随钻测井

随钻测井

一、随钻测井的引入

在油气田勘探、开发过程中，钻井之后必须进行测井，以便了解地层的含油气情况。一般来说,测井资料的获取总是在钻井完工之后，再用电缆将仪器放入井中进行测量. 遇到的问题：

1、某些情况下，如井的斜度超过65 度的大斜度井甚至水平井，用电缆很难将仪器放下去

2、井壁状况不好易发生坍塌或堵塞

3、钻完之后再测井，地层的各种参数与刚钻开地层时有所差别.(由于钻井过程中要用钻井液循环，带出钻碎的岩屑，钻井液滤液总要侵入地层

二、随钻测井的概念

随钻测井(因为它不用电缆传输井下信息，所以也称为无电缆测井)：是在钻开地层的同时, 对所钻地层的地质和岩石物理参数进行测量和评价的一种测井技术.

首先，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的时间，从钻井—测井一体化服务的整体上又节省了成本。

其次，随钻测井资料是在泥浆侵入地层之前或侵入很浅时测得的，更真实地反映了原状地层的地质特征，可提高地层评价的准确性.

而且，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加大以致于不能作业时，随钻测井是唯一可用的测井技术。

另外，近二十年来海洋定向钻井大量增加。采用随钻定向测井，可以知道钻头在井底的航向，指导司钻操作；可以预测预报井底地层压力异常，防止井喷；可以提高钻井效、钻井速度和精度，降低成本，达到钻井最优化

（现代随钻测井技术大致可分为三代）

●20 世纪80 年代后期以前属于第一代

可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。

●20 世纪90 年代初至90 年代中期属于第二代

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臵。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。

●20 世纪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。

三、随钻测井的原理

⒈随钻测井仪包括井下仪器、信号通道和地面仪器三个主要部分。

⑴井下仪器装在井底钻头附近，由传感器、电子线路、电源及信号发送器组成。被测参数成二进制数码后，由信号发生器经信号通道送到地面。

⑵信号通道可以是泥浆流、钻杆或大地。在井口有信号接收传感器，将接收到的信号送入地面数据处理装臵。

⑶地面仪器可以显示井下被测参数的瞬时值，也可以把它们随时间变化过程记录下来。

⒉随钻测井作业及仪器的安装

用随钻测井系统作业比电缆测井作业简单，首先在地面把各种随钻测井仪器刻度好，然后把他们对接起来进行整体检验，再把随钻测井仪接在钻杆的底部，最后接上底部钻具总成和钻头，就可以进行钻井和随钻测井作业了。

随钻测井中的井下仪器安装与常规测井仪器基本相同，不同的是各仪器单元均安装在钻铤中，这些钻铤必须能够适应正常的泥浆循环。

⒊随钻测井的关键问题—信号通道现在美国流行四种信号通道，如表1 所示

表中列出的四种信号通道各有优越点，但其中泥浆压力脉冲信号通道占领先地位，故这里仅研究泥浆压力脉冲随钻信号通道

泥浆压力脉冲随钻测井信号通道是随钻测井中最理想的信号通道。

简单地说，是将被测参数转变成钻井液压力脉冲，随着钻井液循环传送到地面。

具体来讲，是在钻杆的泥浆通道上设臵一个阀门机构，造成钻杆内泥浆流动压力的瞬时变化，从而产生一个压力脉冲。此压力脉冲以一定速度传到地面，被装在泥浆立管上的压力传感器接受。

常见的泥浆发生器有正脉冲发生器（图8）、负脉冲发生器（图9）、连续脉冲发生器（图10）以正脉冲（阀门的动作使钻杆内你将压力瞬时升高）发生器为例，反之可推出负脉冲发生器的定义及原理。

工作原理：被测参数经数字化编码后，变成高“1” 、低“0”电信号，由它控制钻井液脉冲发生器的蘑菇头，当编码为“1”时，蘑菇头上移，使流经锥形口的钻井液阻力增加，产生附加压力。当编码为“0”时，蘑菇头向下回到原位，压力降至正常。

图10 所示，在钻杆内的泥浆通道上有上下两个带槽的固定圆盘，下盘可有电机带动。通常泥浆流的冲力可使下盘旋转，转速约为12rad/s, 在地面上便可接收到近12 千赫的正弦信号。当需要发射信号时，只要给电机施加电信号，使之带动圆盘反向旋转。

各种泥浆压力脉冲发生器都有暴露于泥浆流内的可动部件，要保证它们在井下工作中灵活可靠又防震耐磨。（制作的保密工作很强）各公司研制的随钻测井仪虽然具体线路不同，但功能大致一样。

四、随钻测井的类型

1、随钻电阻率测井

随钻电阻率测井是随钻测量技术的核心之一，是及时评价油层的关键技术。最新随钻电阻率测量技术是对地层的传导性进行响应,而不是对地层电阻率特征响应。技术核心是在钻杆内设臵电磁波及自然伽马能谱仪器。

最新的电阻率随钻测MPR(Multiple propagation resistivity) 技术属于补偿式电磁波传播电阻率仪器，它有两组补偿发射天线，接收器采用接收上下对称发射器信号的方式进行补偿测量。MPR 测量原理图MPR 技术井下仪器MPR 技术的主要特点：

1)精度高，探测范围大；

2)入剖面多参数测量；

3)井眼影响小；

4)降低了油基泥浆不良影响的敏感性；

5)改进了薄层电阻率响应；

6)提高了水平井中层边界划分能力。

2、随钻声波测井

20 世纪90 年代后期，在随钻声波测井技术问世后不久，有作业者使用随钻声波测井技术在几个大型作业区进行了实验，旨在提高钻井效率。声波特性参数测量技术APX(Acoustic Proper ties explorer) 是贝克阿特拉斯公司最近推出的声波参数随钻测井新技术。

APX 仪器结构如右图所示。

宽频声源在远离钻头方向,24 个接收器组成阵列数据采集系统(6 组,每组4 个) 。系统配有井下组合模块式数据采集系统及数据实时处理系统。发射器以适当的频率向地层发射声能,阵列接收器接收沿井壁传播的波形能量。声波传感器采用圆柱形压电器件。