一种随钻测井仪器的研制及应用

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了随钻测量仪通用技术条件国家行业标准，取得了两项发 明专利和１２项实用新型专利，目前，正在研制近钻头井斜 及方位伽马测量仪、随钻中子测量仪、随钻密度测量仪和 随钻电磁波测量仪。国内随钻测井的技术水平虽然有一些 突破，但是从总体．』二说，无论是ＬＷＤ技术研究还是现场应用 方面，与国外相比存在较大的差距。
胜利钻井院研制的ＳＬ—ＬＷＤｌ随钻测井系统包括Ｍ１ｌ『Ｄ无线 随钻测营仪、随钻伽码测鼍仪和随钻电阻率测量仪。该系 统由井下仪器和地面系统两部分组成。井下仪器一般安装 在钻铤上，作为井下钻具组合的一部分，冈此井下部分是 定向钻井和电缆测井的结合体。地面系统在综合录井软件 功能的基础上，结合实时数据采集系统和测井评价解释软 件，构成了伞面的井场信息系统。 ２．１ ＳＬ—ＨＷＤ无线随钻测量仪
随钻测井（ＬＷＤ一一Ｌｏｇｇｉｎｇ Ｗｈｉｌｅ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ）就是 为了适应钻井现场实时决策的需要而研发的技术。它是在 钻井过程中，同时进行的用于评价所钻穿地层的地质和岩 石物理参数的测量技术。作为随钻地层评价和地质导向钻 井核心技术的随钻测井系统构成了定向钻井的新概念，它 是在ＭＷＤ基础卜发展起来的一种功能更齐全、结构更复杂 的随钻测量系统，与ＭＷＤ相比，ＬＷＤ传输的信息更多。除了 测量井斜角、方位角、工具面角、钻具振动、钻具转速、 环wenku.baidu.com压力等－Ｌ程参数之外，还测量电阻率、自然伽马、密 度、中子、声波等地质参数。
尽管随钻测井技术实现难度较大，但由于它具有电缆测 井无法比拟的优势，能够７“泛应用于定向井、水平井等特殊 工艺井的施工中，并能够产生巨火的经济效益，因此国外对 随钻测井技术的研究非常重视。随钻测井技术研究始于２０世 纪６０年代，经过几十年的发展，从最初的仅能够进行相关对 比，到后来进行较为详细的地层评价，已经发展到第三代， 能够用于钻井实时决策。
它通过测鼍钻进过程中不同井深地层的电阻率值，得 到地层电阻率曲线，实现地层评价和对比目的。电阻率参 数能确定地层含水饱和度，对油出的开发尤为重要。特别 值得一提的是在钻进过程中，泥浆对地层形成的侵入带很 小，摹本上可以忽略侵入带的影响，可准确测量地层真电 阻率，从而确定地层含水饱和度。利用邻井测井资料，确 定该地层的孔隙度，通过曲线交绘完成目标井钻进过程中 地质参数的测餐。
目前随钻测井技术的发展趋势为多种类型的组合随钻 测井平台、近钻头设计、增强仪器可靠性、进一步提高数 据传输率、进一步发展随钻测井解释评价技术。 ２ ＳＬ＿Ｌ岫随钻测井仪器的研制
随钻测井的探测原理与电缆测井基本相同。但由于随 钻测井又在一些方面存在特殊性，例如，在仪器结构方 面，仪器安装在钻铤中，是井下钻具的组成部分；工作环 境为高温、高压、振动、冲击、易磨损的恶劣条件。由于 上述原因，随钻测井的结构、电路、软件方法设计比电缆 测井要困难，例如，钻铤的存在加大了响应模型建也的难 度，不能直接采用电缆测井的仪器响应模型，Ｔ作环境的 差异又导致测井响应影响因素及其修正方法的变化，结构 设计需考虑材料、强度、安装方武等，电子线路设计重点 考虑町靠性。
ｍ（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。可测到传感器安装位置处的井 斜、方位、工具面、井底温度、振动等参数，然后通过泥 浆脉冲把测量信息传送至地匝的监控系统，以便及时识别 井底的情况，调整钻进轨迹。
图１ Ａ２井电缆曲线与Ａ１井随钻曲线
通过建立随钻伽马、电阻率仪器的纵向／横向的刻度体 系，使之成为随钻测井曲线标准化的重要手段，在随钻仪 器与测井仪器之问建立标准的量值，便于油Ｈ｜内部及各油 田之间的资料对比和定量解释。另外标准刻度装置还方便 现场刻度，减少随钻伽马、电阻率仪器在实体标准井中刻 度的小便和大量花费。
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中国西部科技 ２０１ Ｏ年０９月（上旬）第０９卷第２５期总第２２２期
马、电阻率局限于定性测量，仅仅提供对地层进行定性分 析的依据，只能用于定性地识别岩性，而不能为定量解释 地层提供准确的资料，从而不能从随钻测量结果中得到更 有价值的资料。由于随钻测井仪器的响应、井眼修正是非 线性的，因此必须建立随钻测井仪器的刻度井，进行标准 化刻度及量值传递研究。从而建立准确的刻度装置，达到 ＬＷＤ仪器与现有测井系统在标准上的统一。
研制成功围内第一个移动式伽马刻度井、随钻电阻率 实体刻度井及鼍值传递方法。目前随钻伽马、电阻率与电 缆测井仪器的响应量值难以达到完全统一。对于同‘地 层，两种仪器的响应存变化趋势上基本一致，但在量值幅 度，Ｉ二往往存在不同程度的差异，随钻伽马、电阻率仪器的 响应量值要么高于电缆测井，要么低于电缆测井，从而使 随钻测井资料难以与测井资料进行相关对比，导致随钻伽
对随钻测井的研究和使用在国内还处于初级阶段，随钻 测井的资料还不齐全，随钻测井仪器和解释软件多为国外引 进，如中海油技术服务公司、大港定向井、胜利定向井公司 分别引进了Ｈａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ公司和Ｓｐｅｒｒｙ－Ｓｕｎ公司的ＬＷＤ仪器。 但进口仪器价格昂贵，使用成本高，并且由于随钻中子、孔 隙度测井带有放射源，使用风险高，多参数ＬＷＤ全套参数同 时使用的情况并不普遍，更多情况下还是使用带有自然伽马 和电阻率的双参数ＬＷＤ仪器。
（１２１ｒａｍ）：２５Ｌ／ｓ：电池寿命：２００ｈ（连续测井）。 ２．４ ＳＬ－ＬＩ『４０上位机软件的开发
操作系统选择ＷｌＮＤＯＷＳＸＰ，突破了目前ＭＷＤ通用软件在 ＤＯＳ环境下开发的模式，照顾了ＬＷＤ软件系统开发和应用的 各项要求和性能指标，使得该软件具有较强的实时性、系 统安全性、兼容性，以及较强的文件管理功能和图形绘制 支持。用户界面设计软件采用面向对象的用户界面设计， 采用多窗口的用户界面实现多种资料，多种方法的应用和 解释。在利Ｊｔｊ面向对象的方法进行软件人机界面设计时使 界面和应用分离，将用户界面作为一个独立部分来进行设 计，界面和应用的交互通过传递消息的形式实现，从而有 利于软件的模块化设计，使用户界面具有可重用性。 ２．５随钻测井刻度体系的建立
中国西部科技 ２０１０年０９月（上旬）第０９卷第２５期总第２２２期
种随钻测井仪器的研制及应用
徐凤玲
（胜利石油管理局钻井工艺研究院钻井测量仪器研究所，山东东营２５７０１ ７）
摘要：随钻测井是电缆测井、钻井和录井技术的综合体，是迈向自动化、智能化钻井的重要环节和关键技术。本文论 述了随钻测井在油田开发中的重要应用价值和国内外发展现状，并结合自行研制的ＳＬ－ＬＷＤ无线随钻测井仪器在地质导向 中的应用实例，论述了利用随钻自然伽马、电阻率实时测井曲线，结合邻井资料和无孔隙度测井资料条件下的孔隙度解 释模型，能够实现地质导向。 关键词：地质导向；随钻测井；自然伽马；电阻率；ＬＷＤ ＤＯＩ：１ ０．５９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１ ６７１－６５９６．２０１ Ｏ．２５．００９
随钻测井是电缆测井、钻井和录井技术的综合体，它
突破了录井、测井、钻井单项技术的局限性，打破了原有行 业界限，形成了新的技术体系和新的行业，是迈向自动化、 智能化钻井的晕要环节和关键技术。 ｌ 国内外随钻测并发展状况
随钻测井由于自身的优点成为大斜度井、水平井和分支 井油藏评价的重要手段，是实现地质导向钻井的关键技术， 大力发展随钻测井技术是世界各大油田技术服务公司的一个 主要方向。
ＳＬ－ｋ椰ｒＤｌ无线随钻测量仪的特点和主要技术指标：使用 石英表加速度计传感器保证了仪器的测量精度；独创了井 下工具多模式自适应节能控制技术使仪器的能耗最低，节 约成本；采用单总线稽能控制技术，为随钻测井建立了数 据平台，简化了仪器结构；仪器结构简单，安装方便；在 最大流速下连续上作时，泥浆含沙量应当低于０．３％：额定 最大静压力：标准仪器：１０３．４ＭＰａ，选用耐高压抗压筒可 达１５０ｂｉＰａ井斜测量误差≤±０．１。；方位测量误差≤± ｒ；重力工具面误差≤±０．５。；磁性工具面测量误差≤ ±１。；井斜测量重复性误差≤±０．１。；方位测鼍莺复性 误差≤±０．５。；工作温度范围一２０℃～１２５℃；平均无故障 连续工作时间≥２００ｈ。 ２．２无线随钻伽马测量仪
无线随钻伽马测最仪根据不同地层中自然伽马放射性 强度的差异，通过测量钻进过程中不同井深地层的伽马 值，从而判断地层岩性的变化，实现地层评价和对比目 的。在通常的钻井速度下，随钻伽马测量比电缆伽屿测井
数据密度高，而且具有实时性，还能避免井眼冲蚀的影 响，因而能提供更详细、准确的地质资料。利用测得的伽 马数据可以迅速指示地层变化情况，对粘ｔ层进行估计， 沉积环境指示，选择取心点和套管下入点，帮助判断孔隙 压力，通过岩件和ＲＯＰ变化，判断钻头磨损情况。
利用随钻测井实时测井曲线能够对地层进行综合评 价，由于随钻测井数据是存钻井过程进行的同时得到的， 因此它具有较强的实时性，非常有利于现场人员及时了解 和掌握地层综合信息，例如利用随钻测井资料能够分辨地 层、确定岩性、进行泥岩含量评价等；在水平井、大位移 井中，随钻测井能够及时分辨油、气、水层及其界面，预 测轨迹存油层中行进的情况，这样就可以结合地质导向工 具指导钻井施工，实现地质导向钻井，有利于采收率的提 高；随钻测井还可以分辨薄的油气层，有效开发地下油气 资源，特别有利于复杂油气藏的开发；随着随钻测井技术 的不断进步，随钻测井质量不断提高，能够较好地与电缆 测井曲线吻合，从而可以代替电缆测井，取消中途及完井 电测，节约投资，提高施工效率。随钻测井一般附加井下 压力、振动、转速等信息，提高井下安全性，有效回避风 险。
国内在ＬＷＤ技术的研究方面仅限于对随钻伽马和电阻率 的研究，胜利钻井院已完成了Ｍ１ｉｌｒＤ无线随钻测量仪、随钻伽 马测量仪和随钻电阻率测量仪的研制，并成功产业化，组成 了简化结构的ＳＬ—ＬＷＤｌ系统，建立了相应的刻度体系，制定
收稿日期：２０１０—０７—２３修回日期：２０１０—０８—１８ 作者简介：徐凤玲（１９６３一）．女。河南宁陵籍，研究方向为测井仪器。
随钻电阻率仪器特点和技术指标：较深的地层探测深 度，提前预报地层边界，具有方位响应特性和地质导向功 能。泥浆的导电性对电阻率测量影响不大，可以在水基， 油基或饱和盐泥浆中使用，工作范围较大。工作频率： １９．２ｋＨｚ；工作温度：－２５℃～１２５℃；测量范围：０．１ Ｑ·Ｉｌｌ ～２０００ Ｑ·ｍ；垂直分辨率：１２”～２４”（０．３０５ｍ～ ０．６１０ｍ）；探测深度：１１２”（２．８４５ｍ）＠ｌＯｏｈｍ．ｍ，８４ ”（２．１３０ｍ）＠ｌ Ｑ·ｍ；泥浆类型：水基，油基和饱和盐 型；承受压力：１０３．４ＭＰａ；最大工作排量：８’仪器（２０３ｍｍ ）：４７Ｌ／ｓ：６’１／４仪器（１５９ｍｍ）：４０ Ｌ／ｓ；４’３／４仪器
随着石油工业的不断发展和油气勘探开发难度的不断 增大，石油勘探开发ｊ＝业已逐渐转向开发规模更小、油层 更薄、物性更差、非均质性强的油藏，定向井、水平井等 特殊工艺井的应用逐年增多，在这些特殊Ｔ艺井的施１＝过 程中，需要及时掌握钻头所钻穿的岩层性质，快速准确找 到储集层，从而指导施工人员控制钻头始终穿行在储层 中，以便最大限度地提高采收率，即在此过程中要进行随 钻地层评价和地质导向钻井。
随钻伽马仪器特点和技术指标：模块化设计便于维 护；具有高温能力的低成本接装式模块；同时可以提供实 时测量和内存【里】放数据功能：精确划分砂泥岩界面；自然 伽马曲线可以满足现场选择下套管和取心井深。测量范 围：Ｏ～５００ＡＰＩ；精确度：±２ＡＰＩ：垂直分辨率：６ ”（１５２．４姗）：电池寿命：连续测井４００ｈ；工作温度：一 ２５℃～１２５。Ｃ：内存数据获取率：每１６ｓ一个数据。 ２．３无线随钻电阻率测量仪
目前随钻测井技术主要被斯伦贝谢、哈里伯顿和贝克休 斯三大公司所垄断，代表了随钻测井技术的最高水平，它们 生产的随钻测井仪器产品可测量参数已发展到３０多种，主要 特征为仪器种类繁多、集成度高、数据传输速度更快、信息 量更大、可靠性更高、地面软件功能更强等，基本上能够满 足各种井型的需要，主要用丁二随钻地层评价和地质导向钻 井。