随钻地层压力检测
第五节 随钻测量系统
3.实时检测钻头钻压、转数或扭矩
（3）钻井参数测量 在很多情况下,地面指重表显示的钻压存在误差 (如在大斜度井眼
中，由于井壁摩阻，井底钻压可能低于地面指示的20%)。而随钻测量系 统是近钻头的钻井参数测量,数据实时可靠。
三、随钻测量系统井下钻具组合
钻杆
钻铤
随钻测井 定向参数测量 钻井参数测量 井底马达 钻头第五节Biblioteka 随钻测量系统一、概述 1前言
30年代出现的电测技术对鉴别和评价地层起了很大作用。但是，它的 主要缺点是必须在起出钻柱后才能使用电缆下井测井。等到实际测井时， 由于钻井液侵入的影响，妨碍了地层真实特性的测量。当钻头钻穿不同地 层时，由于没有确定的方法辨别出岩性的变化，一些重要的层位可能没有 检测到。有时，后来的电测显示出错过了油层段顶部的取心点，或是钻头 钻得过深钻到了产油层下部的水层中。钻井液测井和监测钻速虽可提供一 些井底情况，但由于等到岩屑循环到地面的时间延误使这一过程效率太 低。所以，需要一种能够在钻井时瞬时而连续地监测地层的系统。
图5.5.2随钻测量系统钻具组合示意
随钻测量系统（Measurement-While-Drilling ，简称MWD）是指在钻 头附近测得某些信息，不需中断正常钻进操作而将信息实时传送到地面上 来过程。与随钻测斜仪(传统意义上的MWD)不同，随钻测量系统包含的信 息更多，信息(图5.5.1）的种类有: (1)定向数据 (井斜角，方位角，工具面角）; (2)地层特性 (伽玛射线，电阻率测井）（LWD）; (3)钻井参数 (井底钻压、扭矩、转数)。
地层参数
定向参数
钻井参数
图5.5.1 随钻测量系统测量的信息
二、MWD的用途
MWD用途主要有三种： 1.定向测量 井眼轨迹参数。此种用途占全部MWD工作的70% 。 2.随钻测井（Logging-While-Drilling） (1)利用伽玛射线确定页岩层来选择套管下人深度; (2)选定储层顶部开始取心作业; (3)钻进过程中与邻井对比; (4)识别易发生复杂情况的地层; (5)对电缆测井不太适合的大斜度井进行测井； (6)电阻率测井可发现薄气层； (7)在钻进时评估地层压力。
泥页岩地层孔隙压力的预测方法
泥页岩地层孔隙压力的预测方法左 星1 何世明1 黄 桢2 范兴亮2 李 薇1 曾永清3(11西南石油大学,四川成都610500;21四川石油管理局川东开发公司,重庆400021;31塔里木油田公司勘探事业部,新疆库尔勒841000) 摘 要 勘探开发过程中,由于地层孔隙压力预测不准,时常造成井眼坍塌、破裂,这不但影响了工程的进行,而且带来了巨大的经济损失。
因此,准确预测地层孔隙压力,对钻井设计中钻井液密度的选择和合理的井身结构设计起着重要作用,同时也是打好一口井的重要因素。
文中概述了关于地层孔隙压力预测的一系列方法,并通过实例来说明如何准确预测,最后针对预测方法的局限性提出了一些建议。
关键词 勘探开发 预测 地层孔隙压力 钻井液密度 地层孔隙压力预测方法的理论基础是压实理论、均衡理论及有效应力理论,预测方法有钻速法、地球物理方法(地震波)、测井法(声波时差)等。
目前单一应用某一种方法是很难准确评价一个地区或区块的地层孔隙压力,往往需要运用多种方法形成一种规范的预测准则[1],来进行综合分析和解释。
地层孔隙压力评价方法可分为2类:一类是利用地震资料或已钻井资料进行预测,建立单井或区块地层压力剖面,用于钻井工程设计、施工;另一类是钻井过程中监测地层压力,掌握地层压力实际变化,确定现行钻井措施及溢流监控。
3 目前常用的地层孔隙压力预测方法有钻前预测地层压力、随钻检测地层压力和钻井后检测地层压力。
1 钻前预测地层压力由于在钻某一区块的第一口井时没有可用的测井资料及邻井相关数据,所以只能通过地震资料来估算地层压力[2]。
预测原理:地震波在地层中的传播速度与地层岩石的岩性压实程度、埋藏深度以及地质时代等因素有关。
一般情况下,地震波的传播速度随地层的埋藏深度的加大而增加,地震波在地层介质中的传播速度与岩层埋藏深度、岩石沉积时代和岩石密度成正比关系,与岩石孔隙度成反比关系,利用这些特性就可以对地层压力进行预测。
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：
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
渤海油田随钻地层压力监测dc指数法改进及应用
渤海油田随钻地层压力监测dc指数法改进及应用么春雨;曹军;苑仁国;杨占许;姚一冰;禹岩泉【摘要】为克服异常地层高压给井场钻井作业带来的安全风险,渤海油田通常采用随钻地层压力监测技术,但该项技术中dc指数模型不适用于渤海油田使用的PDC 钻头,研究人员基于修正后的杨格钻速方程,结合现场实钻数据研究,重新构建了渤海油田PDC钻头的地层可钻性模型dr.应用该模型成功识别了渤中凹陷某探井的异常高压带,并可计算模拟地层压力曲线为现场合理选择钻井液密度提供依据,确保了井下安全并成功完成了油藏地质勘探任务.【期刊名称】《录井工程》【年(卷),期】2018(029)004【总页数】3页(P29-31)【关键词】渤海油田;随钻压力监测;dc指数法;地层可钻性;异常高压;欠压实;压力分布【作者】么春雨;曹军;苑仁国;杨占许;姚一冰;禹岩泉【作者单位】中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司;中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司;中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司;中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司;中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司;中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司【正文语种】中文【中图分类】TE132.10 引言随着大中型整装油气田发现越来越少，渤海油田近些年勘探主要目标转向区域中小型优质油气藏群，并由凸起浅层走向凹陷中深层，加强轻质油气勘探[1]。
在该勘探策略的指导下，在渤中凹陷西南部缓坡带的局部隆起上发现了BZ 19-6中型天然气田，指明了今后渤海油田勘探开发方向。
但随之而来的问题是，生油凹陷中深层普遍存在的异常高压带给工程作业带来了高风险。
国内外异常地层高压研究方法主要包括钻前预测、随钻监测及钻后总结三个方面。
随钻监测是在钻井过程中利用钻井、录井、地质等参数来进行地层压力计算，该方法比钻前预测精度高，比钻后总结对实时钻井帮助大[2]。
随钻地层压力监测方法的种类较多，如dc指数法、岩石强度法、机械钻速法等。
随钻测井
随钻测井一、随钻测井的引入在油气田勘探、开发过程中，钻井之后必须进行测井，以便了解地层的含油气情况。
一般来说,测井资料的获取总是在钻井完工之后，再用电缆将仪器放入井中进行测量. 遇到的问题：1、某些情况下，如井的斜度超过65 度的大斜度井甚至水平井，用电缆很难将仪器放下去2、井壁状况不好易发生坍塌或堵塞3、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.(由于钻井过程中要用钻井液循环，带出钻碎的岩屑，钻井液滤液总要侵入地层二、随钻测井的概念随钻测井(因为它不用电缆传输井下信息，所以也称为无电缆测井)：是在钻开地层的同时, 对所钻地层的地质和岩石物理参数进行测量和评价的一种测井技术.首先，随钻测井在钻井的同时完成测井作业，减少了井场钻机占用的时间，从钻井—测井一体化服务的整体上又节省了成本。
其次，随钻测井资料是在泥浆侵入地层之前或侵入很浅时测得的，更真实地反映了原状地层的地质特征，可提高地层评价的准确性.而且，某些大斜度井或特殊地质环境（如膨胀粘土或高压地层）钻井时，电缆测井困难或风险加大以致于不能作业时，随钻测井是唯一可用的测井技术。
另外，近二十年来海洋定向钻井大量增加。
采用随钻定向测井，可以知道钻头在井底的航向，指导司钻操作；可以预测预报井底地层压力异常，防止井喷；可以提高钻井效、钻井速度和精度，降低成本，达到钻井最优化（现代随钻测井技术大致可分为三代）●20 世纪80 年代后期以前属于第一代可提供基本的方位测量和地层评价测量在水平井和大斜度井用作“保险”测井数据,但其主要应用是在井眼附近进行地层和构造相关对比以及地层评价;随钻测井确保能采集到在确定产能和经济性、减少钻井风险时所需要的测井数据。
●20 世纪90 年代初至90 年代中期属于第二代过地质导向精确地确定井眼轨迹;司钻能用实时方位测量,并结合井眼成像、地层倾角和密度数据发现目标位臵。
这些进展导致了多种类型的井尤其是大斜度井、超长井和水平井的钻井取得很高的成功率。
地层压力随钻评价方法应用研究——以济阳坳陷为例
方 法进行 有 机组 合 ； 是 偏 重 于地 球 物 理 方 法 的研 二 究， 忽视 了对 工 程 录 井 方 法 、 技 术 录井 方 法 的研 新
基 金 项 目 ： 家 重 点 基 础 研 究 发 展计 划 （７ 计 划 ）２ ０ Ｃ ２ ４ ０ ） 目 国 ９３ （０ ３ Ｂ １ ６ １ 项 王志战
１ Ｉ １ 异 常高压 ．．
国内外 给予 了相 当的重 视 ， 但都 存在 两点 明显不 足 ：
一
是没有 把 异常压 力 的成 因分类 与地 层压 力 的评价
异 常高 压 的成 因机 制 比较 复 杂 ， 括起 来 有 十 概 几种 ， ： 泥岩欠 压实 ； 如 ① ②水 热增 温 ； ③有 机质 降解
法 研 究、 忽视 了 工 程 录 井及 新 技 术 方 法 的 研 究 。 为 此 ， 指 导 实 践 出 发 ， 地 层 压 力 成 因 进 行 了 系 统 分 类 ， 纳 出 从 对 归
异常高压 １ Ｏ种 ， 常 低 压 ６种 ； 析 了地 层压 力 随 钻 评 价 理 论 是 基 于 岩 石 物 理 和 孔 隙流 体 异 常 于 正 常压 实 ， 在 异 分 它 检 测 参 数 上 具 备 响 应 特 征 ， 出 了不 寻 常 自生 矿 物 的 出现 也 可 作 为 超 压 层 的标 志 ， 价 中结 合 异 常 压 力 成 因 的 分 指 评 析 更 有 利 于 解 释 结 果 的科 学 性 ； 随 钻 评 价 方 法 归纳 为 工 程 录 井 法 、 质 统 计 分 析 法 和 新 技 术 法 ， 提 出 了 出 指 将 地 并 数 趋 势 线 的 变 换 原 则 ， 是 保 障 压 力 预 测 可 靠 性 的 基 础 。 结 合 实例 介 绍 了这 些 评 价 方 法 的 有 效 性 ， 调 在 使 势， 发 实现 不 同压 力 成 因条 件 下 的 准 确 评价 。
随钻地层压力测试增压效应响应机理研究
由于钻 井过程 中泥浆滤液侵 入地层 ， 造成近井地带地层 出现增压效应 ， 增压效应导致随钻地层压力测试结果失真。 因 此， 针 对随钻地层压力测试过程 中存在的增压效应 ， 分析 增压效应产生 的主要原 因和 形成机理 ， 建立 了泥饼形成条件
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西南石油大学学报 （ 自然科 学 版）
２ ０ １ ３年 ６月 第 ３ ５卷 第 ３期
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｗ ｅ ｓ ｔ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ（ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
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随钻地层压力检测
随钻地层压力检测是钻井中非常重要的一项技术，它通过对钻井过程中地层压力的实时监测，可以帮助钻井工程师做出正确的钻井决策，降低钻井事故发生率，提高钻井效率和钻井质量。
本文将对随钻地层压力检测的原理、方法和应用进行详细介绍。
一、随钻地层压力检测的原理
随钻地层压力检测的原理与杨氏模量定律有关。
杨氏模量是固体材料的一种弹性模量，在应力作用下，杨氏模量越小，则固体的周围表面变形越大。
在钻井过程中，地层中的岩石是固体材料，当钻头在岩石上钻进去时，会产生应力作用，使得周围的岩石受到压缩，形成应力。
如果地层中的岩石属于非均质性地层，那么不同深度、不同类型的岩石受到的应力也会不同，因此在进行钻井时，如果能够实时监测到地层中不同深度的压力值，就可以更加精确地判断地层类型和性质，从而做出正确的钻井决策。
二、随钻地层压力检测的方法
随钻地层压力检测的方法主要有两种：一种是通过钻井液循环监测地层压力，另一种是通过安装随钻地层压力感应器实时监测地层压力。
1、通过钻井液循环监测地层压力
在钻井过程中，钻井液不仅能起到润滑和冷却的作用，还可以通过变化的压力来反映地层的压力情况。
在液循环系统中，钻井液的流动速度和压力大小是可以通过仪器进行实时监测的。
当钻头钻进地层时，压力的变化就能够反映出地层中的压力情况。
通过对液压系统中高低压差的监测，可以得到地层压力值的近似估算。
2、通过安装随钻地层压力感应器实时监测地层压力
随钻地层压力感应器一般是安装在钻杆上，可以实时测量地层压力，输出地层压力数据，包括静态压力和动态压力。
静态压力是指钻头不受力时钻柱内的压力，用来确定地层结构和压力的水平梯度；动态压力则是指钻头在不同深度下钻进岩石时所受到的压力，用来判断岩石类型和性质。
通过随钻地层压力感应器的安装，可以对地层压力进行高精度、实时的监测和分析，为钻井工程师提供重要的决策依据。
三、随钻地层压力检测的应用
随钻地层压力检测可以应用于多个方面，比如确定井筒下端孔段位置、预测地层高压区、识别地层异常、评价井壁稳定性、判断地质条件和可钻性等。
1、确定井筒下端孔段位置
钻井时，往往需要钻到特定的深度或岩层来满足钻井的要求。
通过随钻地层压力检测，可以精确地确定井筒下端距离目标层位的位置，从而实现钻井目标的精确定位。
2、预测地层高压区
地层高压区是指地层压力高于环境压力的区域，容易引发井喷、塌陷、透水等钻井事故。
通过随钻地层压力检测，可以实时地监测到地层高压区的出现，并及时采取相应的钻井措施，避免钻井事故发生。
3、识别地层异常
地层异常是指岩层出现异常的情况，比如断层、褶皱、泥丘等。
通过随钻地层压力检测，可以精确地判断岩层变化情况，从而避免因地层异常导致的钻头卡钻、井眼变形等问题。
4、评价井壁稳定性
井壁稳定性是指井筒周围岩层在钻井过程中的稳定程度。
通过随钻地层压力检测，可以确定井壁岩层的力学特性、承载能力等参数，从而评估井壁的稳定性，为井壁支护设计提供依据。
5、判断地质条件和可钻性
钻井前需要对地质条件和可钻性进行评价，以确定钻井路径和方向。
通过随钻地层压力检测，可以实时地判断地质条件和可钻性，提高钻井效率和钻井质量。
四、总结
随钻地层压力检测作为一项重要技术，在钻井过程中发挥着重要的作用。
它通过监测地层压力，帮助钻井工程师判断地层类型和性质，从而做出正确的钻井决策，降低钻井事故发生率，提高钻井效率和钻井质量。
因此，随钻地层压力检测技术必将在未来的钻井过程中发挥越来越重要的作用。