地质导向钻井技术

【技术】塔里木深井旋转地质导向钻井技术文/张程光吴千里王孝亮吕宁，中国石油钻井工程技术研究院中国石油塔里木油田公司中国石化石油工程公司胜利分公司引言对于埋藏深、地质构造复杂的油藏，应用弯壳体导向螺杆钻具通常无法有效引导井身轨迹准确达到或穿越储集层，而旋转地质导向钻井因其技术优势被越来越广泛地应用，目前已成为一项主流技术。

近年来全球范围内的地质导向与旋转导向服务井数快速增长：以斯伦贝谢公司为例，地质导向作业井由2006年的近300 口上升至2009 年的700 口，旋转导向系统进尺则从2006 年的5 898 km 提高至2011 年的19 740km；2004—2010 年在国内各种复杂、难动用油气藏应用地质导向技术的水平井超过345 口。

塔里木油田某区块的薄砂层油层埋藏深、厚度小，且构造边缘横向发育不稳定。

为了更高效地开发该类油层，引入旋转地质导向技术，并通过不断摸索试验使该技术更好地适应区块地层条件，确保井眼轨迹始终处于油层中最佳位置。

1 塔里木油田深井薄油层钻井技术难点及对策①的层埋藏深、厚度薄。

目的层垂深超过5 000m，完钻井深5 500～6 000 m，采用传统滑动钻进方式会因井深增加造成摩阻扭矩的增加，对MWD（随钻测量）信号传输的要求也会提高；目的层为两套砂岩，油层薄，厚度仅为1～2 m。

为获得较好的开发效果，需采用双台阶水平井钻井。

旋转地质导向钻井技术的旋转钻进方式有利于岩屑运移和井眼清洁，能降低摩阻，从而提高水平井段延伸能力。

②裸眼井段长、岩性变化大。

二开裸眼井段长达5 000 m 左右，易出现托压和黏卡现象，渗漏层和垮塌层均处于同一井眼内，地层砂泥岩互层多，钻时不均匀，地层研磨性强。

因此，需控制合适的钻井液黏度和切力、根据导向工具的作业特点选择钻头型号，同时在旋转钻进的基础上加强短程起下钻协助带砂。

③构造边缘储集层横向展布不均、地层对比困难。

油藏构造边缘的砂体发育不稳定、地层倾角变化大，地层对比困难，增加了着陆位置判断和油层追踪的难度。

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。

地质导向技术在水平井钻探中的应用研究一、前言（一）项目的意义与来源水平井是大幅度提高采收率、加快资金回收、降低油田开发综合成本的有效途径。

它被国内外油田广泛应用到多种类型油气藏的开发生产中，取得了显著经济效益。

随着地震资料品质的提高和油藏精细描述工作的深入，冀东油田于2002年开始大力推广应用水平井技术，水平井的数量快速增长。

油田首先在柳赞油田柳102区块第三系边底水油藏成功实施了不同目的层的水平井5口；随后，相继开展了高104-5、高63、庙101等区块浅层油藏水平井开发，同时还在高78、高5等区块实施了穿层大斜度水平井、高29区块多油层分支水平井、高含水区小井眼开窗侧钻水平井作业。

已实施的水平井在提高单井产量、提高油藏采收率和降低成本方面均取得了较好的效果，为近几年油田产能建设、较大幅度提高区块原油产量打下了基础，使油田开发工作取得了重要进展。

可以认为，水平井技术是复杂断块油田提高采收率、提高产量，最终提高勘探开发整体效益的最有效途径之一。

地质、工程设计完成后，在水平井施工中，地质导向技术必不可少，是指导现场定向施工，及时引导钻头走向、最大限度地钻遇油层的关键技术，直接影响水平井成功实施。

冀东油田自2001年在开发生产中实施水平井技术以来，截止到2005年12月31日，已钻各类水平井111口。

地质导向技术通过这些大量的实践和研究，逐步发展为成熟的技术，形成了一套适合油田地质特点的导向技术。

为了进一步推广地质导向技术，系统总结以往经验，为今后不同井况、不同地层水平井施工提供最优方案，2004年冀东油田设立了《地质导向技术在水平井钻探中的应用研究》应用性科研项目，由勘探开发工程监督中心承担，研究时间为二年（2004年1月-2005年12月），课题编号2003-8-3。

（二）立项目的及主要研究内容1、立项目的该项目立项目的是通过对完钻水平井地质导向技术的应用效果进行总结分析，尤其是对钻探失败的水平井进行原因分析，结合实际工作中遇到的困难，寻求解决方案，建立切实可行的地质导向思路。

水平井地质导向的难点及技术对策探究水平井是一种在地下水平方向钻探的石油勘探技术，由于其在地层开采中具有独特的优势，被广泛应用于石油勘探和开采领域。

在水平井地质导向方面存在着一些难点和挑战，需要通过技术对策来加以解决。

一、水平井地质导向的难点1. 地质构造复杂多变水平井的勘探与开发往往受到地质构造的影响，地层中褶皱、断裂等地质构造对水平井的布置和导向产生重大影响，导致水平井的导向难度增加。

2. 水平段地层识别困难由于水平井在地层中以水平方向进行钻探，导致地层特征在垂直方向上的变化难以准确识别，可能会出现地层预测不准确、井位偏差较大等问题。

3. 钻井误差难以避免水平井在钻探过程中，钻井误差难以避免，导致井位偏离设计轨迹，从而影响油层的采收率和生产效率。

二、技术对策探究1. 先进的地质勘探技术利用先进的地震勘探技术、地震井间插值技术等手段，对地下构造进行高精度测量和分析，以提供更准确的地质构造图，为水平井的导向提供重要依据。

2. 精准的地层识别技术应用先进的地层识别技术，如地震成像技术、测井资料解释技术等，能够准确识别地层中的油气储集体，并为水平井的布置和导向提供重要依据。

3. 精密的导向钻井技术通过应用全方位导向测井技术、导向测斜井技术等，可以实时监测井孔位置、方向和偏差，确保水平井的钻井误差控制在合理范围内。

4. 智能化的钻井设备在水平井导向钻井过程中，应用智能化的钻井设备和系统，如自动定向钻井系统、实时动态测斜系统等，可以提高钻井的精度和效率，减少钻井误差。

5. 数据采集与分析技术利用先进的数据采集与分析技术，如地下水压力监测技术、岩性识别技术等，可以及时获取地下环境的变化情况，对水平井的导向和钻井过程进行实时监测和调整，确保水平井的导向和采收效果。

随着技术的不断创新和发展，尤其是地质勘探、导向钻井、数据采集与分析等方面的技术的应用，水平井地质导向的难点已经有了较好的解决策略，可以为水平井的安全高效导向提供技术支持。

录井技术在海洋石油钻井地质导向中的应用郭正锋(中法渤海地质服务有限公司湛江分公司，广东湛江 524057)摘要：近几年的油田程度在不断地向下深入，勘察由之前的简单到复杂板块逼近，在油田后期开发中会使用很多的海洋石油钻井。

文章主要是阐述海洋石油钻井在此次钻井中的探究过程，利用海洋石油981深水半潜式钻井平台长114 m，宽89 m，面积比一个标准足球场还要大。

将半潜式钻井中的探测仪和录井仪器去探测深层的油层，通过实际地去探测、钻研下面的气候、温度、湿度等参数去探究地下区域的资料，通过资料来分析地质的导向，根据实际情况去开采石油。

关键词：录井技术；地质导向；海洋钻井；实际应用中图分类号：TE132.1 文献标志码：A 文章编号：1008-4800(2021)08-0067-02DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2021.08.033Application of Mud Logging Technology in Geological Guidance of Offshore Oil Drilling GUO Zheng-feng (China France Bohai Geoservices Co., Ltd., (Zhanjiang), Zhanjiang 524057, China) Abstract: In recent years, the degree of oilfield is constantly deepening, and the exploration is approaching from simple to complex plate. In the later development of oilfield, a lot of offshore oil drilling will be used. This article mainly describes the exploration process of offshore oil drilling in this drilling, using offshore oil 981 deep-water semi submersible drilling platform, which is 114 meters long and 89 meters wide, and the area is larger than a standard football field. The detector and logging instrument in semi submersible drilling are used to detect the deep oil layer, and the data of underground area are explored through the actual detection and study of the following climate, temperature, humidity and other parameters. The geological guidance is analyzed through the data, and the oil is exploited according to the actual situation. Keywords: logging technology; geological navigation; offshore drilling; practical application0 引言文章中所提及的录井技术为综合性的录井仪器中的传感器，通过传感器来测量各项参数的数据参照图。

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。

3地质导向穿芯技术摘要：在钻井过程中，利用地质导向技术，控制井眼轨迹在油层最佳位置钻进，具有较大的难度。

本文在地质导向钻井技术的基础上，提出了新型地质导向“穿芯”技术，通过在s2h011井中的实际应用，描述了水平井井眼轨迹控制的规律。

同时，提出了地质导向穿芯技术在应用钻井施工时的几点建议，从而为地质导向钻井井眼轨迹控制提供了新的思路，满足了一些特殊油藏井的钻探开发要求。

关键词：地质导向；水平井；钻井施工；轨迹控制1 地质导向“穿芯”技术地质导向钻井就是根据lwd仪器提供的井下实时地质信息和定向数据，辨明所钻遇的地质环境、并预报将要钻遇的地下情况，引导钻头进入油层并将井眼轨迹保持在产层中延伸。

由于实际工作中地质导向仪所测量的电阻率、自然伽马探测仪距钻头有一定的距离，测量的电性资料，虽然可以验证井下地层的岩性，但相对滞后，如图1所示。

基于此，对于一般水平井来讲，不采取一定的井眼轨迹控制技术措施，要保证控制井眼轨迹在油层中钻进，用现在的仪器很难监测，在检测到水平段井眼轨迹出了油层之后再进入油层，总会牺牲30-50m水平段；而如果保证轨迹控制在一定部位运行，现在的仪器很难达到，因而对井眼轨迹控制技术提出了更高的要求。

处于同一油层中电性资料，变化较小，不能具体表明该点在油层的准确位置，很难对判断钻头是否从优质油层的上部或下部穿出提供可靠依据，进而对下一步井眼轨迹调整工作难以及时做出决断，致使井眼轨迹控制常陷于被动，造成不必要的损失。

根据大量实际经验，在钻井工作中，应该在地质研究的基础上，基于普通随钻测井lwd曲线，结合综合录井（钻时、岩屑、荧光）和气测录井资料，井下实际地质特征根据随钻测斜资料如斜深、井斜、方位、垂深、闭合方位、水平位移等，利用钻井地质导向井眼轨迹控制软件，对井眼轨迹进行准确计算。

在此基础上，根据实际情况，对钻头位置做出科学预测，综合判断确定和控制井眼轨迹，指导钻井施工，减少风险，控制井眼轨迹在好油层中钻进，使当前使用的普通地质导向仪器的优势作用得以更好的发挥，这就是地质导向“穿芯技术”。

定向钻井是一种先进的钻井技术，它允许钻头在钻井过程中按照预定的轨迹前进，以达到特定的地质目标。

这种技术在油气勘探和开发中尤为重要，因为它可以提高钻井效率，减少资源浪费，并降低环境影响。

定向钻控制要点主要包括以下几个方面：
1.地质导向：在钻井过程中，地质学家需要实时分析钻井数据，以确定钻头的位置和方向，确保钻头沿着有利的地层前进。

2.实时数据监测：使用各种传感器监测钻井参数，如钻压、转速、进尺速度、扭矩等，以及地层岩性、温度、压力等，确保钻井作业的稳定性和安全性。

3.钻井软件应用：利用高级钻井软件进行轨迹设计和实时调整，软件可以帮助工程师模拟钻井过程，预测钻头位置，并自动调整钻井参数。

4.钻井液管理：控制钻井液的性质和流量，以维持井壁稳定，减少钻井过程中的摩擦和阻力，同时帮助携带钻屑。

5.钻头选择与维护：根据地层特性选择合适的钻头，并定期检查钻头的磨损情况，及时更换，以保证钻井效率。

6.井眼轨迹控制：使用各种井眼轨迹控制工具，如导向马达、旋转导向系统等，来精确控制钻头的方向和角度。

7.风险管理：识别潜在的风险因素，如地层不稳定、井控事故等，并制定相应的应对措施，确保钻井作业的安全。

8.沟通协调：在钻井过程中，与钻井团队、地质学家、工程师以及相关服务提供商保持良好的沟通，确保信息的准确传递和及时响应。

定向钻井的成功实施需要综合考虑技术、地质、环境和经济等多方面因素，通过精确控制和实时调整，实现高效、安全和经济的钻井作业。