地质导向钻井技术课件

地质导向钻井技术地质导向钻井技术地质导向钻井技术概况(一)地质导向的定义(二)地质导向的钻井技术特征(三)地质导向与其他几种技术概念(几何导向、旋转导向、随钻测量随钻测井)间的区别与联系(四)地质导向钻井系统的结构特征(五)地质导向的作用与特点(六)国外地质导向钻井技术现状及在油田应用效果(七)我国十分需要此项技术地质导向钻井技术概况(一)地质导向的定义国外一种定义(笼统)：用地质准则来设计井眼的位置。我们的定义：用近钻头地质、工程参数测量和随钻控制手段来保证实际井眼穿过储层并取得最佳位置。(特征/手段/方法/目的)(一)地质导向的定义国外一种定义(笼统)：(一)地质导向的定义(二)地质导向的钻井技术特征把钻井技术、测井技术及油藏工程技术融合为一体，形成带有近钻头地质参数(伽玛、电阻率)、近钻头钻井参数(井斜角)及其他辅助参数的短节用无线信号(电磁波)短传方式把上述近钻头参数传至MWD，再传至地面控制系统用地面软件系统(含地层构造模型、参数解释和钻井设计控制三个主要模块)适时做出解释与决策，实施随钻控制因此，大大提高了对地层构造、储层特性的判断和钻头在储层内轨迹的控制能力，从而提高油层钻遇率、钻井成功率和采收率，实现增储上产，节约钻井成本，经济效益重大(二)地质导向的钻井技术特征把钻井技术、测井技术及油藏工1.地质导向(Geosteering)地质导向的任务是对准确钻入油气目的层负责，为此，它具有测量、传输和导向三大功能，具体为：(1)近钻头测量参数(电阻率、自然伽玛)和工程参数(井斜角)测量；(2)用随钻测量仪器(MWD)或随钻测井仪器(LWD)作为信息传输通道，把所测的井下信息(部分)传至地面处理系统，作为导向决策的依据；(3)用井下导向马达(或转盘钻具组合)作为导向执行工具，用无线短传技术把近钻头测量信息越过导向马达传至MWD(LWD)并进一步上传；(4)地面信息处理与导向决策软件系统,将井下测量信息进行处理、解释、判断、决策，指挥导向工具准确钻入油气目的层。(三)地质导向与其他几种技术概念间的区别与联系1.地质导向(Geosteering)(1)近钻头测量2.几何导向几何导向的任务就是对钻井井眼设计轨道负责，使实钻轨道尽量靠近设计轨道，以保证准确钻入设计靶区(由于地质不确定度带来的误差，原设计靶区可能并非是储层)在地质导向技术问世之前，常规的井眼轨道控制技术均应属于几何导向范畴(三)地质导向与其他几种技术概念间的区别与联系2.几何导向(三)地质导向与其他几种技术概3.旋转导向旋转导向工具系统是以井下旋转工作方式的闭环自控执行工具(典型代表是偏心变径稳定器)为导向工具、以MWD(或LWD)为信息传输通道和地面信息处理软件系统组成的钻井工具系统，在海上大位移钻井中获得广泛应用当以常规的MWD作为信息通道时，上传信息只有工程测量参数(井斜角，方位角)而无地质参数；当以LWD作为信息通道时，上传信息除工程参数外，还包括地质参数(电阻率、自然伽玛，以及其它地质参数)由于工具位置所限，它缺少近钻头的地质参数测量，这一点形成了它与地质导向工具系统的主要差别(三)地质导向与其他几种技术概念间的区别与联系3.旋转导向(三)地质导向与其他几种技术概4.随钻测量(MWD)随钻测量(MeasurementWhileDrilling)是在钻井过程中进行井下信息的实时测量和上传的技术的简称(MWD)通常意义的MWD仪器系统，主要限于对工程参数(井斜，方位，工具面)的测量由井下部分(脉冲发生器，驱动电路,定向测量探管，井下控制器，电源等)和地面部分(地面传感器，地面信息处理和控制系统)组成，以钻井液作为信息传输介质。脉冲发生器有正脉冲、负脉冲和连续脉冲三种，井下电源可分为电池和井下涡轮发电机两类它只是一种测量仪器，而无直接导向钻进的功能(三)地质导向与其他几种技术概念间的区别与联系4.随钻测量(MWD)(三)地质导向与其他5.随钻测井(LWD)随钻测井(LoggingWhileDrilling)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的基础上增加了若干测量短节，如CDR(补偿双电阻率仪)、CDN(双补偿中子密度仪)、ADN(方位密度中子仪)、ISONIC(声波仪)等，用以获取测井信息与MWD相比，LWD传输的信息更多，因而要求脉冲发生器必须是正脉冲发生器(3-5bit/s以上)或连续波脉冲发生器(6-10bit/s)。即使如此，也不可能把所测信息全部实时上传，而是采用井下存储(起钻后回放)和部分信息实时上传方式处理与地质导向相比，LWD是一个随钻测井仪器，它的任务是获取测井信息而无导向、决策功能；LWD位于井下钻具组合(BHA)上部，它所测的电阻率、自然伽玛等地质参数已不属于近钻头测量(三)地质导向与其他几种技术概念间的区别与联系5.随钻测井(LWD)(三)地质导向与其他下面以Anadrill公司于1993年推出的IDEAL系统(IntergratedDrillingEvaluationandLogging，综合钻井评价和测井系统)为例，来介绍地质导向钻井系统的结构特征。(四)地质导向钻井系统的结构特征一般来说，地质导向钻井系统包括：井场信息接收和处理系统+

MWD/LWD

+无线短传+测传马达(含近钻头测量短节)

+钻头下面以Anadrill公司于1993年推出的IDEAL系统(1.测传导向马达(InstrumentedSteerableMotor)这是一种完全仪器化的导向马达(其壳内装有传感器组件)，它直接与钻头相连，能够测量近钻头处地层电阻率、方位电阻率、自然伽马以及井斜和钻头转速等参数。这些参数通过电磁波传送到马达以上的MWD或LWD，再由泥浆脉冲传送到地面。借此，司钻和地质家可实时了解到钻头处的岩性变化以及检测钻头处的油气显示情况，并通过对钻头进行导向，保证井眼在储层内延伸，达到增大储层泄油面积、提高单位进尺的产量和降低完井成本的目的。(四)地质导向钻井系统的结构特征1.测传导向马达(四)地质导向钻井系统的结构特征2.井场信息系统井场信息系统是IDEAL系统的中枢，通过结合所有的地面数据和井下数据来监测钻井过程。原始数据由解释程序转换成井场决策人员所需信息，并在高分辨率彩色监控器上以彩图的方式直观显示，使用方便。IDEAL地面综合处理信息系统卫星通讯司钻台地面控制室用户(四)地质导向钻井系统的结构特征2.井场信息系统IDEAL地面综合处理信息系统卫星通讯3.近钻头电阻率工具(RAB-ResistivityattheBit)这是一种仪器化的近钻头稳定器，直接与钻头相连，可测量近钻头处地层电阻率/自然伽马和井斜等参数。其最大特点是，利用这些实时测量数据可在地层被污染之前进行高质量的地层评价、以及检测裂缝或薄产层或渗透性产层。该工具可代替测传导向马达用于转盘钻井。(四)地质导向钻井系统的结构特征3.近钻头电阻率工具(四)地质导向钻井系统的结构4.其它独立井下测量短节(1)钻压扭矩工具该工具直接接在MWD工具下端，用于接收地质导向工具或近钻头电阻率工具的电磁信号，并传到MWD工具。该工具也可测量钻压、扭矩、钻柱内泥浆压差和环空压力等钻井参数。(2)泥浆脉冲发生器应用连续载波编码技术将数据传送至地面，数据传输速度高达10位/秒。(3)补偿双电阻率(CDR-CompensatedDualResistivity)、阵列式补偿电阻

率(ARC-ArrayCompensatedResistivity)、及方位密度中子仪器(ADN

-AzimuthalDensityNeutron)可实时测量井眼补偿感应电阻率、自然伽马、密度和中子，借此可进行初期地层评价、地质对比及孔隙压力评价。(4)声波随测工具(ISONIC)(四)地质导向钻井系统的结构特征4.其它独立井下测量短节(四)地质导向钻井系统具有随钻辨识油气层、导向功能强的特点是一项直接服务于地质勘探的随钻技术，提高探井钻遇率(增储)适合于复杂地层、薄油层钻进的开发井，提高产量和采收率(五)地质导向的作用与特点具有随钻辨识油气层、导向功能强的特点(五)地质导向的作地质导向是综合钻井、随钻测井/测斜、地质录井及其他各项参数，实时判断是否钻遇泥岩以及识别泥岩位于井眼的上部还是下部，并及时调整钻头在油层中穿行，具体表现在：1)根据近钻头电阻率和自然伽玛判断钻头处的岩性；2)根据ARC提供的衰减电阻率和相位电阻率的差别判断钻头是否接近泥岩；3)根据AND提供的顶密度和底密度判断泥岩位置；4)根据AND提供的顶密度和底密度计算地层倾角；5)根据随钻测井电阻率曲线的极化角现象识别地层界面；6)根据钻时和气体数据，结合岩屑判断钻头处岩性；7)结合扭矩和D指数判断钻头处岩性；8)利用地层的韵律性，结合砂岩粒度的变化判断井眼位于油层中的位置。(五)地质导向的作用与特点地质导向是综合钻井、随钻测井/测斜、地质录井及其他各项参数，目前国外仅有Schlumberger和BakerHughes公司拥有此项技术。Schlumberger公司(Anadrill)于1993年推出了IDEAL系统之后，又推出了PowerDrive系统：PowerDriveXtra(475,675,900)PowerDriveXceedPowerDriveX5(475,675,825,900,1100)PowerDrivevorteXBakerHughes拥有RCLS(闭环旋转自动导向)系统：AuotTrakRCLSAutoTrakG3RCLS和Navigator系统。但目前只进行高价技术服务而不出售商品工具，已收到巨大经济回报。截止到2004.4.10，INTEQ的AutoTrakRCLS累计进尺超过10,000,000ft，目前每天全球钻井进尺超过8,000ft。(六)国外地质导向钻井技术现状及在油田应用效果目前国外仅有Schlumberger和BakerHughe国际第三大石油技术服务公司Halliburton目前也不掌握此项尖端技术，但正在积极进行开发。Halliburton现有的Pathfinder系统只是LWD(随钻测井)，还无近钻头测量短节，当配用螺杆马达时其最下端的传感器离钻头距离约为17m，最上端的传感器距离钻头约22m，尚无法用于地质导向，也不能实现精确的几何导向。(六)国外地质导向钻井技术现状及在油田应用效果国际第三大石油技术服务公司Halliburton目前也不掌握IDEAL系统已在北海获得了成功应用，钻成几口复杂的水平井。在墨西哥湾的某一油田，先前所钻8口井的总产量仅为923桶/天；后来，Anadrill公司应用地质导向技术在该油田钻成一口高质量的水平井，日产原油达1793桶，使这一枯竭的油田得以重新复活。(六)国外地质导向钻井技术现状及在油田应用效果IDEAL系统已在北海获得了成功应用，钻成几口复杂的水平井。有资料表明，地质导向钻井系统问世后，在1993

1995年的3年中，已被13家公司用于欧洲和非洲6个国家的近50口井，累计进尺超过20英里(32187m)，取得了显著技术效果和重大经济效益。以下再举几例：在英国BP公司WytchFarm油田，地质导向系统(测传马达)与变径稳定器(位于测传马达上部)配合使用钻大位移井，几乎全部实现了旋转钻进，提高钻速和井身质量，大大减少了井下事故和风险在英国北海Texaco的一口开发井中使用地质导向工具(测传马达)，至少避免了两次侧钻：井场地质师用近钻头方位伽玛射线确定井眼上下是否遇到泥岩，通过正确的导向控制将井眼扭回砂岩储层(六)国外地质导向钻井技术现状及在油田应用效果有资料表明，地质导向钻井系统问世后，在19931995年的KerrMcGee所钻的一口井表明，由于地质导向系统的近钻头电阻率的作用，比原有技术(电阻率传感器在马达上部)多获得14%的产层进尺该文献的结论表明：(1)具有近钻头参数的地质导向系统在每次油藏丢失之后，可减少100ft的非生产进尺，这对于经济钻井十分关键；(2)由于有了地质导向钻井技术，现在考虑从英寸的精度而不是英尺的精度来控制垂深已成为可能。这对于存在水、气运移问题及较少渗透障碍的油藏来说，可带来巨大的经济效益。