基于随钻方位伽马和电磁波电阻率的井下可视化地质导向技术

第44卷第5期2020年10月测井技术WELL LOGGING TECHNOLOGYVol.44No.5Oct22文章编号：1004-1338(2020)05-0448-05随钻方位电磁波电阻率仪器性能指标检测方法杨震，肖红兵，张智勇(中石化胜利石油工程有限公司测控技术研究院，山东东营2570640摘要：为提高油藏采收率，大斜度井、水平井被广泛采用，对井眼轨迹提出了更高要求。

地质导向技术能根据实时测调整井,多地应用于水平井钻井过程。

随钻方位率仪器作为目前地质导向的核心仪器，电阻率测量范围、精度及测距离是其最重要的指标，目前没有井验证或测试仪器性。

从电阻率测测原理出发，利用分析测率以及离指标的。

通过实验室测指定位率仪器的相位差为士0.02。

，测信号有效动态为70dB,以此代体测试试验,简仪器指标测试流程，为随钻方位率仪器行地层评价地质导向提供了保障。

关键词：测井仪器；随钻方位电磁波电阻率仪器；测量精度；探测距离；指标验证中图分类号：P631.84文献标识码：ADoi：10.16489/j.issn.1004133&2020.05.005Main Specifications Test Method of Azimuthal Electromagnetic Logging While Drilling ToolYANG Zhen，XIAO Hongbing，ZHANG Zhiyong(Measurement and Control Technology Institute，SINOPEC Shengii Oilfield Service Corporation，Dongying，Shandong257064，China) Abstract:Highly deviated and horizontal wells are wildly used to improve reservoir recovery rate，which propose higher requirements to well trajectory.Geosteering technology can adjust we l6rajec6orybyrealimemeasuremen6'soiismoreandmorecommonusedinhorizon6alwe l drilling.AZmuthal e lectromagnetic logging while drilling tool is kernel tool of geosteering.Resistivity range'accuracy and depth of detection are main specifications of azimuthal electromagnetic logging while drilling tool.But there are lack of clear test methods and test ins6rumen6s6o6hesespecificaions.Therelaionshipbe6weenmeasuredsignalsandresisiviyand dep6h of de6ec ion are analyzed by numerical simula ion based on principles of resis ivi y and boundary detection measurements.The phase shift accuracy of士0.02°and geosteering voltage dynamicrangeof70dBcanbetestedorconfirmedbylaboratorycircuitspecifications.Thereal environment test can be avoided by this method，which facilitates the test process and ensures the application of formation evaluation and geosteering.Keyw"rds：l2gginginstrument)azimuthalelectr2magneticl2gging whiledri l ingt22l)measure-mentaccuracy)depth2fdetecti2n)specificati2ntest0引言钻地层的仪器之一。

6 3/4" OnTrakINTEQ的OnTrak TM是一个随钻测量的集成工具，它能通过一根短节提供实时方位、方位伽马、MPR®电阻率、环空压力和振动测量。

OnTrak与地面系统Advantage SM同时使用，可以优化定向能力和地层评估能力，包括钻进时地质导向。

这种创新设计提高了工具可靠性，减少了连接点，并使井下钻具组合中传感器到钻头的距离得到优化。

该工具由集成传感器模块，双向通讯动力模块组成，具有以下特性：■ OnTrak集成传感器模块- 定向控制和测量- 电磁波传播电阻率- 方位伽马- 环空和钻具内动/静压力- 监控振动和粘滑振动- 温度- 存储和数据高速转储■ 双向通讯动力模块- 系统电源及控制- 向下发送指令- 双向通讯- 泥浆脉冲信号传输- 实时及可调节的数据传输为了实现地质导向，OnTrak MPR传感器使用四个发射器，两个接收器的双频补偿天线矩阵测量8条电阻率曲线。

两个伽马射线探测器（以工具面标定）对靠近的岩层界面提供方位成像。

通过对井下环空压力和粘滑振动的监控，可以及时发现井筒清洁问题和井壁漏失，避免卡钻，降低工具事故率。

“业界第一”的OnTrak随钻测量提供了无与伦比的“高质量井壁”，这项技术突破了当代大位移钻井、地层评价测井和地质导向技术的极限。

■ 实时地质导向和准确轨迹定位■ 通过方位伽马对油藏地质边界进行识别■ 钻进时泥浆双向通讯脉冲■ 完全集成和更小的传感器与钻头距离■ 控制井眼清洁和井壁稳定性■ 降低工具事故和卡钻■ 支持高端随钻测量工具- SoundTrak TM- LithoTrak TM- CoPilot®■ 与AutoTrak®G3组合可得到可靠测井数据6 3/4" OnTrak适用井眼尺寸：8 3/8“ - 9 7/8” 多频电磁波传播电阻率工具外径： 6 3/4“距工具底端长度：8.0ft (2.5m)工具长度：32.0ft (9.8m) 2MHz电阻率工具重量：3660lbs (1660kg)相差：范围： 0.1-3000ohm-m连接扣型：上部： NC50母扣精确度：±0.85%(0.1-50ohm-m)下部： NC50公扣 ±0.4mmho/m(>50ohm-m)主电源：钻井液驱动的涡轮发电机衰减：范围： 0.1-500ohm-m精确度：±1.75%(0.1-25ohm-m)±0.85mmho/m(>25ohm-m)超低排量：200 (240*)-325gpm纵向分辨率：导电层90%的响应为8“(20cm)757 (908*)-1230lpm 400MHz电阻率低排量：265 (320*)-450gpm相差：范围： 0.1-1000ohm-m1000 (1211*)-1703lpm精确度：±0.85%(0.1-25ohm-m)中等排量：330 (395*)-570gpm ±0.8mmho/m(>25ohm-m)1249 (1495*)-2157lpm衰减：范围： 0.1-200ohm-m正常排量：375 (450*)-660gpm精确度：±4%(0.1-10ohm-m)1419 (1703*)-2498lpm ±4.0mmho/m(>10ohm-m)高排量：500 (600*)-900gpm纵向分辨率：导电层90%的响应为12“(30cm)环空、、钻具内和静压)1893 (2271*)-3407lpm压力测量(环空(*)-接发指令所需的最小排量距工具底端长度： 3.1ft (1.0m)最大钻压：672klbs (2990kN)范围：0-25000psi工具的最大转速：400rpm准确率：全标的±0.25%最大工作扭矩(钻头处)：23601ft-lbf (32kNm)分辨率：5psi最大失效扭矩：47941ft-lbf (65kNm)测斜仪最大破坏拉力(旋转时)：881klbs (3920kN)距工具底端长度：13.8ft (4.2m)最大抗拉载荷：1162klbs (5170kN)传感器类型：三轴加速度计最高温度三轴磁通门正常工作：302˚F (150˚C)磁性工具面/重力工具面转换：可选 (缺省值：3˚)极限温度：311˚F (155˚C)测量项目范围分辨率精确度最大静液压：25000psi (1720bar)井斜0˚-180˚0.09˚±0.1˚最大钻头压降：没有限制方位2，30˚-360˚0.35˚±1.0˚含砂量：最大1% API 13B工具面(建议<0.5%)磁性工具面20˚-360˚ 1.4˚±1.5˚最大堵漏剂：40ppb=114kg/m3 (根据重力工具面30˚-360˚ 1.4˚±1.5˚ATK G3操作手册任何泵入磁场强度0-100000nT35±100的堵漏剂必须排出)磁偏角2-90˚-90˚0.04˚±0.2˚振动，，转动和粘滑振动工具通过的最大带钻铤的标准钻具组合振动井眼狗腿度：钻具旋转： 10˚/100ft距工具底端长度：13.8ft (4.2m)钻具不旋转： 16˚/100ft振动带压缩钻杆的柔性钻具组合传感器轴向震动：一个加速度计，Z方向钻具旋转： 15˚/100ft类型横向震动：两个加速度计，X-Y方向钻具不旋转： 25˚/100ft加速度范围：0-15g最大转速变化：偏离工作转速最高±80%频率范围：0-82Hz最大轴向和横向震动：参阅《补充技术参数》实时测量选项：横向震动和轴动震动，按严重程度传输信号(单位按g-MRS标定)存储记忆选项：根据严重程度，按g-MRS为单位保存平均方位伽马和最大的横向震动和轴向震动距工具底端长度： 4.0ft (1.3m)转速和粘滑振动测量传感器类型：2个闪烁计数器传感器类型两轴磁力计测量：API 伽马旋转速度0-±1000RPM(±1%精确度)范围：0-500API实时测量选项井下转速、粘滑振动按严重度级别传输准确度：在100API和机械钻速60ft/hr时存储记忆选项保存最小、最大和平均转速，粘滑振动±2.5API和倒转严重程度纵向分辨率：6"(15.3cm)备注：1所有传感器精确度到2δ2在纬度30˚时正常的磁场强度下的值3精确度适用于井斜>5˚的情况。

随钻方位自然伽马成像测井在地质导向中的应用李安宗;骆庆锋;李留;范宇翔;宋森;王珺【摘要】Due to the geosteering w hich based on the real-time measurement of geological and engineering parameters in the drilling process guides the drilling direction ,so the drill bit may drill in the production layer as much as possible . Azimuth gamma ray imaging logging while drilling technology is measured with several gamma sensors ,in which azimuth measurement data can be uploaded to the ground in real time for geosteering .The modeling software of geosteering is used to analyze response characteristics of azimuth gamma imaging tool in different formations , such as dip formation and fault formation while drilling .In field application ,it can guide the construction of horizontal well and better achieve the purpose of geosteering through real-time analysisof gamma imaging data and other information .%地质导向根据钻井过程中实时测量的地质和工程参数指导钻头钻进方向,使钻头尽可能在产层内钻进.随钻方位自然伽马成像测井仪器利用多个自然伽马传感器,将带有方位信息的测量数据实时上传到地面用于地质导向.利用地质导向建模软件,分析仪器在钻遇倾斜地层、断层、不同倾斜角地层时仪器响应特征,为实时地质导向提供理论依据.现场利用实时随钻方位自然伽马成像测井资料对水平井钻探进行实时追踪,及时判断钻遇地层的边界位置并调整井眼轨迹,结合其他资料指导水平井施工,较好地实现了地质导向目的.【期刊名称】《测井技术》【年(卷),期】2017(041)006【总页数】5页(P713-717)【关键词】随钻方位自然伽马成像测井;地质导向;水平井;响应特征;井眼轨迹【作者】李安宗;骆庆锋;李留;范宇翔;宋森;王珺【作者单位】中国石油集团测井有限公司,陕西西安 710077;中国石油集团测井有限公司,陕西西安 710077;中国石油集团测井有限公司,陕西西安 710077;中国石油集团测井有限公司,陕西西安 710077;中国石油集团测井有限公司,陕西西安710077;中国石油集团测井有限公司,陕西西安 710077【正文语种】中文【中图分类】P631.840 引言地质导向钻井是根据钻井施工时实时测量的地层信息,判断钻头钻遇的地层,及时调整钻进轨迹。

分析地质导向钻井技术在S7P1井的应用摘要：江苏油田s7区块地质条件复杂,构造小、油层薄、渗透率低,在这样的油田钻水平井,通过采用地质导向钻井技术,取得了较好的效果。

本文介绍了地质导向钻井技术的概述、发展及在s7p1水平井的应用。

关键词：地质导向钻井s7p1井应用由于大规模油田资源已经被勘探和开发，大部分开发的资源已经完全生产化,因此大规模整片油田开采的难度和资金投入不断增加。

之前被认定规模较小，存在断块的油层、衰竭的老油田、薄油层等油矿资源是没有工业利用开采价值的，如今却能够开发利用获得较好的效益,慢慢的吸引了世界各大石油公司的注意力。

由于以上类型油田的地质结构复杂,一口普通的油井、定向井、寻常的钻水平井的技术和一般的检测仪器已经不能很好的控制油井的轨迹，并难以清楚的寻找出储层。

因此针对上面所提到断块油矿资源，如何进行有效的开发，增加开采效益，降低石油企业开发风险是难点。

通过长时间的钻研和探究,在普通的钻水平井技术基础上建立了一套完善的地质导向钻井开发技术。

一、关于地质导向钻井技术1.地质导向钻井技术定义伴随着石油行业的大开发，普通地质评价仪器、钻井技术与地质导向工具已经飞速发展来满足石油开采的需求，地质导向钻井技术应运而生。

在20世纪90年代初,出现的随钻地质评价仪器与钻井导向工具已经基本能够满足当时地质勘查的不同要求,这就代表着地质导向钻井技术得到初步的完善。

地质导向钻井技术在目前被广泛运用在水平井、位移定向井和其他要求的工艺井。

地质导向钻井技术是当代钻井的核心技术。

在施工过程中,通过运用地质导向钻井技术能够迅速得到精确的地质参数，能够及时对地质进行导向，并且能规避一定的施工风险，改善勘探的效率。

一般运用模块化的结构设计其中包括电力，声，核磁传感器，能够检测电阻率，自然伽马，中子孔隙度，岩石密度，声波，钻孔直径等。

这些传感器可在任何命令和mwd连接，根据不同的数据来组成实时所需要的地质评价系统，测量地层电阻率的形成，还能够检测岩石的孔隙度和自然伽马含量、光电指数、孔直径、岩石力学参数，来确定地层岩石界面、地层流体，全方位实时对地层进行评价。

随钻⾃然伽马、电阻率的地质导向系统及应⽤.doc随钻⾃然伽马、电阻率的地质导向系统及应⽤程树林桂维兴摘要：地质导向钻井技术的应⽤体现了随钻测井资料的重要⼯程价值。

本⽂总结了随钻⾃然伽马、电阻率在地质导向钻井中应⽤的3种测量⽅式特征，即近钻头测量、基于随钻估计和预测⽅法的随钻测量、随钻⽅位⾃然伽马和电阻率测量；描述了随钻⾃然伽马、电阻率的实时解释⽅法，根据不同区域的地质特点、岩性测井特征和储集层的物性特征，将随钻测井数据与事先设定的储层地质特征进⾏实时对⽐和评价，完成地层对⽐、流体性质判别和储层参数解释；说明了随钻⾃然伽马、电阻率的刻度⽅法，通过仪器的标准化刻度及量值传递，为定量解释地层提供准确的测井资料；结合实践介绍了利⽤随钻⾃然伽马、电阻率实时测井曲线，根据不同岩性和不同层位⾃然伽马、电阻率的差异特性，结合邻井资料和⽆孔隙度测井资料条件下的孔隙度解释模型，在⼯程应⽤中实现基于随钻⾃然伽马、电阻率的地质导向系统。

0 引⾔地质导向是集定向测量、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。

在钻井过程中，在测量井眼轨迹⼏何参数的同时，实时测量地质参数，绘出⾃然伽马、电阻率、岩性密度、中⼦孔隙度、压⼒曲线，并以此实时解释评价钻遇未污染地层的特性、**液界⾯，从⽽准确判定储层特性，指导现场⼯程师调整轨迹，控制钻具有效穿⾏于**藏最佳位置，实现地质导向。

不同岩性的地层其⾃然伽马变化范围不同，⽽致密层、渗透层和****⽔层的电阻率也不相同。

随钻时，可充分利⽤不同岩性、不同层位的⾃然伽马、电阻率的差异特性，结合地质录井资料识别岩性，及时提供地层⾃然伽马、电阻率数据以指导现场⼯程师判断是否钻遇⽬的层。

同时由于随钻密度、中⼦孔隙度测量带有放射源，使⽤风险⾼，推⼴受到⼀定局限，在随钻测井实践中，⽤随钻⾃然伽马识别地层岩性，⽤⾃然伽马、电阻率以及结合邻井测井资料进⾏地层对⽐，建⽴⽆孔隙度测井资料条件下的孔隙度解释模型，实现随钻实时解释，从⽽实现以随钻⾃然伽马、电阻率为地层测量基础的地质导向系统。

随钻一体化测井仪平台开发朱祖扬;倪卫宁;张卫;米金泰;郑奕挺【摘要】为了满足多深度探测评价钻井液侵入和识别地层岩性的需要,开发了具有电阻率、伽马等多参数测量功能的随钻一体化测井仪平台.基于相移电阻率、衰减电阻率、总量伽马和成像伽马等测量方法,采用六发两收的八线圈系设计方案,挂接了伽马探管、加速度计和磁通门等传感器,同时采用了由发射电路、接收电路和控制电路组成的模块化电路设计方案,并定义了总线通讯协议,建立起了各功能模块之间的信息传递.开发了测井仪平台的固件程序,不仅能够测量相移电阻率和衰减电阻率数据,还能够测量伽马数据和地层方位信息;开发了平台测试软件,能够对仪器进行标定测试及下井前的启动设置,实现仪器控制指令的下发,测量数据的上传,并对电阻率、伽马、井斜角和工具面等数据进行监测和图形化处理.研制的随钻一体化测井仪平台可以为大斜度井和水平井钻井提供丰富的、高质量的测井数据,为地层评价提供所需要的数据,从而为非常规油气储层开发提供技术支持.%The goals were to detect characteristics of of multi-depth formations and evaluate mud intrusion as well as identify the formation lithology. To that end, researchers developed an integrated logging instrument platform while drilling capable of multi-parameter measurement such as resistivity and Gamma. According to the measurement methods like phase shift resistivity, attenuation resistivity, total Gamma and imaging Gamma, an eight-coil design (six senders and two receivers) was adopted, and the sensors such as Gamma probes, accelerometers, and fluxgates were attached. Meanwhile, the modular circuit design scheme consisting of transmitting circuit, receiving circuit and control circuit was applied. Researchers thendefined the bus communication protocol to establish the information transmission among various functional modules. The firmware program for the logging instrument platform has been developed, which can not only measures the phase shift resistivity and attenuation resistivity data, but also measure the Gamma data and formation azimuth information. The test software for the platform has been developed to calibrate the instrument and enable the startup setting prior to running in hole, realize the issuing of control commands and upload the measurement data, and monitor and graphically process data such as resistivity, Gamma, inclination angle, and tool face. This integrated logging instrument platform could provide abundant high-quality logging data for high-angle well and horizontal well drilling, and acquire necessary data for formation evaluation, so as to provide technical support and best practices for the development of unconventional oil and gas reservoirs.【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2019(047)001【总页数】9页(P118-126)【关键词】随钻测井;一体化;固件程序;电阻率;伽马【作者】朱祖扬;倪卫宁;张卫;米金泰;郑奕挺【作者单位】页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,北京 100101;中国石化石油工程技术研究院,北京 100101;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,北京 100101;中国石化石油工程技术研究院,北京 100101;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,北京 100101;中国石化石油工程技术研究院,北京100101;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,北京 100101;中国石化石油工程技术研究院,北京 100101;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,北京 100101;中国石化石油工程技术研究院,北京 100101【正文语种】中文【中图分类】TE927随着油气勘探开发的深入，特别是复杂油气藏、非常规油气藏的勘探开发，对随钻地质导向的需求越来越大，目前大多数随钻地质导向测井都包含自然伽马探测和电阻率探测，在实际应用过程中随钻伽马测井仪和随钻电阻率测井仪几乎成为标配的仪器[1-3]。

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。