水平井随钻地质导向钻井技术研究
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
论水平井钻井的测井地质导向方法与技术
论水平井钻井的测井地质导向方法与技术摘要：领先的钻井和采油技术-----水平井钻井，对油田的开发具有划时代的意义。
水平井钻井技术的适用性和先进性，是油藏地质研究和钻完井技术、采油作业技术的有机结合，在油田施工作业中发挥更加重要的作用。
积累水平井钻井的经验资料、参照水平井钻井历史数据、建立预测模型归纳地质特征，为以后水平井钻井奠定了坚实的基础。
关键词：水平井应用局限前景一、测井地质导向方法与技术的意义与效益地质导向钻井施工过程中，技术人员将井下动力钻具和可调径稳定器与地质仪器有机的结合起来，使地质参数测量点与钻头之间的距离有效的减短，地层中的变化数据及早的传输上去，这样控制了钻头的轨迹，有效地避开油与气、油与水的分界点，有利于钻头穿行于油气层的上界或下界，降低了开发完井的费用，提高了单油井的产量，从而提高了施工的效益。
油田施工作业中，以前没有引起重视的小油层、断块油层、认为缺乏开采价值的油层随着水平井钻井技术的推广应用，石油公司改变了陈旧的观念，运用先进的水平井钻井科学技术，降低了开发成本，减少了资金投入，对薄油层进行了有效开采提高了效益，提高了勘探开发效率，获得了丰厚经济利润。
二、测井地质导向方法与技术的实际应用钻井工业是以开发地下石油资源为最初目的的，科学技术的发展、长远宏观的眼光、经济观念的改变促使人们改变陈旧的工作方式，追求更高经济效益。
在实际施工过程中，人们逐渐发现普通的直井、定向井在采油中受到很大的局限，不能彻底完整的实现施工目的，投资大、效益低的弊病逐渐显现出来，只有改变以前的采油方式，才能最低限度减少钻井的数量，而开采出最大限度的石油，获得最大的回报，减轻对环境的影响，成为人们关注的热点问题。
随着科学技术的不断推进，而水平井钻井技术的应用，恰恰改变了这一问题，它改变了井身与储层的接触面积，改变了储层的流动条件，水平井段由垂直井段的转变的施工难度由大逐渐变小。
技术人员对钻井过程中的测量技术随物理学中重力场的开发，测量地磁场测量方位角准确性的提高，天体坐标系测量的变化逐渐提升，井眼轨迹得到了有效的控制，针对不同的井眼轨迹状况及时控制并调整井眼轨迹，圆满实现了地质目的。
水平井钻井技术的研究与应用
水平井钻井技术的研究与应用关键词：水平井技术设备一、水平井技术的发展沿革1.水平井的基本概念水平井是指井眼在油层中延伸较长距离、井斜角在85°以上的油井。
井眼必须在油层中延伸出较长的距离是其核心内容。
2.水平进的分类水平井按照不同的标准可以有不同的分类：按照类型可分为常规水平井、分支水平井、套管侧钻水平井；按照用途可分为注入水平井、生产水平井和横向勘探水平井。
3.水平井技术的发展经过十多年的迅速发展，水平井钻井技术的配套工具仪器逐步完善，水平井钻完井工艺技术也越来越精湛，其作为开发油藏的常规技术在得到更为广泛的推广使用。
水平钻井中多项技术不断优化，如：井眼轨迹控制技术、设计技术、下部钻具组合优选、确保施工安全和防止油层污染的钻井液完井液技术、组合完井工艺技术、组合完井工艺技术、大扭矩多级马达、可控弯接头、变径稳定器、水力加压器、高效pdc钻头、mwd和lwd仪器等一大批先进的工艺技术、工具和仪器等在水平井钻井中被广泛应用，创造了水平井井深、水平段长度、水平井施工周期、水平位移等多项世界记录。
二、水平井技术的应用现状和国外先进的水平井技术应用相比之下，虽然我国也已经在普遍采用这项生产技术，但是在钻井设备、钻井工具和仪器方面还存在很大差距，由其是自动化钻井、水平井技术的集成系统和综合应用方面差距比较大。
目前我国油田讲求“少井高产”，而水平进技术作为实现这项目标的重要技术支撑，发挥着其越来越重要的作用。
虽然国内水平井施工基本能够满足需要，但是还需要引进更为先进的技术和设备，堵住适应薄油层和边部断块油藏的lwd、swd仪器数量不足等缺口。
三、水平井技术应用的不足之处1.工艺技术配套性差我国虽然已经有十多年的水平井技术研究和推广使用经验，在很大程度上优化了水平井钻工艺的设计，在井眼轨道控制等方面也有较大的提高，但是，在水平井下部钻具组合受力分析、水平井安全钻井钻井速度等方面的研究还不够深入，水平进采油、作业及增产措施等也存在很大不足，难以满足油田水平井的大规模应用需求，对水平井应用效果和规模的实施形成阴碍，从而影响经济的提高。
地质导向技术在水平井钻探中的应用研究2006.4.20
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。
随钻测井及地质导向钻井技术
泥浆
立管压力
叶片连续转动，波形连续变化
时间
二、随钻测量技术
随钻测井及地质导向钻井技术
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
（2）井口设备：进行随钻测量时, 必须要用电缆把探管送至井下, 并通 过电缆给井下仪器供电, 同时把井下探管测量到的那些数据信息输送到地面 计算机。另外, 随钻测量时井下采用动力钻具, 循环泥浆。因此, 井口设备 完成两个功能: I.电缆密封；Ⅱ.保证泥浆正常循环。
二、随钻测量技术
2、MWD技术
MWD（Measurement While Drilling）无线随钻测量仪，是对 定向井、水平井井眼轨迹随钻监测并指导完成井眼轨迹控制的测量 仪器。 MWD无线随钻测量仪器在油田勘探开发各个阶段中，为高难 度定向井、水平井、大位移井、分支井提供高精度导向测量。同时 由于实时无电缆传输的优势，满足了滑动钻井和旋转钻井的要求， 为各种井型提供高效率的井下工程及地质数据传输，从而大幅度地 提高钻井效率和降低整体钻井成本。并为后续多地质参数的测量提 供了挂接条件和数据结构平台，使随钻测井进而实现地质导向成为 可能。
二、随钻测量技术
1、有线随钻测量技术
探管工作原理
探管坐标系及参数定义 井斜角（INC）：井眼轴线上任一点的井眼切线方向线，与通过该点的重 力线之间的夹角。
G2 INCarctg X
GY2
GZ
水平井地质导向技术认识
水平井地质导向技术认识第一部分前言水平井地质导向技术的关键是把以前的几何钻井方式向地质导向钻井的转变。
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。
地质导向钻井让目标不再固定不变，而是根据储层的位置随时调整，实现了“钻头跟着设计走”到“钻头跟着储层走”的转变。
首先通过对区域地质、地震、测井和油藏资料的综合研究，结合工程施工的要求设计出井眼轨迹，然后交由现场施工人员去实施。
但是钻前研究所使用的资料具有很大的不确定性，往往会导致实钻过程中沿着设计轨迹钻进的水平井不在油藏预期最佳的位置，从而影响了目的层的钻遇效果，以及影响到后期投产后采油或注水效果，进而影响到生产单位的投资回报。
地质导向的过程是互动的钻井方式，地质导向师利用随钻测井，随钻测量，定向工具及导向模型软件，在水平井的钻进过程中不断的调整最初的设计，指挥钻进的方向，将井眼轨迹调整到油藏最佳的位置，以达到最佳的产油（气）或注水效果。
精确的地质导向可帮助油田提高钻井投资的回报。
在水平井钻进的过程中，地质导向人员需要与钻井研究所、录井公司、钻井公司及相关技术人员及时沟通协调。
根据现场掌握的第一手资料及时调整井眼轨迹。
达到施工设计的地质、工程要求。
从事地质导向的地质导向师，需要具有丰富的地质，油藏，测井，地震，及定向井施工知识。
第二部分：地质导向工作流程一、准备阶段1、资料的收集准备阶段包括：设计目的，设计原则，设计风险评估，甲方地质认识，区域构造资料，（油气藏的性质，断层在本井区的分布及认识情况等）地震资料和认识，沉积相的认识，物源的来源方向及特征，砂体的三维二维空间展布情况，区域及本井区油气水分布特征及性质，邻井的测井资料，地质小层数据，邻井的试油数据2、建模阶段：包括：井区的三维模型，所施工井的设计轨迹与地层关系的二维模型3、制定施工实际方案阶段首先由地质导向师制定施工预案，其次把预案与甲方及设计方进行沟通，征求意见，修改施工预案，使预案更完善，从而能有效指导现场施工。
海上水平井钻井中常规地质导向技术的应用
海上水平井钻井中常规地质导向技术的应用摘要：目前水平井作为提高稠油油藏开发效益的一种有效方式目前已经在渤海海上油田得到了大规模应用，进一步提升水平井钻井时效尤为关键。
而将随钻测井技术与随钻综合录井技术结合形成的地质导向技术，能够较好的控制井眼轨迹，确保水平分井眼顺利钻入目的层并按设计要求穿行一定长度的油层，提高油井产能。
本文以渤海湾盆地某油田稠油油藏的水平井随钻为例，系统地介绍了该地质导向技术在水平井随钻过程的应用。
实践表明，该地质导向技术对水平井技术在渤海稠油规模化应用具有重要的支持作用，可以有效提高油井钻井成功率，从而保证稠油取得良好开发效果。
关键词：地质导向技术；渤海稠油油田；水平井随钻；应用0前言近年来，如何提高水平井在渤海海上稠油油藏的钻井成功率是目前随钻工作研究的热点。
通过总结渤海稠油油田水平井钻井实践认为，利用地质导向技术，可以及时调整水平井井眼轨迹，更好地完成水平井钻井，减小风险，提高水平段有效率。
1地质导向技术概述1.1 地质导向技术的重要性地质导向对稠油油田水平井钻井而言是十分重要的，不能简单将其等同于常规直井和常规油田水平分的跟踪录井工作，这是油田的地质认识精度和水平井钻井的特殊性所决定的。
为了弥补地质认识精度方面的不足，适应水平井钻井的特殊性，在水平井钻井实施过程中，加强了水平井的地质导向。
通过系统而正确地随钻地质导向，做到了尽可能提前发现井下地质情况的变化，及时对水平井的设计参数进行修正，指导调整实钻井眼轨迹，减少无效进尺，从而提高钻井成功率和水平段有效率。
1.2 地质导向技术工作的原理目前渤海油田常规地质导向技术主要包括随钻综合录井和随钻测井。
随钻综合录井可在钻井过程中实时直接测量气体、钻井液、和地质参数，还可进行井斜角、方位角等工程参数的测量，并通过泥浆脉冲发生器将测得的数据发送到地面，经计算机系统采集、处理后，得到实时的井身轨迹数据及若干工程参数，为水平井钻井及时提供信息支持。
随钻地质导向设备在水平井钻探中的应用效果评估
随钻地质导向设备在水平井钻探中的应用效果评估随钻地质导向设备是一种用于水平井钻探的关键技术工具。
它能够实时提供地层地质信息，以引导钻杆的方向，从而实现精确定位和导向钻井。
本文将对随钻地质导向设备在水平井钻探中的应用效果进行评估，并讨论其在钻探作业中的优势和局限性。
首先，随钻地质导向设备的应用效果主要体现在以下几个方面。
首先，它能够实时监测地层地质情况，并通过导向传感器提供准确的位置和方位信息。
这可以帮助钻井工程师更好地控制钻进方向，避免偏离设计轨迹。
其次，该设备可以提供地层物性参数，如密度、声波速度等，以及地层岩性信息。
这些地质数据对于评估地层稳定性和有效导向的能力十分重要。
此外，随钻地质导向设备还能够实时监测钻进的轴向力、转矩和振动等钻具状态参数，以保证钻具的工作状态良好。
最后，该设备还能提供数据记录功能，将钻井过程中的各种参数记录下来，以供后续分析和研究使用。
在实际应用中，随钻地质导向设备在水平井钻探中的优势得到了充分的验证。
首先，该设备可以大大提高钻井作业的效率和准确性。
通过实时监测地层地质信息，钻井工程师可以快速做出调整和决策，使钻进过程更加精确。
其次，它可以减少钻井事故的发生概率。
由于能够实时检测钻具状态和地层情况，可以及时发现异常情况，并及时采取措施予以解决。
这样可以减少由于地质异常导致的事故发生，提高钻井的安全性。
另外，该设备还能够改善钻井的经济效益。
通过实时监测地质数据，防止发生偏离轨迹的情况，可以减少重复钻井和进一步修补井眼的次数，从而降低了开采成本。
然而，随钻地质导向设备在水平井钻探中也存在一些局限性。
首先，该设备的应用受到地层复杂性的限制。
当地层存在强烈的非均质性和不规则性时，设备的定位和导向能力可能会受到一定的影响。
其次，设备本身的性能和精度也会对应用效果产生影响。
低质量的设备可能导致数据不准确或传感器失灵，从而影响钻探作业的效果。
此外，对于特定情况下的高温、高压等恶劣环境，设备可能会存在一定的适应性问题。
水平井地质导向技术简介
MagTrak
37
工程应用软件和电脑技术
38
地质导向服务的组成部分
甲方现场管理人员 的作用不可或缺。
39
人员紧密结合，实时互动式导向模式
Petrophysical Analysis
Drilling Parameters Trajectory monitoring against Seismic
O
水平位移——过测点铅垂线 与过井口的铅垂线之间的距 离 视平移——测点水平位移在 设计方位线上的投影 水平投影长度——测点与井 口之间的井眼长度在水平面 的投影长度 闭合方位角——在水平投影 图上测点处正北方向与闭合 方位线间的夹角
10
dN
dE
dH
L
井眼的曲率K：井眼切线的 方向相对于井深的变化率 全角变化率，狗腿严重度 井斜变化率 ：井斜角对井 深的变化率。 方位变化率：方位角对井 深的变化率。
28
随钻测井技术的发展
方向GR
15
近钻头 4-6in探测深度
5
29
随钻测井技术的发展
非方向性电阻率
15
低分辨率 4ft 探测深度
5
30
随钻测井技术的发展
方向性成像
15
高分辨率 1in 探测深度 必须钻遇构造层面、断层等
5
31
传统的钻井方式---地质几何钻井
Geometric al
水泥伞
177.8mm激光割缝筛管， 钢级TP100H，壁厚 9.19mm，BTC扣。
17
表层套管273mm，BTC扣
177.8mm油层套管，钢级 TP100H，壁厚9.19mm，BTC扣
全井注水泥，油层段 射孔完井。
斯伦贝谢水平井随钻测井地质导向技术介绍
L a te ra l S tra tig ra p h ic U n c e rta in ty
为什么进行实时钻井地质导向？
-地质模型的主要不确定性因素
The Plan: The Plan:
Target 1 40 ft Target 2
T heR eality: he R eality: T
EcoScope – 多功能随钻测井
多功能随钻测井仪：安全的结合钻井和地层评价
传感器于一体。 多功能随钻测井仪地层评价测量包括 – 20条电阻率，中子孔隙度，密度 ，PEF测量 – ECS 岩石岩性信息 – 多传感器井眼成像和测径器 – 地层Σ 因子测量碳氢饱和度 钻井和井眼稳定性优化 – 环空压力数据优化泥浆比重 – 三轴震动数据优化机械钻速 更安全、更快、更优化！ – 减少组合钻具时间 – 较少的化学放射源，高机械钻速同时得到高 数据质量 – 测量点更靠近钻头，减少口袋长度！
-斯伦贝谢水平井随钻测井地质导向技术介绍
2010.5
随钻测量的价值观
客户需求
日进尺
油藏
高效钻井
减少非生产 时间 提高机械钻速 面积
钻井与测量
优化 地质导向 最大化
油层泄油
动力和方向
目录
斯伦贝谢钻井与随钻地质导向技术简介
—斯伦贝谢随钻地质导向定义 — 斯伦贝谢钻井与随钻地质导向技术核心
— 斯伦贝谢主要随钻地质导向技术及在国内气藏中应用
井下附加动力 可使用X5或Xceed 承受更大钻压，输出 更高扭矩
26” -17 ½” Bit Sizes 14 ¾” -12 ¼” Bit Sizes
14 ¾” -12 ¼” Bit Sizes 9 7/8” -8 ½” Bit Sizes
水平井地质导向及解释技术研究及应用
ｌ舞 譬
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０ １ ｊ
的Ｌ ＷＤ仪器 就只能 完全依靠 前期 模 型的准确 性 。
３２１ＣＰ 仪 器 测 井 曲 线 实 时 解 释 ．． Ｒ
图 ６ Ｃ Ｒ 随钻 电 阻率 测 井 仪 ２ Ｐ Ｍ 信 号示 意 图
对 于 薄层 测量 ， Ｐ Ｃ Ｒ的低 频 信号 受 到 围岩 影 响 过 大 ，其纵 向分辨 率很低 ，不 能很好 的反 应薄 层地
第一作者简介 ： 孙金浩 （ ９７ ， 工程师 ，Ｏ １ １７ 一） 男， ２ Ｏ 年毕业于江汉石 油学院应用地球物理专业 ， 现从事测 井资料综合评 价和 解释
方 法及 软 件 开 发 工 作 。
国 外 测 井 技 术
一 兽磐 墨 毒Ｅ盂 蚤ｌ 搴蚺 茗 妻 ｄ《 。 ＾ ｝蕾 ｄ
固定 的 ， 而地质导 向的 目标是 随实 时情 况调整 的 。 在
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筹
井 轨迹 控制 时要 利 用前 期 地质 模 型 与 当前 测 井 、 录
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井资 料做 综合 分析 ， 确定下 一步钻 进井 斜 与方位 ＝
如 果利 用 的是 有方 向性 的 Ｌ ＷＤ洲 井 仪 器就 可 以利 用测 井 曲线反 演 当前轨迹 与地 层界 面 的距 离 方 向关 系 ， 过来 对地 质模 型进 行调 整 。 反 如果是 无方 位
发射 接 收 ２ 与 ４ ０ Ｈ ＭＨｚ ０Ｋ ｚ的两种 频率 的 电磁波 信 号 ，通 过计算 Ｒ 、： 收到 的电磁 波信 号 的相位 差 Ｒ 接 与 幅度衰 减得 到高低 频 的相位差 与 幅度 衰 减共 ８条 电阻 率 曲线 。 短 源距 电阻率 的计算 与长源 距 的计 算类 似 。在 计算 中利用了上下发射器信号做补偿 ，可 以消除温 度 对 天 线 尺 寸 的影 响 和井 眼 环 境 对 测 量 造 成 的 影
随钻测量随钻测井技术现状及研究
随钻测量随钻测井技术现状及研究随钻测量(measure while drilling，MWD)技术可以在钻进的同时监测一系列的工程参数以控制井眼轨迹，提高钻井效率。
随钻测井(logging while drilling，LWD)技术可以不中断钻进监测一系列的地质参数以指导钻井作业，提高油气层的钻遇率[1-5]。
近年来，油气田地层状况越来越复杂，钻探难度越来越大。
在大斜度井、大位移井和水平井的钻进中，MWD/LWD是监控井眼轨迹的一项关键技术[6-8]，是评价油气田地层的重要手段[9]，是唯一可用的测井技术[3]，而常规的电缆测井无法作业[10]。
国外的MWD/LWD技术日趋完善，而国内起步较晚，技术水平相对落后，国际知识产权核心专利较少[9]，与国外的相关技术有一段差距。
本文介绍国内外MWD/LWD相关产品的技术特点和市场应用等情况，分析国内技术落后的原因以及应对措施。
1 国外MWD/LWD技术现状20世纪60年代前，国外MWD的尝试都未能成功。
60年代发明了在钻井液柱中产生压力脉冲的方法来传输测量信息。
1978年Teleco公司开发出第一套商业化的定向MWD系统，1979年Gearhart Owen公司推出NPT定向/自然伽马井下仪器[10]。
80年代初商用的钻井液脉冲传输LWD 才产生，例如：1980年斯伦贝谢推出业内第一支随钻测量工具M1，但仅能提供井斜、方位和工具面的测量，应用比较受限，不能满足复杂地质条件下的钻井需求[11]。
1996年后，MWD/LWD技术得到了快速的发展。
国际公认的三大油服公司：斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯，其MWD/LWD技术实力雄厚，其仪器耐高温耐高压性能好、测量精度高、数据传输速率高，几乎能满足所有油气田的钻采，在全球油气田均有应用。
斯伦贝谢经过长期的技术及经验积累，其技术特点为高、精、尖、专，业内处于绝对的领先地位[12-15]，是全球500强企业。
LWD的技术主要体现在智能性、高效性、安全性[10]。
随钻测井地质导向技术在水平井钻井中的应用
162当前，最常用的技术方法是最小二乘法。
LWD技术是一种基于钻探过程中的地质条件（井眼轨迹、钻头位置、井眼角度等）与地层电阻率之间的相互影响，实现对油气层进行有效的定位和定向的一种新兴的测井技术，可实现对油气层位置和岩性的动态监测。
在此基础上，提出了一种基于 LWD技术的新型测井方法。
水平井是一口高产量、低廉的油田，其钻探成功率与油气藏的钻探工艺密切相关。
随钻测井技术具有指导地质导向和实时评价储层物性等优点，对改善储层钻进速度、缩短完井周期和降低水平井测井风险具有重要意义。
在大斜度井和水平井的勘查和开发中，采用了随钻测井技术。
1 发展概况当前，在水平井中使用的随钻测井技术有：一是识别岩性，测定地层倾角，测定水平段长度；二是利用已有的地层岩性和构造信息，对水平剖面进行轨道控制；三是利用地层的岩性和结构信息，对水平线的航迹进行了动态修正。
从国内外的研究进展来看，随着随钻测井技术的不断发展，随着随钻测井技术的不断深入，人们对该技术的认识也越来越深入。
在水平井技术、随钻测井技术等方面取得长足进步的同时，也使随钻测井技术在今后的研究中占有越来越重要的地位。
基于岩性、断裂、沉积相、气顶等特征，对岩性及岩性进行识别，而上述特征均受外部环境的制约，其识别效果会有很大的改变。
另外，常规的地质方向法在实际运用中也面临着诸多问题，如：因勘探设备与岩层间的间距较小，不能对岩层的变形情况进行准确的判定；但在实际应用中，因检波器与地层相距太近，不能准确判别出含油层；但在实际应用中，因检测仪与岩层相距很近，不能对岩层的地质变形做出精确的判定。
随着我国石油资源的日益丰富，石油资源的日益丰富，采用常规的地质导引方式已难以适应石油资源的需求。
为此，必须对现有的地质导引技术进行改进与创新。
随着随钻录井技术的不断发展，随钻录井的地导技术也在不断发展。
地质导向技术在水平井钻井中的应用将形成一套完整的水平井测量工艺、轨迹控制与安全钻井的技术体系，可有效保障钻井轨迹在油层中的最优穿越，提升油层的钻井效率，推动水平井钻井技术的发展与提升。
水平井随钻地质导向方法的应用
水平井随钻地质导向方法的应用摘要：地质导向技术是水平井在钻进过程中，根据油层地质资料和随钻的测量数据，实时地调整井眼轨迹的测量控制技术。
该技术是先在水平井钻前建立地质导向模型，并根据测井资料，对随钻测井曲线及可能钻遇的地层岩性进行预测；然后在钻进过程中，建立好地层模型，利用随钻的测井和测量资料，以及地质导向软件，在水平井的钻进过程中不断调整最初的设计，调整优化选进的方向，将井眼轨迹调整到油藏最佳的位置，在高效开发复杂油藏方面具有极大的优势。
关键词：水平井；地质导向；钻井轨迹；地层预测；1 随钻地质导向的重要性地质导向钻井技术是在世界范围内的勘探开发形势面临复杂地质条件的背景下和随钻测量技术日趋成熟的基础上发展起来的，是20世纪90年代国际钻井界发展起来的前沿钻井技术之一，该钻井技术以实时测量多种井底信息为前提，利用随钻测量数据和随钻地层评价测井数据与没定的储层地质特征进行实时评价和分析，根据评价结果来精确地控制井下钻具命中最佳地质目标。
实时测得的井底信息包括两类:一类是地质参数，包括电阻率、自然伽玛、岩性密度、声波、地层倾角等;另一类是工程参数，包括井斜、方位、工具面角、井底钻压、井底扭矩和井底压力等。
无线随钻测量系统是地质导向钻井技术的主要组成部分，可以在随钻测量井眼轨迹几何参数的同时实时测取地质参数，绘制出电阻率、自然伽玛等测井曲线，并以此作为地层分析对比的依据。
地质导向技术的优越性有以下几个方面:（1）连续的井眼轨迹控制，减少了起下钻次数。
(2)钻头处的井斜传感器减少了大斜度井、水平井的井斜误差，减少了井眼的曲折度，增强了井眼位移延伸能力，减少了摩阻对钻柱的磨损。
(3)钻头钻速传感器能使司钻最佳使用导向马达，由此可提高机械钻速，延长马达的使用寿命，减少起下钻换钻具的时间。
(4)近钻头传感器使钻头处参数测量的滞后时间接近于零，能使井眼最大限度地保持在油藏内。
(5)方位伽玛射线测量能在钻头处进行地层对比，这对探测标志层、确定套管下深和取心层位是非常有用的，同时还可使司钻确知是否钻穿地层的顶部或者底部。
水平井随钻地质导向技术在南海某气田的应用
164DF气田Y2Ⅱ上气藏是在泥底辟发育背景下形成的以构造控制为主的气藏。
经过十多年的开发，目前气田整体已经进入递减期，有必要增加调整井，本次调整方案在Y2Ⅱ上气组部署一口调整井A2H，设计井深4558.96m，垂深1412.36m，水平位移3074.51m，最大井斜90.73度。
钻井难度大，需要地质导向技术实时指导，保证油藏钻遇率。
1 水平段储层特征分析邻井Y 2Ⅱ上气藏特征为：自然伽马在65A P I -95API之间，深电阻率一般大于2.1ohm.m，最高达到5.5ohmm；岩性为粉砂岩，局部为泥质粉砂岩；油藏剖面来看，水平段前端气层厚度在24m左右，水平段中后部气层加厚，气水界面为-1396m。
2 水平井地质导向及调整2.1 模型建立对目的层在三维空间上进行刻画，建立精细地质导向模型，利用邻井电测曲线进行目的层段沉积微相划分，精细刻画水平井周围小范围内的沉积相图，预测目的层砂体在平面上的展布形态，绘制水平井周围隔夹层分布图，研究水平井周围隔夹层分布情况，在垂向上对目的层砂体进行刻画，以过水平段气藏剖面作为垂向地质导向模型见图1。
图1 A井水平段钻前模型及轨迹设计图2.2 实钻入砂分析在M D 3873m /T V D 1419.3m 附近钻遇目的砂体Y 2Ⅱ上气组，成功入砂，垂深较设计加深21m，构造加深12.7m，当前进入气层约3.5m；距离气水界面（-1396m）17m，参考构造解释地层倾角约1.1°下倾，穿过一个构造低点后，地层转上倾0.8~1°，出套管后需要尽快增斜，远离气水界面。
2.3 水平段地质导向及调整结合钻前预测模型，钻至MD4030m/TVD1431m，井底约89.5°；地质导向分析目前井底距气水界面约9.6m；岩屑录井显示泥质含量较重，储层物性整体偏差，可能受侧积区的影响，模型显示顶部3.5m厚的储层更优质，继续按设计增斜。
实钻至MD4144m/TVD1429.85m，井底约90.7°；距气水界面约10.8m，综合分析认为轨迹逐渐远离侧积区；物性逐渐变好，稳斜钻进。
胜利油田水平井地质导向钻井技术
石油工程技术PETROLEUM%%ENGINEERING%&%TECHNOLOGYVol.6,%No.1%Mar.%2008第6卷第1期2008年3月*基金项目：“十五”国家科技攻关项目“复杂油气藏配套钻井技术及关键装备研究”（2003BA613A-11）和中国石化集团“十条龙”科技攻关项目“地质导向钻井技术研究”（JP03009）的部分成果收稿日期：2007-12-13改回日期：2008-01-30作者简介：闫振来（1965—），男，1988年毕业于石油大学（华东）钻井工程专业，2005年获中国石油大学（华东）石油与天然气专业工程硕士学位，高级工程师，现主要从事钻井工艺研究和复杂结构井钻井新技术推广应用工作。
联系电话：（0546）8501218，E-mail ：yanzl@ ，通讯地址：山东省东营市北一路827号钻井工艺研究院钻井所。
地质导向钻井（Geo －Steering Drilling ）技术是20世纪90年代国际钻井界发展起来的前沿钻井技术之一。
该技术是在世界范围内的勘探开发面临复杂地质条件背景下和随钻测量（MWD ）技术日趋成熟的基础上发展起来的，是地质信息、随钻测井（LWD ）仪器响应和用于引导井眼进入目的层并保持在目的层内的钻进技术的综合[1]。
其在钻井过程中以油气目的层为最终控制目标，通过实时测量多种井底信息，对所钻地层的地质参数进行实时评价，从而精确地控制井下钻具命中最佳地质目标。
国外的地质导向钻井技术在20世纪末已经相当成熟，能够实时测量近钻头处的多种地质参数和工程参数，进行钻井效率和风险管理的实时决策，地质导向至储层最佳部位。
国内因仪器研制与技术研究起步较晚，基本上处于国外第一代产品的初期水平[2,3]，但地质导向钻井的重要性和潜在经济价值早就为国内钻井界所瞩目。
胜利油田瞄准国际前沿钻井技术，率先开展了适合中国国情的地质导向钻井技术研究和应用工作，并取得了良好效果。
水平井随钻地质导向方法及应用探讨
水平井随钻地质导向方法及应用探讨摘要：随钻地质导向技术在提高水平井钻井成功率和水平段有效率方面发挥重要作用，近年来，随着水平井在油气田开发中应用越来越普遍，地质导向技术也得到了广泛应用。
为了提升地质导向技术应用效果，对随钻地质导向工作方法进行了总结，并着重探讨了水平段钻头出层位置判断、地层倾角计算、地层视厚度分析等，具有一定参考意义。
关键词：水平井；地质导向；工作方法；应用1前言国内外统称的地质导向技术, 主体是LWD仪器本身。
导向工程师先是结合油藏特点, 建立地层模型, 再利用LWD测量的各项参数, 不断修正模型, 以期达到和实现地质目的。
随钻地质导向对水平井钻井而言是十分重要的, 不能将其等同于常规直井的跟踪录井工作, 这是油田的地质认识精度和水平井钻井的特殊性所决定的。
水平井钻井相比与直井钻井有其特殊性。
水平井在钻进过程中, 当钻头在到达靠近油层的深度时, 井斜达到90度左右, 几乎与油层平行。
此时,钻头在垂向上变动的能力很小。
这种情况下, 即使构造的变化幅度很小, 为进入油层而浪费的水平进尺也会很长, 而且还会增加钻井风险。
为了弥补地质认识精度方面的不足, 适应水平井钻井的特殊性, 在水平井钻井实施过程中, 加强了水平井随钻地质导向工作, 通过系统而正确的随钻地质导向, 做到了尽可能提前发现地下情况的变化, 及时对水平井的设计参数做出修正, 指导调整钻井轨迹, 减少无效进尺, 从而提高钻井成功率和水平段有效率则显得尤为重要。
2 水平井地质导向工作方法把水平井随钻地质导向工作总体分为两各阶段。
第一阶段包括钻导眼和造斜到进入油层以前的过程, 即钻导眼和造斜段过程。
这一阶段地质导向工作主要是循环进行“预测-验证-修正”三项步骤;第二阶段包括进入油层继续钻进到井底并完钻的过程, 即钻水平段过程。
这一阶段地质导向工作主要是持续进行“寻找-确认-追踪”三项步骤。
图1 水平井地质导向工作流程图在进行第一阶段地质导向工作时, 重点把握两个环节。
地质导向技术在水平井钻探中的应用研究
地质导向技术在⽔平井钻探中的应⽤研究⼀、⽔平井概述和冀东油⽥地质导向技术应⽤概况（⼀）⽔平井概述⽔平井是指钻⼊储集层部分的井眼轨迹呈近⽔平状态的井。
与常规⽣产井相⽐，它的优势在于有效地增加油⽓层的泄露⾯积，提⾼油⽓采收率，提⾼单井产量；并且可以解决以下难题：1、解决⾼稠油、超稠油的开发问题；2、解决地层致密和低渗透层采油产量低的问题；3、有效的开发断层遮挡剩余油藏及构造⾼点油⽓富集区。
（⼆）国内外各油⽥⽔平井技术发展及现状⽔平井最早出现于美国⼆⼗世纪20～30年代，40～70年代美国、前苏联等国实施了⼀批⽔平试验井，因受当时技术⽔平的限制，各项技术不配套，虽能钻成⽔平井，但难以⽤于⽣产，加之钻井费⽤⾼，限制了⽔平井的发展。
80年代，随着新技术发展，加上⼀些特殊油藏⽤直井的⽅法已⽆法开发，或者效益很低，因⽽，⽔平井技术⼜得到了发展，美国、加拿⼤、法国等国开展了⽤⽔平井开发油⽓藏的研究，在⽔平井油藏⼯程、钻井、完井、测井、射孔、增产措施、井下⼯具以及井下作业等⽅⾯均有重⼤突破，尤其是80年代中期因油价较低⽔平井技术得到迅速发展，⽔平井开采技术已逐步配套。
90年代开始⼤规模推⼴应⽤，已作为成熟的常规技术应⽤于⼏乎所有类型的油藏。
到⼆⼗世纪末，全世界已完钻⽔平井23385⼝，主要分布于美国、加拿⼤、前苏联等69个国家，其中以美国和加拿⼤为主（分别为10066⼝和9665⼝），每年完钻1000⼝左右。
应⽤⽔平井技术的油藏主要是裂缝性油藏，约占53%；其次是底⽔和⽓顶油藏，约占33%。
据不完全统计，⽔平井钻井成本已降⾄直井的1.5～2倍，甚⾄有的⽔平井成本只是直井的1.2倍，产量是直井的4～8倍。
我国在⼆⼗世纪60年代开始初步应⽤⼤斜度井和⽔平井，1965年在四川磨溪钻成第⼀⼝⽔平井—磨3井，但限于当时的技术⽔平，未取得应有的效益。
“⼋五”期间，我国将⽔平井技术列为重点攻关技术，相继在胜利、新疆、辽河等油⽥开展攻关，率先进⾏了⽔平井的研究和实践，⼆⼗世纪90年代中后期，该项技术开始得到了快速发展和⼴泛应⽤。
斯伦贝谢水平井随钻测井地质导向技术介绍 共25页
方法2,方位成像技术
方法3：深边界探测技术
Courtesy of Statoil Veslefrikk Field
Real Time Boundary Direction
22
Real Time Distance to Boundary
目录
斯伦贝谢钻井与随钻地质导向技术简介
斯伦贝谢随钻地质导向定义 斯伦贝谢钻井与随钻地质导向技术核心 斯伦贝谢主要随钻地质导向技术及在国内气藏中应用
14 ¾” -12 ¼” Bit Sizes
10 5/8” Bit Size
9 7/8” -8 ½” Bit Sizes
6 ½” -5 3/4” Bit Sizes
Xceed
vorteX
独特的工作原理 减少与井壁接触 更高的改变井轨能 力，近钻头井斜
井下附加动力 可使用X5或Xceed 承受更大钻压，输出 更高扭矩
红色的曲预线期代反表应模拟 的预期AcA反tAucac应tltuuloaagllslloodggossnot
maddtcoohnnmooottdeled
AnmmlAnmoocogaocottsttuducdum.l实线maeoahealgall测不mmlalelmmmloseoolt.ltodgc曲吻oaodggocaosghdtssdghtdcl线合.cleos.eoehsdhlg与llegdoeedsdsd模doon..o拟t 曲
质导向 实时方向性伽马测量
sonicVISION 声波
新的高能宽带发射器: 4-25Khz
sonicVISION memory
更强的地层信号,可兼容频率用于地层耦合,
声波孔隙度
这种频宽使得斯通利波能够用于快地层（如
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五、软件编制
优化稳斜角
水平井随钻地质导向钻井技术研究
一 研究目的及意义
汇
二 研究任务及完成情况
报
三 国内外研究现状
提
四 主要研究成果
纲
五 软件的编制
六 结论及建议
26
六、结论及建议
结论
1.本套基于现有LWD资料的水平井地质导向流程，是一套适用范 围更广而有效的地质导向方法，实现资源共享，最大限度地提高水 平井钻遇率。
四、主要研究成果
油藏认识、构造分析及地质剖面预测技术
目的层微构造变化实时监测技术
水平段井身轨迹纵向调整技术
计算机建模，随钻数据处理及可视化技术
LWD随钻测井资料解释技术
四、主要研究成果
应用
设计 油层
下倾地层油层滞后
设计 油层
上倾地层油层滞后
油层滞后容易浪费水平段
实际 油层
四、主要研究成果
应用
下倾地层油层提前
上倾地层油层提前 油层提前容易从油层底部钻穿
实际 油层
设计 油层
设计 油层
技术流程
随 钻 地 质 导 向
四、主要研究成果
钻前准备 造斜段
邻井井震资料
当前井设计资料
预测
预测标志层层位
验证
根据钻井揭示情况 验证预测结果
更新
更新地质模型
寻找
寻找目的层
水平段
确认
综合分析确认油层
追踪
调整井眼轨迹进行 油气追踪
三、国内外研究现状
国内研究现状
胜利油田成功研制带伽马和电阻率 的LWD仪
•50余口井成功进行地质导向 •开发的最小油层厚度0.8m •有效钻遇效94%
CGDSI
•可测钻头前方0.4m电阻率 • 172和X203两套系列 •具有年产50套能力
1997
2001
2006
2007
2010
胜利油田引进FEWD
纲
五 软件的编制
六 结论及建议
22
五、软件编制
优化稳斜角
设计模型
αc
Lm
h R
αt
程序界面
五、软件编制
优化稳斜角
2004年《石油钻采工艺》第6期《基于地质导向的水平井中靶 优化设计》一文中按照不同方法计算储层探顶稳斜角为86°。在 本例中选出相同的参数计算稳斜角同为86°，验证程序的正确性。 同时涉及的主要参数也易于获取，该方法计算稳斜角简单可行。
贝克休斯
1997年推出的AutoTrak地质导向钻井系统，实现连续井斜、方位的调整， 自动定向控制，使机械钻速大为提高，适用于高开发难度的特殊油藏。 AutoTrak G3 RCLS系统代表其最高水平
哈里伯顿
1997年GeoPilot投入商业应用以来在挪威、加拿大、墨西哥海湾等国家和 地区成功应用并且获得了良好的效果。
四、主要研究成果
钻前准备
确定地层产状、标志层及目标层层位
四、主要研究成果
标志层
造斜段
四、主要研究成果
验证
根据钻井揭示的地层信 息验证目标层垂深、水 平位移。
预测
预测目标层顶面的构造 深度、目标层厚度以及 构造和目标层在水平段 方向上的变化趋势。
更新
修正靶点的垂深、靶前 距和入靶井斜角，调整 井下钻具姿态修改井眼 轨迹。
导眼井
四、主要研究成果
直 导 眼
斜导眼
为什么打导眼井？
导眼井是在井位地质 条件认识不明确的情 况下，为确定准确层 位，为水平段施工做 基础而打的井。其目 的是了解目的层岩性、 物性、电性、含油性、 油气藏的油水关系、 构造情况及其变化等， 旨在确定水平井的A 靶。
水平段
四、主要研究成果
确认
综 合 LWD 判 断 层 位 归 属，确定油气层。
水平井随钻地质导向钻井技术研究
一 研究目的及意义
汇
二 研究任务及完成情况
报
三 国内外研究现状
提
四 主要研究成果
纲
五 软件的编制
六 结论及建议
8
三、国内外研究现状
国外研究现状
斯伦贝谢
1993年推出IDEAL系统，在北海成功应用 1999年相继推出VISION LWD系列 2005年推出SCOPE LWD系列 目前POWER DRIVE 地质导向钻井系统代表其最高水平
DQNBMSI
•井斜0.88 m •方位伽马0.93 m •方位电阻率 0.98 m
SL-NBGST
•识别地层界面 •盐16斜19井现场试
验获得成功
水平井随钻地质导向钻井技术研究
一 研究目的及意义
汇
二 研究任务及完成情况
报
三 国内外研究现状
提
四 主要研究成果
纲
五 软件的编制
六 结论及建议
11
核心技术
2012届本科毕业论文答辩
水平井随钻地质导向钻井技术研究
指导老师：尹虎 毕业设计学生：方金川
1
水平井随钻地质导向钻井技术研究
一 研究目的及意义
汇
二 研究任务及完成情况
报
三 国内外研究现状
提
四 主要研究成果
纲
五 软件的编制
六 结论及建议
2
一、研究目的及意义
存在的问题
油层提前
油层滞后 深度不确定
构造不确定
2.地质导向方法的研究和应用是实现水平井准确入靶与达到钻井 目的的重要保证。
3.水平井地质导向技术从被动盲目的调整，转变为融入投产思想 在整个导向过程中，使跟踪调整更加主动灵活。
寻找
寻找目的层使井眼轨迹 尽快进入目的层
追踪
根据LWD资料不断调整 井眼轨迹，追踪油气层 钻进，实现地质设计规 定的水平段长度，使水 平段轨迹处于储层最佳 部位，保证水平井的储 层钻遇率。
水平井随钻地质导向钻井技术研究
一 研究目的及意义
汇
二 研究任务及完成情况
报
三 国内外研究现状
提
四 主要研究成果
断层
解决手段
随钻地质导向钻井
一、研究目的及意义
地质导向软件系统
地
面
控
制 指
双向通讯
令
一、研究目的及意义
意义
客户需求
日进尺
减少非生产时间 提高机械钻速 降低垂深起伏
高效钻井
钻井与测量
提高有效钻遇率
油藏
井眼轨迹始终位于储层 最佳位置
水平井增储上产
水平井随钻地质导向钻井技术研究
一 研究目的及意义
汇
二 研究任务及完成情况
报
三 国内外研究现状
提
四 主要研究成果
纲
五 软件的编制
六 结论及建议
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二、研究任务及完成情况
研究任务
调研国内外水平井地质导向技术的发展及现状 结合国内外先进的地质导向系统在油田的使用情况，
建立一套基于LWD资料的地质导向工艺流程 编写水平井储层探顶稳斜角的计算程序
完成情况
总结了地质导向的核心技术 建立了一套基于LWD资料的地质导向工艺流程 实现了水平井储层探顶稳斜角优化的程序编制
钻前准备
四、主要研究成果
当前井数据
井位坐标、补心海拔、井斜数据
当前井分层资料
单井分层数据、小层划分资料、断点深度
邻井测录井资料
•常规测井数据 •常规录井数据 •孔、渗、饱
•泥质含量、含油饱和度等属性参数 •油气水干层测井解释成果表
地震资料
原始地震数据体、地震反演数据体
LWD资料
井斜、方位、伽马、电阻率、地层密度、中子孔隙度、声波