随钻声波测井系统技术参数
美国斯伦贝谢随钻声波测井新技术
根 据 所 需 的 物 理 记 录， 可 将 声
波信号中识别出来 [1]。
波测井仪设计成一组发射器（声源），
很 多 物 质 都 有 各 自 具 体 的 声 波 用于产生特定形式的压力脉冲。最基
慢度（下表）。例如纵波通过钢材的 本 的 方 式， 也 是 各 种 声 波 测 井 仪 常
慢度是 187 微秒 / 米（57 微秒 / 英尺）。 用 的 类 型 是 单 极 子 声 源。 单 极 子 声
波快。
于快地层这种情况。
声源的测井仪记录的资料中提取。在
临界折射的纵波在井筒中产生的
如果地层的横波慢度大于井筒流 非常需要这些资料的井段通常也无法
头波以地层纵波速度传播 [3]。根据惠 体的纵波慢度（这种情况被称为慢地 获得。
更斯原理，井壁上每一点上的纵波都 层），纵波在到达井筒时仍然会发生折
单极子声源在测量慢地层横波资
偶极子声源也具有定向性，利用
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定向接收器阵列和两个互成 90°的声 源，工程师能够得到井筒周围的定向 横波资料。这种交叉偶极测井方法提 供了最大、最小应力方位，径向速度
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分布和各向异性横波资料的方向。 上世纪 80 年代引入了将快地层中
使用的单极子声源纵波和横波数据与
Jeff Alford Matt Blyth Ed Tollefsen 美国得克萨斯州休斯敦
John Crowe 雪佛龙卡宾达海湾石油有限公司 安哥拉罗安达
Julio Loreto 得克萨斯州Sugar Land
Saeed Mohammed 沙特阿拉伯宰赫兰
随钻声波测井新技术
工程师根据声波测井仪记录的声波资料以更高的安全系数提 高钻井效率，优化完井方式。LWD 声波测井仪是在上世纪 90 年 代中期问世的，能够记录纵波资料，但不能记录所有地层的横波 资料。新型 LWD 声波测井仪能记录以前无法得到的横波资料，工 程师正在利用横波资料优化钻井作业，确定最佳钻进方向，识别 具有更好完井特征的岩层。
随钻核磁共振测井技术参数
INTEQ 的6 ¾” MagTrak™随钻核磁共振测井技术提供实时总孔隙度，不需要放射源和岩性参考。
通过石油工业标准定义的T 2分布，随钻核磁共振测井可以得到自由水和束缚水含量，流体饱和度以及孔隙特征。
MagTrak 随钻测井工具有着很高的垂直分辨率。
探测直径可达12.6”。
6 ¾” 的MagTrak 工具可以适用8 3/8” – 9 7/8” 大小的井眼。
预先设定操作模式，简易井上操作。
这种模式能够适应绝大多数地层和流体特性。
■ “孔渗核磁”模式：可以得到总孔隙度，毛管束缚水孔隙度，粘土束缚水孔隙度和预测的渗透率 ■ “孔渗核磁+轻烃”模式：可以得到总孔隙度，毛管束缚水孔隙度，粘土束缚水孔隙度，预测的渗透率和轻烃饱和度对于特殊的应用也可以自定义测量参数。
每一种模式的原始数据都在井下处理。
经计算的地层性质参数，如总孔隙度和束缚水孔隙度等可以实时传输到地面。
所有原始数据都被储存在内存中，工具出井后可下载，进行高级处理。
MagTrak 随钻测量工具由一个传感器短节和两个扶正器组成。
工具下面需要配置一个柔性短节以减少震动。
MagTrak 传感器短节有独立的发电装置，需要泥浆驱动发电。
服务优势：■ 核磁共振随钻测量数据- 总孔隙度和有效孔隙度(实时数据) - 自由水孔隙度和束缚水孔隙度(实时数据) - 预测的渗透率(实时数据) - 孔隙特征- 轻烃饱和度■ 优化的井下测量环境- 原始地层- 无污染的井眼■ 可适用于高井斜井■ 高的垂直分辨率■ 对定向测量没有磁干扰■ 低的震动敏感性技 术 参 数 表6 3/4" MagTrak6 3/4" MagTrak 井眼尺寸 8 3/8“ - 9 7/8“传感器距底端位置 9.97ft(3.04m)公称外径 6 3/4" (17.15cm)公称直径12.6“(320mm)两个低震动扶正器回波间隔可自定义,最小0.6ms 套筒长度9.6“(24.5cm)回波数可自定义,最大5000外径1/8“欠尺寸共振频率500kHz 总长/总重名义磁场梯度 2.0G/cm 传感器带下扶正器 24.2ft(7.4m)3 197lbs(1 450kg)内存384MB,相当于340小时上扶正器 5.7ft(1.73m)705lbs(320kg) 2.8"(70mm)电源泥浆涡轮发电*静态纵向分辨率接头纵向分辨率 2 ft(钻速50ft/hr 和1空隙单位) 4 ft(钻速100ft/hr 和1空隙单位) NC50下：INTEQ 标准扣NC50NC50下：INTEQ 标准扣NC501 300 - 2 500 lpm 1 000 - 1688 lpm 最大钻压562 022 lbf(2 500kN)最大扭矩（钻头处）23 500ft-lbf(32 kNm)最大失效扭矩（钻头处）47 500ft-lbf(65 kNm)最大失效拉力无旋转持续操作无旋转最大温度最大最小操作时300°F (150°C)-14°F(-10°C)极限温度347°F(175°C)-40°F(-40°C)最大静水压25 000 psi (1 725 bar)泥浆类型不含铁矿粉，不含海绵铁最小泥浆电阻率0.02ohm-m 最大轴向,径向,切向震动参阅《补充技术参数》881 251 lbf (3 920 kN)1 162 262 lbf (5 170 kN) 最大狗腿度值对应相应的钻具组合，它受到不同参数的影响，如钻具组合方式，井身结构，钻进模式(造斜、降斜或稳斜)。
随钻声波测井仪控制和数据处理系统设计
第33卷 第6期2009年12月测 井 技 术WELL LO GGIN G TECHNOLO GYVol.33 No.6Dec 2009基金项目:国家自然科学基金项目(10534040、40874097)、国家863项目(2006AA060103)资助作者简介:肖红兵,男,1968年生,高级工程师,博士研究生,主要研究方向为随钻测井技术。
文章编号:1004Ο1338(2009)06Ο0555Ο04随钻声波测井仪控制和数据处理系统设计肖红兵1,2,鞠晓东1,卢俊强1(1.中国石油大学资源与信息学院,北京102249;2.中国石化胜利油田钻井工艺研究院,山东东营257017)摘要:介绍一种随钻声波测井仪控制和数据处理系统硬件电路和软件设计方案。
随钻声波测井仪控制和数据处理系统以MCU 、DSP 和CPLD 芯片为核心,MCU 负责仪器工作模式选择及测量数据传输,DSP 和CPLD 协同控制声波发射接收时序,并进行快速数据处理,控制和数据处理系统与声波发射接收系统之间采用高速总线传输数据和命令。
根据仪器不同功能需要,采用地面工作模式、延时模式、测井模式等3种工作模式,结合数据传输需要,提供了不同的通讯接口。
整个设计符合测量、传输的实时性要求以及低功耗要求,适用于随钻声波测井仪。
关键词:随钻声波测井;控制和数据处理;工作模式;实时性中图分类号:P631.53 文献标识码:ADesign on Control and Data Processing System of Acoustic Logging While Drilling ToolXIAO Hong 2bing 1,2,J U Xiao 2dong 1,L U J un 2qiang 1(1.Facutty of Natural Resousce &Information Technology ,China University of Petroleum ,Beijing 102249,China ;2.Drilling Technology Research Institute ,SINOPEC ,Dongying ,Shandong 257017,China )Abstract :The circuit and software design on cont rol and data process system of acoustic L WD(Logging While Drilling )tool was int roduced.The system is based o n t he microcont roller ,digit 2al signal p rocess (DSP )and complex programmable logic device (CPLD ).The operation mode and data t ransmission of t he tool is co nt rolled by t he microcont roller ,while DSP and CPLD con 2t rol t he sequence of t he acoustic wave transmission and receive ,and p rocess data in real time.High speed t ransmission bus is applied in t he command and data t ransmission between t he system board and t he acoustic wave t ransmitter and receiver board.According to different f unctions of t he tool ,t hree operation modes of t he tool (surface mode ,delay mode and logging mode )are ap 2plied ,and multi communication interfaces are provided for data transmission.The design meet s t he demand of measurement ,real 2time data t ransmission and low power dissipation and can be ap 2plied in t he acoustic L WD tool.K ey w ords :acoustic L WD ,control and data p rocessing ,operation mode ,real 2time0 引 言与电缆声波测井仪器不同,在随钻声波测井中,受传输速率的限制,控制和数据处理均在井下快速完成。
随钻测井
内容摘要摘要：随钻测井是在钻开地层的同时实时测量地层信息的一种测井技术,自1989年成功投入商业应用以来得到了快速的发展,目前已具备了与电缆测井对应的所有技术,包括比较完善的电、声、核测井系列以及随钻核磁共振测井、随钻地层压力测量和随钻地震等技术,随钻测井已成为油田工程技术服务的主体技术之一。
随钻测井(LWD)技术的萌芽只比电缆测井晚10年。
由于基础工业整体水平的制约,随钻测井技术在前50多年发展缓慢。
其业务收入和工作量快速增长。
勘探开发生产的需要仍是随钻测井继续发展的强劲动力。
作为一种较新的测井方法,随钻测井技术仍有许多有待发展和完善的方面,尤其是数据传输技术、探测器性能、资料解释和评价等。
关键词：随钻测井 LWD 研究进展第一章随钻测井技术现状迄今为止,随钻测井能提供地层评价需要的所有测量,如比较完整的随钻电、声、核测井系列,随钻地层压力、随钻核磁共振测井以及随钻地震等等。
有些LWD 探头的测量质量已经达到或超过同类电缆测井仪器的水平。
1.1随钻测井数据传输技术多年来,数据传输是制约随钻测井技术发展的“瓶颈”。
泥浆脉冲遥测是当前随钻测量和随钻测井系统普遍使用的一种数据传输方式。
泥浆脉冲遥测技术数据传输速率较低,为4~10 bit/s,远低于电缆测井的传输速率,这种方法不适合欠平衡水平井钻井。
电磁波传输数据的方法也用于现场测井,但仅在较浅的井使用才有效。
哈里伯顿公司的电磁波传输使用的频率为10Hz,在无中继器的情况下传输距离约10000 ft。
此外,声波传输和光纤传输方法还处于研究和实验阶段。
1.2随钻电阻率测井与电缆测井技术一样,随钻电阻率测井技术也分为侧向类和感应类2类。
侧向类适合于在导电泥浆、高电阻率地层和高电阻率侵入的环境使用,目前的侧向类随钻电阻率测井仪器能商业化的只有斯伦贝谢公司的钻头电阻率仪RAB及新一代仪器GVR。
GVR使用56个方位数据点进行成像,图像分辨率比RAB有较大提高。
最新随钻声波测井仪器的技术性能
最新随钻声波测井仪器的技术性能近年来，声波测井技术已成功应用于随钻测量(MWD)和随钻测井(LWD)中。
随钻声波测井技术为钻井施工和储层评价提供了全面的数据支持和测井解释。
目前，国外三大公司分别推出了最新的随钻声波仪器，它们分别是贝克休斯公司的APX随钻声波测井仪，哈里波顿Sperry Drilling Service公司研制的双模式随钻声波测井仪器（BAT）和斯伦贝谢公司研制的新一代随钻声波仪器sonicVISION。
下面我们对三种仪器的性能分别进行介绍和对比。
1．APX随钻声波测井仪APX随钻声波测井仪由贝克休斯公司INTEQ公司生产，其结构简图见图1。
该仪器声源以最佳频率向井眼周围地层发射声波，声波在沿井壁传播的过程中被接收器检测并接收。
接收器采用了先进的嵌入技术，将接收到的声波模拟信号转换为数字信号，以获取地层声波时差(△t)，而后将原始声波波形数据和预处理的声波波形数据存储在高速存储器内。
仪器的主要技术性能●计算机模型(FEA)：该模型是为声学仪器的优化配置而设计，同时具备有助于不同窗口模式的评价和解释。
●全向发射器：与典型的LWD仪器等单向的有线测井仪不同，APX发射器使用一组圆柱形压电晶体，对井眼和周围地层提供3600的覆盖范围，其声源能够在10～18，000Hz频率范围内调频，并可以单极子和偶极子发射。
●全向接收器阵列：6×4接收器阵列，间距228.6mm。
这种全向结构类似于XMAC电缆测井系统，接收器阵列与声源排成一条线，以实现径向多极子声波激发。
●接收器。
该仪器的声源具有优化发射频率功能，其接收器有几个比仪器本身信号低很多的波段，可以显著减少接收器及钻柱连接的干扰。
在关掉发射源的情况下，该仪器测试到的信号主要来自于频率低于5KHz的PDC钻头噪音。
●较大的动力范围。
该仪器具有较大的信号采集动力范围，能够显著提高信号穿越地层的能力，有助于信号的提取。
●四极子波技术。
首次采用四极子波发射技术，同时兼容单极子和偶极子的信号发射和接收。
SLB随钻测井技术及应用
随钻测井(LWD)技术及应用 WZ11-1 N宋菊 随钻测量技术 Apr-16-20091 Initials 4/18/2009主要内容随钻测井简介 VISION Scope 作业要点环境随钻测井影响2 Initials 4/18/2009随钻测井仪器振共磁核电缆测井仪器CMRproVISION sonicVISION StethoScope TeleScope随钻测井可以实现 的测井项目侧向电阻率 电磁波传播电阻率DSIPeriScope seismicVISIONgeoVISION Xceed/Vortex3 Initials 4/18/2009谱获俘、马格西、规常EcoScope试测力压层地 像成率阻电 率阻电向侧波声MDT岩性密度 光电指数 中子孔隙度PEx元素俘获，自然伽马 声波 地层压力 俘获截面 核磁 地层界面 图像AIT ECSHRLS随钻测井能够完成几乎全部测井项目FMI97%以上的随钻测井不再需要重复电缆测井 以上的随钻测井不再需要重复电缆测井传达独立的地层评价电缆测井 随钻测井97%以上的随钻测井不需要重复 相同项目的电缆测井4 Initials 4/18/2009随钻测井的价值决策决策/ 决策/ 产量储层增产地质导向增 值 方 向地层产能和渗透性储层产能 储层评价R Φ R Φ R Φ MR,孔隙度, 饱和度, 岩性, 孔隙度 饱和度 岩性 流体西格马实 时 数 据 构造随钻测井服务 Φ地 元 地层元素 地 元 地 元Rt Rxo孔 密度 隙 光电 度 指数ΦISO向 导 质 质 质 质 地 地 地 地流度 流 流 流e e e PermV地层信息Sc op e实时测井 EcoScopeGVR (RAB) ARC ADN马 伽马 伽马 伽马能谱pe co riS Pe e op Sc tho SteN ISIO ProVSonic VISIONTe le测量工具实时可视化感应 电阻 率侧向 电阻 率试 试 试 测试 力 力 力 压力 层 层 层 地层振 振 振 共振 核 核磁测 测 测 测 探 探 探 探 界 界 界 界 边 层 地 地 地 地西格马中子密度波 声波 声波 声波成像遥 测实时解释LWD测量的项目 测量的项目测量项目5 Initials 4/18/2009随钻测井的优势随钻的测井服务， 随钻的测井服务，并独立进行地层评价 更及时、 更及时、更真实地反映原状地层信息 提供增值服务：优化钻井、 提供增值服务：优化钻井、无源测井和地质导向 省去常规电缆测井， 省去常规电缆测井，提高钻井项目时效198819891990199219931994199619971998199920002001200220052007 2009补偿系列6 Initials 4/18/2009VISION系列SCOPE系列随钻测井的优势测点紧跟钻头，空井时间最短在地层改变之前 在井眼破坏前 在钻井液入侵前 时间决定解释方位性随钻测井方位性测量 井眼成像7 Initials 4/18/2009VISION 系列随钻测井技术arcVISION 感应电阻率– Multiple Depth Resistivity/GRgeoVISION 侧向电阻率– Laterolog & at-bit resistivity/GR/imagingadnVISION 方位中子密度– Density/Neutron/Caliper/ImagingproVISION 随钻核磁共振– Magnetic ResonancesonicVISION 随钻声波– Compressional dtseismicVISION 随钻地震– Seismic While Drilling8 Initials 4/18/2009SCOPE 系列随钻测井技术TeleScope 超高速实时传输– MORE data, delivered FASTER, while drilling – 8-1/2” to 36” hole sizeEcoScope 多功能随钻测井– Multi-function Logging While Drilling – 8-1/2” hole sizesStethoScope 随钻测压– Accurate pressure measurements while drilling – 8-1/2” to 12 1/4” hole sizePeriScope 15 随钻方位性地层边界测量– Directional Deep Measurements – 8-1/2” hole size，6”hole size9 Initials 4/18/2009Ga s O ilW a te r10 Initials 4/18/2009Azimuthal Density Neutron (ADN)Azimuthal Density NeutronADNPowerPulseARC or GVRPowerPak or PowerDrive12 InitialsadnVISIONStabilized or Slick Options13 Initials 4/18/2009平均密度 Vs. 方位性密度扶正器的作用 平均密度可用，但不是最佳 针对standoff(探测器与井壁 间距）的密度校正密度测量 一大进步 在井眼严重扩径或者井壁过 于粗糙情况下，密度校正精 度会降低 ☺引进方位性密度测量， 很好的保证了密度测量的准确性！ 引进方位性密度测量， 很好的保证了密度测量的准确性！14 Initials 4/18/2009密度测量使用方向性测量的优势解决地层各向异性问题 (带扶正器工具) 增加测量的准确性(带或者不带扶正器)井眼扩径问题 侵入的问题能够获得密度成像资料两个磁力计保证成像以及方向性密度能够很好在方位上定位15 Initials 4/18/2009ADN8 随钻测井作业要点无扶正器的ADN8在12 ¼”井眼数据质量问题在低井斜(< 20 deg井斜),滑动与粘卡时, 无扶正器的 ADN8不能提供准确的地层密度测量使用有扶正器的SADN8 重测滑动井段或使用旋转导向(气层有侵入,重测显示油 层) 提供IDD处理 盲区-调整方位, 3-5度16 Initials 4/18/2009ADN8 粘卡-钻速不稳,岩屑沉积- 遇阻17 Initials 4/18/2009ADN and Wireline Log ComparisonADN accuracy agrees with wireline if hole condition is goodADN is better if hole enlarges after drilling18 Initials电阻率工具介绍和应用电阻率工具的类型感应电阻率工具 arcVISION - Array Resistivity CompensatedIMPulse – MWD with GR & 2 MHz Resistivity ARC 3/6/8/9 – GR & 2 MHz and 400 kHz侧向电阻率工具 geoVISION – Resistivity At the BitGVR 6 & 8 – Bit Resistivity, Azimuthal GR, Buttons Resistivity20 Initials21 Initials 4/18/2009ARRAY RESISTIVITY TOOL ARCarcVISION 感应电阻率工具Plateau GR sensor Phase Shift and Attenuation measurements Simultaneous acquisition 2-MHz and 400-kHz frequencies Borehole compensation Multiple depths of investigation22 Initials 4/18/2009ARC 2 MHz Resistivity Transforms23 Initials 4/18/2009电阻率ARCWizard处理方法 处理方法 电阻率Dielectric Invasion Anisotropy EccentricityWizard ProcessingBorehole Shoulder Tool Failure处理是基于仪器的测井响应特征加上一定的测井解释可能性约束来进行的 通过一维反演做出全井段的环境影响识别和校正 给出反演后的地层电阻率 从而给出可靠的地层解释24 Initials 4/18/2009LWD的特殊曲线响应：极化角效应25 Initials 4/18/2009Interpretation Summary26 Initials 4/18/2009Interpretation Summary27 Initials 4/18/2009ARC Phase Shift Resistivity28 Initials 4/18/2009ARC Phase & Attenuation Resistivity resistive invasion29 Initials 4/18/2009随钻测井LWD在直井或者小斜度井中 在直井或者小斜度井中 随钻测井快速解释时不需要考虑极化角效应； 快速解释一般不需要考虑边界效应； 井眼影响，泥浆侵入，各向异性等都可以通过反演来 分析； 需要特别注意井眼状况对中子密度仪器的影响；30 Initials 4/18/2009电阻率曲线为什么会分开?Invasion泥浆侵入 Anisotropy各向异性 Polarization horns边界极化效应 Geometry effects倾角的影响31 Initials 4/18/2009Curve Separation电阻率曲线的分离32 Initials 4/18/2009Polarization Horns 极化角33 Initials 4/18/200934 Initials 4/18/2009Multidepth Resistivity三种深度的纽扣电阻率35 Initials 4/18/2009geoVISION 侧向电阻率适用于高导电性泥浆环境 提供包括钻头，环形电极以及3 个方位聚焦纽扣电极的电阻率 高分辨率侧向测井减小了邻层的影响 钻头电阻率提供实时下套管和取心点的选择 三个方位纽扣电极提供三种深度的微电阻率随钻成像，可解决复 杂的解释问题 实时图像被传输到地面可识别构造倾角和裂缝，以更好地进行地 质导向 实时方向性伽马测量36 Initials 4/18/2009GVR钻头电阻率测量确定完钻、取芯等 钻头电阻率测量确定完钻、 钻头电阻率测量确定完钻测量原理：头接 端上选可仪器末端几英寸和钻头一起作 为发射电极，测量点为该电极 的中点，实现理论上的钻头电 阻率测量 应用： 油基泥浆也可用 实时准确选择下套管深度， 更好地避免钻井风险 确定取芯等实时地质决策STOP钻头电极37 Initials 4/18/2009点 量测率 阻电头钻 膛阀浮 器 感传方下 器正 扶的换 更可场现 马 伽性向方 极电环 焦聚括包 器 感传间中器 感传方上池电GVR Images Improve Drilling DecisionsShallow38 Initials 4/18/2009MediumDeep侧向电阻率成像工具GVR识别裂缝 识别裂缝 侧向电阻率成像工具电缆测井和随钻测井成像对比 FMI GVR纵向分辨率：电缆FMI优于GVR 井眼覆盖率：GVR优于电缆FMI适用于水基泥浆环境 三个方位纽扣电极提供三种深度的微电阻率随钻成像 ，可解决复杂的解释问题 实时图像被传输到地面可识别构造倾角和裂缝，以更 好地进行地质导向和其它地质决策39 Initials 4/18/2009GeoVision Resistivity 侧向电阻率Azimunthal resistivity electrode Ring resistivity electrode Azimunthal gamma ray Bit resistivity electrode5 individual resistivity measurements & Gamma Ray Bit resistivity - the bit used as a measure electrode Ring resistivity - a cylindrical electrode provides a focused lateral resistivity Button resistivity - azimuthally focused electrodes provide 3 depths of investigation Azimuthal gamma ray for steering40 Initials 4/18/2009Bit Resistivity钻头电阻率41 Initials 4/18/2009Resistivity At Bit Application钻头电阻率的应用42 Initials 4/18/2009Ring Measurement 环形电阻率43 Initials 4/18/2009SCOPE 系列随钻测井技术TeleScope 超高速实时传输– MORE data, delivered FASTER, while drilling – 8-1/2” to 36” hole sizeEcoScope 多功能随钻测井– Multi-function Logging While Drilling – 8-1/2” hole sizesStethoScope 随钻测压– Accurate pressure measurements while drilling – 8-1/2” to 12 1/4” hole sizePeriScope 15 随钻方位性地层边界测量– Directional Deep Measurements – 8-1/2” hole size，6”hole size45 Initials 4/18/2009TeleScope – 超高速实时传输当今石油工业中最快 速和稳定的工具 (> 100 bps) 多样的实时测量传输 ，更快的机械钻速proVISION sonicVISION StethoScope TeleScope为苛刻和复杂的钻井 环境设计– – –EcoScope seismicVISION geoVISION Xceed– –46 Initials 4/18/2009高温高压 灵活的钻具组合 自然伽马和连续的 井斜方位 三轴震动测量 井底钻压和粘滑指 数用于钻井优化Advanced Interpretation Using EcoScope MeasurementsEcoScope提供先进的测井解释 提供先进的测井解释 提供先进的测井Removal of Chemical Nuclear Sources• AmBe + Cs sources • Both must be run adnVISION48 Initials 4/18/2009• Cs source • Optional EcoScope• SourcelessEcoScopeEcoScope – 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。
随钻测井技术介绍
电磁波传播电阻率测井 仪器结构与测量信号
A 20lg V2 V1
1
2
Rad
R ps
单发双收三线圈系
随钻电阻率测井仪器
低端仪器 ➢ “短电位”或“环状电极” 电阻率 — 限于水基泥浆中应用 ➢ 单间距、单频传播电阻率
— 未补偿 –NL EWR, Teleco DPR — 补偿 – Schlumberger公司 CDR & 专利许可的仪器 — 从相位差和衰减测量得到最多2 种探测深度
❖ 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。
经典随钻测井（LWD）概念
❖ 随钻测井（Logging While Drilling）是在随钻测量（MWD）基础 上发展起来的一种功能更齐全、结构更复杂的随钻测量系统，主要 是在常规MWD基础上增加电阻率、中子、密度和声波等测量短节， 用以获取测井信息；
电测井基本原理
[ (x)U (x)] (x)
2
E(
x)
k
2
E(
x)
i
JT
(
x)
k 2 i ( i ) ：波数 : 电导率 : 介电常数 : 磁导率
地层电 性参数
电法测井测量方程
直流电测井 感应测井
Ra
K
U I
aR
VR K
aX
VX K
Geolink公司已经开发出低频（20kHz）随钻 感应测井仪器；
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。
“LWD”的来源
LWD 发展时间表
MWD/LWD发展简史 – 早期
• 1927: Schlumberger 兄弟在法国得到第一条电缆测井曲线 • 1929: Jokosky 申请第一个泥浆脉冲传送专利 • 1950: Arp 发明正向泥浆脉冲系统 • 1960：利用正向泥浆脉冲的机械测斜仪出现，并应用至今 • 1971: Mobil R&D 第一次成功实验泥浆警笛 • 1978: 定向MWD的商用传输系统 • 1980: Schlumberger / Anadrill 引入多探头MWD
随钻测井技术
有非常独特的作用。
东北石油大学
随钻测井技术
随钻测井的优点
与电缆测井相比，随钻测井具有准确性、实时性和适用性广等优势。具体表现为： a) LWD是在钻头破岩后不久、泥浆侵入较浅、井眼平滑与尚未明显垮塌的条件下测量的，测 井曲线受泥浆侵入影响比常规测井小得多，更能反映原状地层的电性、物性和孔隙流体性质。 其不同测量方式获得的时间推移测井资料，也易于识别油气层和分析储层渗透性； b) 人们可根据实时记录测量的近钻头的地质参数，判释易于造成井涌的高压层、造成井漏的裂 缝、破碎带(断层)以及地层岩性和油气水界面，结合井眼几何参数，确定钻头在地层中的空 间位置并做出迅速反应，采取适当的工程措施，引导钻头沿着设计的井眼轨迹或实际地质目 标层(油气藏中)钻进，提高钻井效率; c) 复杂条件下不能进行电缆测井时，利用LWD可采集井眼和地层物理信息。与钻杆传输测井 (PCL一WL)相比，LWD更为安全可靠，它适合在各种恶劣的井下环境中作业，在大斜度井、 水平井和小井眼中测量更是见其特长。
东北石油大学
随钻测井技术
随钻声波测井
现场服役的随钻声波测井仪器使用的声源有单极子、偶极子和四极子,如 贝克休斯INTEQ公司的APX既使用单极子也使用四极子声源,斯伦贝谢公司的 SonicVision使用单极子声源,哈里伯Sperry公司的BAT是偶极子仪器。这些仪 器可测量软/硬地层纵/横波速度和幅度,测量数据一般保存在井下存储器内, 起钻后回放使用。随钻声波测井数据可用于岩性识别、孔隙度计算、岩石力 学参数计算、井眼稳定性预测、泥浆比重优化、下套管位置选择等。
过泥浆编码脉冲实时传输到地面，传输率很低，目前最大传输率仅为巧15bps。Sperry-Sun
井下存储器可以记录8MB数据量，若为随钻全波测井，则可记录256MB，但这种数据须 等到起钻后才能获得。 c) 测井环境响应不同 LWD探测深度较饯，受井眼和侵入影响小，但由于钻杆本身重量特别大，大多是在偏心 条件下采集数据的，尤其是中子密度测井受仪器偏心影响较大。此外，在大斜度井或水平井 中，随钻电阻率测井不再象直井那样测量水平电阻率，其测量值介于水平电阻率和垂直电阻
随钻测井声波传输特性数值模拟研究
随钻测井声波传输特性数值模拟研究集地质导向钻井、随钻测井、高速数据传输技术等于一体的自动化、智能化钻井是现代钻井的最高水平。
开展随钻测井声波沿钻柱系统传输特性研究,有助于为利用钻柱系统进行随钻数据声波传输技术开发和随钻声波测井仪器的研发等提供理论基础,对推动我国智能化钻井技术发展、提升随钻服务水平具有一定的实际应用价值。
为了消除随钻测井中沿钻柱传播的高频钻铤模式波对地层纵波测量的影响,文中基于定常结构发生截面突变会引起结构的阻抗失配,从而起到隔离弹性波的声学原理,通过在钻铤上开槽的方式实现截面突变,达到抑制钻铤模式波传播的目的,结合数值模拟主要研究了周期性环状凹槽隔声结构的声学特性、力学特性与切割凹槽参数之间的关系以及隔声结构的存在对井孔斯通利波的影响规律。
研究结果表明:周期性环状凹槽隔声系统的结构周期决定了阻带位置及宽度,隔声结构的延时量、隔声量都随着凹槽数量、凹槽深度的增加而增大;隔声结构上的最大应力随凹槽深度增加而增大,随过渡弧半径的增加而减小;隔声结构的存在会对井孔斯通利波产生影响,测井全波响应中斯通利波包前、后出现了干扰信号,斯通利波“幅度高、前窄后宽”的特征不再明显。
相关研究结果对随钻声波测井仪器研发具有一定参考价值。
为了防止钻井过程中因钻柱共振引起的钻柱疲劳破坏、断裂等现象的发生,文中基于一维纵向振动和扭转振动方程,利用等效网络法推导出了钻柱系统纵向振动和扭转振动的等效机械阻抗表达式,给出了利用等效机械阻抗方程确定纵向振动、扭转振动机械谐振频率的原理和方法。
计算结果表明:等效网络法具有直观、简便、易用、结果可靠的优点,对钻井过程中设计减振器、选择合理的钻速具有重要参考价值。
以沿钻柱系统传播的声波为载波进行随钻数据传输是一种有发展前途的高速数据传输技术。
文中采用理论与有限元数值模拟相结合的方法,研究了低频声波在周期性理想钻柱系统、非周期型理想钻柱系统以及实际钻柱系统的传播特性。
结果表明:周期性钻柱系统都具有通、阻带交替出现的梳状滤波器特性,而非周期型钻柱系统的阻带区域变宽,通带变窄,钻杆、接箍长度决定了通、阻带位置及宽度;当声波沿处于充液井孔中的钻柱系统传播时,会向井孔流体、井外地层中辐射声波,导致其沿钻柱的传播衰减增大。
APX随钻声波测井仪简介
用于 随钻并 开发 出 Ａ Ｘ随钻声 波 测井 仪 ， 有 了实 Ｐ 才 质进展 。国内在随钻测井领域 的研 究处于起 步阶段 ， 近年来相继 开展 了随钻 伽 马 、 感应 电阻率 、 中子密 度 等方面 的研究 ， 目前 还没有与随钻声 波仪器相关 的报
道。
实时确定 地层界 面 的位 置 、 计地 层压缩 。单 极 子声 波 的工作 情 使 况是在 前半个 工作 时序 ， 部 ８片压 电 陶瓷 薄 片 同 全 时通正 电压 脉冲激励 ， 之 向外 伸张 ， 后半个 工作 使 在 时序 ， 全部 ８片压 电陶瓷 薄 片 同 时通 负 电压 脉 冲激
励 ， 之 向内压缩 。 使
图 １ ＡＰ Ｘ结 构 示意 图
拣臻
工 程 师 ，９８年 生 ，９０年 毕业 于 山东 广播 电视 大学 应 用 电子 技术 专 业 ， 直 在胜 利 石油 管 理局 钻 井 院钻 井测 量 仪 器研 究 所 从 事钻 井 测 １６ １９ 一
量 仪器 研 究工 作 。通 讯地 址 ：５０ ７山东 省 东 营市 东营 区馨 园小 区 １ １ 。 电话 ：０４ ）７ ３４ ２７１ １１３号 （ ５６ ８８ ９４。Ｅｍａ ：ｎ ｙｌ ＠ ｙｈｏｃｒ ｃ — ｉａｎ＿ｉ ａｏ ｏ ｎ ｌ ｎ ｎ
这些方 面的应用 ， 都可取代常规 的电缆声 波测井 。随 钻声波测井 的任 务是 在钻井 过程 中确 定地 层 的纵 波 和横波速度 ， 这两个弹性 波速度更 多被用 于地 层孔 隙 压力预测和地层 模 型修正 。随钻声 波 测井 最大 的优 势在于其实时性 ， 及时有 效地 获取 地 层信 息 ， 科学 为 地制定下步施工措施提供依据 。 自 １９ 年 以来 ， ９０ 斯仑 贝谢 、 哈里伯顿 以及贝 克休
电阻率随钻测井技术参数
关堵于漏材“压料降，，泥转浆速比，重最和大不转合速规变格化操，作横”请向参和阅轴向《振补动充技，术含参砂数量》，
最旋滑大转动狗腿度 100ft/30m 信操号作传时输间
最的泥脉数参模建浆数大冲据式议高和采的的(造速在集影狗(斜B脉地设响腿H、A冲面置度，降S编成信值如Y斜S辑函号对钻或P的数应具稳R存关相组O斜)储系应合。)。数的方为据钻式了与具，优总组井化的合身钻循结，具环构受，时到，需间不钻要和同进专家
当与地质导向一起使用时可以推测出到层界面的距 离，并加强了地质导向的可靠性和准确性。
方位电磁波传播电阻率（APR）可得到靠近地层的 16 扇区方位分辨率。其动态补偿专利可以消除环 境的干扰。
方位电磁波传播电阻率（APR）与业界一流的 AutoTrak®G3 闭环循环系统是完全兼容的。这种钻 具组合能在复杂的地层中准确控制钻进中的导向。
或 母扣 4 1/2"IF NC50 上部母扣下部公扣： 专利连接 INTEQ
由操随作钻规测范量和工具限限制制的排量 200-900gpm (760-3400lpm)
最大拉力 704klbs (3132kN) 最旋大转抗弯扭矩 20kft-lbs (27kNm) 滑动 61kft-lbs (82kNm) 最高操作温度 302˚F (150˚C) 最大压力 25000psi (bar)
角，避免进入页岩或其它硬地层。
■ 提高油藏钻遇率。 ■ 可以清楚的区别油水界面与倾斜的页岩顶层。 ■ 适用于所有类型泥浆。
6 3/4" 方位电磁波传播电阻率(APR)
连工适常工工当断工接具用电用具具量具外井短扣长重刚井规径眼节度量型度眼格尺上及尺O寸部上寸D×扣扣ID型扭矩
6 3/4“ (172mm) 8 3/8“-10 5/8” (213mm-270mm) 8 1/2" (216mm) 11.03ft (3.36m) 1274lbs (578kg) 6.755"×2.165" (171.5mm×55mm)
随钻声波测井新技术
失 。但有 时候 也在 静 态泥 浆 比重
在 制定对 钻 井成 本 和钻 井效
低 于地层压力或欠平衡条件下实
Ｊ ｆ Ａｌ ｒ ｅｆ ｆ ｄ ｏ
Ｒｏ ｅ Ｇｏ ｂｉ ｇ ｒ Ｂ． ｏ ｅ
在诸多钻井决策中 ，优选泥浆比重是最具挑战性而且也是最 重要的决策之一 。 如今 ， 新型随钻声波测井仪器的应用能够更好地
Ｃｏ ｉ ． ａ ｅ ｓ ｌ Ｍ Ｓ ｙ ｒ ｎ
Ｅｄ Ｔｏ ｌ ｆｅ ｌｅ ｓ ｎ
遥 测 系统在 减少 成本 的 同时 控制
ＰＩ Ｐ 技术 服 务公 司
美国得克萨斯州休斯敦
为 了对 变化 莫测 的井 底钻 井 环境 进 行可视 化分 析 ，一 代又 一
仪器探测潜水艇的兴趣 ，并促进 了该仪 器 在潜水 艇探测 方 面 的发
展。
风险 、 降低 不确定 性 的 。
响。
为 了保持 井 眼稳 固性 ，控 制 井下 压 力 及 优 化 套 管 下 入 深 度 ， 工程 师们必 须对 泥浆 比重 范 围进 行 限制 。 多数 情况 下 。 泥浆 比重应
来降低不确定性 。帮助工程师及
时 、 效地 进行 决 策 。 有 通过 随钻 声
波测井仪器获得的数据不仅可 以 用来建立孑 隙压力梯度 ，还可 以 Ｌ
美 国得 克 萨斯 ￣ ｇｒＬ ｎ ｌ ｆ ｕ ａ ａ ｄ Ｓ
Ｒｏ ｏ ａ ｎ Ｔｈ ｍ ｓ
早期 的声纳装置是无 源的 。 然而 １ １ 到 １１ ９ ４年 ９ ８年第 一 次世
界大 战激 发 了人们 使 用有 源声 纳
我们可 以了解 到作 业者 是怎 样 利 用 实 时声 波数据 和 井场— — 陆上
帮助钻井工程师进行这些钻井决策。
随钻测井仪器介绍
contents
目录
• 随钻测井仪器概述 • 随钻测井仪器分类 • 随钻测井仪器技术参数 • 随钻测井仪器优缺点分析 • 随钻测井仪器发展趋势与展望
01
随钻测井仪器概述
定义与特点
定义
随钻测井仪器是一种在钻井过程中实时监测和测量井下地质参数的仪器。
特点
随钻测井仪器具有实时性、可靠性、高精度和多功能等特点，能够提供准确的 地质信息，帮助钻井工程师更好地了解地下情况，优化钻井方案，提高钻井效 率。
02
随钻测井仪器分类
电阻率随钻测井仪器
总结词
电阻率随钻测井仪器是用于测量地层电阻率的仪器，通过测量地层导电性能来评 估地层含油气性。
详细描述
电阻率随钻测井仪器利用地层导电性能的差异来识别地层岩性、含油气性等信息 。通过向地层发射电流，测量地层电阻率，进而判断地层含油气性。该仪器具有 实时、准确、不受钻井液影响等优点。
定。
03
随钻测井仪器技术参数
测量范围
电阻率
0-10000Ωm
自然电位
0-100mV
声波速度
0-10000m/s
钻井液电阻率
0-10000%
02
自然电位：±0.2mV
03
声波速度：±1%
04
钻井液电阻率：±2%
工作温度范围
• 40℃ to +85℃
尺寸与重量
长度
380mm
传感器集成化
将多种传感器集成于一体，提高测量精度和稳 定性，降低仪器复杂度。
人工智能与机器学习技术
应用于随钻测井数据分析，自动识别地层特征，提高解释精度。
应用领域拓展
非常规能源勘探
01
最新随钻声波测井仪的技术性能与应用实例
２ １ １ 结 构 与 工 作 原 理 ． ．
ｌ 声 波 测 井 仪 的测 量 原 理 ＿ ｌ
声波 在不 介质 中传 播时 ，其速 度 、幅值 及频 率
等声 学特 性均不 相 同 ，声 波测井 就 是利用 这一 原理 来
主 知 识 产 权 的 随 钻 声波 测 井仪 器。
关 键 词 ：随钻 测 井仪 ；声 波 测 井 仪 ；声 波 时 差 中 图 分 类 号 ：Ｔ ９ ７ ６ Ｅ ２ ． 文献 标 识 码 ：Ｂ 文 章编 号 ： １０ —８０ （０ ６ ４０ ７ —４ ０ １０ ９ ２０ ）０ —０ ３０
２ １ ２ 主 要 技 术 性 能 ．．
计算 机模 型 （ Ｅ 。该 模型 是为 声学仪器 的优 Ｆ Ａ）
收 稿 日期 ：２ ０ １ １ ；改 回 日期 ：２ ０ — ４ １ ０ ６ ０ ２ ０ ６０ — １ 作 者 简 介 ： 林楠 （ ９ ８～） １６ ，女 ．１ ９ ９ ０年 毕 业 于 山 东广播 电 视 大 学 应 用 电子技 术 专 业 ． 中 国石 油 大 学 （ 东） 在 读 硕 士 研 究 生 ． 工 华
又假定 Ｒ 在 ｔ 时刻 首次 接到 信 号 ，Ｒ 在 ｔ 刻 。时
首 次接 到信 号 。从 公式 一ｌ （ 一ｔ） 中不 难 看 出 ， ／ ｔ 对 于不 同 的地层 ，所测 到 的时 差不 同 ，相应 的声速
斯伦 贝谢 、哈里 伯顿 和贝 克休斯 三大 公司 所垄 断 ，国
近 的接 收探 头 Ｒ 的距 离 为 。 ，Ｒ 、Ｒ 之 间 的距 离是 ：
，
术 ，为钻井 施工 和储层 评价 提供 了全 面 的数据 支持和
测井解 释 。在钻 井施工 中利 用 随钻声 波测 量数据 可 以
无线随钻测井系统介绍LWD(FEWD)
LWD (FEWD)
第一部分 第二部分
简
介
功 能 及 优 点
第三部分
组 成 和 技 术 性 能
第四部分
第五部分
FEWD 的特点
后勤支持
第一 部分
简
介
无线随钻测井系统-LWD是国际上90年代以来广泛应用于
石油钻探开发领域的随钻测量仪器。它是在先期的定向钻
井无线随钻测量仪─MWD的基础上发展起来的一种随钻井眼
EWR(Phase4 Resistivity) 电阻率 CNP(Compensated Neutron Porosity) 补偿中子孔隙度 SLD(Stabilized Litho-Density) 地层密度
DDS(Drillstring Vibration) 钻柱振动
PWD(Pressure While Drilling) 随钻测压 地面设备＋INSITE系统（最新数据处理软件）
轨迹和地层参数以及井下工程参数同时进行测量的先进装
备.目前世界上主要有Halliburton,Baker Hughes,
Schlumberger和 pathfinder公司能够生产这种仪器和提供
这项技术服务,我公司的LWD(FEWD)是 Halliburton（SPERRYSUN)公司生产的产品.
第二 部 分 功 能 及 优 点
Pa ra me te r主 要 技 术 参 数 Spe cifica tion 规 范Minimum sam来自le period样周期
最小采
—Real time实时 —Recorded记录 Measurement range测量范围 —Phase相位 —CPA波幅 System accuracy 系统测量精 度@ 10 -m Vertical resolution垂直分辨率
SLB_随钻测井
随钻声波 – ISONIC
孔隙压力预测
随钻声波 – ISONIC
正常压实趋势
随钻声波 – ISONIC
异常压实趋势 – 超压层
随钻声波 – ISONIC
实时合成地震图
随钻声波 – ISONIC
- 测量范围
At 20 ohmm
- 测量深度
- 测量精度
- 纵向分辨率
LWD -随钻感应电阻率
井底补偿
LWD -随钻感应电阻率
HLA-A2A Real Time VISION475 1:200
Bed boundary effects: Rps reads higher than Rad. Curves cross at bed boundaries
随钻可视化中子密度 – VDN
re = A - B log(h )
SS SS SS SS
re
LS
= A - B log(h )
LS LS LS
远近密度感应器
随钻可视化中子密度 – VDN
Dr = F(ra , ra )
LS SS
rb(tool) = ra(tool) = ra + Dr
• 最高压力和温度: 20000 psi 150 deg C
随钻双侧向电阻率 – GVR
随钻双侧向电阻率 – GVR
随钻双侧向电阻率 – GVR
Diameters of Investigation (inch)
Rt/Rxo =10 R BIT R RING R BD 32 22 19 Rt/Rxo =0.1 32 25 24 12 to 24 2 to 3 2 to 3 2 to 3
随钻测井 - LWD
Chin Seong Way 曾祥威 September 2003
随钻声波测井技术综述
随钻声波测井技术综述随钻测井的研究从20世纪30年代开始研究，在1978年研究出第一套具有商业价值的随钻测井仪器。
在那以后，随钻测井在国外取得迅速发展并获得广泛应用，我国对随钻测井的重视达到了前所未有的程度。
随钻声波测井也是如此。
1发展随钻测井的意义和随钻声波测井发展现状随钻测井（LWD）是近年来迅速崛起的先进技术。
它集钻井技术，测井技术和油藏描述等技术于一体，在钻井的同时完成测井作业，减少了钻机占用井场的时间，从钻井测井一体化中节省成本[1]。
跟常规电缆测井相比，除了节省成本外，随钻测井有如下优势：（1）从测量信息上讲，随钻测井是在泥浆尚未侵入或者侵入不深时测量地层信息，泥饼和冲洗带尚未形成，所测得到的曲线更加准确，更能反映原始地层的真实信息，如声波时差等。
（2）从对钻井的指导作用来讲,随钻测井可以提前检测到超压地层，以指导钻井泥浆的配制，提高钻井安全系数。
它也可以根据测井信息，分析出有利的含油气方向，确定钻井方向，增强地质导向功能。
（3）从适应环境上讲，在大斜度井，水平井或特殊地质环境（如膨胀粘土和高压地层），电缆测井困难或者风险大以致不能进行作业时，随钻测井可以取而代之。
目前在海上，几乎所有钻井活动都采用随钻技术[2]。
正因为这些优点，作为随钻测井的重要组成部分的随钻声波测井近年来也获得了巨大的发展。
总体而言，国外无论在随钻声波测井的基础理论研究方面还是在仪器研发方面都比较成熟，而国内近年来也对随钻声波测井的相关难题进行了大量的工作。
具体而言，从上世纪90年代起，贝克休斯、哈里伯顿、斯伦贝谢三大公司就率先开始了随钻声波测井的研究，并逐渐占领随钻测井的国际市场份额。
APX随钻声波测井仪,CLSS随钻声波测井仪,sonicVISION随钻声波测井仪的相继出现，更加巩固了他们的垄断地位。
在国内，鞠晓东，闫向宏[等人在随钻测井数据降噪[3]，存储[4]，压缩[5],传输特性[6]和电源设计[7]等方面做出了大量的工作。
FELWD地层评价随钻测井系统
FELWD地层评价随钻测井系统作者：李留熊焱春来源：《石油知识》 2015年第4期■李留熊焱春水平井技术已成为油田勘探开发的重要手段，它能够提高单井产量，减少钻井数量，降低开发成本。
通过规模应用水平井，各大石油公司取得了良好的经济效益与开发效果，同时也促进了水平井技术的发展，推动了水平井装备的提高。
保证井眼轨迹控制在油气层的最佳位置是提高水平井开发效果的关键，这需要随钻测井技术的支撑。
随钻测井技术是随着大斜度井和水平井钻井的需要而发展起来的，而随钻测井技术的发展和成熟，也保证和提高了大斜度井、水平井钻井的安全性、高效性。
总体看来，随钻测井的两个重要应用在于地质导向和地层评价。
在大斜度井、水平井或特殊地质环境钻井时，如果电缆测井困难或风险较大以致不能进行作业时，随钻测井就显示出其相对于电缆测井的优势，可以取而代之进行测量。
随钻测井技术因能测量未受泥浆污染或污染很小的地层特性和提供钻井地质导向而独具优点；同时，减少钻井占用时间，降低成本，又提高了地层评价测井数据的质量。
中国石油集团测井有限公司推出的FELWD地层评价随钻测井系统，由SDAS地面数据采集处理系统和井下仪器组成，其中井下仪器包括DSTL定向遥测、CGR居中伽马、GDIR伽马双感应电阻率、WPR电磁波电阻率、GIT方位伽马成像、RIT方位侧向电阻率成像、CNP可控源中子孔隙度、UCLT超声井径等随钻测井仪。
该系统既能提供井斜、方位等钻井工程参数，又能提供岩性、饱和度、孔隙度等地层参数，解决大斜度井、水平井等测井施工和地层评价中的问题，性能稳定可靠、安全环保、测量参数齐全。
FELWD地层评价随钻测井系统的主要技术指标有：（1）最大工作温度：155℃（2）最大工作压力：140MPa（3）最大仪器外径：Φ171mm（6.75in.）/Φ121mm（4.75in.）（4）最大承受冲击：4900m/s2，1ms半正弦波形（5）最大承受振动：196m/s2，扫频范围：5～200Hz（6）井下数据最大遥传速率：2bit/sFELWD地层评价随钻测井系统的主要功能有：SDAS随钻地面数据采集系统由主控机、嵌入式数据采集处理板、主控软件及地面传感器组成，可实时采集地面传感器信号，处理、显示各种数据和测井曲线，同时将当前结果传送到远程监控中心，进行远程决策和评价。
科技成果——随钻声波测井关键技术
科技成果——随钻声波测井关键技术技术开发单位中国科学院声学研究所适用范围油田勘探与开发成果简介（1）课题来源与背景：随钻声波测井技术在我国油田勘探与开发，特别是在非常规油气藏的水平井钻井测井中有着重大需求。
她可以实时评价地层岩性和孔隙性，进行地层孔隙压力异常预测，给出岩石力学参数，为钻井施工安全提供决策依据。
在我国该项技术与装备属于技术空白，一直被对国外油田技术服务公司长期垄断。
（2）技术原理及性能指标：随钻声波测井基本测量原理主要是由发射换能器产生声波，经过钻井泥浆进入地层，在地层中传播，再由接收换能器组合通过泥浆接收到包含地层信息的压力信号。
然后通过数字处理的方法，分析和提取地层信息。
存储式单极子随钻声波测井实验样机主要包括发射换能器1只、接收换能器4只、隔声体1个、电池插件1个、发射电路插件1个、数据采集与处理电路插件1个。
仪器主要性能指标：最高耐温150℃，最高耐压100MPa，工作频率10-15kHz。
（3）技术的创造性与先进性：仪器核心部件如换能器技术获得发明专利1项，申请在审1项，机械结构短节测量装置获得实用新型专利3项；在我国较早地获得了随钻声波测井实际资料，填补了国内空白。
（4）技术的成熟程度，适用范围和安全性：目前该项技术处在工程应用示范阶段。
（5）应用情况及存在的问题：该项技术已经在我国某油田完成了三口井的测试检验，最大井深1250米，承受住了井下连续工作72小时、耐高温、耐高压、强震动和泥浆冲蚀等恶劣环境考验，并且能在井下存在钻柱系统的振动与冲击的实时钻进过程中依然可以正常工作。
在我国，我们较早地获取了第一手的随钻声波测井资料，目前处于国内领先水平，具有较强的应用前景。
（6）历年获奖情况：“随钻声波测井关键技术及实验样机研发”项目曾获得2015年度中国科学院声学研究所“科研项目重大进展奖”。
效益分析由于国内石油公司对随钻声波测井技术存在着迫切需求，势必会加速推动该成果的应用示范与成果转化，这将节省钻井成本，应用前景十分广阔。
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INTEQ 先进的SoundTrak TM
LWD 声波测井服务可以精确测量所有地层中纵波和横波传输时间，SoundTrak 是唯一能与电缆测井匹敌的随钻测井系统，且考虑到大多数旋转导向钻井应用的特殊环境。
并行多重频率的声波可以在各种传播速度范围的地层和井眼尺寸下获得高质量的测量数据。
专利的Quadrupole(四极子)技术可以在极软地层中精确直接的测得横波速度，无须进行dipole(偶极子)LWD 工具的离散校正。
地层的声学特性可直接测得。
SoundTrak 得益于它的一个高输出全方位多极声波发送器；一个能消除工具偏心影响的六级、24阵列接收器；和一个用来隔开发射极和接收极的声波绝缘体，来削弱直接耦合影响；在井眼扩径的情况下也可获得可靠声速数据。
即便在很具挑战性的环境下，先进的井下处理系统和声波层叠技术也能够优化信噪比。
纵波的传输速度参数和质量信息会被实时传输，原始波形数据可存储在高容高速的内存中以备后续操作。
在单趟钻中就可获取所有数据。
服务应用服务应用：：
纵波和横波传输时间的应用：
■ 钻井——预测孔隙压力从而避免钻井中的不利因素 ■ 地球物理——表面地震波校正和深度基准点可确定井位
和优化油藏模型 ■
岩石物理——孔隙度和油气确认 (AVO) 计算油藏储量 ■ 地质力学——岩石特性，出砂潜在性和井眼稳定性分析
钻井完井方案
服务优势服务优势：：
■ 在世界范围200多口井出色的成功表现
■ 减少钻机时间，单趟钻即可获取多种模式的信息资料
■
运用纵波数据预测孔隙压力确保井下安全
■ 在超慢地层中(200usec/ft) 用低频单极子可以获得纵波传
播速度
■ 工具在泥面以下和大井眼尺寸中也能够直接获取纵波传
播时间差∆t
■ 通过井下WAVEVAN 实时处理计算传播时间差∆t c ■ 地层横波速度直接通过Quadrupole(四极子)模式测得 ■
较长的接受发射极间距使得在扩径井眼和超慢地层中也可以获取到可靠的声波数据
■ 补偿系统可以消除工具偏心影响
■ 自带的大容量内存可以长时间的存储大量信息
■
现场LQ C显示和实时的工具监测 ■ 先进的多任务处理
技技 术 参 数 表
SoundTrak
SoundTrak
工具尺寸(外径OD)：9 1/2"(241mm)8 1/4"(210mm) 6 3/4"(171mm)适用井眼范围
12 1/4"-26"10 1/2"-17 1/2"8 3/8"-10 5/8"(311mm-660mm)(267mm-445mm)(213mm-270mm)工具长度32.8 ft(10m)
32.8 ft(10m)32.8 ft(10m)工具重量6,800 lbs (3,084 kg)5,200 lbs (2,359 kg)3,750 lbs (1,701 kg)常规井眼尺寸
17 1/2" (445 mm)12 1/4" (311 mm)8 1/2" (216 mm)肋板/扶正块或TSS 外径11 1/2" (292 mm)10" (254 mm)8 1/4" (210 mm)
当量刚性 ODXID 9.7" x 7.6" (246 mm x 193 mm)8.4" x 6.3" (213 mm x 160 mm)7.1" x 5.5" (180 mm x 140 mm)
止电短接上部接头7 5/8" API 正规.母扣 6 5/8" API 正规.母扣NC50 or 4 1/2"IF 内平.母扣
工具扣型和上扣扭矩
工具尺寸(外径OD)：9 1/2"(241mm)8 1/4"(210mm) 6 3/4"(171mm)450 - 1,560 gpm 300 - 1,300 gpm 200 - 900 gpm (由MWD 叶轮片配置决定)(1,703 - 5,905 lpm)(1,136 - 4,921 lpm)(757 - 3,407 lpm)最大抗拉力(旋转)
1,348 klbs (7,040 kN)1,144 klbs (5,090 kN) 881 klbs (3,920 kN) 最大失效抗拉力(非旋转)1,978 klbs (8,800 kN) 1,430 klbs (6,360 kN) 1,102 klbs (4,900 kN) 最大折弯度 -旋转通过55 kNm (40.6 k ft-lbs) 55 kNm (40.6 k ft-lbs) 26 kNm (19.2 k ft-lbs) -滑动通过150 kNm (110.6 k ft-lbs)
150 kNm (110.6 k ft-lbs)
70 kNm (51.6 k ft-lbs)
最大工作温度最大压力压降
最大通过狗腿度 -滑动通过 -旋转通过遥测类型工作时间 -实时/内存内存
存储读取速率
最大轴向、横向和切向振动
工具尺寸(外径OD)：9 1/2"(241mm)
8 1/4"(210mm) 6 3/4"(171mm)测点到工具底部的距离发送接收极间距发射极数量频率范围
纵波速度快慢范围 ∆tc 横波速度快慢范围 ∆ts 探测深度纵向分辨率 -∆t
-层界面识别精确度 ∆tc 精确度 ∆ts 测井速度
2%5%
根据工具循环时间而变化.循环时间100hr 时，最大机械钻速500ft/hr(152m/hr)的情况下1个样点/ft 或更好
层界面识别厚度会根据采样率不同而变化
深达3 ft
∆t 是6个接收极高度的平均值45" or 3.75 ft (1.14 m) 24" or 2 ft (0.61 m)
24 (6 X 4)
单极：4-18 KHz /多极：2-10 KHz 40 - 220 µsec/ft (131 - 722 µsec/meter) 60 - 550 µsec/ft (197 - 1,804 µsec/meter)
脉冲发射接受已经本身内部存储. 在地面做好相应设定. 可以支持500小时
1Gb/2.25Gb 每分钟35 Mb
10.7 ft (3.3 m)请参考技术文件TDS-20-60-0000-00
关于RPM ，含砂量和堵漏材料请参考WMD 技术表(如Ontrak ，NaviTrak)
9.3 ft (2.85 m)
注意：测量点取决于工具本身而且会根据现场钻具组合的变化而不同
最大允许通过狗腿度根据具体应用和其他一些参数如钻具组合、井眼轨迹和钻井方式(造斜、降斜或稳斜)的不同而变化。
为了更好更安全的满足规范，向公司技术专家(适用BHASYS Pro)寻求技术支持是必要的
最高到18ppg(2.16 sg)
泥浆脉冲以及可调节(5,10,15,20sec)告诉地面系统
302°F (150°C) 25,000 psi (1,725 bar)
也有30,000psi 的工具（根据需要）
取决于泥浆密度和排量
上母下公：INTEQ 专利扣型 (扭矩参考其他技术文档)。