随钻电磁波电阻率测井(EWR)基础知识

随钻电磁波电阻率测量技术

一、引言

提高服务质量，降低服务成本是工程技术服务努力追求的目标。随钻测井相对于电缆测井具有多方面的优势：一是随钻测井资料是在泥浆滤液侵入地层之前或侵入很浅时测得的，能够更真实地反映原状地层的地质特征，提高地层评价精度；二是随钻测井在钻井的同时完成测井作业，减少了井场钻机占用时间，从钻井一测井一体化服务的整体上节省成本；三是在某些大斜度井或特殊地质环境(如膨胀粘土或高压地层)钻井时，电缆测井困难或风险大以致不能进行作业时，随钻测井是唯一可用的测井技术。因此，随钻测井既提高了地层评价测井数据的质量，又减少了钻井时间，降低了成本。

（一）、随钻测井技术发展

现代随钻测井技术大致可分为三代：

90年代初以前属于第一代，提供基本的方位测量和地层评价测量，在水平井和大斜度井用作“保险”测井数据。但其主要应用是在井眼附近进行地层和构造相关对比，以及地层评价。随钻测井确保能采集到在确定产能和经济性、减少钻井风险时所需要的测井数据。

90年代初和中期属于第二代，方位测量、井眼成像、自动导向马达及正演模拟软件相继推出，通过地质导向精确地确定井眼轨迹。司钻能用实时方位测量，并结合井眼成像、地层倾角和密度数据，发现目标位置。这些进展导致了多种类型的井，尤其是大斜度井、超长井和水平井的钻井取得很高的成功率。

从90年代中期到目前属于第三代，称为钻井测井(Logging for Drilling)，提供界定地质环境、钻井过程、采集实时信息时所要求的数据。

表1 随钻测井技术发展

（二）、随钻测井的一般知识

1、随钻测量MWD

包括井眼几何形状（井眼尺寸、井斜、方位等）的测量，与钻井工程相关的工程参数（钻压、钻具扭矩、井眼压力、转速、环空压力等钻井参数）的测量，以及对自然伽马、电阻率的测量。主要是测量工程数据，并具有单一性。

2、随钻测井LWD

在随钻测量MWD的基础上，增加了识别岩性和孔隙性、判识储层的方法如中子、密度等，能对储层做出基本的评价。其测量数据具有综合性。

3、随钻地质导向测井

具有了相对完善的随钻测井系列，其数据采集和数据分析具有实时性。

地质导向是上世纪90年代发展起来的前沿钻井技术。所谓地质导向，就是使用随钻测量数据和随钻地层评价测井数据，以人机对话方式来控制井眼轨迹的技术。由美国Spsrrysun公司生产的FEWD地质参数无线随钻测量仪，是近年来在不断改进MWD和LWD工具的结构、性能和可靠性基础上发展起来的一种新型无线随钻测量仪，与LWD随钻测井仪相比，FEWD具有测点靠近钻头、探测深度大、垂直分辨率高的优点。它将地质参数测量传感器与工程参数传感器组合在一起，根据设置内容顺序采集最新的工程、地质数据，统一编码后，由脉冲信号发生器以正脉冲的方式，通过钻柱内的钻井液传至地面。地面设备对钻井液脉冲进行检波、编码、处理后，形成数据和测井曲线。FEWD除进行轨迹几何导向(三维导向)外，主要用于地质导向和随钻地层评价。

而导向钻井技术在水平井施工中是一项常用的关键技术。在轨迹控制中，根据实际情况和地层剖面要求，可采用定向造斜和转盘钻交替进行调整井身轨迹，以对井身轨迹进行有效控制，使得实钻轨迹沿设计和预测趋势发展，以达目标点，而且使井眼光滑畅通，有利于携砂、清除岩屑、保证钻进安全。

如何进行水平井的井眼轨迹控制，是水平井施工技术的核心，并贯穿于钻井的全过程。其井眼控制工艺技术主要包括：钻具组合选用、测量技术、井底预测技术、影响轨迹控制因素分析和实时综合分析技术等几个方面。井眼轨迹控制技术，随着水平井在不同区块施工、不同区块每口井的地质情况变化、在控制过程中遇到的问题不同等，其表现有以下几个方面：一是实钻地质情况复杂多变，油层埋深与设计深度差异大，井眼轨迹需要随地质情况变化及时进行调整；二是水平段油层埋深在横向上变化不一，有从低部位到高部位的，也有从高部位到低部位的，还有先从低部位到高部位然后再下降的；三是不同区块工具造斜能力和地层对井眼轨迹的影响不同；四是测量数据的相对滞后，对地质导向和井眼轨迹的预测和调整带来的困难；五是老平台钻井的防碰问题，在水平井钻井中更为突出，在水平井的直井段、造斜段及水平段，都存在防碰问题，要特别小心。

地质导向钻井技术的关键，是把以前的几何导向变为地质导向。以前打井，

只要钻遇事先确定的几何目标，即使没有发现油层，钻井工作也算大功告成。而随着勘探开发一体化(称为滚动勘探开发)的发展，钻井不再是单纯为了打井，“打井为了出油”的认识被更多人所重视。地质导向钻井让目标不再固定不变，而是根据油层的位置随时调整，并根据预测确定的固定“几何靶”变成了追踪目的层的实际的不确定“移动靶”；同时，部分测井项目，也由原来的完井后进行，变为随钻随测，在钻进中进行，既缩短了钻井周期，又减少了部分测井费用。

地质导向钻井技术，是以油藏为目标点，通过对实时采集的数据进行分析、研究、采用滑动和转动钻井方式，使井眼轨迹在油藏中钻进。在施工前，通过采用RTGS 的软件模拟生成的邻井二维地质电阻率模型图，与实钻的地质资料进行对比，从而及时进行修正井眼轨迹。该系统的关键是对邻井资料及收集处理和实时测井数据的分析判断，确保避水高度及油层最大钻遇率。2004年12月，胜利钻井研究院研制出有自主知识产权的随钻测井仪(LWD)，它能在钻井过程中实时传输伽马和电阻率等地质参数。尤其在中17-平406钻井过程中，LWD 测量信息显示情况与地质设计的情况不相吻合，守护现场的工程技术人员针对随钻测井曲线及时调整方案与参数，最终使井眼轨迹穿透了300多米油层，油层穿透率大幅度提高。

4、现代测井服务的三种方式

首先进行随钻测井服务；当随钻测井存在资料漏失、质量问题、或项目缺失时，再采用电缆测井服务，来弥补随钻测井；而完井后，相关工程和地质测井的完善等就需要进行套管井测井服务，包括下套管后的自然伽马、中子、声波、密度、电阻率等，工程测井，动态测井以及剩余油评价等项目。

二、随钻电磁波电阻率测井的物理知识

（一）、电磁波频谱分布与电阻率测井运用频段

不同的电阻率测井方法所用的电磁波的频率的频段是不同的。

图1 对电阻率测井有用的电磁波频谱部分

参见图1，小于200Hz 频段主要用于基于传导电流场的普通电阻率测井；侧用

于传导电流场的

测井 （普通电极电

阻率测井） 用于稳定电流场的测井 （各种侧向测井） 用于稳定电磁场的测井

（感应测井） 用于电磁波传播的电阻率测井 用于电磁波传播时

间

或介电测井