钻井工程中随钻地层压力监测技术的应用

精细控压钻井技术创新及应用探讨摘要：精细控压钻井技术在复杂地层中的应用能有效提升钻井质量和安全性。

本文主要是从精细控压钻井技术的意义出发，分析其原理和涉及到的设备，探讨创新的方向及应用，努力提升精细控压钻井水平。

关键词：钻井;压力控制;回压随着油气资源开发深入，逐步向复杂压力地层和深部开发，增加了作业难度，高效低成本的开发就成为当前研究的重点。

在高压、高温的特殊地层中极容易出现溢漏坍塌等情况，钻井施工过程中可能遇到窄窗口和溢漏同存的复杂情况，这就需要创新钻井技术来解决这些难题，主要从精细控压钻井工艺、工况模拟装置和系统评价方法、欠平衡控压钻井工艺以及控压钻井方法方面加大研究。

1精细控压钻井技术意义精细控压钻井技术是国外较先进的前沿钻井技术，在复杂井下情况、压力敏感地层的钻探过程中发挥良好作用，国内西部复杂超深井中普遍存在容易漏失和坍塌薄弱地层、长井段同一壓力系统、窄密度地层层情况，东部油田深海油藏和枯竭油气层钻井中都有很好的应用，这就要求国内从业人员和研究人员加大研究力度，从实际出发，组建创新团队来公关相关技术难题。

2精细控压钻井技术分析控制压力钻井是对钻井工艺进行改善和优化，通过特殊工艺和地面设备来增加井口回压，对井筒环空压力剖面进行精准控制，以此来保证井底压力的可控性。

井底压力保持稳定的原则是控制回压，可通过可能侵入地层流体的性质以及井筒内进入地层流体的量来调整，如果地层酸性气体较多或是较大产气量的情况，可对回压进行适当调整，针对性提升施加压力。

在窄窗口地层中，通过回压控制钻井时，钻井液当量循环密度影符合以下规律：P l>ph> pp> Pe> Pe其p。

为地层坍塌压力当量密度;中、pe、为环空循环压耗、流体柱压力折算得到的当量密度;ph为井口施加回压、环空循环压耗以及液体柱压力和折算得到的当量密度;pp、p1分别为地层漏失压力当量密度和孔隙压力当量密度。

配套的装备是保证实施精细控压钻井的基础，也是工艺实施的关键，以哈里伯顿的精细MPD系统为例，其控压钻井关键装备包括旋转控制装置、回压控制系统、数据采集传递接收系统以及压力闭环控制系统。

钻井新技术及发展方向分析1 钻井技术新进展1.1石油钻机钻机是实现钻井目的最直接的装备,也直接关系到钻井技术进步。

近年来,国外石油钻机能力不断增强,自动化配套进一步完善,使钻机具备更健康、安全、环保的功能,并朝着不断满足石油工程需要的方向发展。

主要进展有:(1) 采用模块化结构设计,套装式井架,减少钻机的占地面积,提高钻机移运性能,降低搬家安装费用。

(2) 高性能的“机、电、液”一体化技术促进石油钻机的功能进一步完善。

(3) 采用套管和钻杆自动传送、自动排放、铁钻工和自动送钻等自动化工具,提高钻机的智能化水平,为提高劳动生产率创造条件。

1.2随钻测量技术1.2.1随钻测量与随钻测井技术21 世纪以来, 随钻测量(MWD) 和随钻测井(LWD) 技术处于强势发展之中,系列不断完善,其测量参数已逐步增加到近20种钻井工程和地层参数,仪器距离钻头越来越近。

与前几年的技术相比,目前,近钻头传感器离钻头只有0.5～2 m 的距离,可靠性高,稳定性强,可更好地评价油、气、水层,实时提供决策信息,有助于避免井下复杂情况的发生,引导井眼沿着最佳轨迹穿过油气层。

由于该技术的市场价值大,世界范围内有几十家公司参与市场竞争,其中斯伦贝谢、哈里伯顿和贝克休斯3 家公司处于领先地位。

1.2.2电磁波传输式随钻测量技术为适应气体钻井、泡沫钻井和控压钻井等新技术快速发展的需要,电磁波传输MWD(elect romagnetic MWD tool s ,EM MWD) 技术研究与应用已有很大进展,测量深度已经达到41420 km。

1.2.3随钻井底环空压力测量技术为适应欠平衡钻井监测井筒与储层之间负压差的需要,哈里伯顿、斯伦贝谢和威德福等公司研制出了随钻井底环空压力测量仪（annular pressure measurement while drilling, APWD) ,在钻井过程中可以实时测量井底环空压力,通过MWD 或EMMWD 实时将数据传送到地面,指导欠平衡钻井作业。

异常地层孔隙压力定量确定技术
樊洪海
2006 年11月17日
二、异常高压的形成机制与分类
1、不平衡压实作用
①沉积速率；②孔隙空间减小速率；③地层渗透率的大小；④流体排出情况; 平衡压实形成正常压力，平衡压实形成异常高压。

快速沉积是造成不平衡压实的主要原因之一，由于沉积速率过快，造成沉积颗粒排列不规则(没有足够的时间)，排水能力减弱，继续增加的上覆沉积载荷部分由孔隙流体承担，形成异常高压，同时造成地层的欠压实。

原始加载曲线关系卸载曲线关系沉积压实过程力学关系
3. 存在的问题：
◆dc的求法:钻头磨损（牙齿磨损、轴承磨损）、水力因素等影响不易消除；
◆正常趋势确定：非直线
◆Eaton指数确定
◆仅限于泥岩使用
正常压实地层：式中：Δt: h 处的时差，us/m.
Δt 0: 地表时差，us/m.
c —系数。

若将上式在半对数坐标(Δt 为对数、h 为常规坐标),则Δt 与h 成直线。

在非正常压实地层：Δt 偏离(大于)正常趋势线，意味着高压地层。

2．算法：
c 、确定正常趋势线（选泥岩声波时差）
d 、定性判断异常高压
e 、定量计算。

ch
e t t −Δ=Δ0。

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。

电磁波无线随钻测量技术在石油钻井中的应用Ji Yuping【摘要】电磁波随钻测量技术(EMWD)具有不受循环钻井液限制,传输效率高,实时数据传输的优点,可以及时指导钻井工程.通过分析电磁波随钻测量系统SEMWD-2000B的原理及管柱结构,介绍了电磁波随钻测量技术在宝塔采油厂8160平1水平井的应用情况.结果表明,电磁波无线随钻测量技术与常规脉冲式随钻测量系统相比,具有适用范围广,对现场施工有更强的适用性和更高的生产效率.【期刊名称】《中国煤炭地质》【年(卷),期】2018(030)012【总页数】5页(P91-95)【关键词】电磁波无线随钻测量技术;石油钻井;测斜数据;测井曲线【作者】Ji Yuping【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】P631.8;TE2430 引言随着钻井工程技术水平的不断发展，欠平衡井、气体钻井和泡沫钻井等一系列工艺技术的推广使用，钻井工程对随钻测量技术的要求也在不断增高，目前国内外多采用两种随钻测量技术：泥浆脉冲随钻测量系统和电磁波随钻测量系统。

泥浆脉冲式随钻测量系统的基本工作原理是地面传感器根据事先的编码好的脉冲设计产生脉冲信号，脉冲信号高低变化引发钻井液压力的同步变化，传感器根据钻井液压力的变化解码得到井下测量参数。

因而，泥浆脉冲随钻测量系统在液体钻井液中工作稳定性较高，但对钻井液的依赖性强，对钻井液性能、泥浆泵等要求较高，且系统信号传输速率低，脉冲阀易损坏，在进行全测量时需要停泵静止钻具，数据不具有实时性等问题，大大增加了钻井工作成本及井下风险[1-5]。

20世纪80年代电磁波无线随钻测量技术(EMWD)得以推广，目前国外有Halliburton、Weatherford、Schlumberg-er 等拥有电磁波无线随钻测量技术，国内中国石油勘探开发研究院、延长油田、中国电子科技集团公司22研究所等也都对电磁波无线随钻技术进行研究。

河南豫中地质勘察工程公司于2017年从中国电子科技集团公司22研究所引入SEMWD-2000B，该产品性能稳定、操作简单，大幅度提高了钻遇率及生产效率，为石油钻井工程事业做出巨大贡献。

浅析石油行业测井技术的应用现状及发展趋势摘要：石油作为社会生产的重要能源，在我国有着极为广阔的市场，而在科技技术水平的推动下，石油行业的测井技术也得到了极大的进步，不仅能够有效勘察地下油气层，也能够对其变化情况进行全方位监控，并向相关单位提供实时数据，为石油开采工作的效率奠定基础。

因此本文就针对于石油行业的测井技术应用现状及其发展趋势进行下文论述。

关键词：石油行业；测井技术；应用现状；发展趋势引言：石油开采是保证我国能源需求的重要环节，而在开采的过程中，测井技术就是保证开采效率的重要技术环节，不仅能够为施工团队提供精准的油层区域定位，也能够帮助专业人士明确油层实际情况，制定出专业的石油开采计划。

现如今，石油测井技术主要包括了数控、数字成像等多方面的专业技术，在石油田的勘测与开发之中发挥着不可替代的重要作用。

一、石油开采过程中测井技术的重要性在石油开采的过程中，如果没有做好勘测工作，极有可能会导致井喷事故，而测井技术就是为了能够避免这一事故而开展的施工技术。

而测井技术最为基础的核心技术就是井控技术，是能够实现对当地油气层的相关参数的实施监测的重要依据。

一般来说，在油气田的开发过程中，如果油井井底的压力小于当地地层压力，那么地层的流体就会在地层压力的影响下流入到井眼之中，导致大量的地层流体进入到钻井中，从而产生井涌、井喷的工程事故。

而井底的压力大小高于当地底层的压力，就会导致油气层受到地层流体的污染。

因此施工人员一定保证井内的压力平衡状态，而这一过程就是井控技术的核心内容。

而测井技术的重要性主要可以从以下几点进行论述。

首先，这一技术能够保证在油气开发的过程中保证测井液密度的合理性，并且保证井底压力与地层压力始终维持平衡；其次，如果地层流体在井钻操作的过程中流入到了测井之中，并且流入量已经超过了一定范围，就可以利用井控设备来将其中多余的流体排出到井外，以此来始终维持压力大小的平衡状态。

二、石油行业中测井技术的应用现状（一）电法测井技术电法测井技术指的是利用测井仪器，向地层发射周期性的固定频率电流信号，并将发射回来的电位信号进行分析与测量，利用当地的地层阻力来获取当地油气田的地层倾角、地层倾向等方面的参数。

随钻地层测试技术的分析与思考邸德家;陶果;孙华峰;岳文正【摘要】综述随钻地层测试技术的发展动态.以随钻地层测试仪器(Geo-Tap)为例分析随钻地层测试的技术特点、工作原理、仪器参数和在油气田工程中的应用前景.介绍目前我国随钻地层测试技术的现状、发展该技术的主要攻关方向和应该注意的问题.双封隔器模式结构具有流体取样和流体实时分析功能,是随钻地层测试仪器主要的发展方向.在我国随钻测量技术和电缆地层测试技术的基础上,应积极借鉴国外的先进技术,多单位联合攻关,大力开展基础工作,研发具有自主知识产权的随钻地层测试仪器.%Simply summarized is the advancement of formation testing while drilling (FTWD) technology. Taking the Geo-Tap tool as a prototype model, analyzed are the principle, technical features, operating principle and tool parameters as well as its future applications in oilfield exploration and development In addition, introduced is current status of FTWD technology and discussed is the primary difficulties and highlights to develop the technology in China. In China, measurement while drilling (MWD) and wireline formation testing (WFT) tool's performance and reliability fall behind western, companies tool's. Double-packer mode structure with fluid sampling and real-time analysis function is the main development direction of FTWD tool, which is suitable for China's oil and gas layer characters with low porosity and permeability. By improving MWD and WFT technology, we should combine all the research and development departments in China to work together closely to learn andanalyze the western latest technology, and develop FTWD tool with independent intellectual property.【期刊名称】《测井技术》【年(卷),期】2012(036)003【总页数】6页(P294-299)【关键词】随钻测井;随钻地层测试;地层压力;流体界面【作者】邸德家;陶果;孙华峰;岳文正【作者单位】中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国石油大学CNPC测井重点实验室,北京102249;中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国石油大学CNPC测井重点实验室,北京102249;中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国石油大学CNPC测井重点实验室,北京102249;中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国石油大学CNPC测井重点实验室,北京102249【正文语种】中文【中图分类】TE927.6随钻地层测试器的前身是钻杆地层测试器（DST）。