一种新型近钻头地质导向系统的设计与实现

近钻头地质导向钻井技术在某井的实际应用钻井是石油勘探开发的重要环节之一，随着勘探深入和难度加大，传统的旋转钻井技术面临一定限制。

为了提高钻井效率和钻井质量，在石油钻探领域中，地质导向钻井技术日益成为研究热点。

近年来国内外地质导向钻井技术得到较快发展，并已广泛应用于油气田勘探和开发工程中。

本文结合某井的实际应用，对近钻头地质导向钻井技术的原理和应用进行了介绍和分析。

近钻头地质导向钻井技术是一种传统钻井方法与现代导向技术的完美结合。

它通过在钻头近端安装传感器，实时地测量井下地层情况，利用数据处理软件实现钻头的方向控制，实现精确定位和导向，避免了传统钻井的不确定性与盲目性，提高了钻井质量和效率。

与传统的汇靶式（MWD）和测向定向（LWD）技术相比，近钻头地质导向钻井技术具有响应快、准确度高、成本低等优点，已经逐渐成为了行业标准。

二、某井的实际应用某井是一口石油勘探深井，地层复杂，地质条件十分恶劣，采用传统的钻井技术无法满足需求。

为此采用了近钻头地质导向钻井技术，通过测量钻头附近地层的物理性质，然后通过实时数据处理来控制钻头方向，并保证钻头按照既定的路径、深度和角度进行钻探。

在应用实践中，该技术具有以下优势。

1. 提高钻井效率近钻头地质导向钻井技术能够实时监测钻头下方的地层情况，快速适应地层的变化并对钻头做出调整，使钻头更加准确地钻探并避开无用钻进，从而大大提高钻井效率。

在某井实践中，该技术能够节省工时，减少脚架装卸时间，降低井下作业难度，从而降低了成本。

近钻头地质导向钻井技术实现了方向和角度的高精定位，避免了传统钻井的呈S形弯曲及偏斜问题，所有区间能够保证打垮、冲洗、提升和作业各环节安全可靠。

同时，该技术采用实时数据传输和处理，能够发现地层变化及异常情况，及时进行钻井调整，通过缩短调整时间，使调整更及时、更准确、更有效，从而大大提高了钻井质量。

3. 减少环境污染近钻头地质导向钻井技术降低了钻井难度，同时使采油绿色化、环保化与可持续化成为可能，突破了钻井事故的种类、范围和频次，从而有效减少环境污染。

近钻头地质导向钻井技术在某井的实际应用一、近钻头地质导向钻井技术概述近钻头地质导向钻井技术是一种先进的钻井技术，它利用测井数据和地质信息，通过调节钻头方向和转速，实现对井眼轨迹的精准控制，从而避免了地层中断和钻井事故。

该技术通过实时的井下测量和数据传输，可以及时调整钻头的方向，使得钻井井眼能够在设计的地层中保持偏向，并避免偏离设计路线。

近钻头地质导向钻井技术能够有效提高钻井效率，降低钻井成本，对于勘探开发领域具有重要的意义。

二、某井的实际应用某井位于油田的开发区域，地质情况复杂，包括了多个特殊地层，因此在钻井过程中需要特别注意地层控制和井眼稳定。

为了确保钻井的效率和安全性，钻井团队决定采用近钻头地质导向钻井技术。

在钻井前，专业人员对该井的地质信息和测井数据进行了精细分析和评估，确定了该井的设计井眼轨迹和地层特征。

根据这些数据，钻井团队制定了近钻头地质导向钻井技术的应用方案，并准备了相关的设备和工艺。

三、效果分析通过近钻头地质导向钻井技术的应用，在某井的实际钻井过程中取得了显著的效果。

钻井效率得到了大幅提高，整个钻井过程的时间缩短了很多，大大节省了勘探开发的时间成本。

井眼的稳定性得到了有效的保证，地质导向钻井技术的应用避免了地层断裂和井眼偏离的情况，降低了钻井事故的发生率。

该技术还可以帮助实现井眼的精确定位和布局，提高了油气开采的效果和措施。

通过以上的分析可以得出，在某井的实际应用中，近钻头地质导向钻井技术取得了显著的效果。

这种钻井技术不仅在效率和成本方面具有明显的优势，同时在地质控制和安全方面也能够取得很好的效果。

近钻头地质导向钻井技术对于提高勘探开发效率，降低勘探开发风险，具有非常重要的意义。

四、总结随着技术的不断进步和创新，相信地质导向钻井技术在石油行业的应用将变得越来越广泛，为石油行业的开发和利用带来更多的便利和效益。

希望国内的石油行业单位能够积极推广和采用这一先进技术，提高勘探开发的效率和质量，为我国的能源安全作出更大的贡献。

C GD S N B近钻头地质导向钻井技术The latest revision on November 22, 2020CGDS172NB近钻头地质导向钻井技术在江汉油田的应用王伟摘要目前，常规LWD在钻井实际应用中由于测量盲区长，无法准确判断近钻头处的井眼倾角、相关地层岩性、储层特性及储层位置，无法实现真正意义上的地质导向钻井。

针对这一难题，本文介绍了我国首套CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统的性能特点，并结合在江汉油田的应用实例，分析了近钻头地质导向钻井技术的优越性和重要性，对在国内推广应用国产化近钻头地质导向仪器及近钻头地质导向钻井技术具有重要意义。

关键词近钻头地质导向 LWD引言地质导向钻井（Geo-Steering Drilling）技术是近年来国内外发展起来的前沿钻井技术之一，它是一项集定向测量、导向工具、地层地质参数测量、随钻实时解释等一体化的测量控制技术，其特征在于把钻井技术、测井技术及油藏工程技术融合为一体，被广泛应用于水平井（尤其是薄油层水平井）、大位移井、分支井、侧钻井和深探井。

目前，国内对地质导向钻井系统的研究还处于较为落后阶段，能够实时测量近钻头处的多种地质参数和工程参数的先进的地质导向钻井系统等前沿钻井技术只有Schlumberger、Halliburton、Baker Hughes等几家大公司能够掌握，并且实施技术垄断政策：只租借不出售，日租金高达数万甚至数十万美元，而且无法得到地质导向钻井核心技术。

而国内现用的各种地质导向仪器均存在较大的测量盲区（测量传感器至钻头的距离），无法实时测量近钻头地质参数，技术比较落后，无法实现真正意义上的地质导向。

本文通过分析常规LWD存在的弊端，介绍了我国首套CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统在江汉油田超薄油层水平井的成功应用，总结了技术经验，对近钻头地质导向钻井技术在国内油田的发展具有重要意义。

1、存在问题分析对地质导向钻井来讲，仪器越靠近钻头越好，可以及时确定井底地层情况和井眼轨迹，进而制定相应方案。

近钻头地质导向钻井技术在某井的实际应用钻井是油气勘探开发的关键环节之一，而钻井技术也是制约油气勘探开发效率和安全的关键因素之一。

传统的钻井技术在钻井中经常存在一些难以解决的问题，如确定井眼轨迹、减少钻井事故等等。

近钻头地质导向钻井技术的出现，极大地解决了这些问题，提高了钻井效率和安全。

近钻头地质导向钻井技术是一种全新的钻井流程，它借助了现代化的导向系统和数据处理系统实现了精确的井眼轨迹控制和钻井参数监测，通过实时掌握井壁情况，减少了失钻、卡钻事故的可能。

这项技术应用于某井的实际情况中，取得了极为显著的效果。

首先，近钻头地质导向钻井技术提高了钻头的定位精度。

通过地质导向仪器，可以精确测量井底位置，计算出合适的钻头位置和转向角度，实时调整钻头姿态，精确定位钻头，使钻头始终处于理想的钻进方向，控制井眼轨迹。

在某井的应用中，钻头的定位精度提高了30%，保证了井眼的径向和斜向控制，从而使地质数据的采集更加准确，降低了开发成本。

其次，近钻头地质导向钻井技术提高了钻井工艺的安全性。

钻井事故是钻井过程中无法避免的风险之一，近钻头地质导向钻井技术减少了这种事故的发生率。

利用导向系统和数据处理系统，实时监测井底情况，遇到异常地质情况及时调整钻具参数，避免了各种钻井事件的发生，保障了工人的安全。

最后，近钻头地质导向钻井技术提高了钻井效率。

精确的定位和控制使得钻井的效率大幅提升。

钻头不再盲目地探进地层，而是根据实时采集到的井底信息调整钻具位置和参数进行钻进，大大提高了钻井效率。

在某井的应用中，钻井速度提高了20%，降低了钻井成本。

其次，通过合理地利用地质导向系统，钻井过程可以更好地利用地层薄弱点，避免了钻具的恶性卡钻，从而提高了效率。

总之，近钻头地质导向钻井技术在某井的应用中发挥了显著的作用，提高了定位精度、安全性和效率，为油气勘探开发提供了更好的方案，具有广阔的应用前景。

CGDS－I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(Intergrated Drilling Evaluation and Logging，综合钻井评价和测井系统)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高新技术的发展，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)。

近钻头地质导向钻井技术在某井的实际应用近年来，钻井技术在油气勘探开发中起着至关重要的作用。

随着越来越复杂的井型和地质条件的出现，传统的钻井方法已经无法满足现代钻井的要求。

因此，新型的近钻头地质导向钻井技术应运而生。

在某井的实际应用中，近钻头地质导向钻井技术的优势得到了充分的体现。

该技术主要通过对井底钻头进行控制，实现在井深方向上的地质导向。

在钻井过程中，通过对井底钻头的转向和偏移，可精确地控制钻井方向和位置，实现垂直、水平和斜井，以及弯曲井和深度定向井等多种井型。

在钻井过程中，钻头经常会遇到各种地质层和地层异常，例如沉积岩、变形岩、断层、地下水和地热等。

传统的钻井技术由于缺乏精确的地质导向控制，经常会在井底局部失控，使钻头偏离预定轨迹，造成不必要的井眼扩大和折弯，增加钻井难度和成本。

而近钻头地质导向钻井技术则可以很好地解决这些问题。

通过控制井底钻头的方向和位置，可以避免钻头进入不稳定的地层中。

在遇到异常地层时，钻头可以及时偏移或旋转，缓解井眼扩大和侧向偏移的情况，避免井眼塌陷和漏失等问题发生。

1. 提高钻井效率。

近钻头地质导向钻井技术可以减少钻井时间和成本。

通过对钻头的控制，可以快速准确地达到预定的深度和位置，避免不必要的二次钻进和回修。

2. 提高油气勘探开发效果。

近钻头地质导向钻井技术可以帮助勘探开发者更精细地描述地下构造，提高钻井效果和准确性。

可以更好地发现油气资源，提高勘探开发的成功率。

3. 减少钻井事故。

近钻头地质导向钻井技术可以降低钻井事故的发生率。

通过对钻头的控制，可以减少井眼失控和井壁塌陷等情况的发生，提高钻井作业的安全性和稳定性。

总之，近钻头地质导向钻井技术是一种高效、精确的钻井技术。

在某井的实际应用中，它为钻井作业带来了稳定性和可靠性的提升，为油气勘探开发提供了更好的支持和保障。

近钻头地质导向钻井技术在某井的实际应用近钻头地质导向钻井技术是指利用测量仪器和控制装置，通过实时测量钻头所处位置、方位和倾斜度等参数，实现钻井过程中的地质导向控制技术。

该技术广泛应用于石油、天然气和地热开发等领域，为油田勘探和开发提供了重要支持。

本文将围绕某井的实际应用，阐述近钻头地质导向钻井技术的原理、应用效果和发展前景。

近钻头地质导向钻井技术原理主要包括位移测量、方位测量和倾斜度测量。

位移测量是通过测量钻头在轴向上的位移量，确定钻头所处位置的变化；方位测量是通过测量钻头所在平面内的方向，确定钻头所处方位的变化；倾斜度测量是通过测量钻头离开垂直线的倾斜角度，确定钻头的倾斜程度。

利用这些数据,可以实时监测钻头的运动轨迹，并通过调整钻井参数和方向控制装置，实现地质导向钻井的精确控制。

近钻头地质导向钻井技术在某井的实际应用中，可以有效解决复杂地层条件下的导向钻井难题，提高钻井精度和效率。

具体应用效果主要表现在以下几个方面：近钻头地质导向钻井技术可以识别矿层的变化，减少钻井事故的发生。

通过实时测量和监测钻头的位置和方位，可以及时发现地层变化，避免因突发地质事件导致的钻井事故。

这可以有效保护钻杆和钻头的完整性，并提高钻井作业的安全性。

近钻头地质导向钻井技术可以提高钻井效率和成本效益。

通过实时监测钻头的位置和方位，可以及时调整钻井参数和方向控制装置，实现地质导向钻井的准确控制。

这不仅可以提高钻井的精度和效率，还可以节约人力和物力资源，降低勘探成本。

近钻头地质导向钻井技术可以拓展油气资源的开发范围。

传统的垂直钻井只能在固定位置进行，而近钻头地质导向钻井技术可以在地下选择更优的开发区域。

通过实时监测地层情况和调整钻井参数，可以选择更丰富的油气层并减少开采误差，从而有效提高油气资源的开发程度。

近钻头地质导向钻井技术在某井的实际应用不仅可以提高钻井的成功率和效率，还可以减少人为因素的干扰，提高勘探和开发的成功率。

一种新型近钻头地质导向系统的设计与实现摘要：随着油田开发进入后期，开发油层越来越薄，难度逐渐增加。

为了在薄油层中保持较高的油层钻遇率，采用近钻头随钻仪器是十分必要的。

本文介绍一种新型近钻头随钻仪器，采用井下无线短传技术将近钻头数据短传到螺杆上方的常规随钻LWD，通过泥浆脉冲器将数据实时发送地面。

主要功能包括近钻头井斜测量、近钻头电阻率测量、以及方位伽马成像等。

关键字：近钻头，短传通信，电阻率一、近钻头地质导向系统的意义随着油田开发进入后期，开采油层越来越薄，常规随钻测井系统LWD由于测量地层数据测点距离井底有10-15m的零长，不能满足超薄油层钻井技术服务需求，只有采用测量参数零长很短的近钻头随钻测量仪器才能有效的提高超薄油层钻遇率[1]。

目前三大石油公司都有自己的近钻头地质导向系统，而我国目前还没有自己的近钻头地质导向系统，研制自己的近钻头地质导向系统不仅可以满足超薄油层水平井钻井的技术需要还可以提高我国石油工程技术服务企业在国际石油市场上的竞争力。

近钻头地质导向系统是超薄油层水平井钻井必不可少的钻井利器。

二、近钻头地质导向系统的实现下图是近钻头地质导向系统总体框图，主要包括常规随钻测井系统LWD、近钻头接收短节、近钻头测量仪。

图1 近钻头地质导向系统总体框图左边是常规LWD，中间是钻井螺杆，右面部分是近钻头测量工具。

近钻头测量仪通过无线短传，将近钻头的测量数据跨越螺杆传输到LWD模块中，然后通过泥浆脉冲编码的传送到地面。

近钻头随钻仪器安装在常规LWD的通讯短节中，这样可以不增加传统LWD长度的同时实现与近钻头测量仪器的通信功能。

近钻头测量仪，长1m，扣型431×430，内径44.5mm，外径178mm。

主要由短传通信模块、方位伽马模块、井斜工具面模块、电阻率测量模块及供电系统组成。

图2为近钻头测量仪组成结构框图。

图2 系统功能模块电阻率测井仪器采用单发单收的天线结构设计，属原创性的设计结构，该技术实现了近钻头不同深度的地层电阻率的测量。

目前国内大多数油田都已进入了开发的中后期阶段，为满足油田提高采收率的要求，LWD随钻测井仪器已被广泛应用。

而在水平井等特殊工艺井中，为了及时确定井底地层情况和井眼轨迹进而制定相应方案，仪器测量位置越靠近钻头越好。

但常规地质导向系统测量参数测点平均测量零长大于20m，测量信息相对滞后，对薄油层开发尤为不利，不能及时判断井眼轨迹在油层中发生的变化。

胜利测控中心在前期双参数地质导向系统研制成功的基础上，开展了具有方位特性的近钻头地质导向系统的研究，研发了以多频多深度随钻电磁波电阻率和近钻头方位伽马为核心的MRC近钻头地质导向系统，其具有方位特性的近钻头地质导向系统由于测量零长相对较小（小于10m），克服了常规地质导向系统的不足。

现场定向井工程师利用获得的实时测量参数，能够及时识别储层顶部岩性信息、识别地层变化，通过方位特性测量，确定钻具在储层中的位置， 随时调整井眼轨迹，使轨迹沿油层展布方向钻进，保证油层钻遇率。

一、MRC近钻头地质导向系统结构组成和工作原理MRC近钻头地质导向系统在第1代双参数地质导向系统基础之上，以电磁波电阻率取代感应电阻率，前移方位伽马随钻测量仪形成的新的近钻头地质导向随钻测量系统，以多频多深度电磁波电阻率为核心，将井斜、方位伽马、近钻头井斜集成在一起，连接在动力钻具的后面，上接MWD随钻测量仪，实现工程参数（井斜）、地质参数（方位伽马、多深度电阻率）一体化测量，主要包括近钻头井斜/伽马测量系统、随钻电磁波电阻率测量系统、高速总线互连系统、MWD无线随钻测量系统等。

1.结构组成MRC近钻头地质导向系统主要包括地面数据采集处理系统、井下仪器系统两大部分。

（1）仪器地面系统中的压力传感器将泥浆脉冲信号转换成电信号，通过电缆传输到地面接口箱，处理电路接收到信号后，自动进行数模转换、降噪、滤波等处理。

然后，将处理结果传输给计算机系统，计算机根据译码规则将信号转换成井斜、方位、温度、工具面、磁场强度、自然伽马值，电阻率值等数据，并在计算机及钻台司钻阅读器上显示出来，脉冲波形由一个热敏微型打印机来监规。

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