MWD与GIR随钻测井组合仪

3.1 DSTL 定向遥测随钻测井仪方位和总磁场异常 在吉林油田大北平区某井井深 1 649.57 m 停泵测
斜时，发现测斜时测得井斜正常，方位和总磁场异 常，，初步判断原因可能解码错误或仪器损坏。再次 测斜后发现方位仍然不正确，排除解码原因。该定向 仪器下到井底后开泵测试工作正常，定向打完 3 个单 根后测斜数据都没问题，在复合一根单根后仪器出现 故障，井斜、方位、总磁场均不正确，由于仪器测试 总磁场应为 0.5 左右，而总磁场在 2 左右，停泵重测 后还是一样，此时信号正常，伽马、电阻率仪器数据 显示正常，判断可能是定向仪器故障，仪器起出地面 后检查仪器现象和井底一样，可以确认为定向仪器故 障。更换定向探管后，地面检测仪器显示正常。
逐步发展和应用，其优势也越来越明显。
关 键 词：随钻测井；组合测井；原理；应用
中图法分类号：TE271
文献标识码：B
文章编号：1004-9134(2013)03-0018-03
0wk.baidu.com言
随钻测井（Logging While Drilling 简称 LWD）一 般是指在钻井的过程中测量地层岩石物理参数，并用 数据遥测系统将测量结果实时送到地面进行处理。随 钻测量（Measurement While Drilling 简称 MWD）一 般是指钻井工程参数测量，如井斜、方位和工具面等 的测量。随钻测井相对电缆测井更有优势，它可以消 除井眼环境和泥浆滤液的侵入的影响，更真实地反映 原状地层的地质特征。在一些井中，也常会应用到 LWD 与 MWD 技术的有效组合 1 ，第一套实用的随钻 测井仪器是在 1978 年产生的，之后随钻测井技术开 始迅速发展 2 。目前国外随钻测井技术已经比较成熟， 推出了许多随钻测井仪器，如贝克休斯公司研发的随 钻低频四极横波测井仪，哈里伯顿公司新研制的方位 聚焦电阻率（AFR） 仪器等 3 。斯伦贝谢公司的随钻 测井技术较为先进，已经由补偿测井系列发展到现在 的 SCOPE 测井系列 4 。现在几乎所有的裸眼井电缆 测井项目都可用随钻的方式进行。
井仪一样，其仪器由线圈系和电子仪组成。既可用于 水基泥浆井也可用于油基泥浆井，测量未受泥浆污染 或污染很小的地层。线圈系通过钻铤 U 形凹槽的开口 发射电磁场到地层和接收来自地层的感应信号，如图 3 和图 4 所示。GIR 感应线圈系选取三线圈系。随钻 感应的纵向分层能力比 EILog 双感应差一些，约 0.6 m；随钻感应的探测深度介于 EILog 中、深感应之间， 大约 1.34 m。此外，随钻感应电阻率仪器由于采用较 低的 20 kHz 工作频率，可以忽略介电常数的影响。
2 GIR 方位伽马感应电阻率随钻测井仪工作 原理
2.1 伽马随钻测井仪 方位伽马测井仪测量地层的自然伽马射线强度，
反映地层的岩性，计算泥质含量和后续的地层校深。 伽马仪器的伽马射线探测器安装在钻铤侧壁 “U” 形 槽内。伽马方位探测能力利用钻铤侧槽结构、探测器 到地层的距离和钻铤本体的一定屏蔽作用来实现，地 层伽马射线的辐射范围大约在 20 cm 左右，在钻铤本 体开槽一侧，探测器距离地层最近，探测到的伽马射 线最强；在其它不同方位上，探测器到地层的距离逐 渐增大，探测到的伽马射线逐渐减弱；在开槽的底部 一侧，探测到的伽马射线最弱。本仪器的方位伽马方 位探测角度大约为 120°，信号的传输能力和抗干扰能 力较强，信噪比高。方位伽马探测器部分横剖面示意 图如图 2 所示。
优势，随着随钻测井在国内的逐步应用，它的优势也 越来越明显。
1 DSTL 定向遥测随钻测井仪工作原理
DSTL 定向遥测随钻测井仪（MWD）由定向测量 短节（测量部分）、电池筒短节（电源部分）、泥浆脉 冲发生器和驱动器短节（信号传输部分）组成。测量 短节实时测量 钻井工程参数 （井 斜、方位、工具面、 井温等），对测量的参数进行脉冲数据编码，由驱动 器短节控制脉冲发生器电磁阀的关闭和打开，使脉冲 发生器的主阀动作，从而控制钻杆内泥浆流量的变 化，在钻杆内产生泥浆压力正脉冲信号供地面仪器接 收，实现泥浆压力脉冲数据串的传输 5 。而 GIR 随钻 组合仪测量的参数同时也能通过 MWD 传输，所以将 MWD 与 GIR 随钻仪器组合起来就是 MWD 与 GIR 测 井组合仪，它能同时测量钻井工程参数测量和井眼方 位及地层伽马值和电阻率值，能更为精确地指导钻井。
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Vol. 27 No. 3
The technological process and equipments of the oil depot station is firstly analyzed in this paper, and then the mathematical model for describing the station is established. A new algorithm for calculating the model is also presented in this paper. By setting the node properties and judging whether each node is joining with the search ones repeatedly, the algorithm can find the simplest operation progress, and avoid the accidents like oil leakage and pump sling. The algorithm also transform the problem of realizing scheduling task the problem of finding the simplest tree from an Unicom- diagram. The system for guiding station operation is realized in B/S model by using configuration software. Real practice in a large oil depot station shows that the system and algorithm are accurate and steady. Key words: technological process; search algorithm; configuration software; oil station. Tian Peng. Design of controlled timing generator for oxygen activated logging tool based on SCM. PI, 2013,27 (3): 4~5
参考文献
[1] 时鹏程. MWD 与 LWD 组合技术及应用实践 [J]. 录井技 术，2000，22（4）
[2] 朱桂清，章兆淇. 国外随钻测井技术的最新进展及发展趋 势 [J]. 测井技术，2008，32（5）
[3] 张辛耘，王敬农，郭彦军. 随钻测井技术的进展和发展趋 势 [J]. 测井技术，2006，30（1）
图 3 线圈在钻铤中位置的横剖面图
图 4 感应电阻率随钻测井仪的纵剖面图
在实际测量过程中，结合 MWD 系统所测量的工 具面、倾角和方位数据，经地面系统处理，实时得到 具有方位性能的地质参数。
3 MWD 与 GIR 组合随钻测井仪测量过程中 的问题及处理
图 2 方位伽马探测器部分横剖面示意图
2.2 感应电阻率随钻测井仪 随钻感应电阻率测井仪的工作原理与传统感应测
PETROLEUM INSTRUMENIS
I
Vol. 27 No. 3 Jun. 2013
Wan Jingjing, Ji Jiang, Gao Weixin, Tang Nan and Yun Le. Design of oil station operation guiding system based on configuration software. PI, 2013,27 (3): 1~3
摘 要：随钻测井相对于电缆测井更有优势，它可以消除井眼环境和泥浆滤液的侵入的影响，更真实地反映原状地层的
地质特征。自主研发的成套随钻测井仪已经开始投入使用，现在比较常用的是用 MWD 与 GIR 随钻组合仪进行测井，它能
够快速直接识别地层，从而准确指导钻井的方向，提高钻井效率，比单独的 MWD 测量更为准确。随着随钻测井在国内的
图 5 柳平某井正常电阻率曲线与电阻率曲线死值对比图
3.3 感应电阻率随钻测井仪测量畸变 长庆油田盐平区某井井深 1 790 m 左右，感应仪
器突然出现异常，测值发生畸变，突然变大至几百至 上万不等，如图 6 所示，观察一段时间情况依然如 此，初步判定原因可能有 2 点：1）感应刻度有问题； 2） 感应仪器损坏。仪器井中重新刻度后，感应仪器 无反应，排除第一点；更换感应仪器，入井后工作正 常，判断其很可能是感应线圈受震动损坏，后将仪器 发回西安仪器中心，更换感应线圈后，仪器恢复正 常，证明仪器确实为感应线圈损坏。
测量部分的定向仪短节由三个电路模块和传感器 探管组成，三个电路模块是：电源电路模块，微控制 器电路模块 MPU，A/D 转换电路模块，如图 1 所示。
图 1 定向仪短节结构示意图
定向测量短节的主要功能是探管将采集到的井眼 方位、倾角、井温等数据信号送入 A/D 模数转换板， 通过多路转换及模数转换，A/D 模数转换模块将接收
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开发设计
石油仪器 PETROLEUM INSTRUMENIS
2013 年 6 月
MWD 与 GIR 随钻测井组合仪的原理及其应用
代百祥1 左兴龙2 冯顺彦3 何 晶2 余启奎4
（1. 长江大学地球科学学院 湖北 武汉）（2. 中国石油集团测井总公司随钻测井中心 陕西 西安） （3. 长庆油田超低渗透油藏研究中心 陕西 西安）（4. 中原油田研究院 河南 濮阳）
图 6 柳平某井正常电阻率曲线与电阻率曲线畸变对比图
4小结
随钻测井相对于电缆测井具有很多优点，如不需 要像电缆测井需占用一定的钻机在用时间和可以消除 井眼环境和泥浆滤液的侵入的影响，更真实地反映原 状地层的地质特征；在大斜度井、水平井或特殊地质 环境（如膨胀粘土或高压地层）钻井时，随钻测井可 以消除电缆测井的困难或风险。MWD 与 GIR 随钻组 合仪比单独的 MWD 测量更为准确，具有更为精确地 指导钻井的优势。但国内钻井技术还不太成熟，在油 田应用中也证实了国内随钻仪器还有亟待解决的技术 难题，其中要解决的主要问题是仪器的稳定性较差。 只有解决这个主要问题，国内随钻测井技术才能快速 发展。
由中国石油集团测井公司自主研发的成套随钻测 井仪已经开始投入使用，现在比较常用的是用 MWD 与方位伽马感应电阻率随钻组合仪（Azimuthal gamma & induction resistivity logging tool while drilling 简称 GIR） 进行测井，即用 MWD 测量进行地质导向，保 证按照预期工程设计顺利进入水平段，再用 GIR 仪器 在不同层位的测值判断油层方位，按照设计的预定轨 迹找到油层，从而完成整个水平井的施工。它比单独 的 MWD 测量更为准确，具有更为精确地指导钻井的
在长庆油田柳平区某井从井深 1 744 m 开始，感 应上传死值，如图 5 所示，初步判定原因可能有 3 点： 1） 感应刻度有问题；2） 感应仪器损坏；3） 仪器绝 缘性不好。仪器井中重新刻度后，感应仪器无反应， 排除第一点；仪器起出井口，单独连接感应仪器测 试，方向仪器完好；在检查仪器绝缘性时，发现柔性 连接器绝缘很低，更换柔性连接器后，重新下井，仪 器工作正常。
[4] 朱桂清. 2006 年全球海洋石油技术会议评选的 13 项新技术 奖 [J]. 世界石油工业，2007，14（3）
[5] 杨亚萍，李 童，程 希，等. MWD 无线随钻测量仪脉冲 发生器控制电路的设计 [J]. 石油仪器，2009，23（4）
（收稿日期：2012-12-13 编辑：高红霞）
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第一作者简介：代百祥，男，1987 年生，长江大学地球科学学院矿产普查与勘探 09 级硕士研究生，研究方向：开发地质。邮编：434023
2013 年 第 27 卷 第 3 期
代百祥等：MWD 与 GIR 随钻测井组合仪的原理及其应用
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到的传感器探管模拟量信号，转换为数字量，串行输 出。将数字量信号送 MPU 电路板进行处理、运算、 数据校正、编码、存储，在驱动器主 MPU 的控制下， 按规定的格式经驱动进入 BUS 总线，电源板提供电 路及探管需要的电源。
由于钻井队泥浆性能欠佳，在水平段定向施工困 难，托压严重，摩阻一度达到 10 t ～ 15 t，而在大北 P 平 2 井井深 1 649.57 m 处，井斜角 84.3°，方位 333.1°，
石油仪器
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PETROLEUM INSTRUMENIS
2013 年 6 月
此段井斜角度变化较大，更加加剧了施工困难，导致 仪器容易损坏，所以可以初步判断井下仪器受震动过 大导致了定向碳管仪器故障。 3.2 感应电阻率随钻测井仪测量值为死值