随钻测量技术

随钻电阻率测量技术研究(一)随钻电阻率测量技术研究张振华摘要：随钻测井LWD(logging while drilling)是在钻井的过程中，同时进行的用于评价所钻穿地层的地质和岩石物理参数的测量，主要有电阻率、放射性、声波及核磁等随钻测井技术。

本文简要的介绍了贝壳NAVITRAK的结构组成；主要分析了补偿式天线和电阻率电子部分的工作原理。

关键词：LWD；电阻率（MPR）；衰减；相位；SONDE；PADDLE 1 前言由于油田区块的开发己经到了中后期，为了开发薄油层以及残余油，地质导向仪器己经变得相当重要。

另外这些区块的地质构成及地层描述都已相当清楚，再利用邻井的测井资料，就可以定性和定量描述开发地层的地质构成、各层位的孔隙度、地层骨架的岩性及密度。

在这种情况下，只要使用MWD+自然伽玛+电阻率组成的LWD，就可以满足定向轨迹测量和地质导向的要求。

图1 贝壳休斯LWD井下仪器示意图 2 NAVIMPR仪器简介贝克休斯公司（Baker- Hughes）的随钻测井系统NAVIMPR的井下仪器主要由脉冲发生器（UPU）、探管（PROBE）、M30短节、MPR电阻率和井斜伽玛（SRIG）几大模块组成，探管由整流模块（SNT）、驱动模块（SDM）、存储器（MEM）、定向模块（DAS）和伸展电子连接头（EEJ）等组成，仪器总长13. 02 m。

井下仪器示意图如图1所示。

仪器中有一个涡轮发电机，钻井液冲击涡轮产生交流电，经SNT整流后，供给各个电路模块。

MPR( Multiple Propagation Resistivity )有4个发射极、2个接收极，可以发射和接收频率为2 MHz和400 kHz的两种脉冲，考虑到相位延迟和衰减，共可接收32种脉冲信号。

由4个发射极向地层分别发射2 MHz和400 kHz的电磁波，不同岩性的地层对电磁波的相位延迟或衰减不同的，从而通过泥浆脉冲经过地而传感器传到地面设备中，进行解码。

煤矿井下近水平随钻测量定向钻孔轨迹设计与计算方法石智军;许超;李泉新【摘要】On the basis of basic theory of directional drilling and MWD technical characteristic in underground coal mine, design content, computational method and design process of directional borehole trajectory in underground coal mine were studied. By defining the basic parameters of borehole trajectory, building the coordinate system of borehole trajectory design, stipulating representing method of borehole trajectory graph, a method of directional borehole trajec-tory design and calculation, including plane design, section design and check was provided. Practical application proved that the method met the accuracy demands of the directional borehole design and guided drilling.%以定向钻进基础理论为依据，结合煤矿井下近水平随钻测量定向钻进技术特点，研究煤矿井下定向钻孔轨迹设计内容、计算方法及设计流程。

通过定义钻孔轨迹基本参数，建立钻孔设计坐标系以及规定钻孔轨迹图形表示方法，形成一套包括钻孔轨迹平面设计、剖面设计及轨迹参数校核等关键环节的钻孔轨迹设计和计算方法。

技术应用与研究随着定向井、水平井施工任务的不断增加，随钻测量技术也在不断的发展，其已成为钻井施工过程中不可缺少的部分。

随钻测量技术最初起源于国外，在上世纪70年代斯伦贝谢研发出第一套随钻测量工具，在当时的技术水平下，该工具仅能够测量井斜角、方位角、工具面角。

但是随着定向井技术的不断发展和油田勘探开发难度的不断增加，也促使随钻测量工具的不断发展，其在数据传输速率、稳定性、抗高温高压等方面都有了很大进步。

随着水平井部署的增多，随钻测量工具也逐渐向随钻测井方向发展，现已能够实现常规电缆测井的项目，也即随钻测井技术（Logging While Drilling）。

随钻测量技术主要包括地面系统和井下系统两部分，其中地面系统主要包括数据的采集、数据的解码、数据的显示等部分。

井下系统主要包括数据的测量、数据的编码、数据的发送等部分。

其中井下所有功能的实现都离不开供电系统，目前的供电主要有电池供电和涡轮发电两种方式。

电池供电可以不间断为仪器提供电源，但是也限制了其使用时间的长度。

而涡轮供电需要在开泵的情况下，依靠泥浆的冲击实现涡轮的旋转实现供电，在涡轮不受到损坏的情况下能够长时间提供电源。

井下数据的测量主要依靠测量探管来提供控制井眼轨迹所需的参数，如井斜角、方位角等，但是目前随钻随钻测量技术的不断发展，MWD工具也与具有其他功能的测量短节组合，对地层参数进行检测，如伽马、电阻率、钻压、扭矩、环空密度等。

目前的数据传输方式主要分为无线传输和有线传输，其中有线传输主要是指光纤、智能钻杆等，而无线传输主要有钻井液、电磁波、声波等方式。

一、国内随钻测量技术现状国内的随钻测量技术起步很晚，所以技术水平相对于其他发达国家还很落后。

但是随着国家对石油资源的不断重视，各石油企业高校也在不断的增大科研力量，随钻测量技术也有了很大发展，并取得了不错的成绩，在部分领域缩短了与国际间的差距。

北京海蓝科技公司自主研发了一系列泥浆脉冲随钻测量系统（YST），该系统以电池供电，具有结构简单，较强的抗冲击能力，成本低，并且具有可打捞等特点。

随钻测井技术最新进展及应用【摘要】随钻测井是一种能够既钻开地层又能同时对地层信息进行实时测量的钻井技术。

近年来水平井钻井、大斜度井活动使得随钻测井技术得到了发展，尤其是在海上钻井中随钻测井这种技术的利用率几乎是100%。

随钻遥测，随钻电法、核、声波、随钻地震以及核磁共振等技术在最近几年有着较大的发展空间和较好的发展前景。

随钻测井主要应用于地层评价以及地质导向。

我国在随钻测井这种技术的研究领域上，只有突破创新才能够跟上世界石油工业技术的前进步伐。

本文将系统的对随钻测井这种技术近些年的发展以及将来的趋势进行介绍。

【关键词】随钻测井需求随钻地震声波测井电阻率测井核磁共振应用1 市场需求带动随钻测井技术的发展由于在开采钻井的过程中时常会发生钻头偏离钻井轨迹的现象，通常是在对井眼轨迹设计的过程中产生了误差，导致钻头偏离现象的发生。

而这些现象的发生会造成开采过程中的资源物力的浪费，所以在钻井的过程中对其进行实时监控、钻井设计方案以及及时修改设计轨迹是十分必要的，而电缆测井这种技术无法解决上述问题，而随钻测井技术由于其可以将这些困扰解决使得其逐步发展起来，并成为当今钻井开采过程中获得实时信息的必要技术。

随钻测井参数可以反映地层的信息。

随钻测井在刚钻开地层、泥浆侵入地层刚开始发生的条件下进行，所得到的数据就是地层参数真值。

水平井、大斜度井以及复杂地层的经验不稳定时，可用随钻测井代替电缆测井以此来确保能够探测到地层信息得到测井资料。

这就避免了电缆测井遇卡、遇阻等事故。

随钻测井在钻井的同时可提供各个地层中的实时信息，用来预测地层压力及地层应力特殊的层段，为钻井及时提供信息。

减少钻井过程的资源物力的浪费，也大大的避免了钻井事故的发生。

2 随钻测井的近期发展及现状在二十世纪八十年代末九十年代初的时候，随钻测井技术只有中子孔隙度、伽马、光电因子、岩性密度、衰减电阻率和相移电阻率。

而在过去的这十几年里，随钻测井技术的发展突飞猛进，不仅是原有技术得到改进，而且还创新出许多新的方法。

无线随钻测量技术在欠平衡钻井中的应用摘要：近年来，随着欠平衡钻井的普遍应用，钻井技术水平不断提高。

欠平衡钻井进入一个高新发展时期。

它的优势在于减少地层地质破坏，减少环境伤害，提高采油量与采油速度等。

由于欠平衡钻井技术水平要求高，人们将无线随钻技术应用于欠平衡钻井中，并取得了一定的成效。

关键词：无线随钻测量；技术；欠平衡；应用1.引言无线随钻测量（measurement while drilling 简称MWD）系统是目前国际上钻井中普遍采用的一种先进测量仪器。

它能在钻井过程中自动的将井底附近的有关参数连续测量并传输到井上的接收仪器。

通过计算机对一系列的数据进行加工处理，绘制成各种曲线，并绘制地层地质图，为下一步施工设计提供依据。

欠平衡钻井是相对常规的近平衡压力钻井或过平衡钻井而言的。

欠平衡钻井技术是为适应恶劣勘探开发条件的油气田的勘探开发而研制的一项技术。

我国钻井界已把欠平衡钻井技术定为近期需要重点发展的技术。

欠平衡钻井要技术高。

钻井前，需要做好充分的地质勘查准备，钻井过程中需要实时分析井下传上来的数据，做出相应判断。

2.MWD在欠平衡井中重要性在常规钻井作业中，钻井液有携带岩屑、稳定井壁压力、冷却钻头温度、平衡井底层压力等作用。

进行欠平衡钻井作业时，需要有意识地改变井底循环压力，使井底压力低于产层压力，在这样的压力环境下，当钻头继续钻进时，产层流体可流入井体，也可流至地面，避免了钻井液的泄露和地层环境破坏，对储层危害性也小。

查清地应力状态，地层强度，地层地质分布等是欠平和钻井的要素欠平衡井钻探过程中，需要实时监测数据变化，注意作业参数变化，尤其是地层压力数值变化。

无线随钻测量技术在欠平衡钻井中，使用较为普遍。

两者都是石油开采的先进技术。

3.无线随钻测量技术应用方式3.1钻井液脉冲传输方式钻井液传输方式大致有三种，连续波方式、正脉冲方式、负脉冲方式，适合于充气钻井液欠平衡井和钻柱内连续稳定液相的常规液相欠平衡井。

随钻测量方式浅析美容院项目摘要:本文详细介绍了目前随钻测量的几种方式，对每种测量方式的原理和优缺点进行了细致的分析，并提出了未来随钻测量的发展方向。

关键词:随钻测量有线无线随钻测量是获得井下信息最重要的技术手段。

该技术普遍应用在中国各油田的大位移水平井、定向斜井的钻进过程中，并取得了显著的成果，大大提高了油气井的钻采效率比。

本文将介绍目前随钻测量的几种方式，并对随钻测量的发展前景做出浅要的分析。

1 随钻测量的方式目前随钻测量的方式包括有线随钻测量和无线随钻测量两种。

1.1 有线随钻测量有线随钻测量，即带井下电缆的测量方式，是用电缆连接井下探管仪器并依靠电缆而取得测量信号，信号到达地面后，通过地面机进行 A/D 转换，并进行编码，最后通过解码得出所需要的井斜、方位等数据。

早期的仪器控管是用磁液加速度计，现在基本上已被稳定性好、可靠性高的石英加速度计取代。

有线随钻测量仪靠电缆传输井下数据，显示直观、迅速，工作性能可靠。

特别是工作面显示速度快，不间断，给定向工程师提供了方便、及时、可靠的定向参数结果。

但其存在着一些缺点，当井斜大于 60?以后，由于仪器总成与钻杆壁接触产生的摩擦力以及电缆与钻杆壁接触产生的摩擦力加大，下放仪器会使仪器没有到达井底就被迫停止，需要开泥浆泵冲击仪器到达井底，工序繁琐，工作量大。

其次是在提升仪器时，其最大拉力在循环头到电缆滚筒之间，由于电缆自身的重量加上仪器总成重量以及斜井段电缆与钻杆壁接触产生的摩擦阻力的原因，一旦仪器或电缆遇阻卡，在很大程度上会破坏电缆，从而导致电缆将被截掉一部分，严重时会使整车电缆报废，影响后期施工。

再其次是当电缆或电缆头绝缘性不好时，经常需要重做电缆头，排查电缆故障点，工序很繁琐，会造成时间的浪费。

最后一点是采用有线随钻定向不能打复合钻，钻井速度比较慢。

1.2 无线随钻测量无线随钻测量根据传输介质不同分为泥浆脉冲无线随钻和电磁波无线随钻。

1.2.1 泥浆脉冲无线随钻泥浆脉冲无线随钻是通过泥浆压力变化来传输信号，压力脉冲信号是通过脉冲器与驱动器来完成的，通过泥浆传送信号到地面，再通过地面机进行放大，编码、解码，得出我们需要的井斜、方位、工具面等参数。

lwd随钻测井的工作原理
LWD（Logging While Drilling）随钻测井是一种在钻井过程中
进行地层测井的方法。

其工作原理包括以下几个步骤：
1. LWD传感器安装在钻头或钻杆上，随着钻井进程下入井内。

2. 当钻头或钻杆传感器接触到地层时，LWD系统开始测量地
层的物理参数。

3. 传感器通常包括测量电阻率、自然伽马射线、声波速度等参数的装置。

4. 传感器采集到的数据通过电缆传输到地面设备进行处理和分析。

数据可以通过实时传输技术实时显示在钻井现场工作站上。

5. 地面设备使用各种算法和方法对数据进行处理和解释，以获取有关地层的信息，例如地层的类型、含油、含气、水层等等。

6. 通过分析和解释得到的数据，钻井操作者可以及时调整钻井工艺，优化钻井方案，提高钻井效率和成功率。

总的来说，LWD随钻测井利用在钻井过程中安装的传感器获
取地层信息，并将数据实时传输至地面进行处理和解释，以指导钻井作业。

这种测井方法可以节省时间和成本，并提供实时的地层信息，提高钻井效率和成功率。

随钻地层压力检测随钻地层压力检测是钻井中非常重要的一项技术，它通过对钻井过程中地层压力的实时监测，可以帮助钻井工程师做出正确的钻井决策，降低钻井事故发生率，提高钻井效率和钻井质量。

本文将对随钻地层压力检测的原理、方法和应用进行详细介绍。

一、随钻地层压力检测的原理随钻地层压力检测的原理与杨氏模量定律有关。

杨氏模量是固体材料的一种弹性模量，在应力作用下，杨氏模量越小，则固体的周围表面变形越大。

在钻井过程中，地层中的岩石是固体材料，当钻头在岩石上钻进去时，会产生应力作用，使得周围的岩石受到压缩，形成应力。

如果地层中的岩石属于非均质性地层，那么不同深度、不同类型的岩石受到的应力也会不同，因此在进行钻井时，如果能够实时监测到地层中不同深度的压力值，就可以更加精确地判断地层类型和性质，从而做出正确的钻井决策。

二、随钻地层压力检测的方法随钻地层压力检测的方法主要有两种：一种是通过钻井液循环监测地层压力，另一种是通过安装随钻地层压力感应器实时监测地层压力。

1、通过钻井液循环监测地层压力在钻井过程中，钻井液不仅能起到润滑和冷却的作用，还可以通过变化的压力来反映地层的压力情况。

在液循环系统中，钻井液的流动速度和压力大小是可以通过仪器进行实时监测的。

当钻头钻进地层时，压力的变化就能够反映出地层中的压力情况。

通过对液压系统中高低压差的监测，可以得到地层压力值的近似估算。

2、通过安装随钻地层压力感应器实时监测地层压力随钻地层压力感应器一般是安装在钻杆上，可以实时测量地层压力，输出地层压力数据，包括静态压力和动态压力。

静态压力是指钻头不受力时钻柱内的压力，用来确定地层结构和压力的水平梯度；动态压力则是指钻头在不同深度下钻进岩石时所受到的压力，用来判断岩石类型和性质。

通过随钻地层压力感应器的安装，可以对地层压力进行高精度、实时的监测和分析，为钻井工程师提供重要的决策依据。

三、随钻地层压力检测的应用随钻地层压力检测可以应用于多个方面，比如确定井筒下端孔段位置、预测地层高压区、识别地层异常、评价井壁稳定性、判断地质条件和可钻性等。

随钻测量技术是施工定向井、水平井的重要工具，主要为了获取控制井眼轨迹的参数，如井斜角、方位角、工具面角等。

随钻测量技术主要有三部分组成，即井下测量装置、信号发射装置、地面解码装置。

目前随钻测量技术中信号传输的介质主要有三种，电磁波、泥浆、声波等，其中电磁波在传输过程中信号衰减严重，只适合某一特定的地区使用；声波还处于研发阶段，并没有广泛的商业应用；而以泥浆脉冲的方式进行信号的传输，具有成本较低、可靠性较好等优势，所以是目前应用最多的传输方式。

一、泥浆脉冲的分类目前对于泥浆脉冲传输信号的方式根据其工作原理的不同可划分为三种：正脉冲、负脉冲、连续波，其中以正脉冲应用最为广泛。

1.泥浆正脉冲。

井下测量探管将所测数据发送给泥浆正脉冲发生器，脉冲发生器根据接收到的信号开始产生压力波信号。

正脉冲发生器主要结构是由针阀和小孔组成，脉冲器接收到信号后，开始控制针阀的上下运行，进而改变了针阀和小孔间的间隙，引起泥浆流道面积的变化，进而引发泥浆压力波的产生。

2.泥浆负脉冲。

泥浆负脉冲和正脉冲产生的原理正好相反，从上述可知正脉冲产生的主要原因是间歇性的缩小钻柱内泥浆流道的面积，而引发泥浆压力的升高。

而泥浆负脉冲主要是通过增大泥浆的流道面积，而引发泥浆压力的降低。

其主要组成部件是泄流阀和泄流孔，负脉冲发生器接收到信号后，就开始控制泄流阀的运动，引起泄流孔的开启和关闭，开启后泥浆由泄流孔流向环空引起钻柱内泥浆压力的降低，关闭后泥浆压力恢复正常，这样就产生了泥浆压力波。

3.泥浆连续波。

连续波脉冲发生器也是改变钻柱内泥浆流道的面积，只是其改变的方式和上述两种不同。

它是由一个定子和转子组成，其中定子和转子本身有许多叶片，脉冲发生器接收到信号后，开始控制转子的转动，当转子的叶片和定子的叶片重合时，泥浆流道面积最大，压力最低，转子的叶片和定子叶片没有重合就会导致泥浆流道面积的减小，而泥浆压力升高，这样就引起钻柱内泥浆压力的波动，形成了连续波。