，其 中无线随钻测井系统一ＬＷＤ是国际上９０年代以来广泛应用于石油钻探开发领 域的随钻测量仪器。它是在先期的定向钻井无线随钻测量仪一ＭＷＤ的基础上 发展起来的一种随钻井眼轨迹、地层参数以及井下工程参数同时进行测量的 先进装备．无线随钻测井系统（ＬＷＤ），其性能可靠、精度高、实时性强，它可 以在斗作业的同时，实时测取地质参数、井眼轨迹参数，并绘制各种类型 的测井曲线，为更好地制定油气田开发方案和措施提供了依据。近年来，针 对我国目前火多数油田处于开发中后期，地下油水关系复杂，开发薄层，小断块 油气藏的特点，随钻测量技术作为一种降低风险，降低吨油成本，大幅提高投资 回报率的技术整越来越受到国内行业的重视，ＬＷＤ测量仪器得到广泛应用。 大庆油田肇州区块扶余油层首次打水平井，该地区油层较薄，同时又受断块的 影响，各断块无统一的油水界面等特点，ＬＷＤ在州扶４９～平４５井的钻井作业 取得了成功应用，在提高井眼轨迹控制、提高钻井机械速度、减少下钻次 数、缩短钻井周期、提高钻井效率、保护油气层和降低钻井成本等方面取 得了十分明显的效果。 １无线随钻测井（ＬｗＤ）的用途 （１）ＬＷＤ可以在钻进作业进行的同时，实时的测取地质参数，并按照用户的 需要，绘制出各种类型的测井曲线，提供给地质人员作为进行地质分析的依 据。由于是实时测量，地层暴露时间短，因此，测井曲线是在地层液体有轻微 入侵环境下获得的，与电缆测井相比，更接近地层的真实情况，可以使我们获得 刚刚打开储层的油藏物性的最早期资料 （２）ＬＷＤ提供的实时地质参数数据，可以帮助现场人员随时监控地质参数 的变化情况，对将要出现的地层变化作出准确的判断。因此，配合定向参数测 量传感器，在水平井钻井中，可以采用ＬＷＤ进行地质导向，准确的控制井眼轨迹 穿行于储层中有利于产油的最佳位置，有效回避油气和油水界面的干扰。利 用这 技术可以大幅度的提高单井产量和储层采收率。 （３）对地质参数变化的综合分析，可以帮助预测诸如地层异常压力等有可 能出现的风险因素。此外，如果在ＬＷＤ中附加ＤＤＳ钻柱振动传感器，还可以及 时的探测到钻柱剧烈振动的发生。因此，现场人员可以根据实际情况，分析发 生风险的可能性，提前采取措施，控制风险的发生或减少损失。 （４）ＬＷＤ测量的实时性，使得现场人员可以随时监控井眼轨迹的走向和相 应的地质参数变化。因此，可以根据需要和现场情况，及时的采取相应的措 施，有效的控制井眼轨迹的走向，从而可以显著的提高钻井效率，缩短钻井周 期，从整体上降低钻井成本。 表１州扶４９平４５井井眼轨迹分段设计数据表 测潦 井斜 方位 囊涤 北坐标 束坐标 祝平移 狗腮度 描述 段长 Ｆｆｌ ｄｅｇ ｄｅｇ ，ｆｊ ｍ ｆ ￣Ｊｏｇ／３Ｏｒｒｔ 井口 ０ Ｏ０ ０ Ｏ０ ２６０ ３５ ０ Ｏ０ ０ Ｏ０ Ｏ Ｏ０ ０ Ｏ０ ０ Ｏ０ ０Ｏ０ 造斜点 １６１９８０ ０ Ｏ０ ２６０ ３５ １６１９ ８０ ０Ｏ０ ０ Ｏ０ ０Ｏ０ ０ Ｏ０ １６１９ ８０ 逢斜１宪 １８’９ ８０ ５０００ ２６０３５ １７９５ ３６ ．１３ ７２ ８０ ７１ ８’８６ ７ ５０ ２００ Ｏ０ 稳斜完 １８３６４３ ５０ Ｏ０ ２６０ ３５ １８０６ ０５ ．１５ ８５ ９３ ２７ ９４ ６０ ０ Ｏ０ １６ ６３ 谴斜２完 １９６５ ２５ ８６ ５０ ２６０．３５ １８５２ ９９ ．３５ ５６ ．２０９ ２５ ２１２ ２５ ８ ５０ １２８ ８３ 靶点Ａ １９９１ ０５ ８７ ３６ ２６０ ３５ １８５４ ３７ ．３９ ８８ ２３４６４ ２３８ Ｏ０ ’Ｏ０ ２５ ８０ 靶点Ｂ ２２７９ ３５ ６７ ３６ ２６０ ３５ １８６７ ６５ ８８１６ ．Ｓ１８５６ ５２６ ００ ０ Ｏ０ ２６８ ３０ 靶点ｃ ２４２９ ５６ ８６６６ ２６０ ３５ １８７５４９ —１１３ ５２ ．６６６４３ ６７６ Ｏ０ ０１４ １５０ ２１ 靶点Ｃ１ ２４７８ ５６ ９１ １２ ２６０ ３５ １８７６ ４４ —１２Ｉ ５３ ７１４ ７４ ７２５Ｏ０ ２ ７３ ４９ ０２ 靶点Ｄ ２５９７ ０４ ８８ ３７ ２６０ ３５ １８７６ ９６ —１４１ ３２ ．８３１ ５３ ８４３４５ ０ ７０ １１８４７ 井底 ２６３７ ０４ ８８３７ ２６０ ０ ８７８０９ １４７ ９９ —８７０９５ ８８３４４ ００ ４０Ｏ０ ２州扶４９－－平４５井应用Ｉ－￣／Ｄ的目的 州扶４９平４５井是大庆油田肇州区块扶余油层开发水平井，该区域构造 位置位于松辽盆地中央坳陷三肇凹陷模范屯鼻状构造。扶余油层区域形成的 主导因素是砂岩发育情况，同时油水分布高低又受断块的影响，继承性发育的 地垒油柱较长，各断块无统一的油水界面，油层类型为断块一岩性油藏：砂体类 型主要为具典型正旋回的中高弯曲分流河道、决口河道、决口扇、水下分 流河道等沉积砂体。其油层较簿，平均有效厚度１１１１左右。油层薄及小断块 油田构造的复杂性，在水平井钻井施工过程中，考虑着陆点处油层实际位置与 预测深度可能一定的误差，如垂深误差、分布规律误差等，这都给水平井轨迹 控制带来困难。靠常规的随钻测量技术（ＭＷＤ）和岩屑录井、钻时录井等技术 手段，不能及时地发现这种误差，致使水平井达不到理想效果，为实现水平 井设计目标，提高水平井的开发效益，需要应用随钻测井技术（ＬＷＤ），在探油 项段密切观察ＧＲ曲线及录井结果，确定好着陆点，以实现初步的地质导向钻 井。以较好地解决卡准油层、即时调整井眼轨迹、瞄准油层发育最好的部位 钻进，保证了水平段在油层最佳位置的有效延伸。 ２ １州扶４９－平４５井基础数据 （１）钻井目的 为了提高水平井的油层钻遇率，优化钻井轨迹，并在钻井实施的过程中，根 据情况的变化尤其是随钻测井资料的变化及时调整的调整，不断加快三肇地区 扶余油层经济有效动用，开展水平井和直并联合开发试验研究。 （２）目的层位 Ｆｌ７。 （３）完钻原则 水平段由Ｆｌ７砂层顶着陆，在Ｆｌ７内钻进水平投影长度６０５．４５米，然 后继续钻进４０作为口袋完井。 （４）井眼轨迹分段设计数据见表１。 ２．２州扶４９－平４５井井眼轨迹控制 （１）直井段。直井段的井身质量关系到全井的井眼轨迹控制精度与难度， 所以要采用防斜打直技术，及时进行井眼轨迹监测，保证打直，为斜井段造斜奠 定良好的基础。 （２）造斜段。在斜井段，优选钻具组合（ＢＨＡ）和钻井参数，有利于井眼轨迹
随钻测井技术最新进展及应用
随钻测井技术最新进展及应用【摘要】随钻测井是一种能够既钻开地层又能同时对地层信息进行实时测量的钻井技术。
近年来水平井钻井、大斜度井活动使得随钻测井技术得到了发展，尤其是在海上钻井中随钻测井这种技术的利用率几乎是100%。
随钻遥测，随钻电法、核、声波、随钻地震以及核磁共振等技术在最近几年有着较大的发展空间和较好的发展前景。
随钻测井主要应用于地层评价以及地质导向。
我国在随钻测井这种技术的研究领域上，只有突破创新才能够跟上世界石油工业技术的前进步伐。
本文将系统的对随钻测井这种技术近些年的发展以及将来的趋势进行介绍。
【关键词】随钻测井需求随钻地震声波测井电阻率测井核磁共振应用1 市场需求带动随钻测井技术的发展由于在开采钻井的过程中时常会发生钻头偏离钻井轨迹的现象，通常是在对井眼轨迹设计的过程中产生了误差，导致钻头偏离现象的发生。
而这些现象的发生会造成开采过程中的资源物力的浪费，所以在钻井的过程中对其进行实时监控、钻井设计方案以及及时修改设计轨迹是十分必要的，而电缆测井这种技术无法解决上述问题，而随钻测井技术由于其可以将这些困扰解决使得其逐步发展起来，并成为当今钻井开采过程中获得实时信息的必要技术。
随钻测井参数可以反映地层的信息。
随钻测井在刚钻开地层、泥浆侵入地层刚开始发生的条件下进行，所得到的数据就是地层参数真值。
水平井、大斜度井以及复杂地层的经验不稳定时，可用随钻测井代替电缆测井以此来确保能够探测到地层信息得到测井资料。
这就避免了电缆测井遇卡、遇阻等事故。
随钻测井在钻井的同时可提供各个地层中的实时信息，用来预测地层压力及地层应力特殊的层段，为钻井及时提供信息。
减少钻井过程的资源物力的浪费，也大大的避免了钻井事故的发生。
2 随钻测井的近期发展及现状在二十世纪八十年代末九十年代初的时候，随钻测井技术只有中子孔隙度、伽马、光电因子、岩性密度、衰减电阻率和相移电阻率。
而在过去的这十几年里，随钻测井技术的发展突飞猛进，不仅是原有技术得到改进，而且还创新出许多新的方法。
随钻测井技术(LwD)在昆北油田水平钻井中的应用
开 ， 心 高 ６ｍ， ２０ 补 于 ０８年 ｌ ０月 １ 日用 ２５ ９ＩＴ ８ １． Ｕ ＴＩ
Ｈ Ｔ１７的三牙钻 头二开 ， Ａ ２ ｌ ２ 钻至 １ ４ ． 配 ０月 １日 ５３ ｍ， ４ ０
第一作者简介 ： 张震 涛， ，９ ４ 男 １７ 年生， 地质工程师 ，９９ １ ９ 年毕业于 中国地质大学（ 武汉） 油藏工程 专业 ， 现在青海油 田采油二厂从事油气 田开发 工
石 ２１年 ０１
・
油
仪
器
第２ ５卷
第 ４期
ＰＥＴＲ０Ｉ ＥＵＭ ＮＳＴＲＵＭ ＥBiblioteka ＴＳ Ｉ 方法研 究 ・
随钻测 井技术 （ ｗＤ 在 昆北油 田水 平钻井中的应用 Ｌ ）
张 震 涛
（ 青海油田采 油二厂 青 海 海西州）
摘
要 ：随钻测 井技术在钻 井进行 的同时实时采集 、 测取 能反映地 层特征 的地质 参数 ， 并按 需绘 制成测 井曲线 ， 实现
图 １ Ｌ ＷＤ 地 质 导 向工 具 结 构 示 意 图
２ 随钻测 井技术 （ ＷＤ） Ｌ 现场应用
昆北 油 田 ２０ ０ ８年 至 ２ ０ ０ ９年 ， 后 钻 了 ４口水 平 先 井， 分别 为切 六 一Ｈ２６ 切六 一Ｈ２４ 切六 一Ｈ２３ 切 ０、 ０、 ０、 六 一Ｈ２９井 位部 署如 图 ２ 示 ， 产情况 一直 良好 。 ０， 所 生
决定 加 大倾 角 ， 向下 探 油 层 ， 至 １７ ４ ７ 斜 深 １ 钻 ５ ．７ｍ（
８８ｍ） 井 斜 ７ ．。 方 位 ９ ． 。 ， 质 导 向 仪 器 ９ ， ７ ２， １ ５处 地 （ＷＤ） Ｌ 电阻 曲线 突然从 １０Ｑ・ 降 到 ６ Ｍ 左 右 ， ４ Ｍ ０Ｑ・ 伽 马值 由 ８ ０帕增 加到 １０帕左 右 。钻 时变小 ， 械钻 ４ 机 速 增大 ， 气测 全烃 值 由 ０ １ 升到 ６５左 右 ， 面 有气 ．上 ． 槽
随钻测井
（inch）
随钻测井可显示 井眼横截面形状；
常规测井可以反 映井眼扩径情况。
电阻率响应对比
1. LWD测井 结合其它曲线可用于定性识别油气水层。 但分辨率较低。由于CDR仅测量的“幅度衰减
电阻率”和“相位差电阻率”两条曲线明显受地 层各向异性和相对地层倾角的影响，故目前尚难 以评价地层的相对渗透性。 2. PCL测井
早在二十世纪三十年代，就有人进行随钻电阻率测量研究，只是由于未能解决电缆在 钻杆联结部位的绝缘问题而失败。四十和五十年代，人们试图用无线电传输测量数据， 因地层对电磁波衰减太大而无实用价值。从六十年代开始，人们转而采用泥浆压力脉冲 传输信息。1978年推出第一套商业服务随钻测量（MWD）系统，主要用于地质导向。八 十年代中期出现了随钻测井（LWD）系统。
2. 中子孔隙度测井
随钻测井的中子孔隙度曲线形态与常规测井基本一致， 但数值上比常规测井高2--5pu。
3. 声波时差测井
在油层井段随钻声波时差比常规测井稍大，这是随钻 测井在地层基本未受侵入影响条件下的测量结果。但随 钻测井声波曲线在井眼较差处出现跳尖，与其它测井曲 线的相关性也变差。
油
测 井 孔 隙 度 响 应 对 比
随钻测井以其使石油勘探开发实现高效率、低成本而受到青睐，得到迅速推广。正在 “做强做大”的中海油，重视随钻测井意义重大。
1. 数据记录与信 号传输的特点
测速和采样率不同
在测井过程中电缆测井测速相对固定， 一般8-15米/分钟。除了成像测井外，电 缆测井的都是深度驱动，空间采样率为一 常数，一般为0.1米左右。而随钻测井为时 间驱动，因而空间采样率不均匀，钻速大 时空间采样率低。
2. 深度系统 由随钻测井与常规测井的自然伽马曲线对比得
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随钻测井技术发展水平引言据统计，近十年来，世界上有关随钻测井（LWD）技术和应用的文献呈现出迅速增多的趋势。
这反映了西方国家开始越来越多地重视LWD／MWD。
这是两个方面的原因产生的结果。
一方面石油工业界强烈需要勘探和开发业降低成本，减少风险，增加投资回报率。
另一方面，MWD/LWD有许多迎合石油工业需要的优势，如随钻测井时，钻机不必停钻就能获得大量地层评价信息，节省了宝贵的钻井时间，从而降低了钻井成本。
MWD提供的实时信息可即时使用，如可用于预测钻头前方地层的超常压力、预测复杂危险的构造，给钻井工程师警报提示，迅速采取措施，减少事故发生率。
近几年里，大斜度井和水平井迅速发展，海上石油的开发受到重视。
在这样的井中测井，常规电缆测井难以进行，挠性管输送测井和钻杆传送测井成本十分高，现场操作困难。
LWD是在这类井中获取地层评价测井资料的最佳方法，此外，LWD信息还能指导钻头钻进的方向，引导钻井井迹进入最佳的目标地层。
随钻测井（LWD）技术是在钻井的同时用安装在钻铤上的测井仪器测量地层电、声、核等物理性质，并将测量结果实时地传送到地面或部分存储在井下存储器中的一种技术。
该技术要求测井仪器应能够安装在钻铤内较小的空间里，并能够承受高温高压和钻井震动；安装仪器的专用钻铤应具有同实际钻井所用的钻铤同样的强度；还应具有用于深井的足够功率和使用时间的电源。
LWD是随钻测量技术的重要组成部分。
MWD除了提供LWD信息外，还提供井下方位信息（井斜、方位、仪器面方向）和钻井动态和钻头机械的监测信息。
MWD探头组合了LWD探头、方位探头、电子／遥测探头，一般放在钻头后50－100英尺的范围内，一般来说，MWD探头越靠近钻头越好。
LWD探头提供地层评价信息，用于识别层面、地层对比、评价地层岩石和流体性质，确实取心和下的点。
方位数据用于精确引导井迹向最理想的储层目标。
钻井效率和安全性通过连续监测钻井而达到最佳。
目前的随钻测井技术已达到比较成熟的阶段，能进行电、声、核随钻测量的探头系列十分丰富，各种型号的、适用于各种环境的随钻电阻率、密度、中子测井仪器进入MWD 市场。
哈里伯顿的PathFinder随钻测井系统包括自然伽马、电磁波电阻率、密度、中子孔隙度、井径和声波等。
斯仑贝谢公司的VISION475测井系统包括声波（SI）、电阻率（RAB）、阵列电磁波电阻率（ARC5）及密度中子（ADN）等。
Sperry Sun公司的三组合测井系统包括SLIM PHASE4电阻率仪、SLIM稳定岩性密度仪及补偿热中子仪，还测量伽马射线。
在地层评价的许多方面LWD已经可以取代常规电缆测井。
世界各地的MWD作业实践已经表明，随钻测井对于经济有效的测井评价，相对于常规电缆地层评价有明显优势。
发展MWD／LWD技术，应用MWD／LWD成果已是西方钻井／测井相关公司的热点研究领域。
必须承认我国自行研究和开发随钻测井技术是一片空白。
本报告将深入地调查国外随钻测井技术的发展历程，技术水平现状，应用情况，预测发展趋势，分析LWD市场，分析LWD风险，供管理决策和研究人员参考。
（二）发展历程LWD技术的初始发展是和钻井、电测井的发展伴生的。
勘探钻井的基本目的是发现新的油气储层，获得岩石物理学家进行油气层评价的重要信息，钻井是获得这些信息的手段之一。
在钻井的过程中，一口勘探井钻遇到无先验资料的地质条件和潜在储层。
显然，获得这些新钻井地层的信息的最佳时间是当这类地层刚被钻井、受到泥浆滤液干扰最小时。
如果预先时间知道钻进地层性质的变化特征，就可以制定最佳钻井速度和使用最小的钻井成本，基于这些考虑，人们对在钻井的同时而不是在钻后获得这样信息的可靠的诊断方法，即随钻测井技术的探索和研究和钻井工业的历史一样长。
LWD的发展可追溯到1930年前后，当时电缆测井技术开始出现和发展，这是识别和评价地层的手段之一。
但它有一个重要缺陷，即所有测量都是在钻井施工完成并将钻头拔出井眼之后进行的，朝着解决随钻测量问题发展的重要一步是在1930年迈出的，这时泥浆录井首次在石油工业界推广，对岩屑进行荧光和含气分析为地质家提供一种在钻井进行的过程中确定被钻地层特征的方法。
尽管录井技术的出现是朝着随钻地层评价这一最终目标迈出的重要一步，但还是存在不利之处。
就是对泥浆的分析是在地层被钻开30多分钟后开始的。
这一障碍在快速钻井地区使得钻井工程师必须暂停钻井和进行泥浆循环，在停钻的间隙寻找泥浆分析结果，这样消耗了大量的、昂贵的钻机在用时间。
进行常规测井时，大量的钻井时间也在井眼调整和停钻过程中被耗掉了。
为了克服常规测井这种要推几天才进行测量的不足，工业界开始积极寻找一种方法，要求能在钻井的同时提供有关岩性和地层组分的理想信息。
大都分努力在很长时间里都花在获得连续的电参数测井上，这证明在常规电缆测井上是极其成功的。
井眼环境和泥浆滤液的侵入严重地影响了常规电测井的质量，人们自然地想到在钻头处进行测量。
实现这种测量要解决两个独立问题。
首先，必须开发一种简单、实用和可靠的通信系统，在钻井的同时将信息从井底传到地面，第二，必须开发能承受钻井条件并能精确测量理想参数的设备和仪器。
人们对连续随钻测井的实际尝试从20世纪三十年代早期就已开始，当时Dallas地球物理公司的JCKaraher用一个一段长4-5英尺，将钻头与钻柱绝缘，通过在钻杆的每部分嵌绝缘导棒，提供通向地面的导电，用这种方法得到了令人鼓午的结果，提供了连续的电阻率曲线。
这是用电连接方式，传输数据的第一条LWD曲线。
二十世纪40年代和50年代仅有的几个专利文献表明，许多发明家和研究组织继续致力于实时的、可靠的随钻系统的研究，遗憾的是，LWD数据传输技术的发展非常缓慢，技术上难以有突破。
在测井技术发展开始的50年时间里，在石油工业界许多人的眼里，LWD 是难以实现的理想的技术。
在二十世纪60年代以前，LWD的发展几乎是停滞不前，少有的几项值得一提的事件是，如前所述的JCKarther等人的连续传输数据的LWD。
三十年代美国注册了第一个MWD专利；五十年代，J.J.Arpj发明的泥浆遥测系统首次在技术上获得成功；六十年代，埃克森公司和德士古公司作随钻的井下记录试验，由于缺乏高强度电子线路密封壳和合理的储存介质及系统的结实性能等问题，这种井下记录无广泛应用的吸引力，在SNEA和RAYMOEND工程公司的共同努力及美国能源署的资助下，TELE公司于1978年首次推出了具有商业用途的LWD仪器。
这标志着LWD技术已经可行，是LWD技术开始加速发展的里程碑。
八十年代初期，吉尔哈特公司的LWD服务居领先水平，已在全世界测几千口井。
当时的LWD测量只能测电阻率和伽马射线，更多地用于地层的相关对比。
八十年代初期，工业界对LWD在准确性、可靠性和稳定性方面初步建立了标准，并不断进行改进。
与此同时，先进的地层评价和井控技术也逐渐成熟。
八十年代中后期至九十年代初，MWD井下探头组合的内容不断丰富，能进行电、声、核随钻测井的探头逐步增多，方向测量探头得到发展，综合利用LWD探头和方向探头测量信息的地质导向技术开始发展。
尤其是在90年代后，钻大科度井、水平井和小直径多分枝井已成为油气开发的一种常规方法，在这样的井中，常规电缆测井仪器很难下到目标地层，通常借助于挠性管传送测井和钻杆传送测井，这些方法费用高，操作困难。
由于LWD 的经济吸引力和技术可行性，LWD开始在这些新型井中广泛使用，关于LWD技术成功应用和经济回报的例子及减少钻井事故的例子成功通报出来，LWD研究和应用热点逐步形成。
LWD技术现状1 随钻测井数据传输技术现状随钻测井数据可以在液体(钻井液)侵入周围地层之前采集, 因此数据质量相当于或优于常规电缆测井数据。
同电缆测井数据相比，随钻测井数据的特点是：1）随钻测井与时间有关，与深度无关；2）数据采集是在动态的而不是静态的井眼环境中进行；3）由于钻井速率是变化的，所以数据采样不规则。
这些深度间隔不规则的数据在定量（相关对比）和定性（确定岩性和流体饱和度）使用前经数据转换后，变成间隔规则的数据。
随钻测井中所有的数据应该都可以从井下实时地传输到地面，但是受传输量和传输速率的限制，现场只将部分必须的用于实时钻井决策和地层评价的数据进行实时传输，而将另一部分数据存储在井下存储器中。
根据现场的实际情况，可以选择不同的实时传输数据。
提高有效数据传输率是随钻数据传输的重点。
目前使用的数据传输方式有泥浆脉冲遥测和电磁波遥测，另外一种有发展前途的传输方式是声波遥测，正处于研制和开发阶段。
泥浆脉冲遥测是普遍使用的一种数据传输方式，大多数随钻测量都采用泥浆脉冲遥测方式传输数据。
它最早由J.J.Arps于50年代提出，主要是通过钻井液在井下传输信号，不需要电缆，因此它不受钻杆旋转的影响。
数据传输被转换成一系列的压力脉冲。
一般是仪器下井前，在仪器内部设定信号序列和传输速率。
有些服务公司可以在泥浆脉冲装置中储存几个传输序列和程序，按连续次序用泥浆循环开始/停止来激活。
泥浆脉冲遥测技术的数据传输率较低，为3～10比特/秒，而电缆的传输率为550～660比特/秒。
预计通过提高信噪比和优化调制解调，新一代的泥浆脉冲遥测系统的传输率可望提高到50比特/秒。
电磁波数据传输是将低频的EM信号从地下传到地面，它是双向传输的，可以在井中上下传输，不需要泥浆循环。
数据传输能力与泥浆脉冲遥测相近。
EM传输的最大优点是不需要机械接收装置，缺点是低的电磁波频率接近于地频率，从而使信号的探测和接收变得较困难，目前只能在6000英尺内的井眼中传输数据。
EM遥测同小井眼随钻环空压力装置一起使用，成为近距离(60米)无电缆随钻测量装置中的数据传输部分，能传输靠近钻头的测量探头和井眼中的泥浆遥测探头之间的数据。
声波或地震信号通过钻杆传输是另外一种传输方法。
声波遥测能显著提高数据传输率，使随钻数据传输率提高一个数量级，达到100比特/秒。
声波遥测和电磁波遥测一样，不需要泥浆循环，但是井眼产生的低强度信号和由钻井设备产生的声波噪声使探测信号非常困难。
沿钻杆传输的声波遥测最早是四十年代提出的，由于信号损失很大，研制遇到很大的困难。
七十年代，Sun 石油公司也做过此类研究，因技术条件的限制未能成功。
直到1994年，随着弹性波传播和磁致伸缩技术的发展，人们又开始研制声波遥测装置。
1995年，用磁致伸缩材料制作井下发射器的声波遥测装置样机投入现场应用，并取得了初步成功。
但是，样机还有待进一步完善，如缩小井下仪器的尺寸，降低井下仪器的电压，提高仪器的传播距离以便能应用于井的延伸部分。
2．LWD技术现状1）随钻电测井技术随钻电阻率测井是本世纪八十年代初期为大斜度井、水平井发展起来的技术,广泛应用于钻井地质导向和复杂地层的岩石物理分析。