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石油勘探开发中的随钻测井技术探究摘要：随钻测井技术是一种高科技手段，是指在进行钻井作业的同时进行地层的测定和监测，为石油勘探和开发工作提供了非常有力的技术支持。
总之，随钻测井技术在我国石油勘探开发中具有重要的应用价值，可以提高勘探和开发的效率和成果，同时也可以降低勘探和开发成本。
随着技术的不断发展和完善，随钻测井技术的应用前景将会变得更加广阔。
关键词：石油勘探；随钻测井技术；地质前言在石油勘探开发的工作中，随钻测井技术已经成为一项十分重要的技术，可以获得钻井过程中的实时数据，方便开展钻井的控制工作。
本文分析随钻测井技术的技术特点和发展状况，然后研究该技术如何在石油勘探开发中应用。
通过研究，帮助技术人员深入了解该技术的特点和关键技术，有效应用在石油勘探和开发中，提升石油的开发效率，满足国家对油气资源的需求。
1随钻测井技术随钻测井技术是指在进行钻井过程中，在钻进的同时进行地层测定和监测，通过测量地质参数来了解井筒和地层情况，包括测量井筒内外径、地层压力、井段的物性、电性、成分等多种参数。
随钻测井技术的主要设备包括测井仪、数据采集器、计算机控制系统等。
随钻测井技术的优点是实时性高，能够及时提供地层、井壁等信息，支持即时决策；连续性好，即实时收集和传送信息，能够在钻井过程中持续提供实时信息；安全性高，避免了人工进井测井所带来的危险性；测井质量可靠，避免了人工测井中带来的误差和不确定性。
同时，随钻测井技术可进行多参数、多地层测量，大大提高了勘探和采油的效率。
随钻测井技术在石油勘探和生产中广泛应用，可以实时掌握井筒和地层的物性、成分、流体条件等信息，有助于提高探气、采油效率；并可依据测量数据调整钻头尺寸、钻进速度等参数，提高钻井效率及钻井质量。
此外，随着随钻测井技术的深入研究，它可与其他技术结合进行分层定位、储层精准预测、油田开采模拟等工作，实现现场实时数据流和模型流的结合提供更全面的数据分析，进一步提高了勘探效率和生产效益。
内容摘要摘要：随钻测井是在钻开地层的同时实时测量地层信息的一种测井技术,自1989年成功投入商业应用以来得到了快速的发展,目前已具备了与电缆测井对应的所有技术,包括比较完善的电、声、核测井系列以及随钻核磁共振测井、随钻地层压力测量和随钻地震等技术,随钻测井已成为油田工程技术服务的主体技术之一。
随钻测井(LWD)技术的萌芽只比电缆测井晚10年。
由于基础工业整体水平的制约,随钻测井技术在前50多年发展缓慢。
其业务收入和工作量快速增长。
勘探开发生产的需要仍是随钻测井继续发展的强劲动力。
作为一种较新的测井方法,随钻测井技术仍有许多有待发展和完善的方面,尤其是数据传输技术、探测器性能、资料解释和评价等。
关键词：随钻测井 LWD 研究进展第一章随钻测井技术现状迄今为止,随钻测井能提供地层评价需要的所有测量,如比较完整的随钻电、声、核测井系列,随钻地层压力、随钻核磁共振测井以及随钻地震等等。
有些LWD 探头的测量质量已经达到或超过同类电缆测井仪器的水平。
1.1随钻测井数据传输技术多年来,数据传输是制约随钻测井技术发展的“瓶颈”。
泥浆脉冲遥测是当前随钻测量和随钻测井系统普遍使用的一种数据传输方式。
泥浆脉冲遥测技术数据传输速率较低,为4~10 bit/s,远低于电缆测井的传输速率,这种方法不适合欠平衡水平井钻井。
电磁波传输数据的方法也用于现场测井,但仅在较浅的井使用才有效。
哈里伯顿公司的电磁波传输使用的频率为10Hz,在无中继器的情况下传输距离约10000 ft。
此外,声波传输和光纤传输方法还处于研究和实验阶段。
1.2随钻电阻率测井与电缆测井技术一样,随钻电阻率测井技术也分为侧向类和感应类2类。
侧向类适合于在导电泥浆、高电阻率地层和高电阻率侵入的环境使用,目前的侧向类随钻电阻率测井仪器能商业化的只有斯伦贝谢公司的钻头电阻率仪RAB及新一代仪器GVR。
GVR使用56个方位数据点进行成像,图像分辨率比RAB有较大提高。
随钻电磁波测井文献综述
电磁波测井是一种广泛应用于地球物理勘探领域的技术，它利
用电磁波在地下介质中传播的特性来获取地下岩石的电磁参数信息，从而推断地下岩石的性质和构造。
随钻电磁波测井是指在钻井过程
中进行电磁波测井，可以实时获取地下岩石的电磁参数信息，对地
层进行快速、准确的评价，具有较高的时效性和实用性。
在进行随钻电磁波测井方面，有许多文献综述涉及到不同方面
的研究。
首先，从技术原理方面来看，有关电磁波测井的物理原理、信号传输与接收、数据处理与解释等方面的文献综述十分丰富。
这
些综述从理论角度系统总结了电磁波测井的基本原理和方法，为研
究者提供了重要的理论参考。
其次，从应用方面来看，随钻电磁波测井在油气勘探、矿产勘探、地质灾害监测等领域都有广泛的应用，因此相关的文献综述也
涵盖了不同领域的应用案例和成果。
这些综述从实际应用的角度总
结了随钻电磁波测井技术在不同领域的应用效果和发展趋势，为相
关领域的工程技术人员提供了宝贵的经验和借鉴。
此外，随钻电磁波测井技术的发展也受到了地球物理学、电磁
学、信号处理等多个学科的影响，因此相关的文献综述还涉及了多学科交叉研究的内容，探讨了随钻电磁波测井技术与其他技术的结合与创新，为相关领域的学术研究提供了新的思路和方法。
综上所述，随钻电磁波测井文献综述涵盖了技术原理、应用案例、多学科交叉研究等多个方面的内容，为相关领域的研究者和工程技术人员提供了全面和深入的资料和参考，对该领域的发展具有重要的指导意义。
最新随钻声波测井仪器的技术性能近年来，声波测井技术已成功应用于随钻测量(MWD)和随钻测井(LWD)中。
随钻声波测井技术为钻井施工和储层评价提供了全面的数据支持和测井解释。
目前，国外三大公司分别推出了最新的随钻声波仪器，它们分别是贝克休斯公司的APX随钻声波测井仪，哈里波顿Sperry Drilling Service公司研制的双模式随钻声波测井仪器（BAT）和斯伦贝谢公司研制的新一代随钻声波仪器sonicVISION。
下面我们对三种仪器的性能分别进行介绍和对比。
1．APX随钻声波测井仪APX随钻声波测井仪由贝克休斯公司INTEQ公司生产，其结构简图见图1。
该仪器声源以最佳频率向井眼周围地层发射声波，声波在沿井壁传播的过程中被接收器检测并接收。
接收器采用了先进的嵌入技术，将接收到的声波模拟信号转换为数字信号，以获取地层声波时差(△t)，而后将原始声波波形数据和预处理的声波波形数据存储在高速存储器内。
仪器的主要技术性能●计算机模型(FEA)：该模型是为声学仪器的优化配置而设计，同时具备有助于不同窗口模式的评价和解释。
●全向发射器：与典型的LWD仪器等单向的有线测井仪不同，APX发射器使用一组圆柱形压电晶体，对井眼和周围地层提供3600的覆盖范围，其声源能够在10～18，000Hz频率范围内调频，并可以单极子和偶极子发射。
●全向接收器阵列：6×4接收器阵列，间距228.6mm。
这种全向结构类似于XMAC电缆测井系统，接收器阵列与声源排成一条线，以实现径向多极子声波激发。
●接收器。
该仪器的声源具有优化发射频率功能，其接收器有几个比仪器本身信号低很多的波段，可以显著减少接收器及钻柱连接的干扰。
在关掉发射源的情况下，该仪器测试到的信号主要来自于频率低于5KHz的PDC钻头噪音。
●较大的动力范围。
该仪器具有较大的信号采集动力范围，能够显著提高信号穿越地层的能力，有助于信号的提取。
●四极子波技术。
首次采用四极子波发射技术，同时兼容单极子和偶极子的信号发射和接收。
随钻测井技术在页岩气钻井中运用的探讨摘要：油气资源开发过程中，页岩气开采并不容易，且生产率不高，特别是页岩气钻井问题突显。
在进行页岩气钻进时，有着一些不良问题，影响了页岩气开采。
为了促进页岩气钻井施工正常进行，提升开采效率，本文就针对页岩气钻井中运用随钻测井技术的问题进行了分析与探讨，以供同样研究相关问题的人士提供有价值的参考。
关键词：随钻测井技术；页岩气钻井；运用一、随钻测井技术概述（一）发展历程测井技术实际上在很早以前就经过测量井斜及其方位，为钻井提供了几何导向，此为该技术的雏形阶段。
发展至1980年中期，随钻自然伽马与电阻率仪器相继涌现出来，LWD关键用来进行地层对比。
伴随随钻电阻率仪与孔隙度仪可持续发展，随钻测井技术具备地层评价及地质导向的作用，经过实时监测水平井和上下界面间距，可以全面掌控好水平井于油层内的钻进方向，避免发生其他不良影响因素。
随钻测井技术尽管分辨率较低，不过该种技术可以得到地层原始信息，可在泥浆进入地层和井眼出现不规则现象以前，精准反映地层特性。
新型传感器的运用，代表了随钻测井技术是持续发展的。
其主要特征表现在如下几个方面：1.成像化，可以实时处理井下倾角，有效提升分析地层特性之能力；2.探头趋近钻头位置或者将钻头当成电极，加强探测与实时导向之功能；3.进行方位测量，可以对地层参数展开方位测量，从而增加地质导向精准度。
（二）发展现状随钻测井技术从诞生到现在，始终是一种前沿测井技术，观察随钻测井技术发展，关键是受到两个方面的因素所影响，即技术与市场因素。
详细而言，技术层面，按照随钻测井技术发展基本规律，如果达到较高的技术要求，就需要有很多的设备作为支撑，两者之间的关系是相互配合和补充，缺一不可的；在市场层面，按照市场发展基本规律与需求，有关设施设备同样在持续发展与进步。
纵览国家测井技术发展情况，始终是持续引进外国先进技术，不过这通常无法真正吸收与消化多种新技术，很难进行创新，所以造成中国测井技术始终处在滞后情况下，不能实现技术方面的超越。
INTEQ 先进的SoundTrak TMLWD 声波测井服务可以精确测量所有地层中纵波和横波传输时间，SoundTrak 是唯一能与电缆测井匹敌的随钻测井系统，且考虑到大多数旋转导向钻井应用的特殊环境。
并行多重频率的声波可以在各种传播速度范围的地层和井眼尺寸下获得高质量的测量数据。
专利的Quadrupole(四极子)技术可以在极软地层中精确直接的测得横波速度，无须进行dipole(偶极子)LWD 工具的离散校正。
地层的声学特性可直接测得。
SoundTrak 得益于它的一个高输出全方位多极声波发送器；一个能消除工具偏心影响的六级、24阵列接收器；和一个用来隔开发射极和接收极的声波绝缘体，来削弱直接耦合影响；在井眼扩径的情况下也可获得可靠声速数据。
即便在很具挑战性的环境下，先进的井下处理系统和声波层叠技术也能够优化信噪比。
纵波的传输速度参数和质量信息会被实时传输，原始波形数据可存储在高容高速的内存中以备后续操作。
在单趟钻中就可获取所有数据。
服务应用服务应用：：纵波和横波传输时间的应用：■ 钻井——预测孔隙压力从而避免钻井中的不利因素 ■ 地球物理——表面地震波校正和深度基准点可确定井位和优化油藏模型 ■岩石物理——孔隙度和油气确认 (AVO) 计算油藏储量 ■ 地质力学——岩石特性，出砂潜在性和井眼稳定性分析钻井完井方案服务优势服务优势：：■ 在世界范围200多口井出色的成功表现■ 减少钻机时间，单趟钻即可获取多种模式的信息资料■运用纵波数据预测孔隙压力确保井下安全■ 在超慢地层中(200usec/ft) 用低频单极子可以获得纵波传播速度■ 工具在泥面以下和大井眼尺寸中也能够直接获取纵波传播时间差∆t■ 通过井下WAVEVAN 实时处理计算传播时间差∆t c ■ 地层横波速度直接通过Quadrupole(四极子)模式测得 ■较长的接受发射极间距使得在扩径井眼和超慢地层中也可以获取到可靠的声波数据■ 补偿系统可以消除工具偏心影响■ 自带的大容量内存可以长时间的存储大量信息■现场LQ C显示和实时的工具监测 ■ 先进的多任务处理技技 术 参 数 表SoundTrakSoundTrak工具尺寸(外径OD)：9 1/2"(241mm)8 1/4"(210mm) 6 3/4"(171mm)适用井眼范围12 1/4"-26"10 1/2"-17 1/2"8 3/8"-10 5/8"(311mm-660mm)(267mm-445mm)(213mm-270mm)工具长度32.8 ft(10m)32.8 ft(10m)32.8 ft(10m)工具重量6,800 lbs (3,084 kg)5,200 lbs (2,359 kg)3,750 lbs (1,701 kg)常规井眼尺寸17 1/2" (445 mm)12 1/4" (311 mm)8 1/2" (216 mm)肋板/扶正块或TSS 外径11 1/2" (292 mm)10" (254 mm)8 1/4" (210 mm)当量刚性 ODXID 9.7" x 7.6" (246 mm x 193 mm)8.4" x 6.3" (213 mm x 160 mm)7.1" x 5.5" (180 mm x 140 mm)止电短接上部接头7 5/8" API 正规.母扣 6 5/8" API 正规.母扣NC50 or 4 1/2"IF 内平.母扣工具扣型和上扣扭矩工具尺寸(外径OD)：9 1/2"(241mm)8 1/4"(210mm) 6 3/4"(171mm)450 - 1,560 gpm 300 - 1,300 gpm 200 - 900 gpm (由MWD 叶轮片配置决定)(1,703 - 5,905 lpm)(1,136 - 4,921 lpm)(757 - 3,407 lpm)最大抗拉力(旋转)1,348 klbs (7,040 kN)1,144 klbs (5,090 kN) 881 klbs (3,920 kN) 最大失效抗拉力(非旋转)1,978 klbs (8,800 kN) 1,430 klbs (6,360 kN) 1,102 klbs (4,900 kN) 最大折弯度 -旋转通过55 kNm (40.6 k ft-lbs) 55 kNm (40.6 k ft-lbs) 26 kNm (19.2 k ft-lbs) -滑动通过150 kNm (110.6 k ft-lbs)150 kNm (110.6 k ft-lbs)70 kNm (51.6 k ft-lbs)最大工作温度最大压力压降最大通过狗腿度 -滑动通过 -旋转通过遥测类型工作时间 -实时/内存内存存储读取速率最大轴向、横向和切向振动工具尺寸(外径OD)：9 1/2"(241mm)8 1/4"(210mm) 6 3/4"(171mm)测点到工具底部的距离发送接收极间距发射极数量频率范围纵波速度快慢范围 ∆tc 横波速度快慢范围 ∆ts 探测深度纵向分辨率 -∆t-层界面识别精确度 ∆tc 精确度 ∆ts 测井速度2%5%根据工具循环时间而变化.循环时间100hr 时，最大机械钻速500ft/hr(152m/hr)的情况下1个样点/ft 或更好层界面识别厚度会根据采样率不同而变化深达3 ft∆t 是6个接收极高度的平均值45" or 3.75 ft (1.14 m) 24" or 2 ft (0.61 m)24 (6 X 4)单极：4-18 KHz /多极：2-10 KHz 40 - 220 µsec/ft (131 - 722 µsec/meter) 60 - 550 µsec/ft (197 - 1,804 µsec/meter)脉冲发射接受已经本身内部存储. 在地面做好相应设定. 可以支持500小时1Gb/2.25Gb 每分钟35 Mb10.7 ft (3.3 m)请参考技术文件TDS-20-60-0000-00关于RPM ，含砂量和堵漏材料请参考WMD 技术表(如Ontrak ，NaviTrak)9.3 ft (2.85 m)注意：测量点取决于工具本身而且会根据现场钻具组合的变化而不同最大允许通过狗腿度根据具体应用和其他一些参数如钻具组合、井眼轨迹和钻井方式(造斜、降斜或稳斜)的不同而变化。
声波测井技术与方法浅论
声波测井技术是一种利用声波传播特性来获取地下岩石地层信息的测井技术。
它广泛应用于油气勘探和开发中，可以帮助工程师了解地层的岩性、孔隙度、饱和度等参数，对于油气储层的评价与分析具有重要意义。
声波测井技术基本原理是利用声波在地层中的传播特性，通过测量声波在地层中的传播时间和反射强度等信息，来推断地层的物性。
根据声波在地层中的传播速度不同，可以将声波测井技术分为纵波测井和横波测井两种方法。
横波测井是一种用于测量地层剪切波传播速度的声波测井方法。
横波测井仪器发射的声波沿着地层中的横波方向传播，通过测量横波的传播时间和反射强度，可以计算地层中的横波波速。
横波测井技术对于识别地下岩石的固体性质具有重要意义，能够提供重要的地质、工程参数。
除了纵波测井和横波测井，还有一种常用的声波测井方法是全波测井。
全波测井是利用多种波形信号（包括纵波和横波）来进行测量和分析的方法。
通过同时测量多种波形信号的传播时间和强度，可以获得更全面的地层信息，提高测井结果的准确性。
在进行声波测井前，需要先对地层进行校正，消除测井仪器和井筒的影响。
常用的校正方法包括速度校正、射线校正和振幅校正等。
校正完成后，可以利用测井数据进行地层分析和解释，揭示地层的油气储集情况和岩石物性参数。
声波测井技术是一种重要的地球物理勘探技术，可以提供关键的地层信息，对于油气勘探和开发具有重要意义。
随着测井仪器和分析方法的不断改进，声波测井技术在油气勘探中的应用潜力将得到进一步发掘。
随钻声波测井技术综述1.所调研专题的主题、意义、国内外研究和应用现状；随钻测井(LWD)是在泥浆滤液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[1 ]。
是近年来迅速崛起的先进测井技术[2 ]，在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进行作业时,随钻测井是唯一可用的测井技术。
随钻声波测井旨在节省钻井时间,利用测得的地震波速度模型与地震勘探数据相结合,实时确定地层界面的位置、估计地层孔隙压力等, 在这些方面的应用, 都可取代常规的电缆声波测井。
随钻声波测井的任务是在钻井过程中确定地层的纵波和横波速度, 这两个弹性波速度更多被用于地层孔隙压力预测和地层模型修正。
随钻声波测井最大的优势在于其实时性, 及时有效地获取地层信息, 为科学地制定下步施工措施提供依据。
在过去的近20 年里, 随钻测井技术快速发展, 目前已具备电缆测井的所有测井技术。
全球随钻测井业务不断增长, 已成为油田工程技术服务的主体技术之一,其业务收入和工作量大幅增加。
随着石油勘探开发向复杂储集层纵深发展, 随钻测井技术将更趋完善, 电缆测井市场份额将更多地被随钻测井所取代。
20 世纪40 年代和50 年代LWD 数据传输技术的发展非常缓慢,关键技术很难突破。
在测井技术发展开始的50 年间的石油工业界许多人的眼里,LWD 是难以实现的理想化技术。
钻井工业的需要推动了随钻测井技术快速发展;反之,随钻测井技术的发展保证了复杂钻井获得成功。
20世纪80 年代中期,大斜度井、水平井和小直径多分枝井钻井已成为油气开发的一种常规方法。
在这样的井中,常规电缆测井仪器很难下到目标层,通常借助于挠性管传送和钻杆传送,这些作业方法费用高,操作困难。
过去20 多年里,在油公司的需要和钻井技术发展的推动下,各种随钻测井仪器相继研制成功。
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Son2 icVision使用单极子声源,哈里伯顿Sperry 公司的BAT是偶极子仪器。
随钻测量随钻测井技术现状及研究随钻测量(measure while drilling，MWD)技术可以在钻进的同时监测一系列的工程参数以控制井眼轨迹，提高钻井效率。
随钻测井(logging while drilling，LWD)技术可以不中断钻进监测一系列的地质参数以指导钻井作业，提高油气层的钻遇率[1-5]。
近年来，油气田地层状况越来越复杂，钻探难度越来越大。
在大斜度井、大位移井和水平井的钻进中，MWD/LWD是监控井眼轨迹的一项关键技术[6-8]，是评价油气田地层的重要手段[9]，是唯一可用的测井技术[3]，而常规的电缆测井无法作业[10]。
国外的MWD/LWD技术日趋完善，而国内起步较晚，技术水平相对落后，国际知识产权核心专利较少[9]，与国外的相关技术有一段差距。
本文介绍国内外MWD/LWD相关产品的技术特点和市场应用等情况，分析国内技术落后的原因以及应对措施。
1 国外MWD/LWD技术现状20世纪60年代前，国外MWD的尝试都未能成功。
60年代发明了在钻井液柱中产生压力脉冲的方法来传输测量信息。
1978年Teleco公司开发出第一套商业化的定向MWD系统，1979年Gearhart Owen公司推出NPT定向/自然伽马井下仪器[10]。
80年代初商用的钻井液脉冲传输LWD 才产生，例如：1980年斯伦贝谢推出业内第一支随钻测量工具M1，但仅能提供井斜、方位和工具面的测量，应用比较受限，不能满足复杂地质条件下的钻井需求[11]。
1996年后，MWD/LWD技术得到了快速的发展。
国际公认的三大油服公司：斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯，其MWD/LWD技术实力雄厚，其仪器耐高温耐高压性能好、测量精度高、数据传输速率高，几乎能满足所有油气田的钻采，在全球油气田均有应用。
斯伦贝谢经过长期的技术及经验积累，其技术特点为高、精、尖、专，业内处于绝对的领先地位[12-15]，是全球500强企业。
LWD的技术主要体现在智能性、高效性、安全性[10]。
44随钻声波测井技术发展历程与研究现状古锐瑶 防灾科技学院【摘 要】随钻声波测井作为一门大斜度井或水平井中评价储层物性与裂缝发育程度的技术，能够有效的对碳酸盐岩储层物性与裂缝发育程度进行评价，从而提高优势储层的钻遇率，从而保证油气田高产稳产。
因此，研究随钻声波测井技术的发展历程与现状为油气田的勘探开发提供了有力的技术指导。
【关键词】随钻声波测井；裂缝发育；勘探开发一、引言声波测井作为评价储层物性的一门技术，能够有效识别孔隙与裂缝发育的优势储层。
对于直井而言，采用电缆声波测井便可满足储层物性评价，而对于大斜度井或水平井，电缆声波测井已不能满足施工要求，急需采用随钻声波测井技术对储层物性和裂缝发育程度进行评价。
因此，本文针对随钻测井技术的发展历程与研究现状进行了详细的研究。
二、国外随钻声波测井仪器研究现状为了评价大斜度井或水平井下地层的物性特征，需要获取地层的纵波时差，进而发展了随钻单极声波测井技术，其原理是通过体声源膨胀压缩激发纵波信号，沿井在地层中传播后被接收器阵列接收，再根据时间-慢度相关法处理得到地层的纵波时差。
基于此，斯伦贝谢公司首先研制出了单发单收的ISONIC随钻单极声波测井仪器，并后续改进推出了单发四收的Sonic Vision随钻声波测井仪器；另外，哈里伯顿公司研制了补偿长源距CLSS随钻单极声波测井仪器，以及威德福公司研制了Shock Wave随钻单极声波测井仪器。
目前，随钻单极声波测井技术已经发展很成熟，并且广泛应用于大斜度井或水平井中来获取地层的纵波时差，进而获取地层的孔隙度参数。
为了进一步评价地层岩石物理参数，除获取地层纵波信息外，还需要获取地层横波信息。
对于快速地层而言，随钻单极声波测井既可以获取地层的纵波时差，也可以得到地层的横波时差。
但对于慢速地层而言，利用随钻单极声波测井无法获取地层的横波信息，为了解决这一难题，随钻偶极声波测井技术应用而生。
偶极声源作为正负相反的换能器偏振声源，既可以通过改变电路的连接方式进行传统的单极声波测井，也可以进行偶极切向偏振获取地层的横波信息。
随钻测井技术发展水平引言据统计，近十年来，世界上有关随钻测井（LWD）技术和应用的文献呈现出迅速增多的趋势。
这反映了西方国家开始越来越多地重视LWD／MWD。
这是两个方面的原因产生的结果。
一方面石油工业界强烈需要勘探和开发业降低成本，减少风险，增加投资回报率。
另一方面，MWD/LWD有许多迎合石油工业需要的优势，如随钻测井时，钻机不必停钻就能获得大量地层评价信息，节省了宝贵的钻井时间，从而降低了钻井成本。
MWD提供的实时信息可即时使用，如可用于预测钻头前方地层的超常压力、预测复杂危险的构造，给钻井工程师警报提示，迅速采取措施，减少事故发生率。
近几年里，大斜度井和水平井迅速发展，海上石油的开发受到重视。
在这样的井中测井，常规电缆测井难以进行，挠性管输送测井和钻杆传送测井成本十分高，现场操作困难。
LWD是在这类井中获取地层评价测井资料的最佳方法，此外，LWD信息还能指导钻头钻进的方向，引导钻井井迹进入最佳的目标地层。
随钻测井（LWD）技术是在钻井的同时用安装在钻铤上的测井仪器测量地层电、声、核等物理性质，并将测量结果实时地传送到地面或部分存储在井下存储器中的一种技术。
该技术要求测井仪器应能够安装在钻铤内较小的空间里，并能够承受高温高压和钻井震动；安装仪器的专用钻铤应具有同实际钻井所用的钻铤同样的强度；还应具有用于深井的足够功率和使用时间的电源。
LWD是随钻测量技术的重要组成部分。
MWD除了提供LWD信息外，还提供井下方位信息（井斜、方位、仪器面方向）和钻井动态和钻头机械的监测信息。
MWD探头组合了LWD探头、方位探头、电子／遥测探头，一般放在钻头后50－100英尺的范围内，一般来说，MWD探头越靠近钻头越好。
LWD探头提供地层评价信息，用于识别层面、地层对比、评价地层岩石和流体性质，确实取心和下的点。
方位数据用于精确引导井迹向最理想的储层目标。
钻井效率和安全性通过连续监测钻井而达到最佳。
目前的随钻测井技术已达到比较成熟的阶段，能进行电、声、核随钻测量的探头系列十分丰富，各种型号的、适用于各种环境的随钻电阻率、密度、中子测井仪器进入MWD 市场。
随钻声波测井技术综述随钻测井的研究从20世纪30年代开始研究，在1978年研究出第一套具有商业价值的随钻测井仪器。
在那以后，随钻测井在国外取得迅速发展并获得广泛应用，我国对随钻测井的重视达到了前所未有的程度。
随钻声波测井也是如此。
1发展随钻测井的意义和随钻声波测井发展现状随钻测井（LWD）是近年来迅速崛起的先进技术。
它集钻井技术，测井技术和油藏描述等技术于一体，在钻井的同时完成测井作业，减少了钻机占用井场的时间，从钻井测井一体化中节省成本[1]。
跟常规电缆测井相比，除了节省成本外，随钻测井有如下优势：（1）从测量信息上讲，随钻测井是在泥浆尚未侵入或者侵入不深时测量地层信息，泥饼和冲洗带尚未形成，所测得到的曲线更加准确，更能反映原始地层的真实信息，如声波时差等。
（2）从对钻井的指导作用来讲,随钻测井可以提前检测到超压地层，以指导钻井泥浆的配制，提高钻井安全系数。
它也可以根据测井信息，分析出有利的含油气方向，确定钻井方向，增强地质导向功能。
（3）从适应环境上讲，在大斜度井，水平井或特殊地质环境（如膨胀粘土和高压地层），电缆测井困难或者风险大以致不能进行作业时，随钻测井可以取而代之。
目前在海上，几乎所有钻井活动都采用随钻技术[2]。
正因为这些优点，作为随钻测井的重要组成部分的随钻声波测井近年来也获得了巨大的发展。
总体而言，国外无论在随钻声波测井的基础理论研究方面还是在仪器研发方面都比较成熟，而国内近年来也对随钻声波测井的相关难题进行了大量的工作。
具体而言，从上世纪90年代起，贝克休斯、哈里伯顿、斯伦贝谢三大公司就率先开始了随钻声波测井的研究，并逐渐占领随钻测井的国际市场份额。
APX随钻声波测井仪,CLSS随钻声波测井仪,sonicVISION随钻声波测井仪的相继出现，更加巩固了他们的垄断地位。
在国内，鞠晓东，闫向宏[等人在随钻测井数据降噪[3]，存储[4]，压缩[5],传输特性[6]和电源设计[7]等方面做出了大量的工作。
随钻声波测井技术综述随钻测井的研究从20世纪30年代开始研究，在1978年研究出第一套具有商业价值的随钻测井仪器。
在那以后，随钻测井在国外取得迅速发展并获得广泛应用，我国对随钻测井的重视达到了前所未有的程度。
随钻声波测井也是如此。
1发展随钻测井的意义和随钻声波测井发展现状随钻测井（LWD）是近年来迅速崛起的先进技术。
它集钻井技术，测井技术和油藏描述等技术于一体，在钻井的同时完成测井作业，减少了钻机占用井场的时间，从钻井测井一体化中节省成本[1]。
跟常规电缆测井相比，除了节省成本外，随钻测井有如下优势：（1）从测量信息上讲，随钻测井是在泥浆尚未侵入或者侵入不深时测量地层信息，泥饼和冲洗带尚未形成，所测得到的曲线更加准确，更能反映原始地层的真实信息，如声波时差等。
（2）从对钻井的指导作用来讲,随钻测井可以提前检测到超压地层，以指导钻井泥浆的配制，提高钻井安全系数。
它也可以根据测井信息，分析出有利的含油气方向，确定钻井方向，增强地质导向功能。
（3）从适应环境上讲，在大斜度井，水平井或特殊地质环境（如膨胀粘土和高压地层），电缆测井困难或者风险大以致不能进行作业时，随钻测井可以取而代之。
目前在海上，几乎所有钻井活动都采用随钻技术[2]。
正因为这些优点，作为随钻测井的重要组成部分的随钻声波测井近年来也获得了巨大的发展。
总体而言，国外无论在随钻声波测井的基础理论研究方面还是在仪器研发方面都比较成熟，而国内近年来也对随钻声波测井的相关难题进行了大量的工作。
具体而言，从上世纪90年代起，贝克休斯、哈里伯顿、斯伦贝谢三大公司就率先开始了随钻声波测井的研究，并逐渐占领随钻测井的国际市场份额。
APX随钻声波测井仪,CLSS随钻声波测井仪,sonicVISION随钻声波测井仪的相继出现，更加巩固了他们的垄断地位。
在国内，鞠晓东，闫向宏[等人在随钻测井数据降噪[3]，存储[4]，压缩[5],传输特性[6]和电源设计[7]等方面做出了大量的工作。
车小花[7]，苏远大[8]等人对隔声体设计的隔声效果和机械强度分析进行了数值模拟和实验。
此外，唐小明，乔文孝，王海澜等人在随钻声波测井基础理论研究方面做了许多有益的探索。
2随钻声波测井仪工作原理和技术性能目前国际上主要的随钻声波测井仪有贝克休斯的APX，哈里伯顿的CLSS和斯伦贝谢的sonicVISION。
以贝克休斯的APX测井仪为例，介绍一下仪器工作原理和结构。
APX测井仪的结构如下图1所示。
从右到左由上部短节，声源电子线路部分，全向声源，声波隔离器，接收器阵列，接收器电子线路部分，下部短节等组成，全长9.82m （32.3ft），其中声波测量点到底部短节的距离为 2.83m（9.3ft），最短源距为 3.26m （10.7ft）。
其工作原理为：位于钻铤上部的声源发射器以最佳频率向井眼周围地层发射声能脉冲，在沿井壁及周围地层向下传播的过程中被阵列接收器接收到首播信号，接收信号后，系统首先用先进的嵌入式技术，将接收到的声波模拟信号转换成数字信号，并采用有限元等方法将数字信号转换为声波时差（data）值。
最后将原始声波波形数据和预处理的声波波形数据存储在精心设计的高速存储器内或者以实时方式通过钻井液脉冲遥测技术传输到地面[9]。
该仪器的主要技术性能介绍如下：（1）全向发射器该仪器使用一组圆柱形压电晶体，对井眼和周围地层提供360°的覆盖，其声源可以在10-18000Hz频率范围内调频，并可以以单极子和偶极子发射（2）全向接收器阵列6乘4接收器阵列，间距为228.4mm。
接收器阵列与声源排成一条直线，以实现径向多极子声源激发。
（3）隔声带避免声波从仪器的发射器直接向接收器传播。
APX的隔声带设计为3m，其有多频调节的功能，信号隔声能力可达-40dB，隔声效果极好。
（4）接收器该仪器的声源具有优化发射频率功能，其接收器有几个比仪器本身低很多的波段，可以显著减少接收器和钻杆连接的干扰。
在关掉发射源的情况下，该仪器测到的信号主要是低于5kHz的PDC钻头噪声。
（5）用于噪声探测的加速度计在接收器上安装了3个加速度计，用来捕捉钻井液流动和钻进时钻柱振动产生的噪声，然后通过优化滤波技术提取地层新号（6）四极子波技术首次采用四极子波发射技术，同时兼容单极子和偶极子的信号发射与接收。
这种多组合发射器使仪器对不同地层，采用不同的测量模式，有更好的实用性[10]。
下表1[10]将国外主要的三大随钻仪器的性能做了对比。
从表中，我们可以看出，斯伦贝谢的sonicVISION和贝克休斯的APX仪器功能非常类似，二者又优于哈里伯顿的CLSS 仪器。
3发展随钻声波测井的关键技术和现有解决方法及问题王国平[11]统计了90年代以来随钻声波测井技术专利数据，指出随钻声波测井技术目前正处于发展成熟期，技术创新活动主要集中在压电元件改进及材料研究，声波换能器及声系改进，隔声体结构设计及材料研究，井下波形处理及数据采集处理方法等方面。
而这几点，也这是目前发展随钻测井的关键和难点所在。
3.1 随钻测井基本理论研究由于钻铤的存在占用了井眼的大部分空间，恶劣的钻井环境等因素严重影响声波的传播特征，因而不能将常规电缆测井的方法和结论直接应用到随钻声波测井上。
目前研究表明：在快地层纵波测量中，钻杆波起致命的干扰作用，通过设计隔声体可以解决；在慢底层纵波测量中，有可能能利用漏能P波计算地层纵波速度；偶极子技术在随钻测井中由于钻杆的存在而受限；四极子随钻声波测量时，低频段不存在沿钻杆传的钻杆波[1]。
此外，还需要确定最佳的源距，发射频率等参数。
这样一系列的研究是研制随钻测量系统的关键，仪器研发的先导。
3.2随钻声波测井中降噪方法和隔声体设计研究随钻测井中，对采集到的声波信号产生影响的噪声源主要有两大类：一个是井下钻井环境产生的噪声，另一个是电子器件产生的电子噪声。
由于两种噪声产生的机制不同，其对应的降噪方法也不同。
针对电子噪声，鞠晓东等人提出了一种基于V系统的声波信号数据降噪算法，该算法通过对声波信号进行V系统变换，然后将高频成分消除，反变换后得到降噪后的声波信号[3]。
在钻井环境中，钻头，井底钻具组合，井内流动的泥浆都是噪声源，其中钻杆波对单极子和偶极子的测量影响巨大。
这些噪声在相干性、能量、延迟、频率、衰减特征等方面表现出独特的特性。
这类噪声可以有两种方法进行降噪：一种是利用在仪器上设计隔声体进行降噪；另一种是利用电子线路构成带通滤波器进行降噪。
后一种降噪的原理是基于钻井噪声的主要成分都是低频的，在1~4kHz范围内，若使用5~25 kHz的带通滤波器，则可以去掉环境噪声[3]。
而实际仪器设计中，更多的是从设计隔声体角度进行降噪，以此来消除钻杆波对纵波的覆盖。
隔声体的设计一般由两种方式，其一是在传感器和钻杆之间设置隔声体，将地层波和仪器波解耦；其二是在发射器和接受器之间设置隔声体来衰减钻杆波的幅度，或改变钻杆波的幅度和传播路径。
对隔声体设计的研究，国内外都做了大量的工作。
在国外，Aron（1994年），Leggett（2001年）等人先后用在传感器旁放隔声装置和周期性刻槽的方法，将钻杆波衰减到15-60dB[1]。
在国内，苏远大等人通过有限元数值计算，指出凹槽槽深、过渡弧半径、凹槽圆心角对隔声体的机械强度影响最大，必要选择合适的凹槽参数，既满足钻井工程对强度的要求，又满足隔声体对钻杆波的隔声效果[9]。
车小花等人也通过有限差分法得出，周期性交错排列的凹槽结构的隔声体在测量地层纵波时有良好的效果[8]。
3.3随钻声波测井中的数据存储，压缩和传输随钻声波测井数据量大,同时需要兼顾分辨率和实时性，这就给数据的传输和存储带来了巨大的挑战。
按照测量信息传输载体的差异，随钻数据传输可分为以下五种：泥浆脉冲传输技术、电磁传输技术、智能钻杆传输技术、光纤传输和声波传输技术。
各种数据传输技术性能上的主要区别表现在数据传输速率和地面与井下的双向通信能力。
其中，泥浆脉冲传输技术是目前随钻过程中普遍采用的一种数据传输方式，其最高传输速率只能达到4～10 bit/ｓ，在一定程度上满足了实时数据传输的需要。
智能钻杆传输随钻测量数据的理论传输速率高达2 M bits/s。
光纤遥测技术能以大约每秒 1Mbit/s 的速率传送数据[。
过低的泥浆脉冲遥传数据率的一个不利影响是降低了钻井作业进度，增加了作业费用。
所以有必要在这方面作出改进。
要提高随钻声波测井的数据传输质量和效率，国内外从研究新的传输载体和减少传输量两个方面作出了巨大的努力。
其中，国外对这两方面的改进已经取得重大进展。
他们把需要实时处理的声波信息通过泥浆脉冲遥传到地面，而把大量处理结果和原始波形数据先暂时存储在高效存储器中，这样就减少了传输量。
与此同时，他们不断致力于研究光纤，智能钻杆等载体，以期提高随钻声波测井数据的传输速率。
在国内，肖红兵等人(2009年)采用NAND FLASH 芯片作为非易失数据存储,通过对NAND FLASH接口电路和存储程序的合理设计,实现了随钻声波测井的数据存储功能[4]。
李传伟等人（2008年）在分析随钻声波测井信号特征的基础上,建立了基线和波形相结合的分段压缩模型,提出了预测编码与小波变换相结合的波列数据实时在线压缩算法，解决了随钻测井数据传输率低对随钻声波推广的瓶颈,具有广阔的应用前景[5]。
另外，闫向宏等（2010年）对随钻数据声波传输技术进行了数值模拟，取得一定结果。
3.4随钻声波供电电源和换能器的研究国外随钻测井仪器一般采用泥浆发电机和高温锂(Li)电池供电，由于技术原因，目前国内随钻测井仪器仍然采用高温锂电池供电，一般采用多节锂电池串联组成电池短节。
由于安装空间限制，电池短节不能做得太长，因此其能量有限，持续供电时间短，无法满足实际钻井需要[7]。
鞠晓东等人（2009年）提出，在保证地层分辨率的前提下，随钻声波测井仪可以采用间歇工作方式，这样就能够降低系统的平均功耗，大幅度提高电源的工作寿命，并实现了供电电源的控制，保证了仪器能够根据测量需要可靠地开启和关断。
由于随钻测井是在钻进过程中进行测井的，钻杆的剧烈震动，井壁的摩擦等恶劣环境要求换能器要有良好的机械性能。
另外，钻遇地层的复杂性和不确定性，使换能器随时要经受高温高压的考验，因此仪器必须要有良好的稳定性。
换能器的发展是制约随钻测井向更深度发展的重要因素。
4随钻声波测井的应用随钻声波测井仪和常规电缆测井仪的工作原理大致相同，只是在地层蚀变前进行的实时测井，能得到更加准确的和实时的t 值。
随钻声波测井的信息主要用于：地层孔隙度的计算，地震资料时深转换与合成地震记录，岩石机械特性分析，岩性识别，气层识别，与常规测井资料做相关分析对比等[12]。
随钻声波测井与其他随钻方法相比，最特别之处在于可以较准确地预测超压地层和进行岩石机械特性分析。
