随钻测井及地质导向钻井技术

石油行业测井技术的应用现状及发展趋势石油测井技术如今有了广泛的应用，主要包含电法、声波、放射性、成像等技术，在不断发展的今天，测井的采集过程集成化，能够更加高效的工作;测井的资料收集过程越来越动态化，以实现实时数据的检测，同时从二维向三维发展;在技术和装备上也大幅度的提升，使得设备更加先进安全，技术更加的科技化，相信未来测井技术的发展能够更加的完善，去向更广阔的天空。

标签：石油行业;测井技术;应用现状;发展趋势1石油行业测井技术与现状1.1电法测井技术这种技术是在井下的测井仪向地层发射一定频率的电流，用这种方式对地层的电位进行测量，最后得到地层电阻率的一种测井技术，如三侧向测井、八侧向测井、双侧向测井、双感应等测井方法。

1.2放射性石油测井技术这种技术是对地层岩石间的孔隙流体中的核物质的性質进行研究与分析，最后从中发现油气的一种技术。

从使用的放射源或者是测量的放射性物质以及研究的岩石的性质，可以将放射性石油测井技术细分为伽马测井技术和中子测井技术，前者指的是用伽马射线作为基础的相关技术，后者是中子与岩石孔隙中的流体相互发生核物理反应从而发现油气的一种技术。

在放射性石油测井技术中，最常使用的还是自然伽马或密度测井技术以及中子孔隙度的测井技术。

1.3随钻测井技术随钻测井技术在地质导向过程中有着至关重要的作用和价值，能够有效促进定向钻井技术的发展，随钻测井技术的应用可以使得工作人员利用井下仪器设备多方面地详细查询工程的数据信息，并利用前导模拟软件有效分析和处理相关的数据，从而为现场石油开采以及勘测工作提供有效的数据支持，帮助工作人员合理安排钻井施工步骤，保证石油开采效率和石油开采的安全性。

前导模拟技术地面系统关键组成部分包括区块油藏、测井解释、模型构造以及定向钻井等多种方法，所获得的数据信息相对精确。

1.4声波测井技术此技术是应用了钻孔的特点，然后进行声波发射，这是钻孔测井中的常用方法，依据这种方法对环井眼地层的声学性质做出判断，从而分析地层的特性和井眼工程的状况，它能够揭示多种储层和井筒特性，还能推导孔隙压力、渗透率、各向异性、岩石的特性等，常用的测井方法是补偿声波测井技术、声速测井技术以及声幅测井技术。

导向钻井技术（胜利钻井工程技术公司周跃云）基本概念在定向井、水平井钻井中，为了使井眼轨迹得到合理的控制，世界各国相继开发研究了各种相应的技术，这些技术大致可分为两方面：一是预测技术，一是导向技术。

预测技术是根据力学和数学理论，对影响井眼轨迹的各种因素进行分析研究，从而预测各种钻具组合可能达到的预期效果。

但目前的预测技术水平远远低于所要求的指标。

鉴于此，导向技术应运而生。

导向技术是根据实时测量的结果，井下实时调整井眼轨迹。

井下导向钻井技术是连续控制井眼轨迹的综合性技术，它主要包括先进的钻头（一般为PDC钻头）、井下导向工具、随钻测量技术（MWD、LWD等）以及计算机技术为基础的井眼轨迹控制技术,其主要特点是井眼轨迹的随钻测量、实时调整。

导向钻井技术是随油藏地质的要求和钻井采油地面条件的限制而逐步发展起来的。

在这种技术中，井下导向钻井工具处于核心地位，它决定导向钻井系统的技术水平，导向技术则是导向钻井系统的关键技术。

一、导向钻井的工具和仪器定向井技术的进步与定向井工具和仪器的发展是相辅相成的，是密不可分的。

定向井钻井实践的需要，设计开发了专门用于定向井的工具和仪器，并在钻井实践中得到完善和提高；随着定向井工具和仪器的发展，极大地推动了定向井工艺技术水平的进步；而工艺技术的进步，对定向井工具仪器又提出了更新更高的要求。

胜利油田以及我国定向井发展的历程，充分地说明了这一辩证关系。

1.1 导向工具的主要类型随着定向井、水平井和大位移延伸井的日益增多，各种相应的井下工具相继出现，如弯接头，变壳体马达，各种稳定器等。

对这些工具一般要分为两大类：一为滑动式导向工具，二为旋转式导向工具。

两者的主要区别在于导向作业时，上部钻柱是否转动，若不转动，则为滑动式导向工具，否者为旋转式导向工具。

1.1.1 滑动式导向工具滑动式导向工具在导向作业时，转盘停止转动并被锁住，只有井底马达作业。

调整好工具面，钻进一段时间后，再开动转盘，使整体钻柱旋转，以减少摩阻及改善井眼清洗程度，随后再根据需要进行定向作业。

2.2 LWD技术简介随钻测井（LWD——Logging While Drilling）是在随钻测量（MWD——Measurement While Drilling）基础上发展起来的、用于解决水平井和多分枝井地层评价及钻井地质导向而发展起来的一项新兴的测井综合应用技术。

随钻测井和随钻测量都是在钻井过程中同步进行的测量活动，实施随钻测井和随钻测量时都必须将测量工具装在接近钻柱底部的钻铤内，。

不同的是随钻测量主要测量井斜、井斜方位、井下扭矩、钻头承重等钻井工程参数，辅以测量自然伽马、电阻率等地球物理信息，用以导向钻井；而随钻测井则以测量钻过地层的地球物理信息为主，可以在钻井的同时获得电阻率、密度、中子、声波时差、井径、自然伽马等电缆测井所能提供的测井资料。

与MWD相比，LWD能提供更多、更丰富的地层信息。

2.2.1 L WD系统组成及工作方式随钻测井系统一般由井下仪器和井场信息处理系统两大部分组成。

前导模拟软件是井场信息处理系统的核心；井下仪器提供实时测量数据。

前导模拟软件完成大斜度井和水平井钻井设计、实时解释和现场决策，指导钻井施工。

随钻测井系统有实时数据传输方式和井下数据存储方式两种工作方式。

1）实时数据传输方式：将随钻测井仪在钻进时测量得到的信息实时传至驱动器，驱动器驱动脉冲发生器将这些信息采用特定的方式编码后传至地表压力传感器，地面信息处理与解码系统再将其转化为软件界面上可供显示或打印的数字化、图形化格式，为客户提供最终产品。

2）井下数据存储方式：将随钻测井仪器起下钻或钻进时采集到的信息存储于仪器的存储器内，待仪器的数据下载接口起至转盘面上约1.5米处，通过数据下载线将其传输到地表计算机内供处理、显示，一般可以在30min内提交处理好的数据磁盘并打印成图。

2.2.2 L WD主要功能及优点主要功能：测量井斜、方位、工具面等井眼几何参数。

随钻地质测井：采用实时和记忆方式同时进行地层参数的测量-- 电阻率、伽马、岩石密度、中子孔隙度。

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。

随着油田勘探开发程度的提高和生产的需要,寻找可供继续开采的大规模整装油田难度加大,原先被认为没有工业开采价值的小油层、断块油层、薄油层和老油田衰竭剩余油藏等油藏的重新开发利用,逐渐引起了各国石油公司的高度重视。

由于上述油藏地质构造复杂,常规的直井、定向井和水平井钻井技术和普通的测量仪器无法引导井身轨迹准确的穿越储层。

为了对上述油藏进行有效开采、提高开发效益、降低开发风险,经过不断的探索和发展,在导向钻井技术的基础上,逐步形成了地质导向钻井技术。

一、地质导向钻井技术地质导向钻井技术是随着水平井钻井技术、地质评价仪器、地质导向工具发展和地质评价的需要而逐步发展起来的,到20世纪90年代初期,能满足当时各种不同需要的随钻地质评价仪器和地质导向工具相继出现,标志着地质导向钻井技术已经基本成熟。

目前,地质导向钻井技术在大位移定向井、水平井及特殊工艺井中获得广泛应用,已经成为现代钻井技术的核心技术之一。

地质导向钻井技术是在导向钻井技术的基础上发展起来的,但是和导向钻井技术又有着明显的区别,其核心是随钻地质评价仪器和地质导向工具。

利用地质导向钻井技术施工,具有实时获得真实的地质参数、实现地质导向、风险开发施工回避、提高勘探开发效率等优势。

二、地质评价仪器在过去的20年间,世界上研究、开发、生产地质评价仪器的公司共有20家之多,普遍采用模块化结构设计,种类包括电、核、声、磁、核磁等传感器,有随钻自然伽玛、电阻率、岩层密度、中子孔隙度、声波、井径、地层压力/温度、核磁共振等。

这些传感器根据施工的需要可以以任意顺序和MWD连接,组成不同内容的实时地质评价/测井系统,可以测量地层的自然伽玛含量、地层的电阻率、岩石的孔隙度、光电指数、井径、原始地层压力、地层温度、岩层的机械、物理性质等参数,分析判断地层性质、岩层界面、产层走向及地层中流体的性质,以对地层进行全方位的实时评价,控制轨迹在产层的最佳部位中穿行。

三、地质导向工具地质导向的目的就是要根据地层中碳氢化合物的含量控制井眼轨迹穿越油气层,而不是利用常规的几何方式控制井眼轨迹在地层中穿行。

162当前，最常用的技术方法是最小二乘法。

LWD技术是一种基于钻探过程中的地质条件（井眼轨迹、钻头位置、井眼角度等）与地层电阻率之间的相互影响，实现对油气层进行有效的定位和定向的一种新兴的测井技术，可实现对油气层位置和岩性的动态监测。

在此基础上，提出了一种基于 LWD技术的新型测井方法。

水平井是一口高产量、低廉的油田，其钻探成功率与油气藏的钻探工艺密切相关。

随钻测井技术具有指导地质导向和实时评价储层物性等优点，对改善储层钻进速度、缩短完井周期和降低水平井测井风险具有重要意义。

在大斜度井和水平井的勘查和开发中，采用了随钻测井技术。

1 发展概况当前，在水平井中使用的随钻测井技术有：一是识别岩性，测定地层倾角，测定水平段长度；二是利用已有的地层岩性和构造信息，对水平剖面进行轨道控制；三是利用地层的岩性和结构信息，对水平线的航迹进行了动态修正。

从国内外的研究进展来看，随着随钻测井技术的不断发展，随着随钻测井技术的不断深入，人们对该技术的认识也越来越深入。

在水平井技术、随钻测井技术等方面取得长足进步的同时，也使随钻测井技术在今后的研究中占有越来越重要的地位。

基于岩性、断裂、沉积相、气顶等特征，对岩性及岩性进行识别，而上述特征均受外部环境的制约，其识别效果会有很大的改变。

另外，常规的地质方向法在实际运用中也面临着诸多问题，如：因勘探设备与岩层间的间距较小，不能对岩层的变形情况进行准确的判定；但在实际应用中，因检波器与地层相距太近，不能准确判别出含油层；但在实际应用中，因检测仪与岩层相距很近，不能对岩层的地质变形做出精确的判定。

随着我国石油资源的日益丰富，石油资源的日益丰富，采用常规的地质导引方式已难以适应石油资源的需求。

为此，必须对现有的地质导引技术进行改进与创新。

随着随钻录井技术的不断发展，随钻录井的地导技术也在不断发展。

地质导向技术在水平井钻井中的应用将形成一套完整的水平井测量工艺、轨迹控制与安全钻井的技术体系，可有效保障钻井轨迹在油层中的最优穿越，提升油层的钻井效率，推动水平井钻井技术的发展与提升。

《石油工程测井》3504599025试题标准答案一、名词解释1) 视电阻率Ra：把电极系放在井中某一位置，能测得该点的一个电阻率值，该值受井眼、围岩、泥浆侵入等环境影响，不等于地层的真电阻率，称为视电阻率。

当电极系沿井身连续移动时，则可测得R，纵坐标为深度H的曲线叫视电阻率曲线。

视电阻率随井身变化的曲线。

这种横坐标为视电阻率a2) 周波跳跃：因破碎带、地层发育裂缝、地层含气等引起声波时差测井曲线上反映为时差值周期性跳动增大现象。

3) 挖掘效应：当地层中含气时，超热中子测井、热中子测井测出的孔隙度都不能反映地层的实际的孔隙度，其测量值将比实际地层的含氢指数还小，这种现象称为“挖掘效应”。

此时需要进行含气影响校正。

4) 光电吸收截面指数：称为岩性识别系数，分为岩石的质量光电吸收截面指数和体积光电吸收截面指数，是描述发生光电效应时物质对γ光子吸收能力的一个参数，是γ光子与岩石中一个电子发生作用的平均光电吸收截面，Pe单位为：巴/电子，而U=Pe*ρb单位为b/cm3。

5) 矢量图绿色模式(Green vector /todpole map)：在地层倾角矢量图中，随埋深增加，倾角大小和倾向方位相对稳定的一组矢量称为绿色模式。

多数情况下代表区域性地质构造倾角(反映构造倾角)。

常有这样的规则：“红大蓝小绿不变，剩下的都是杂乱”。

二、写出下列符号对应的测井含义1)SP:自然电位测井（或自然电位测井曲线），是由于泥浆矿化度与地层水矿化度存在明显差异而引起的，由Ed,Eda,Ef组成。

2)Rxo:冲洗带地层电阻率, Rxo<Rt 减阻侵入(泥浆低侵）；Rxo>Rt增阻侵入(泥浆高侵）。

常有“感高侧低，即感应测井适用于高侵剖面………., 侧向测井适用于低侵剖面…………..”3)AC:常规声波时差(声速)测井：声波时差测井一次下井可以提供一条时差曲线，常记为t∆、AC 或DT，其单位为us/ft 或us/m4)CHFR:过套管地层电阻率测井（TCRL）：CHFR测井是一种有效的在套管井中间接测量地层电阻率的侧向测井方法，其测井资料可用于识别死油气层、评价油层水淹情况和定量计算剩余油饱和度。

（二）地质导向地质导向是在拥有几何导向能力的同时，又能根据随钻测井（LWD）得出的地层岩性、地层层面、油层特点等地质特征参数，随时控制井下轨迹，使钻头沿地层最优位置钻进。

在预先并不掌握地层性质特点、层面特征的情况下，实现精确控制。

美国Anadrill公司的地质导向钻井系统已取得商业性成功，并在一些油田得到较好应用。

值得一提的是，目前导向技术大多是以几何导向为特征，而且由于控制机构在地面，还没有实现井下自动导向控制。

在实际钻井中究竟使用哪一种导向方式，应视其具体工作环境而定。

对于一些油层变化不大、油层较厚、对地层性质特点了解较清楚的场合，使用几何导向较适宜，既能满足精度要求，又能降低成本。

而对于一些地层性质特点了解较少、油层厚度很薄的场合，使用地质导向更为合适。

根据导向工具特点及导向方式，井下自动导向钻井系统可采用如下四种组合方式：1、几何导向十滑动式井下自动导向钻井系统；2、地质导向十滑动式井下自动导向钻井系统；3、几何导向十旋转式井下自动导向钻井系统；4、地质导向十旋转式井下自动导向钻井系统。

井下自动导向钻井系统采用上述哪种方式更为合适，应从发展的观点加以论证。

目前国外的几何导向系统与地质导向系统还是分离的，尚无一家公司的样机兼备这两项功能。

今后的发展方向是把二者结合在一个系统中，实现真正的“几何--地质”导向控制。

四、地质导向技术（一）地质导向技术的概况地质导向技术是水平井钻井的一项重大发展，它标志着水平井钻井技术上升到一个更高的层次。

地质导向技术是根据钻头处的实时地质数据和储层数据作出调整井眼轨迹的决定，引导钻头前进。

其中的技术关键是要求能实时测量钻头处有关地层、井眼和钻头作业参数等方面的数据，并及时将这些数据传送至地面，便于作业人员迅速作出决策。

应用地质导向技术可以确保水平井眼准确进入和保持在目标层内（即使储层很薄），保证在产层内井眼与油水或油气界面之间保持一定距离，并可连通数个断裂储层。

CGDS -1近钻头地质导向钻井系统苏义脑，盛利民，邓乐，李林，窦修荣，王家进等 (中国石油集团钻井工程技术研究院，100097)摘要：CGDS — I 是由中国石油集团钻井工程技术研究院研制的具有我国独立知识产权的近 钻头地质导向钻井系统(第一代)，该系统由测传马达、 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，具有测量、传输和导向功能。

本文简要还 介绍了该系统结构组成、技术指标、功能和作用以及现场应用情况。

该系统具有随钻辨识 油气层、导向功能强的特点，可保证钻头在油层中穿行，从而提高油层钻遇率、钻井成功 率和采收率，经济效益重大。

1概述地质导向钻井技术是当今国际钻井界的一项高新技术， 1993年Schlumberger 公司(Anadrill)首先推出的以IDEAL 系统 (In tergrated Drilli ng Evaluati on and Logg ing ，综合钻井评价禾口 测井系统)为代表的地质导向钻井系统被公认为最有发展前景 的21世纪的钻井高技术。

地质导向能综合钻井、随钻测井 /测斜、地质录井及其他各项参数，实时判断是否钻遇泥岩以 及识别泥岩位于井眼的位置，并及时调整钻头在油层中穿行，可直接服务于地质勘探以提高探井发现率和成功率，也适合 于复杂地层、薄油层钻进的开发井，提高油层钻遇率和采收 率。

目前国外仅有 Schlumberger 一家公司拥有商业化的近钻 头地质导向钻井技术，据了解Halliburton 和Baker Hughes 两公司正在进行开发此类技术，但尚未见到其商业产品。

中国 石油集团钻井工程技术研究院(原中国石油勘探开发研究院钻 井工艺研究所)从1994年开始调研并跟踪这一咼新技术的发 展，做了相应的技术准备，1999年开始对这一技术进行攻关， 经过6年多的研制和10余次的现场实验，研制成功了具有我 国独立知识产权的第一台 CGDS — I 近钻头地质导向钻井系统第一代产品(China Geosteering Drilling System)。

地质导向工艺及方法近年来，随着油气开采速度的加快和产量的不断增加，钻井过程中地质条件也变得越来越复杂，常規钻井方法所获得的数据信息通常都是不精确、模糊、不确定以及非数值化的，给钻井工作带来了许多不确定因素。

而地质导向钻井技术的应用，能够使钻井过程走所获取的大量的来源不同钻井信息通过经常数据库和模型数据库进行实时处理，对井眼轨迹进行实时动态跟踪监测和调整，为薄油层、厚油层顶部剩余油藏以及复杂油气储层的地质钻井提供了技术支持，本文对此进行分析。

标签：地质导向;钻井工艺;随钻测量;应用研究1 引言地质导向钻井（Geo-Steering Drilling）工艺技术是具有高科技含量的和现代化水平的钻井技术，该项技术是以油藏储层为目标，通过对钻井过程中的各项随钻地质、工程参数测量及随钻控制手段，对各项数据进行实时动态跟踪采集、分析、研究并指导井下钻具钻进姿态，使井眼轨迹能够精准钻入油藏储层[1]。

地质导向钻井技术对死油区中或者厚油层顶部剩余油藏、边际油田、较薄的油藏储层的开采具有重要意义，能有效提高油田产量和采收率。

2 地质导向钻井工艺技术地质导向钻井技术是以井眼轨迹精准钻入油藏储层为目标，包括测量、传输以及导向三项功能。

（1）测量。

主要对电阻率、自然伽马等近钻头参数及井斜角等工程参数进行随钻测量。

（2）传输。

使用MWD（随钻测量仪器）和LWD（随钻测井仪器）将井下实时动态测量数据传送至地面处理系统，作为地质导向钻井决策的依据。

（3）导向。

应用井下导向马达（或钻盘钻具组合）作为井眼轨迹导向执行工具，使用无线短传技术将近钻头测量数据不通过导向马达直接传送至MWD和LWD并上传至地面数据处理系统[2]。

（4）软件系统。

软件系统包括地面信息处理系统和导向决策系统，主要对井下上传的实时动态数据进行处理、解释、分析、判断和决策并指挥导向钻井工具精准钻入油藏储层的最佳位置[3]。

3 地质导向钻井技术的应用2016年6-7月，江汉测录井公司地质研究中心辅助甲方完成了平桥区块焦页188-2HF井、焦页182-6HF井、焦页184-2HF静的地质导向工作，取得了预期的效果。