北京石油机械厂-随钻测量系统 地质导向
随钻测井及地质导向钻井技术
二、随钻测量技术
1、有线随钻测量技术
系统组成
有线随钻测斜仪以重力加速度和地磁 场强度为基准矢量。探管将经过高精度A/T 变换得到的各传感器数据, 通过单芯电缆 从探管传到地面计算机。计算机经一系列 计算得到INC、AZ、TF等钻井工程参数, 显 示、打印并传送到井台司钻显示器。
二、随钻测量技术
二、随钻测量技术
1、有线随钻测量技术
探管工作原理
磁通门
用来测量地磁场的传感器。采用交流励磁, 使由高导磁材料做成的磁芯磁化饱和, 此时, 绕 在磁芯上的探测线圈中感应的电动势e只含有励磁 电 流 基 波 的 奇 次 谐 波 分 量 ( 不 含 偶 次 谐 波 分 量 ), 感应电压是对称的，这时T1=T2。而当待测的直流 磁场和交流励磁同时作用时, 则感应电动势e不仅 奇次谐波分量, 而且也含有偶次谐波分量, 这时, 感应电压变得不对称, 即T1≠T2, 测量这种不对 称性即可测得待测磁场。
随钻测井及地质导向钻井技术
张海花 二○○七年九月
报告提纲
一、地质导向钻井技术概述 二、随钻测量技术 三、LWD地质导向仪器 四、地质导向技术应用实例 五、结论与认识
一、地质导向钻井技术概述
按照预先设计的井眼轨道钻井。
任务是对钻井设计井眼轨道负责，使
实钻轨迹尽量靠近设计轨道，以保证
现
几何导向
井眼准确钻入设计靶区。（由于地质
地质导向钻井技术
组成
概念
根据地质导向工具提供的井下实时 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 轨迹保持在产层延伸。
•钻头处进行测量的地质导向工具 •功能完备的井场信息系统
关键
旋转导向系统和地质导向钻井简介
动态推靠式 Power Drive SRD
静态推靠式 Auto Trak RCLS
静态指向式 Geo-pilot
7.1 旋转导向系统简介
三、旋转导向系统的原理
斯伦贝谢公司的PowerDrive系统
7.1 旋转导向系统简介
三、旋转导向系统的原理
哈里伯顿斯派里森公司的Geo-Pilo系统
30' 40' 50' 60' 70' 80' 90' 2000' 年代
滑动导向
7.1 旋转导向系统简介
二、旋转导向钻井的主要优点
• 提高了机械钻速； • 增强了井眼清洁效果； • 增强了井眼轨迹控制精度和
灵活性； • 减少了起下钻次数； • 井眼规则、光滑； • 克服极限位移限制。
7.1 旋转导向系统简介
旋转导向、地质导向钻井简介
• 7.1 旋转导向系统简介 • 7.2 地质导向钻井简介
7.1 旋转导向系统简介
一、导向钻井的发展经过
旋转导向钻井技术是20世纪90年代初期发展起来的 一项钻井新技术，代表了钻井技术发展的最高水平。
LWD
斜 向 器
井 下 马
MWD
弯 外 壳 马
旋 革命性 转 进步
导
达 WLMWD 达 向
7.2 地质导向钻井简介
一、地质导向钻井的仪器系统组成
井下仪器 + 地面系统 + 上位机系地面接口箱
泵冲传感器 计算机
电阻率、伽玛接口箱
打印机
井下仪器串
电阻率短接
脉冲发生器 电子控制短节
电源系统短节 MWD电子测量短节 伽玛测量短节
7.2 地质导向钻井简介
地质导向钻井技术
地质导向钻井技术
四种信号传输方式 负脉冲
泥浆负脉冲发生器需要组装在专用的 无磁钻铤中使用，开启泥浆负脉冲发生器 的泄流阀，可使钻柱内的泥浆经泄流阀与 无磁钻铤上的泄流孔流到井眼环空，从而 引起钻柱内部的泥浆压力降低，泄流阀的 动作是由探管编码的测量数据通过调制器 控制电路来实现。在地面通过连续地检测 立管压力的变化，并通过译码转换成不同 的测量数据。
优点：数据传输速度较快，适合于普 通泥浆、泡沫泥浆、空气钻井、激光钻 井等钻井施工中传输定向和地质资料参 数。
缺点是：地层介质对信号的影响较大， 低电阻率的地层电磁波不能穿过，电磁 波传输的距离也有限，不适合超深井施 工。
地质导向钻井技术
导向钻井技术施工特点
导向钻井技术在提高钻井速度、缩短建井周期、精确 控制轨迹几何走向方面发挥积极的作用，但不能确保轨 迹一直在产层中穿行，对于油气的运移不能识别，在碰 到意外地质变化的情况下仍需要借助电测仪器来确定真 实的目的层或重新评价其开发价值
导向工具主要是井下动力钻井具导向工具主要是井下动力钻井具其它的配套钻井工具包括钻头定向接头弯接头定向弯接头无磁钻杆井下仪器mwd悬挂短无磁钻杆井下仪器mwd悬挂短铤短钻铤加重钻杆斜坡钻杆井下加力器震击器扶正杆井下加力器震击器扶正器单向阀和其它无磁非无磁配合接头等右图为两种典型的导向具组合地质导向钻井技术地质导向钻井技术地质导向钻井技术地质导向钻井技术导向钻井技术的导向工具主要是马达其它配套钻井工具包括钻头定向接头弯接头或定向弯其它配套钻井工具包括钻头定向接头弯接头或定向弯接头无磁钻杆井下仪器mwd悬挂短节无磁钻铤短无磁钻铤钻铤短钻铤加重钻杆斜坡钻杆井下加力无磁钻铤钻铤短钻铤加重钻杆斜坡钻杆井下加力器震击器扶正器单向阀和其它无磁非无磁配合接头地质导向钻井技术地质导向钻井技术地质导向钻井技术地质导向钻井技术有线随钻工作原理和施工工艺有线随钻工作原理和施工工艺sst地面仪器给井下仪器通过电缆供电sst地面仪器给井下仪器通过电缆供电井下仪器完成对数据的实时采集后按一定数据格式通过电缆传送至地面地面仪器对接受到的信号经解码处理计算后器对接受到的信号经解码处理计算后得到井下实时数据并在司钻阅读器上显需要利用sst进行导向钻进或测量时将井下仪器通过电缆下放到井底进行测量或座键后随钻施工
CGDS近钻头地质导向钻井技术
详细技术指标及其与国外同类产品的对比
– 与世界上仅有的近钻头地质导向产品Schlumberger GST技术对比 • 钻头电阻率技术指标对比：测量范围相同，精度相当
技术指标 测量范围
水基 测量精度 泥浆
垂直分辨率 探测深度 测量范围 油基 泥浆 测量精度
钻头电阻率技术指标对比
CGDS
26 /136
由4个子系统组成。
测传马达 无线接收系统 CGMWD系统
测得的近钻头5个参数通过无线电磁波方式，越过螺 杆马达，短传至上方的无线接收短节。
是一个机电一体化复杂装置，把接收到的近钻头参数 汇入其上部的MWD(无线随钻测量系统)数据总线，向 上传输。
无线短传
无线接收系统
测传马达
无线短传技术国外只有个别公司掌握
22 /136
CGDS系统是中石油集团钻井工程技术研究院主持研 制的近钻头地质导向钻井装备，由北京石油机械厂产业化， 2008年取得“国家自主创新产品证书”，2009年荣获国 家技术发明奖二等奖。
具有测量、传输和导向三大功能。适合于油气探井、 水平井和多分支井等，尤其适用于复杂地层、薄油层开发 井。可提高探井成功率、开发井油层钻遇率和采收率。
23 /136
由4个子系统组成。
测传马达 无线接收系统 CGMWD系统 地面信息综合处
理与导向控制决 策系统
测传马达, CAIMS, China Adjustable Instrumented Motor System
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由4个子系统组成。
测传马达
下部装有近钻头测量短节。实现近钻头
地面信息综合处理与导向控制决策系统, CFDS, China Formation/Drilling Software System
地质导向工艺及方法
地质导向工艺及方法近年来，随着油气开采速度的加快和产量的不断增加，钻井过程中地质条件也变得越来越复杂，常規钻井方法所获得的数据信息通常都是不精确、模糊、不确定以及非数值化的，给钻井工作带来了许多不确定因素。
而地质导向钻井技术的应用，能够使钻井过程走所获取的大量的来源不同钻井信息通过经常数据库和模型数据库进行实时处理，对井眼轨迹进行实时动态跟踪监测和调整，为薄油层、厚油层顶部剩余油藏以及复杂油气储层的地质钻井提供了技术支持，本文对此进行分析。
标签：地质导向;钻井工艺;随钻测量;应用研究1 引言地质导向钻井（Geo-Steering Drilling）工艺技术是具有高科技含量的和现代化水平的钻井技术，该项技术是以油藏储层为目标，通过对钻井过程中的各项随钻地质、工程参数测量及随钻控制手段，对各项数据进行实时动态跟踪采集、分析、研究并指导井下钻具钻进姿态，使井眼轨迹能够精准钻入油藏储层[1]。
地质导向钻井技术对死油区中或者厚油层顶部剩余油藏、边际油田、较薄的油藏储层的开采具有重要意义，能有效提高油田产量和采收率。
2 地质导向钻井工艺技术地质导向钻井技术是以井眼轨迹精准钻入油藏储层为目标，包括测量、传输以及导向三项功能。
（1）测量。
主要对电阻率、自然伽马等近钻头参数及井斜角等工程参数进行随钻测量。
（2）传输。
使用MWD（随钻测量仪器）和LWD（随钻测井仪器）将井下实时动态测量数据传送至地面处理系统，作为地质导向钻井决策的依据。
（3）导向。
应用井下导向马达（或钻盘钻具组合）作为井眼轨迹导向执行工具，使用无线短传技术将近钻头测量数据不通过导向马达直接传送至MWD和LWD并上传至地面数据处理系统[2]。
（4）软件系统。
软件系统包括地面信息处理系统和导向决策系统，主要对井下上传的实时动态数据进行处理、解释、分析、判断和决策并指挥导向钻井工具精准钻入油藏储层的最佳位置[3]。
3 地质导向钻井技术的应用2016年6-7月，江汉测录井公司地质研究中心辅助甲方完成了平桥区块焦页188-2HF井、焦页182-6HF井、焦页184-2HF静的地质导向工作，取得了预期的效果。
随钻地质导向设备在井下作业监控中的应用效果评估
随钻地质导向设备在井下作业监控中的应用效果评估随钻地质导向设备是一种在油井钻进过程中使用的先进技术设备。
它能够实时获取井下地质信息，提供准确的导向数据和导向控制，从而确保井眼的正确定位和钻进的顺利进行。
本文将对随钻地质导向设备的应用效果进行评估，并探讨它在井下作业监控中的重要性和优势。
首先，随钻地质导向设备在井下作业监控中的应用效果显著。
它能够提供高分辨率的地质数据，包括地层类型、地层倾角、地层厚度等。
这些数据对于确定井眼的位置和方向至关重要，而传统的测井方法并不能提供实时的地质信息。
随钻地质导向设备的应用使得油田开发人员能够更好地了解地质条件，从而更准确地决策井下作业方案。
其次，随钻地质导向设备能够提供精准的导向控制。
通过实时监测井下的地质情况，设备能够及时调整井眼的方向和倾角。
这样可以确保井眼与目标层保持正确的对准，避免偏离目标导致纵向打穿或横向偏离。
精确的导向控制有助于提高钻井的效率和安全性，减少钻井事故的发生。
此外，随钻地质导向设备还能够提供实时的作业监控。
它能够监测钻井液的循环情况、钻头的旋转速度、钻杆的下钻深度等参数，并及时将这些数据传输到地面。
这样，作业人员可以通过终端设备实时监控井下作业情况，及时发现问题并采取相应的措施。
作业监控的实时性和准确性有助于提高工作效率，降低作业风险。
随钻地质导向设备的应用效果评估还需要考虑其优势和局限性。
首先，随钻地质导向设备能够大大提高钻井作业的效率。
通过实时获取地质数据和进行导向控制，可以减少钻井的重复作业，提高钻进速度。
同时，随钻导向技术还可以实现多井同钻，同时开发多个油层，提高油井的产能。
其次，随钻地质导向设备有助于提高作业的安全性。
传统的测井方法需要下井进行操作，存在一定的危险性。
而随钻导向设备可以实现在地面进行监控和控制，减少作业人员的风险。
然而，随钻地质导向设备的应用也存在一些局限性。
首先，设备本身的成本较高，对钻井公司和油田开发商来说是一笔不小的投资。
北京石油机械厂 顶驱
DQ70BSC 顶部驱动钻井装置 7000(114mm钻杆)ຫໍສະໝຸດ DQ50BC 顶部驱动钻井装置
5000(114mm钻杆)
DQ40BC 顶部驱动钻井装置
4000(114mm钻杆)
DQ40Y 顶部驱动钻井装置
4000(114mm钻杆)
2000 6750 9000 6750 4500 4500 3150 2250 2250
87～187(2 7/8～5 1/2钻杆)
60
87～187(2 7/8～5 1/2钻杆)
50
87～187(2 7/8～5 1/2钻杆)
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一次可钻进28m长一个立根，上卸扣时间减少了三分之二； 在起钻时若遇阻遇卡可迅速接上钻具，一边旋转，一边循环泥 浆； 进行倒划眼和下钻划眼，大范围活动钻具，减少了卡钻事故； 由于有遥控的内防喷控制机构，井控安全； 在额定扭矩下连续堵转运行； 单双电机运行切换简单； 技术参数设置合理，自动化程度高，程序运行可靠。
最大载荷(kN)：9000 转速范围(r/min)：0～200 工作扭矩(连续)(kNm)： 85(0～100r/min) 最大卸扣扭矩(kNm)： 135 背钳夹持范围(mm)：87～250(2 7/8～6 5/8钻杆)
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北京石油机械厂产品介绍
中国石油集团钻井工程技术研究院北京石油机械厂
钻井装备 随钻仪器 井控设备 井下工具 采油设备
主导产品
地面系统
正脉冲无线 随钻测量系
统 无线接收系
统 测传马达
钻 头
中国石油集团钻井工程技术研究院北京石油机械厂
钻井装备 随钻仪器 井控设备 井下工具 采油设备
主导产品
顶部驱动装置
交流变频顶驱 液压顶驱 海洋顶驱 动力水龙头
数字化工厂
国家科技部认定----制造业信息化科技工程应用示范企业 工业与信息化部重点推进项目承担单位——信息化与工业化融合促进安全生产 北京市信息化示范企业——北石产品协同设计与制造示范工程
中国石油集团钻井工程技术研究院北京石油机械厂
数字化工厂
北石信息化工作敢为人先，并取得了丰硕的成果
北石信息化成果
中国石油集团钻井工程技术研究院北京石油机械厂
4
2011‐10‐20
科技型企业
北京石油机械厂先后承担或参与多项国家标准和行业标准的制修订工作
北石厂全部主导产品的国家标准 或行业标准均由北石厂组织编制 正在组织申报《石油钻机顶部驱 动装置》国际标准（ISO）和国 家标准（GB）的起草工作 一流企业做标准，以科技引领市 场
和谐、协作
创建科技化企业 打造数字化工厂 实施国际化营销
品德、品质、品牌 用品德保证品质 用品质铸就品牌
务实、创新
科技工程 精品工程 品牌工程 人才工程 管理工程
中国石油集团钻井工程技术研究院北京石油机械厂
科技型企业
“科学技术是第一生产力”，注重科技就是注重未来，掌握 核心科技方能赢得美好未来。 北石厂注重人才队伍建设，拥有一支充满创新精神的研发团 队，有钻井院雄厚的科研实力作为坚强的后盾支持。 “十五”和“十一五”期间，承担、参与了多项国家、集团 公司及北京市的重点课题，均取得重大成果。
地质导向钻井技术.
(四)
地质导向钻井系统的结构特征
下面以 Anadrill 公司于1993 年推出的 IDEAL 系统 (Intergrated Drilling Evaluation and Logging，综合钻井评价和测井系统)为例，来介绍地质 导向钻井系统的结构特征。
一 般 来 说 ， 地质 导 向 钻井系统包括：
IDEAL 地面综合处理信息系统
卫星通讯
井 场 信 息 系 统 是 IDEAL 系统的中枢，通过结合 所有的地面数据和井下 数据来监测钻井过程。 原始数据由解释程序转 换成井场决策人员所需 信息，并在高分辨率彩 色监控器上以彩图的方 式直观显示，使用方便。
司钻台
地面控制室 用户
(四)
地质导向钻井系统的结构特征
(六) 国外地质导向钻井技术现状及在油田应用效果
IDEAL 系统已在北海获 得了成功应用，钻成几 口复杂的水平井。
在墨西哥湾的某一油田， 先前所钻 8 口井的总产 量仅为923桶/天；后来， Anadrill公司应用地质 导向技术在该油田钻成 一口高质量的水平井， 日产原油达1793桶，使 这一枯竭的油田得以重 新复活。
(1) 具有近钻头参数的地质导向系统在每次油藏丢失之后，可 减少100ft的非生产进尺，这对于经济钻井十分关键；
(2) 由于有了地质导向钻井技术，现在考虑从英寸的精度而不 是英尺的精度来控制垂深已成为可能。这对于存在水、气运 移问题及较少渗透障碍的油藏来说，可带来巨大的经济效益。
(七) 我国十分需要此项技术
2. 几何导向
几何导向的任务就是对钻井井眼设计轨道负责，使实钻轨 道尽量靠近设计轨道，以保证准确钻入设计靶区 (由于地质 不确定度带来的误差，原设计靶区可能并非是储层) 在地质导向技术问世之前，常规的井眼轨道控制技术均应 属于几何导向范畴
地质导向钻井技术
Halliburton 现有的 Pathfinder 系统只是 LWD( 随钻测井 ) ， 还无近钻头测量短节，当配用螺杆马达时其最下端的传感器 离钻头距离约为 17m ，最上端的传感器距离钻头约 22m ，尚无 法用于地质导向，也不能实现精确的几何导向。
(三) 地质导向与其他几种技术概念间的区别与 联系
4. 随钻测量(MWD)
随钻测量 (Measurement While Drilling) 是在钻井过程 中进行井下信息的实时测量和上传的技术的简称(MWD)
通常意义的 MWD 仪器系统，主要限于对工程参数 ( 井斜，方 位，工具面)的测量 由井下部分 ( 脉冲发生器，驱动电路 , 定向测量探管，井下 控制器，电源等 ) 和地面部分 ( 地面传感器，地面信息处理 和控制系统)组成，以钻井液作为信息传输介质。脉冲发生 器有正脉冲、负脉冲和连续脉冲三种，井下电源可分为电 池和井下涡轮发电机两类 它只是一种测量仪器，而无直接导向钻进的功能
IDEAL 地面综合处理信息系统
卫星通讯
井 场 信 息 系 统 是 IDEAL 系统的中枢，通过结合 所有的地面数据和井下 数据来监测钻井过程。 原始数据由解释程序转 换成井场决策人员所需 信息，并在高分辨率彩 色监控器上以彩图的方 式直观显示，使用方便。
司钻台
地面控制室 用户
(四)
地质导向钻井系统的结构特征
(三) 地质导向与其他几种技术概念间的区别与 联系
1. 地质导向(Geosteering)
地质导向的任务是对准确钻入油气目的层负责，为此，它具有 测量、传输和导向三大功能，具体为：
(1) 近钻头测量参数(电阻率、自然伽玛)和工程参数(井斜角)测 量； (2) 用随钻测量仪器(MWD)或随钻测井仪器(LWD)作为信息传输通 道，把所测的井下信息(部分)传至地面处理系统，作为导向决 策的依据；
地质导向
6、设计和优化井眼轨道剖面； 7、确定目的层内井眼合适位置的允许误差及风险； 8、完成钻井评估/完井计划； 9、开钻，将垂直井段钻至造斜点并进行初始定向钻井； 10、进行地质对比和目标控制； 11、需要时在最后的造斜段调整井眼轨迹剖面； 12、使钻头准确定位于水平井入口点处； 13、监测大斜度井段的轨迹及导向能力； 14、确定钻头的前探距离及预测异常情况的位置； 15、对地质上的意外情况采取补救方法，必要时采取绕障法或做出 侧钻决策； 16、用关于井眼稳定性风险评价的最新资料来有效地确定总井深； 17、根据达到的设计目标或已钻井段中所遇到的不可接受的风险 值来确定总井深。
偏置机构（执行机构）
可伸缩的翼肋结构 导 向 力 液压活塞机构
方向
导向力方向与翼肋 伸出方向相反
工作原理
偏置机构（执行机构）
导向力大小方向与接触象限有关
接触力
导向力
Fk F0 sin 0 0
1 2 F0 d ( Pi Po ) 4
(0 0 )
工作原理
以上六个环节中，井下随钻测量和井下自动控制是关键环节， 同时也是关键技术，二者结合起来实际上是井眼轨迹自动控制技 术。
2、导向钻井
导向钻井实际就是井眼 轨迹控制问题，无论是常规 直井或特殊工艺井，都需要 井眼轨迹控制。直井需要防 斜打直，定向井需要按设计 井眼轨道控制钻头钻进的轨 迹。传统的导向钻井（即井 眼轨迹控制）是由井下导向 工具配以适当的钻井参数来 实现的，自动导向钻井是由 井下计算机根据随钻采集的 参数自动控制导向工具来实 现的。
自动导向钻井技术简介
周广陈
中国石油大学石油工程学院
主要内容
• • • • • 概述 导向方式 导向工具 地质导向 自动垂直钻井 系统 • 自动导向钻井 的关键技术
旋转导向+地质导向+水平井工具仪器介绍
±2.0°
±2.0°
0～360°
工具面角 外径 耐温 抗压筒抗压 抗压筒外径
系统精度
±2.0°
35mm 125℃ 15000 Psi 44.5mm
±2.0°
25mm 182℃ 15000 Psi 34.5mm
25mm 182℃ 15000 Psi 34.5mm
导向(几何）井下仪器工具
3、导向测量仪器 3.1.3有线随钻测量仪器-MS3
导向(几何）井下仪器工具
2、导向常用井下钻具组合
MWD导向钻具常用组合
SST 导向钻具常用组合
导向(几何）井下仪器工具
3、导向测量仪器
3.1 有线随钻测量仪
有线随钻测量仪采用单芯铠装电缆传输数据，整个系统 主要由 5 部分组成： 地面数据处理系统 井下仪器总成
地面数据显示系统
电缆操作设备 辅助作业工具。
发展成熟 带地质参 数的无线 随钻测斜 仪
无线随钻地质参 数仪器越来越全 面，随钻井底成 像技术日趋成 熟，地质仪器与 井下工具融为一 体
测量仪器发展历程
2)、国内测量仪器的发展
年代
内容
60-70 年代
年
80 代
90 代
年
SL-LWD1地质导向钻井随钻测量仪介绍
SL-LWD1地质导向钻井随钻测量仪介绍组织编写单位：XX石油管理局编写人：XXX审核人：XXX2006年11月9日目录一、项目概况二、目前取得成果三、成果应用情况四、项目组织实施方案一、项目概况LWD无线随钻测量仪是把测量井眼姿态几何参数与油藏特性的一系列传感器以短节形式放置于井下，可测到传感器安装位置的井斜、方位、工具面、振动、钻压、扭矩、钻铤内外压力等工程参数及自然伽马、电阻率、中子孔隙度、岩性密度等地质参数。
然后通过泥浆脉冲、电磁波等方式把测量信息传至地面。
实现随钻过程中实时判断地层岩性变化，准确进行地质评价，实时测井解释。
预测地质结构特性，回避钻井风险，控制钻具穿行在油藏最佳位置，实现地质导向及随钻测井。
作为目前国际钻井行业普遍采用的一种先进的定向井测量仪器，LWD技术在新区勘探和老井开采中，发挥着越来越重要的作用。
它可以在钻井作业的同时，实时测量地质参数和井眼轨迹，并绘制各种类型的测井曲线，为油气田开发方案和措施的制定提供依据，对于提高保护油气层、钻井成功率、回避风险、提高钻井效率和降低钻井成本具有明显的效果。
在地质导向钻井中，LWD无线随钻测量仪器可提供实时地质参数，帮助现场人员随时监控地质参数的变化情况，对将要出现的地层变化作出准确的判断。
因此，在定向井、水平井及大位移井的钻井施工或薄油层的开发过程中，采用LWD 仪器进行地质导向，能准确地控制井眼轨迹穿行于储层中有利于产油的最佳位置，有效回避油／气和油／水界面的干扰，消除可能的侧钻作业，实时改进钻井作业方案，缩短建井周期。
因此，采用LWD技术可大幅度提高单井产量和储层采收率，从而提高经济效益。
通过对地质参数的综合分析，可以帮助预测诸如地层异常压力、钻具受力变化、地层岩性变化等可能出现的风险。
目前，该技术大都被国外大公司所拥有，进口一套LWD无线随钻测量仪(MWD+伽马+电阻率)约1600万人民币，其维修和配件非常昂贵，不可能推广应用。
油气井工程测量理论与方法5-2(常用测量介绍)
油气井工程测量理论与方法
第二节
多点测斜
多点测斜是一次下井可记录井眼轨迹多个井深处参数
用电缆送入井底，在上提过程中每隔一定长度进行静止测量， 数据用照相方法记录在底片上，提出后冲洗阅读。 罗盘S极永远指北，“十字”重锤始终指向重力方向，照相机对 着罗盘面照相，罗盘透明，十字图形也被照在底片上，照相机自动 进卷，再记录下一个井深处参数。
重力加速度g 在3个加速度传感器上的重力场分量分别为 gx , gy , gz ,地球磁场H 在3个磁通门传感器上的分量分别 为Hx , Hy , Hz ,此6个量经信号处理放大、A/ D 转换后送 到CPU 中进行运算,算出井斜角α 、重力工具面角Qg 、磁性工 具面角θ M 、方位角β 。 1. 3. 1 井斜角 如图4 所示。在垂直面内的直三角形中, 井斜角是从垂直线到 Z 轴(加速度计轴) 的夹角,井斜角α 可由下式求出
EMS系列电子单多点测斜仪是一种新型的钻井测 量仪器，可投测也可吊测。在井下，它按预先设置好 的工作方式将测得的数据存储在探管内的计算机中。 测试完成后，通过地面计算机将上述数据读出，计算 出井斜、方位、工具面、温度等参数，并绘出井眼轨 迹。 EMS系列电子单多点测斜仪包括探管、地面计算 机、打印机和井下保护总成等。
精度指标
适应环境
承 压 ≥100MPa 工作温度:-10～125℃ 振 动：5g，7～200HZ 冲 击：1000g 0.5ms
EMS-Ф 45 EMS-Ф 35
井 方 位：±1.5o 工具面：±1.5o
斜：±0.2o
油气井工程测量理论与方法
产品组成
探管 地面计算机
井下保护总成
油气井工程测量理论与方法
油气井工程测量理论与方法
随钻测井技术介绍-《测井新技术专题》课程
GaoJ-2011
50-28
早期地质导向仪器
– GST（GeoSteering Tool）：Schlumberger公司 – PZS（Pay Zone Steering）：Halliburton公司 – Navigator：Baker Hughes公司
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塔里木油田、中国海上油田利用LWD较多，可信度较高；新 疆油田公司编制完成《随钻测井质量控制标准》和《随钻测 井资料验收标准》；
国内已经引进较多的MWD系统，如大庆、长庆、大港和胜利 等；国内地质导向系统已经基本研制完成；实现为地层评价 服务的LWD成为一种必然趋势；
国内油田公司期望利用随钻测井解决储层测井评价的问题； 国内进行随钻测井研究和仪器研制的外部条件已经成熟， CNPC已经立项研究。
由井下部分（脉冲发生器，驱动电路，定向测量探管，井下控 制器，电源等）和地面部分（地面传感器，地面信息处理和控 制系统）组成，以钻井液作为信息传输介质；
通常意义的MWD仪器系统，主要限于对工程参数（井斜、方 位和工具面等）的测量，它只是一种测量仪器，无直接导向钻 进的功能。
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Halliburton公司的 PATHFINDER系统
脉冲仪
电池
中子测量
电阻率测量
定向测量 HDSL
井径测量
密度测量
DNSCM
MultiLink 接头
CWRGM
伽马测量
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典型的MWD/LWD仪器串
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随钻测井系统（3）
在测井行业，应用LWD说法似乎更多一些； 在钻井领域，应用MWD说法似乎更多一些。
北京石油机械MWD
中文 |English首页企业介绍企业文化产品中心企业资质联系我们企业招聘产品详细说明首页-产品中心--CGMWD无线随钻测量系统产品：CGMWD无线随钻测量系统1 概述MWD是英文The Measurement While Drilling的缩写，是一项在钻井过程中进行井下测量及实现无线传输的技术，它利用钻柱中的泥浆脉冲将测量数据传输到地面。
CGMWD无线随钻测量系统是与CGDS系列地质导向钻井系统配套的MWD仪器，能满足钻井工程各种形式、类型的定向测量及水平井测量。
该系统的数据传输是基于正脉冲泥浆脉冲压力波技术，将数据传输到地面，用MWD地面处理系统，实现实时处理、解码，计算测量数据，来提供钻井的工程资料。
CGMWD无线随钻测量系统仪器串由定向测量短节(测量部分)、电池筒短节(电源部分)、正脉冲发生器和驱动器短节(信号传输部分)组成。
测量短节实时测量钻井工程参数(井斜、方位、工具面、井温等)，对测量的参数进行脉冲数据编码，由驱动器短节控制脉冲发生器电磁阀的关闭和打开，使脉冲发生器的主阀动作，从而控制钻杆内泥浆流量的变化，使得在钻杆内产生泥浆压力正脉冲信号供地面仪器接收，实现泥浆压力脉冲数据串的传输。
该系统的主要特点有：结构简单，仪器短节之间采用旋转接插件连接，通用短节接口，可使定向测量短节与电池筒短节互换；仪器系统采用开放式数据总线方式，易于升级；仪器采用模块化结构，便于组装、测试及维修；仪器现场安装测试简单；下井仪器自动控制仪器工作状态检查，自动切换节能模式；正脉冲发生器工作效率高、功耗低；正脉冲发生器传输速率高。
2 结构特征与工作原理CGMWD系统主要由下井仪器、地面仪器和CGMWD系统软件等组成。
下井仪器包括：正脉冲发生器，驱动器短节，电池筒短节，定向测量短节。
见图1。
地面仪器系统包括：数据采集箱，司钻显示器，工业控制计算机，立管压力传感器，泵冲传感器(选配件)，配套电缆及电缆辊，打印机(选配件)。
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CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统由测传马达（CAIMS）、无线接收系统（WLRS）、正脉冲无线随钻测量系统（CGMWD）和地面信息处理与导向决策软件 系统（CFDS）组成。如图1所示。
图1 CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统结构组成 CAIMS测传马达结构见图2，自上而下由旁通阀、螺杆马达(i=5/6)、万向轴总成、近钻头测传短节、地面可调弯壳体总成(α=0～2°)和带近钻头稳定器的传动轴总 成组成。近钻头测传短节由电阻率传感器、自然伽马传感器、井斜传感器、电磁波发射天线和减振装置、控制电路、电池组组成。该短节可测量钻头电阻率、方位 电阻率、方位自然伽马、井斜、温度等参数。用无线短传方式把各近钻头测量参数传至位于旁通阀上方的无线短传接收系统。 WLRS无线接收系统主要由上数据连接总成、稳定器、电池与控制电路舱体、短传接收线圈和下接头组成，如图3所示。上与CGMWD连接，下与马达连接。接收 由马达下方无线短传发射线圈发射的电磁波信号，由上数据连接总成将短传数据融入CGMWD系统。
马达流量
Φ190 mm
马达压降
Φ216～Φ244mm (8-1/2～9-1/2)
钻头转速
指标 19 L/s～38 L/s
3.2 MPa 100 r/min ～200 r/min
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近钻头稳定器
上部稳定器 造斜能力 传输深度 最高工作温度
脉冲发生器类型
上传传输速率
短传数据率 连续工作时间 近钻头测量参数
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产品：CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统
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首页-产品中心--CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统
1 概述
CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统是我国具有独立知识产权的钻井装备，由中国石油集团钻井工程技术研究院、北京石油机械厂和中国石油集团测井有限公司 测井仪器厂共同研发完成。地质导向钻井技术是国际钻井界公认的21世纪钻井高新技术，它集钻井技术、测井技术及油藏工程技术为一体，用近钻头地质、工程参 数测量和随钻控制手段来保证实际井眼穿过储层并取得最佳位置，根据随钻监测到的地层特性信息实时调整和控制井眼轨道，使钻头闻着“油味”走，具有随钻识 别油气层、导向功能强等特点。
2) 传输 无线接收线圈接收到马达下方的信息后，由数据连接系统融入位于其上方的CGMWD正脉冲随钻测量系统，CGMWD通过正脉冲发生器在钻柱内泥浆通道 中产生的压力脉冲信号，把所测的近钻头信息(部分)传至地面处理系统，同时还上传CGMWD自身测量信息，包括井斜、方位、工具面和井下温度等参数。
3) 导向 地面处理系统接收和采集井下仪器上传的泥浆压力脉冲信号后，进行滤波降噪、检测识别、解码及显示和存储等处理，将解码后的数据送向司钻显示器供 定向工程师阅读；同时由CFDS导向决策软件系统进行判断、决策，以井下导向马达(或转盘钻具组合)作为导向执行工具，指挥导向工具准确钻入油气目的层或在油 气储层中继续钻进。
最高耐压 最大允许冲击 最大允许振动
8-1/2井眼：Φ213 mm 9-1/2井眼：Φ238 mm
马达工作扭矩
8-1/2井眼：Φf210 mm 9-1/2井眼：Φ235 mm
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图2 测传马达示意图
图3 无线接收系统示意图
CGMWD正脉冲无线随钻测量系统包括CGMWD－MD井下仪器 (图4)和CGMWD－MS地面装备(图5)。二者通过钻柱内泥浆通道中的压力脉冲信号进行通信，并协 调工作，实现钻井过程中井下工具的状态、井下工况及有关测量参数（包括井斜、方位、工具面等定向参数，伽马、电阻率等地质参数，及钻压等其他工程参数） 的实时监测。地面装备部分由地面传感器(压力传感器、深度传感器、泵冲传感器等)、仪器房、前端接收机及地面信号处理装置、主机及外围设备与相关软件组 成，具有较强的信号处理和识别能力，可传深度4500m以上。地下仪器部分由无磁钻铤和装在无磁钻铤中的正脉冲发生器、驱动器短节、电池筒短节、定向仪短 节、下数据连接总成组成。上接普通(或无磁)钻铤，下接无线短传接收系统。由于采用开放式总线设计，该仪器可兼容其它型号的脉冲发生器正常工作。除用于 CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统作为信息传输通道外，还可用于其他钻井作业。
图5 CGMWD地面仪器房 和控制台显示界面
图4 CGMWD井下仪器示意图
图6 轨道设计界面
CFDS地面应用软件子系统主要由数据处理分析、钻井轨道设计与导向决策等软件组成，另外还有效果评价、数据管理和图表输出等模块。应用该软件系统可对钻 井过程中实时上传的近钻头电阻率、自然伽马等地质参数进行处理和分析，从而对新钻地层性质作出解释和判断，并对待钻地层(钻头下方某一深度内)进行前导模 拟；再根据实时上传的工程参数，对井眼轨道作出必要的调整设计，进行决策和随钻控制。由此可提高探井、开发井对油层的钻遇率和成功率，大幅度提高进入油 层的准确性和在油层内的进尺。
3 CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统的功能
CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统具有测量、传输和导向三大功能：
1) 测量 在近钻头测传短节中装有电阻率传感器、自然伽马传感器和井斜传感器，在无线短传接收短节中装有接收线圈。近钻头测传短节可测量钻头电阻率、方位 电阻率、自然伽马和近钻头井斜角、工具面角，这些参数由无线短传发射线圈以电磁波方式，越过导向螺杆马达，分时传送至无线接收短节中的接收线圈。
4 CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统技术指标
项目 公称外径 最大外径 适用井眼尺寸
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CGDS172NB系统总体技术指标指标源自项目Φ172 mm