使用MWD系统的钻井作业及应用

使用MWD系统的钻井作业及应用
MWD技术的进步，对于降低钻井成本、保证钻井安全及加速钻井科学化和自动化进程等均具有重要意义。

一、随钻测量（MWD)技术
1.MWD技术的发展特征
1.1在测量内容方面，MWD最初仅注重对井斜、方位及工具面等几何参数进行测量，随着钻井技术的发展，人们希望随时了解井下的更多情况，从而对MWD的测量功能提出了更高的要求。

现在的MWD不仅能够测量井斜、方位及工具面等几何参数，而且能够对钻压、钻头扭矩及井下振动等力学参数进行测量，同时还能对地层的自然伽玛密度、电阻率及孔隙度等地质参数进行测量，简称MWD技术。

1.2在数据信号传输方面，有三种无线传输技术，即声波技术、泥浆脉冲技术及电磁波技术。

其中泥浆脉冲和电磁波MWD均已授人商业应用，而声波MWD 仍在研究之中，遇到的主要困难是信号传输的距离间题。

1.3MWD测量传感器的位置越来越接近钻头，从而使测量滞后的问题得到改善。

改进的关键在于传感器可可测量到距钻头1~2m的井斜、方位及地层参数等，而不像以前那样，是距钻头1
2.2~15.2m。

2.MWD系统的使用
2.1施工前的要求
在使用MWD系统的作业以前，必须预先确定以下内容：(1)需要的基本数据是什么；(2)目前现有的哪种系统可以满足这些要求；(3)所考虑系统的局限性和技术规范在这项使用中是否可以接受(如精度、数据传送速度、温度等等)。

在有几种仪器都能满足所有作业要求的地方，有些作业者采用试验所有的不同系统的谨慎策略来评价其可靠性和成本—效益情况。

被选来提供服务的MWD 公司要从作业者处得到下面信息：
第一，作业者预计何时使用MWD仪器(要有足够的时间来进行车间试验、设备和人员运送、井场上的安装时间)；
第二，预期的流速、泵压、钻头水眼直径、泥钻井液密度和其他BHA(井底钻具组合)组件(这将影响装在仪器内MWD部件的选择)。

2.2组装及地面检验
所有MWD系统都是设计成便于组装的，以求不会严重妨碍正常钻进过程。

服务公司提供所有必要的井下和地面设备。

安装和操作一套MWD系统通常需要服务公司的两个工程师。

对地面系统，要求将压力传感器装在立管管汇上的方便位置。

然后将电缆连到位于钻工房或管台上的MWD设备上。

地面系统的安装需要井场电工或安全人员的帮助。

其中钻台显示器是为了让定向井司钻监视所测角度的变化。

当仪器悬挂在钻台上时，应该进行功能测试，以确保所有元件工作正常，有关仪器可取性的试验是每次下钻时都在一个特定的深度进行测量。

这就是所谓的基准点测量，并且所有的结果应十分相符。

基准点测量通常在套管鞋下部一点，以便在仪器给出的不是期望结果时，起出仪器不会浪费太多的钻机时间。

2.3正常测量程序
对于定向的随钻测量有两种操作方式。

2.3.1旋转钻进
在每次接单根后，进行静态测量(并方位角和井斜角)，如果需要可以间隔更密些。

2.3.2定向作业
作业中使用弯接头和井下马达，在这种情况下，当钻头钻进时监视工具面角更为重要。

对某些仪器，作业者必须确定需要那种方式。

另外有些仪器是将静态和动态的测量结果都按顺序传送。

静态测量的常规过程是钻完方钻杆后，接单根，然后将钻头捉离井底约1．5m进行测量。

在传感器测量数据所需的2min期间，钻杆要保持静止。

钻进时，4min以内脉冲可传到地面并将结果显示出来。

对在套管附近的造斜工具的测量或定向，必须使用陀螺测斜仪。

MWD仪器只能用在作业者确信没有磁干扰的地方。

二、MWD的应用
1.定向测量
这种应用大约占全部MWD工作的70％。

在国内外一些油田，无线MWD 已变成钻井过程中监测轨道的标准方法。

在定向钻进中利用无线MWD的主要优点是：
1.1因为消除了常规的电缆法，所以测量时节约了宝贵的钻机作业时间；
1.2因为没有电缆问题，可在钻进时监视工具面角，所以定向作业时工具面定向变得很容易；
1.3钻柱在静止位置时占用的时间较少，这样就减少了卡钻的危险；
1.4不花费很多的钻机时间就可以加密测点，所以可较好地监视井眼轨道；
1.5改变钻井参数或地层变化对井眼轨道的影响可以很快地检测出来，从而减少了产生严重狗腿的危险和纠斜次数。

2.地层评价
2.1随钻测井的益处
2.1.1利用伽马射线确定页岩层来选择套管下入深度
2.1.2选定储层顶部开始取芯作业
2.1.3钻进过程中与邻井对比
2.1.4识别易发生复杂情况的地层
2.1.5如果在电缆测井作业前报废井眼的话，至少还有些地层数据可以利用
2.1.6对电缆测井不适合的大斜度井能够进行涵井作业
2.1.7电阻率测井可以发现薄的气层存在
2.1.8在钻进时利用伽马射线和电阻率测井可以评估地层压力
随着MWD测井可靠性的增加，在某些地区MWD正代替一些中间测井。

目前其主要缺点是没有MWD孔隙度传感器。

MWD测井和电测结果的比较还有些争议。

3.MWD测井与电测井的一些重要区别
3.1测井速度相差很大（MWD可能为3~30m/h，电缆测井为540m/h)。

所以测井的分辨率也会不同
3.2由于钻井液侵入的影响，井眼条件可能发生变化
3.3仪器的集中度可能不同
3.4所采用的传感器类型不同(如MWD中采用盖革—米勒管，相反在电测仪器中用的是闪烁记数器)
3.5钻铤导致的信早衰减也会影响结果
3.6MWD自然伽马射线测井是以秒记数为单位测量的，而电缆测井采用API 单位
4.钻井参数测量
在MWD的三种主要用途中，利用传感器测量井下钻井参数或许是最难从成本、效益对比上进行评判的。

因为这些传感器没有代替其他作业较昂贵的系统，如测斜仪或电测仪。

有钻压、转数或扭矩的井下传感器的主要优点为：测量实际上是在所发生的点——钻头处进行的。

在某些情况下，不能认为地面指重表是可信的(如在大斜度井眼中，由于井壁摩阻，井底钻压可能低于地面指示的20％)。

井底与地面测量的这一差值可能给出井眼问题的指示(如地面扭矩远远大于钻头扭矩时，说明有可能是钻杆遇卡而不是钻头牙轮卡死)。

三、结语
总之，MWD仪器是一种广泛用于水平井、定向井钻井的随钻测量仪器。

MWD系统能够满足应用需求,具有广泛的应用前景。

MWD技术的进步，对于降低钻井成本、保证钻井安全及加速钻井科学化和自动化进程等均具有重要意义。

参考文献：
[1]李军,马哲,杨锦舟,韩建来. 一种新型的MWD无线随钻测量系统[J]. 石油仪器, 2006, (02) .
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