随钻测量

第六部分

随钻测量技术

随钻测量与地质导向工具

是一项钻井技术的“地下革命”

盐丘

定向钻井技术在勘探、开发中的功用

海上或陆地丛式井

工程救险井

因事故复杂进行侧钻

多目标勘探与开发

控制断层钻探

水平井进行开发

地面条件限制

大位移定向井侧钻分支井

6.1 随钻测量信息系统概述

随钻测量系统

MWD EM ˙MWD FM ˙MWD

实时动态数据测量储存系统井下动态信息测储设备

近钻头测量系统LWD 空间姿态测量系统

钻头前方探测系统

SWD

地面监测录井系统综合录井仪八参数仪地面模拟器

地面与井下数据储存、分析与显示系统

地面或远方决策与总控系统

微电脑一

微电脑二微电脑三

（上行测量信息通道）

6.1.1 随钻信息测量-控制-通讯流程图

地面控制设备

环空/钻柱

井下控制机构

井下执行机构

钻头/工具

6.1.2 随钻测量系统发展

∙MWD ——measure while drilling

∙EM.MWD ——eleetronic measure MWD

∙FE.MWD ——formtion Evaluation MWD ∙DWD ——Diagnostic-While-Drilling

∙LWD——logging while drilling

∙SWD——seismic while drilling

∙GST ——Geosteering Tool

6.1.3 随钻测量参数

∙井斜、方位、工具面、井下钻压、井下扭矩、马达转速∙井下振动、伽马射线、地层电阻率、密度

∙方位中子密度、中子孔隙度、环室温度

∙探测各种异常地层压力、预测钻头磨损状况

∙探测井下异常情况及故障分析

∙通过井下存储可实现测井的全井图像分析

6.1.4 随钻测量数据传输系统

泥浆脉冲传输方法

●涡轮发电机给系统供电

●接收系统、接收各部分传感器采集的数据

●连续脉冲波发生器

由转子和定子组成，转子与定子之间切割泥浆产生不同的泥浆压力差。利用钻杆传播应力波（声波）方法

Burne和Kirkwood(1972)、Drumheller(1989)奠定了理论基础；

Lee和Ramarao(1995)分析了充液钻杆中声波传输问题；

哈里伯顿（2000）开发了声波遥传系统AST（Acoustic Telemetry System）

最有潜力的高速传输方式

●电磁波（EM）遥传系统载波频率一般在30Hz以下

●泥浆脉冲遥传系统载波频率一般在100Hz以下

●声波遥传系统（ATS）载波频段在400～2000Hz

6.2 MWD 随钻测量系统

井下传感器组装工具

A/D 转换板

温度校正

换算,标定

钻压校正

加速度X,Y,Z

钻压,钻头扭矩

环空压力井眼压力

温度

磁力仪X 、Y

1000赫兹16位

为研究用的仪表面板储存器

1000赫兹16位

1000赫兹16位

0.2赫兹

0.2赫兹

0.2赫兹

格式变换数字低频滤波付立叶变换处理

集成平均值计算转换

诊断处理

记录速度200,100,40赫

钻压扭矩弯矩转速环定压力井眼压力加速度静态矩

（平方根、立方根）温度1跳钻2 粘/滑

3涡动、反转4扭振

5轴向加速度6横向加速度7弯矩

8钻头切削效率

传输到地面

0.2赫兹

诊断标志静态的数据检测

数字信号处理

数据监测和处理框图

Sandia National Laboratories

Measurement Sub:

•Three-axis acceleration

•High-frequency axial acceleration

•Angular acceleration

•Magnetometer (rotary speed)

•Weight on bit, torque on bit, bending moment

•Drill pipe and annulus pressure

•Drill pipe and annulus temperature

Sandia National Laboratories Data-transmission format

A stream of digital, bi-phase encoded frames

Data link

Digital data rate = 200,000 bits per second

A commercially available data link called Wet-connect wireline is chosed Surface display

6.3 LWD 随钻测井系统

6.3.1 与电缆测井的比较

∙使测井在地层被破坏或被污染之前完成

∙部分信息能实时测量，可使钻井过程更有效

∙使测井更安全保险（某些井环境恶劣、下电缆困难）

∙避免了仪器落入井中又无法回收等事故

∙几乎能完成所有电缆测井工作，且有相同的测量精度

∙成本高、尺寸大

∙海上钻井作业中，使用LWD的比例高达95%

∙每年随钻测井服务产值已占整个测井行业产值的25％