随钻测量技术
随钻测井及地质导向钻井技术 ppt课件
PPT课件
6
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。
移定向井、水平井及特殊工艺井中广泛应用。
美国、挪威、英国等国家采用地质导向钻井技术完成的井
数逐年增加，钻井周期逐步缩短，钻井成本明显下降，油田开
发效果明显提高。
PPT课件
5
一、地质导向钻井技术概述
地质导向钻井就是在钻井过程中通过测量多种地质和 工程参数来对所钻地层的地质参数进行实时评价，根据评 价结果来精确地控制井下钻具命中最佳地质目标。
现
几何导向
井眼准确钻入设计靶区。设计靶区可
导
能并非储层）
向
地质导向技术问 世之前，常规的
钻
井眼轨迹控制技
井 技
术均属几何导向 范畴。
以井下实际地质特征来确定和控
术
地质导向
制井眼轨迹。任务是对准确钻入油气 目的层负责，具有测量、传输和导向
三大功能。
PPT课件
3
一、地质导向钻井技术概述
有线随钻——电缆作为数据传输介质，随钻连续测量
MWD/LWD——钻井液（或电磁波）作为数据传输介质，随钻连续测量
PPT课件
13
都振川
二、随钻测量技术
1、有线随钻测量技术
有线随钻测斜仪是定向井测量仪器中的一种, 它可 在钻井过程中实时测量井斜、方位、工具面和温度等钻 井工程参数。
随钻电阻率测量技术研究(一).
随钻电阻率测量技术研究(一)随钻电阻率测量技术研究张振华摘要：随钻测井LWD(logging while drilling)是在钻井的过程中，同时进行的用于评价所钻穿地层的地质和岩石物理参数的测量，主要有电阻率、放射性、声波及核磁等随钻测井技术。
本文简要的介绍了贝壳NAVITRAK的结构组成；主要分析了补偿式天线和电阻率电子部分的工作原理。
关键词：LWD；电阻率（MPR）；衰减；相位；SONDE；PADDLE 1 前言由于油田区块的开发己经到了中后期，为了开发薄油层以及残余油，地质导向仪器己经变得相当重要。
另外这些区块的地质构成及地层描述都已相当清楚，再利用邻井的测井资料，就可以定性和定量描述开发地层的地质构成、各层位的孔隙度、地层骨架的岩性及密度。
在这种情况下，只要使用MWD+自然伽玛+电阻率组成的LWD，就可以满足定向轨迹测量和地质导向的要求。
图1 贝壳休斯LWD井下仪器示意图 2 NAVIMPR仪器简介贝克休斯公司（Baker- Hughes）的随钻测井系统NAVIMPR的井下仪器主要由脉冲发生器（UPU）、探管（PROBE）、M30短节、MPR电阻率和井斜伽玛（SRIG）几大模块组成，探管由整流模块（SNT）、驱动模块（SDM）、存储器（MEM）、定向模块（DAS）和伸展电子连接头（EEJ）等组成，仪器总长13. 02 m。
井下仪器示意图如图1所示。
仪器中有一个涡轮发电机，钻井液冲击涡轮产生交流电，经SNT整流后，供给各个电路模块。
MPR( Multiple Propagation Resistivity )有4个发射极、2个接收极，可以发射和接收频率为2 MHz和400 kHz的两种脉冲，考虑到相位延迟和衰减，共可接收32种脉冲信号。
由4个发射极向地层分别发射2 MHz和400 kHz的电磁波，不同岩性的地层对电磁波的相位延迟或衰减不同的，从而通过泥浆脉冲经过地而传感器传到地面设备中，进行解码。
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
随钻测量信号传输调制技术探讨
技术 的开发 与应 用 对 ＭＷＤ 的技 术 要 求 日益 提 高 ， 采
用可靠 的传输技术对井下数据信息 的传输成为必然的
要求 。
井下测量所得的信息均 以二进制数据的形式向上 传输 。随钻测 量 （ ＭＷＤ） 具首 先将 其 编码 ， 工 即用二 进
制数 据对 泥浆 压力脉 冲器 产生 的压力 波信 号进行 调制 ， 调 制后 的压力 信 号通 过 泥 浆 信道 传 输 至 地 面［ 。在 国 】 ］
Ｌ（ 一
冲 ， 图 １ 见 。
”逻 脉序 为组 形 ， 辑 冲列 一 矩脉 该
Ｊ ．
Ｉ－ Ｄ￣
｝Ｉ 一 ．＿ ｜—
图 １ 逻 辑 脉 冲 序 列
矩形 脉 冲 的 幅度 为 １ 宽 度 ｒ Ｔ ， 是 载 波 的 周 ， — ０
知， 相邻两脉 冲的距 离最少为 ４ ， ｒ等于数码检测周期 。
＊ 收 稿 日期 ：０ ０１ —０ 修 回 日期 ：０ ０１－９ ２ １—０３ ２ １—１２ 第 一 作 者 简 介 ： 天 方 （９ ２）男 （ 族 ）甘 肃 甘 谷 人 ， 理 工 程 师 ， 杨 １ ８ 一， 汉 ， 助 现从 事 现场 地 质 录 井 技 术 工 作 。
２１ ０ １年第 ９期
３ ４
・
西 部探矿 工程
２ １ 年第 ９ ０１ 期
石 油 与钻 掘 工 程 ・
煤矿井下近水平随钻测量定向钻孔轨迹设计与计算方法
煤矿井下近水平随钻测量定向钻孔轨迹设计与计算方法石智军;许超;李泉新【摘要】On the basis of basic theory of directional drilling and MWD technical characteristic in underground coal mine, design content, computational method and design process of directional borehole trajectory in underground coal mine were studied. By defining the basic parameters of borehole trajectory, building the coordinate system of borehole trajectory design, stipulating representing method of borehole trajectory graph, a method of directional borehole trajec-tory design and calculation, including plane design, section design and check was provided. Practical application proved that the method met the accuracy demands of the directional borehole design and guided drilling.%以定向钻进基础理论为依据，结合煤矿井下近水平随钻测量定向钻进技术特点，研究煤矿井下定向钻孔轨迹设计内容、计算方法及设计流程。
通过定义钻孔轨迹基本参数，建立钻孔设计坐标系以及规定钻孔轨迹图形表示方法，形成一套包括钻孔轨迹平面设计、剖面设计及轨迹参数校核等关键环节的钻孔轨迹设计和计算方法。
随钻测井技术
有非常独特的作用。
东北石油大学
随钻测井技术
随钻测井的优点
与电缆测井相比，随钻测井具有准确性、实时性和适用性广等优势。具体表现为： a) LWD是在钻头破岩后不久、泥浆侵入较浅、井眼平滑与尚未明显垮塌的条件下测量的，测 井曲线受泥浆侵入影响比常规测井小得多，更能反映原状地层的电性、物性和孔隙流体性质。 其不同测量方式获得的时间推移测井资料，也易于识别油气层和分析储层渗透性； b) 人们可根据实时记录测量的近钻头的地质参数，判释易于造成井涌的高压层、造成井漏的裂 缝、破碎带(断层)以及地层岩性和油气水界面，结合井眼几何参数，确定钻头在地层中的空 间位置并做出迅速反应，采取适当的工程措施，引导钻头沿着设计的井眼轨迹或实际地质目 标层(油气藏中)钻进，提高钻井效率; c) 复杂条件下不能进行电缆测井时，利用LWD可采集井眼和地层物理信息。与钻杆传输测井 (PCL一WL)相比，LWD更为安全可靠，它适合在各种恶劣的井下环境中作业，在大斜度井、 水平井和小井眼中测量更是见其特长。
东北石油大学
随钻测井技术
随钻声波测井
现场服役的随钻声波测井仪器使用的声源有单极子、偶极子和四极子,如 贝克休斯INTEQ公司的APX既使用单极子也使用四极子声源,斯伦贝谢公司的 SonicVision使用单极子声源,哈里伯Sperry公司的BAT是偶极子仪器。这些仪 器可测量软/硬地层纵/横波速度和幅度,测量数据一般保存在井下存储器内, 起钻后回放使用。随钻声波测井数据可用于岩性识别、孔隙度计算、岩石力 学参数计算、井眼稳定性预测、泥浆比重优化、下套管位置选择等。
过泥浆编码脉冲实时传输到地面，传输率很低，目前最大传输率仅为巧15bps。Sperry-Sun
井下存储器可以记录8MB数据量，若为随钻全波测井，则可记录256MB，但这种数据须 等到起钻后才能获得。 c) 测井环境响应不同 LWD探测深度较饯，受井眼和侵入影响小，但由于钻杆本身重量特别大，大多是在偏心 条件下采集数据的，尤其是中子密度测井受仪器偏心影响较大。此外，在大斜度井或水平井 中，随钻电阻率测井不再象直井那样测量水平电阻率，其测量值介于水平电阻率和垂直电阻
国内外随钻测量技术现状分析
技术应用与研究随着定向井、水平井施工任务的不断增加，随钻测量技术也在不断的发展，其已成为钻井施工过程中不可缺少的部分。
随钻测量技术最初起源于国外，在上世纪70年代斯伦贝谢研发出第一套随钻测量工具，在当时的技术水平下，该工具仅能够测量井斜角、方位角、工具面角。
但是随着定向井技术的不断发展和油田勘探开发难度的不断增加，也促使随钻测量工具的不断发展，其在数据传输速率、稳定性、抗高温高压等方面都有了很大进步。
随着水平井部署的增多，随钻测量工具也逐渐向随钻测井方向发展，现已能够实现常规电缆测井的项目，也即随钻测井技术（Logging While Drilling）。
随钻测量技术主要包括地面系统和井下系统两部分，其中地面系统主要包括数据的采集、数据的解码、数据的显示等部分。
井下系统主要包括数据的测量、数据的编码、数据的发送等部分。
其中井下所有功能的实现都离不开供电系统，目前的供电主要有电池供电和涡轮发电两种方式。
电池供电可以不间断为仪器提供电源，但是也限制了其使用时间的长度。
而涡轮供电需要在开泵的情况下，依靠泥浆的冲击实现涡轮的旋转实现供电，在涡轮不受到损坏的情况下能够长时间提供电源。
井下数据的测量主要依靠测量探管来提供控制井眼轨迹所需的参数，如井斜角、方位角等，但是目前随钻随钻测量技术的不断发展，MWD工具也与具有其他功能的测量短节组合，对地层参数进行检测，如伽马、电阻率、钻压、扭矩、环空密度等。
目前的数据传输方式主要分为无线传输和有线传输，其中有线传输主要是指光纤、智能钻杆等，而无线传输主要有钻井液、电磁波、声波等方式。
一、国内随钻测量技术现状国内的随钻测量技术起步很晚，所以技术水平相对于其他发达国家还很落后。
但是随着国家对石油资源的不断重视，各石油企业高校也在不断的增大科研力量，随钻测量技术也有了很大发展，并取得了不错的成绩，在部分领域缩短了与国际间的差距。
北京海蓝科技公司自主研发了一系列泥浆脉冲随钻测量系统（YST），该系统以电池供电，具有结构简单，较强的抗冲击能力，成本低，并且具有可打捞等特点。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Surface display
2020/6/9
李琪主讲
• Drill pipe and annulus temperature
2020/6/9
李琪主讲
12
System for Diagnostic-While-Drilling(DWD)
Sandia National Laboratories
Data-transmission format A stream of digital, bi-phase encoded frames
• 高频感应能在各种泥浆中工作 • 补偿井眼的影响 • 伽马射线能谱分析 • 探测两种深度：（中深RPS(？)是相位测量，深RAD（放射的）是通过
13
6.3 LWD 随钻测井系统
6.3.1 与电缆测井的比较
•使测井在地层被破坏或被污染之前完成 • 部分信息能实时测量，可使钻井过程更有效 • 使测井更安全保险（某些井环境恶劣、下电缆困难） • 避免了仪器落入井中又无法回收等事故 • 几乎能完成所有电缆测井工作，且有相同的测量精度 • 成本高、尺寸大 • 海上钻井作业中，使用LWD的比例高达95% • 每年随钻测井服务产值已占整个测井行业产值的25％
2020/6/9
李琪主讲
14
6.3.2 系统组成及性能
CDN——补偿中子密度 CDR——补偿双电阻率
2020/6/9
李琪主讲
15
指向性
2020/6/9
李琪主讲
16
2020/6/9
李琪主讲
17
6.3.3 随钻测井工具
（1）补偿双电阻率 CDR（Compensated Dual Resistivity)
SWD
地面控 制设备
环空/钻柱
井下控 制机构
井下执 行机构
钻头/工具
地面或远方决 策与总控系统
微电脑一
微电脑二
微电脑三
（下行测量信息通道）
2020/6/9
李琪主讲
4
6.1.2 随钻测量系统发展
• MWD —— measure while drilling • EM.MWD —— eleetronic measure MWD • FE.MWD —— formtion Evaluation MWD • DWD —— Diagnostic-While-Drilling • LWD——logging while drilling • SWD——seismic while drilling • GST—— Geosteering Tool
2020/6/9
李琪主讲
7
2020/6/9
李琪主讲
8
6.2 MWD 随钻测量系统
2020/6/9
李琪主讲
9
井下传感器组装工具
2020/6/9
李琪主讲
10
数据监测和处理框图
磁力仪X、Y
数据检测
A/D转换板
加速度X,Y,Z
温度校正
钻压,钻头扭矩
换算,标定
温度
钻压校正
环空压力 井眼压力
1000赫兹 16位
传输 到地面
记录速度 200,100,40赫
0.2赫兹
为研究用的仪表面板储存器
2020/6/9
李琪主讲
11
System for Diagnostic-While-Drilling(DWD)
Sandia National Laboratories
Measurement Sub:
• Three-axis acceleration
2020/6/9
李琪主讲
5
6.1.3 随钻测量参数
• 井斜、方位、工具面、井下钻压、井下扭矩、马达转速 • 井下振动、伽马射线、地层电阻率、密度 • 方位中子密度、中子孔隙度、环室温度 • 探测各种异常地层压力、预测钻头磨损状况 • 探测井下异常情况及故障分析 • 通过井下存储可实现测井的全井图像分析
2020/6/9
李琪主讲
6
6.1.4 随钻测量数据传输系统
泥浆脉冲传输方法
涡轮发电机给系统供电
接收系统、接收各部分传感器采集的数据
连续脉冲波发生器
由转子和定子组成，转子与定子之间切割泥浆产生不同的泥浆压力差。
利用钻杆传播应力波（声波）方法
Burne和Kirkwood(1972)、Drumheller(1989)奠定了理论基础；
第六部分 随钻测量技术
随钻测量与地质导向工具 是一项钻井技术的“地下革命”
定向钻井技术在勘探、开发中的功用
控制 断层 钻探
多目标 勘探与 开发
2020/6/9
海上或 陆地丛 式井
盐 丘
因事故 复杂进 行侧钻
李琪主讲
大位 移定 向井
地面 条件 限制
侧钻 分支
井
水平井 进行开
发
工程 救险 井
2
6.1 随钻测量信息系统概述
1000赫兹 16位
1000赫兹 16位
数字信号处理 格式变换
0.2赫兹
数字低频滤波
付立叶变换处 理
集成平均值
0.2赫兹
计算转换
诊断处理
兹
静态的 钻压 扭矩 弯矩 转速 环定压力 井眼压力 加速度 静态矩 （平方根、立方根） 温度
诊断标志
1 跳钻 2 粘/滑 3 涡动、反转 4 扭振 5 轴向加速度 6 横向加速度 7 弯矩 8 钻头切削效率
Lee和Ramarao(1995)分析了充液钻杆中声波传输问题；
哈里伯顿（2000）开发了声波遥传系统AST（Acoustic Telemetry
System）
最有潜力的高速传输方式
电磁波（EM）遥传系统载波频率一般在30Hz以下
泥浆脉冲遥传系统载波频率一般在100Hz以下
声波遥传系统（ATS）载波频段在400～2000Hz
6.1.1 随钻信息测量-控制-通讯流程图
（上行测量信息通道）
地面与 井下数 据储存、 分析与 显示系 统
地面监测 录井系统
综合录井仪 八参数仪地 面模拟器
随钻测 量系统
MWD EM˙MWD FM˙MWD
实时动态数据 测量储存系统
井下动态信 息测储设备
近钻头测 量系统
LWD 空间姿态 测量系统
钻头前方 探测系统
• High-frequency axial acceleration
• Angular acceleration
• Magnetometer (rotary speed)
• Weight on bit, torque on bit, bending moment
• Drill pipe and annulus pressure