斯伦贝谢水平井随钻测井地质导向技术介绍
随钻测井及地质导向钻井技术 ppt课件
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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。
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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。
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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
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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。
水平井地质导向技术 87页PPT文档
3、对油气藏作横向探查，确定地 层圈闭边界和断层闭合位置。
4、可减少占地和其它工程建设费 用，大大降低油田综合成本。
共分四个部分：
提纲
一、水平井概述 二、水平井地质导向方法 三、应用实例 四、问题探讨
国外对地质导向的 研究始于八十年代 末，主要有美国、 英国、德国、法国 和挪威等国家。 1993年由Anadrill 公司研制成功了钻 井、测井综合评价 系统，实现了地质 导向。
地质导向系统
地质导向系统是把井眼轨迹测量和地层特性参数测量 的传感器以短节的形式装在近钻头位置，测量的数据通过 电磁波或电缆传给MWD，再通过泥浆脉冲把信息传到地面， 供控制人员和导向人员识别地下情况，调整井眼轨迹。
地质导向的技术关键是近钻头处地层参数、 井眼轨迹参数和钻头工作参数的实时测量。
地质导向的优越性 (1)连续井眼轨迹控制，减少起下钻次数； (2)近钻头处的井斜传感器减少了井斜误差，增强了井眼位移 延伸的能力，减少了钻柱的摩阻； (3)钻速传感器可帮助分析最佳使用导向马达，提高机械钻速， 延长马达的使用寿命，减少起下钻换钻具的时间； (4)近钻头传感器使钻头处参数测量的滞后时间接近于零，能 使井眼最大限度地保持在油气层内； (5) 伽马曲线测量能进行地层对比，对探测标志层，确定套 管下深和取心层位是非常有用的，同时还可确知是否钻穿地 层的顶部或者底部； (6) 电阻率测量能够实时显示油气性和岩性，可进行地层对 比和确定油气水界面，是否钻穿油层的顶底面； (7)方位电阻率可得知油水、油气和其它液相界面流体边界的 方向。
国 内 水
特 殊 油 藏
平
井
技
水
术
平
发 展 特 点
井 单 井 设 计
主要应用于
美国斯伦贝谢随钻声波测井新技术
根 据 所 需 的 物 理 记 录， 可 将 声
波信号中识别出来 [1]。
波测井仪设计成一组发射器（声源），
很 多 物 质 都 有 各 自 具 体 的 声 波 用于产生特定形式的压力脉冲。最基
慢度（下表）。例如纵波通过钢材的 本 的 方 式， 也 是 各 种 声 波 测 井 仪 常
慢度是 187 微秒 / 米（57 微秒 / 英尺）。 用 的 类 型 是 单 极 子 声 源。 单 极 子 声
波快。
于快地层这种情况。
声源的测井仪记录的资料中提取。在
临界折射的纵波在井筒中产生的
如果地层的横波慢度大于井筒流 非常需要这些资料的井段通常也无法
头波以地层纵波速度传播 [3]。根据惠 体的纵波慢度（这种情况被称为慢地 获得。
更斯原理，井壁上每一点上的纵波都 层），纵波在到达井筒时仍然会发生折
单极子声源在测量慢地层横波资
偶极子声源也具有定向性，利用
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定向接收器阵列和两个互成 90°的声 源，工程师能够得到井筒周围的定向 横波资料。这种交叉偶极测井方法提 供了最大、最小应力方位，径向速度
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分布和各向异性横波资料的方向。 上世纪 80 年代引入了将快地层中
使用的单极子声源纵波和横波数据与
Jeff Alford Matt Blyth Ed Tollefsen 美国得克萨斯州休斯敦
John Crowe 雪佛龙卡宾达海湾石油有限公司 安哥拉罗安达
Julio Loreto 得克萨斯州Sugar Land
Saeed Mohammed 沙特阿拉伯宰赫兰
随钻声波测井新技术
工程师根据声波测井仪记录的声波资料以更高的安全系数提 高钻井效率，优化完井方式。LWD 声波测井仪是在上世纪 90 年 代中期问世的，能够记录纵波资料，但不能记录所有地层的横波 资料。新型 LWD 声波测井仪能记录以前无法得到的横波资料，工 程师正在利用横波资料优化钻井作业，确定最佳钻进方向，识别 具有更好完井特征的岩层。
【采油 精】旋转导向技术-斯伦贝谢
400
Footage Drilled per Quarter
900,000
Average MTBF
350
800,000 300
700,000
250 600,000
500,000
200
400,000 150
300,000 100
200,000
50 100,000
-
0
Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2
2001 World Record #2 PowerDrive900 drills 13.789ft of 12.25” hole in 1 run
2002 World’s First 6” RSS Run PowerDrive475 drills 4712ft of 6 1/8” hole in 1 run
Saved $536,000 1739m , 5705 ft 17.6 m 57.6 ft/hr
Inclination In 74.9 Out 51.1 Turned 10 right
旋转导向 - PowerDrive
• Improved drilling efficiency – 98 m/day with PDM, 193 m/day with RSS
旋转导向 – PowerDrive Xceed
Point-The-Bit Principle
旋转导向 – PowerDrive Xceed
钻进
内部控制导向系统
导向钻进
旋lumberger Rotary Steerable Experience
水平井地质导向技术
海拔深度
（m）
AB水平段方位角94度，井斜角91.4度
地层剖面 （m）
油顶界面 -1867
油顶
-1872
着陆点：井深 2134m,海拔-
1872.14m
油层240m 40m
A
井深2174.38m,海 拔-1872.9m
口袋
B
井拔深-1826387.28.m43m油,底海界面
12 。. .. 。. 131 .. 。. 132 ..
常规水平井
分枝水平井 AB ABAB H0.7
多靶点水平井 成对水平井
侧钻井水平井
水平井技术已是冀东油田成功应用 于边底水油藏的一项开发技术。从2002 年9月21日到2004年11月20日已实施78口 井，涉及11个区块，27个目的层。
地质导向组的作用
2002年 2003年 2004年 合计
2
13
55
78
正钻8 7口井填眼 1口导眼
地质导向技术的应用是水平井成
功实施的关键技术之一，在实践中形
成了自己独特的地质导向方法。
调研
共分四个部分：
提纲
一、水平井概述 二、水平井地质导向方法 三、应用实例 四、问题探讨
水平井是定向井家族的一个分 支。
地质上，水平井是指钻入储集 层部分的井眼轨迹呈近水平状态的 井。
口 袋
A
。.B
..
水平位移m
（1）靶前距的确定： 靶前距的确定在设计中有明确的要求，一
般在A点前30-50m。现场实施过程中，根据靶 前和AB段的地层倾向来确定，效果较好。
当地层下倾和水平状态时，一般靶前距选 在50m左右；地层上倾时靶前距一般选择30m 左右。地层上倾幅度越大，则靶前距越小。 当A点前有井控制或A点距断层较近或过断层 时，一般靶前距在10m左右或直接进入A点。
水平井地质导向技术及其应用
水平井地质导向技术及其应用水平井地质导向技术及其应用水平井地质导向技术是一种先进的钻井技术，它可以在垂直井的基础上延伸一条与地面平行的井道，因此又称为水平井。
这种技术通常用于油气开采、地热能开发、水资源利用和环保等领域，具有高产能、节能、环保、经济等优点，受到了广泛的应用和推广。
一、水平井地质导向技术的原理水平井地质导向技术主要依赖于方位传感器、高精度陀螺仪、电子计算机和钻井举升系统等设备设施，通过计算机的数据处理、控制与管理实现钻探方向的精准控制。
具体来说，钻井过程中方位传感器可以测量钻头在地下的位置和方向，而高精度陀螺仪则可以提供精准的角度和方向数据，计算机将这些数据整合在一起，实时控制导向工具的位置和方向，使得钻井过程达到对地层的精准控制。
二、水平井地质导向技术的应用1. 油气开采领域水平井地质导向技术是石油工业中的重要技术，通过水平井钻探可以扩大钻井范围，提高油气开采效率，降低生产成本。
通常，利用水平井技术，可以避免在地层开采过程中对环境的影响，减少地下水资源的消耗和污染，使石油开采与环境保护更加协调。
2. 地热能开发领域水平井地质导向技术是利用地热能的重要途径。
在地下通过井孔向外释放热量，水平井技术可通过提高地下热水资源开采效率，降低开采成本，使得地热能的利用更加便捷、高效，为节能环保发展做出贡献。
3. 水资源利用领域水平井地质导向技术可以通过地下水的控制性开采，使得利用地下水资源更贴近实际需要，增强水资源的可持续性。
在地下水利用中，通过水平井技术可避免在井口吸取的不洁水质，保证地下水的高质量有效利用。
4. 环保领域水平井地质导向技术可以避免传统石油工业在钻井过程中对环境的污染。
通过控制水平井的延伸方向，避免了地层与井口的影响，减少了对环境的影响，具有很强的污染治理效果。
三、水平井地质导向技术的发展趋势随着水平井技术的日益成熟，未来将越来越广泛地应用在更多的领域中。
随着科技的进步，钻探设备和测量仪器的精度可以得到进一步提高，水平井技术将会更加精准、高效、安全、环保。
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
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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
GVR工具在水平井地质导向中的应用
GVR工具在水平井地质导向中的应用摘要：油田进入开发中后期，水平井开采技术已成为动用剩余可采储量、改善油田开发效果的重要手段之一，但是由于中后期开发的油藏多具有储层厚度较薄，油水关系复杂等特点，增加了水平井井眼轨迹控制难度。
通过在难动用储量区块引进斯伦贝谢公司GVR地质导向工具，将测量范围拓展到方向性电阻率测井和伽玛测井等，实现了监控钻头位置的同时，实时监测钻遇地层地质情况，有效提高了水平井油层钻遇率。
关键词：水平井GVR 地质导向钻遇率水平井井眼轨迹控制技术是水平井钻井中的关键环节，大体分为两个发展阶段：一是通过随钻测量工具实现了井下井斜、方位、工具面为主要参数的实时传输，即几何中靶阶段；二是使用随钻测井或GVR工具等实现了地层评价参数的实时传输，即地质中靶阶段[1]。
目前国内水平井地质导向工具多为普通随钻测井工具，而且国内应用水平井技术多为老油田剩余油挖潜和薄油层开采，为水平井地质导向带来很大挑战。
一、区块概况区块位于辽河断陷盆地中央凸起南部倾没带的北端，部署区d3Ⅱ顶面构造为一向南倾斜的单斜构造，沉积特征为扇三角洲前缘沉积，储层岩性主要为含砾砂岩、细砂岩，井区内油层发育较好，平面上连片分布，油层分布主要受构造控制，构造高部位油层厚度较大，但局部厚度变化快。
二、水平井实施情况1.水平井实施风险由于油层发育程度主要受构造和岩性双重因素控制，部署区域构造和油层有变化的风险。
周围邻井测井资料分析结果显示，部署区储层厚度变化快，难以准确计算地层倾角。
另外由于水平井入靶和水平段实施使用不同的随钻测量工具，仪器间存在系统误差，利用普通随钻测井工具难以保证水平段轨迹控制精度。
2.地质导向工具地质导向技术是通过用无线信号短传方式，把近钻头短节测量到的带方向性的地质参数、近钻头钻井参数及其它辅助参数，传至上部MWD，再传至地面控制系统，可及时通过地面目标识别系统掌握油藏变化，调整井下导向工具的工作状态，用尽量短的井段将井眼调整到理想的位置钻进[1]。