随钻测井技术介绍-《测井新技术专题》课程课件.ppt

1、高高 杰杰中国石油大学（北京）中国石油大学（北京）测井系测井系随钻测井技术进展随钻测井技术进展GaoJ-201150-50-2 21 MWD/LWD概述概述2 地质导向地质导向3 结束语结束语GaoJ-201150-50-3 31.MWD/LWD GaoJ-201150-50-4 4LWD 发展时间表发展时间表GaoJ-201150-50-5 5v 随钻测量（随钻测量（Measurement While Drilling）是在钻井过程中进）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；行井下信息的实时测量和上传的技术的简称；v 由井下部分（脉冲发生器，驱动电路，定向测量探管，井下控由

2、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；制系统）组成，以钻井液作为信息传输介质；v 通常意义的通常意义的MWD仪器系统，主要限于对工程参数（井斜、方仪器系统，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。进的功能。经典随钻测量（经典随钻测量（MWD）概念）概念GaoJ-201150-50-6 6v 随钻测井（随钻测井（Logging Wh

3、ile Drilling）是在随钻测量（）是在随钻测量（MWD）基础）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，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；用以获取测井信息；v 与与MWD相比，相比，LWD传输的信息更多，不可能完全泥浆脉冲传送数传输的信息更多，不可能完全泥浆脉冲传送数据，采用井下存储（起钻后回放）和部分信息实时上传方式处理；据，采用井下存储（起钻后回放）和部分信息实时上传方式处理；v LWD作为随钻测井仪器，其任

4、务是获取测井信息，无导向决策功作为随钻测井仪器，其任务是获取测井信息，无导向决策功能；能；LWD位于井下钻具组合位于井下钻具组合(BHA)上部，测量得到的电阻率、自上部，测量得到的电阻率、自然伽马等参数已不属于近钻头测量。然伽马等参数已不属于近钻头测量。经典随钻测井（经典随钻测井（LWD）概念）概念GaoJ-201150-50-7 7Wireline vs.LWD？井眼倾斜地地层层评评价价的的复复杂杂程程度度小小低低大大高高GaoJ-201150-50-8 8随钻测井发展的动力和条件随钻测井发展的动力和条件工程需求：测井成功率、钻井安全与效率工程需求：测井成功率、钻井安全与效率地层评价地层评价

5、常规地层评价（浅泥浆侵入）常规地层评价（浅泥浆侵入）时间推移测井（多次测量）时间推移测井（多次测量）地层各向异性评价地层各向异性评价地质导向地质导向降低费用：少占用钻台时间，节省时间和资金降低费用：少占用钻台时间，节省时间和资金数据传输数据传输“瓶颈瓶颈”问题的解决问题的解决 GaoJ-201150-50-9 9随钻测井现状随钻测井现状目前，随钻测井发展很快，已经具备几乎所有的电缆测井项目；目前，随钻测井发展很快，已经具备几乎所有的电缆测井项目；国外，在海上，如北海和墨西哥湾，几乎所有的裸眼测井均采用随国外，在海上，如北海和墨西哥湾，几乎所有的裸眼测井均采用随钻测井钻测井；陆地上的大斜度井和水

6、平井中，以采用随钻测井为主；陆地上的大斜度井和水平井中，以采用随钻测井为主；中国随钻测井技术较落后，以电缆测井为主；中国随钻测井技术较落后，以电缆测井为主；1987年全球年全球MWD/LWD市场为市场为1.5亿美元，亿美元，1991年为年为4.4亿美元，亿美元，2002年已经达到年已经达到12亿美元，亿美元，2005年已经达到年已经达到25亿美元；亿美元；2004年年ExxonMobil公司公司45%的井斜度超过的井斜度超过45，36%的井倾角大的井倾角大于于70，这些井在钻井时均需要随钻测井，这些井在钻井时均需要随钻测井;目前目前Baker Hughes在中国的测井服务，在中国的测井服务，7

7、0工作量为随钻测井，电工作量为随钻测井，电缆测井工作量仅占缆测井工作量仅占30，与两年前情况正好相反。，与两年前情况正好相反。GaoJ-201150-50-1010GaoJ-201150-50-1111u塔里木油田、中国海上油田利用塔里木油田、中国海上油田利用LWD较多，可信度较高；新较多，可信度较高；新疆油田公司编制完成疆油田公司编制完成随钻测井质量控制标准随钻测井质量控制标准和和随钻测随钻测井资料验收标准井资料验收标准；u国内已经引进较多的国内已经引进较多的MWD系统，如大庆、长庆、大港和胜利系统，如大庆、长庆、大港和胜利等；国内地质导向系统已经基本研制完成；实现为地层评价等；国内地质导向

8、系统已经基本研制完成；实现为地层评价服务的服务的LWD成为一种必然趋势；成为一种必然趋势；u国内油田公司期望利用随钻测井解决储层测井评价的问题；国内油田公司期望利用随钻测井解决储层测井评价的问题；国内进行随钻测井研究和仪器研制的外部条件已经成熟，国内进行随钻测井研究和仪器研制的外部条件已经成熟，CNPC已经立项研究。已经立项研究。GaoJ-201150-50-1212MWD/LWD内容内容GaoJ-201150-50-1313随钻测井系统随钻测井系统（1）Schlumberger公司公司 收购收购Anadrill公司，著名的系统为公司，著名的系统为 VISION系统，包括伽马、系统，包括伽马、

9、电磁波传播、方位密度电磁波传播、方位密度-中子、常规和方位电阻率仪器等。中子、常规和方位电阻率仪器等。可可以获得全井眼图像，用于构造解释、地质导向、地层评价和井以获得全井眼图像，用于构造解释、地质导向、地层评价和井眼故障分析。眼故障分析。主要包括：主要包括：VISION475、VISION675和和VISION825：分别适合在小井径：分别适合在小井径（5.756.25 in.）井眼、）井眼、89.875 in.井眼和井眼和12.25 in.的井眼的井眼 中使中使用；用；ProVISION：增加了磁共振测量，可以实时提供孔隙度、束：增加了磁共振测量，可以实时提供孔隙度、束缚水和自由水体积、渗透

10、率和孔隙尺寸等缚水和自由水体积、渗透率和孔隙尺寸等；GeoVISION：地质导向（：地质导向（Geosteering）。）。2005年推出年推出EcoScope随钻测井系统（随钻测井系统（26ft）GaoJ-201150-50-1414Schlumberger 公司的公司的VISION 系统系统GaoJ-201150-50-1515Scope随钻系列产品随钻系列产品2005年，年，Schlumberger 公司推出公司推出Scope随钻系列产品和服务，包随钻系列产品和服务，包括：多功能随钻测井系统括：多功能随钻测井系统EcoScope、随钻地层压力服务、随钻地层压力服务 StethoScope

11、和高速遥测随钻服务和高速遥测随钻服务TeleScope。EcoScope可以进行地层评价、确定井身轨迹和钻井优化测量：可以进行地层评价、确定井身轨迹和钻井优化测量：常规测井项目：电阻率、中子孔隙度、方位自然伽马、密度常规测井项目：电阻率、中子孔隙度、方位自然伽马、密度和光电系数和光电系数 新增加测井项目：俘获伽马能谱、中子伽马密度和俘获截面新增加测井项目：俘获伽马能谱、中子伽马密度和俘获截面 双频传播电阻率测井可提供双频传播电阻率测井可提供10个相位和个相位和10个衰减测量电阻率个衰减测量电阻率StethoScope服务可以在钻井期间准确、高效和快速地提供地层服务可以在钻井期间准确、高效和快速

12、地提供地层压力数据；压力数据；TeleScope使数据传输率提高使数据传输率提高3倍倍GaoJ-201150-50-1616随钻测井系统随钻测井系统（2）Halliburton公司公司 收购以随钻测井技术为主的专业公司收购以随钻测井技术为主的专业公司Sperry-Sun，随，随钻测井技术处于领先地位。钻测井技术处于领先地位。著名的系统为著名的系统为INTEQ系统系统和和PATHFINDER系统系统，包括，包括伽马、电阻率、密度中子、声波、核磁共振（伽马、电阻率、密度中子、声波、核磁共振（2002年年推入市场）、地层测试、井径和部分成像测井等测井推入市场）、地层测试、井径和部分成像测井等测井方法

13、，基本具备电缆测井的功能。方法，基本具备电缆测井的功能。GaoJ-201150-50-1717Halliburton公司的公司的 PATHFINDER系统系统伽马测量伽马测量电阻率测量电阻率测量定向测量定向测量脉冲仪脉冲仪电池电池密度测量密度测量中子测量中子测量井径测量井径测量DNSCM HDSLCWRGMMultiLink接头接头GaoJ-201150-50-1818典型的典型的MWD/LWD仪器串仪器串GaoJ-201150-50-1919随钻测井系统随钻测井系统（3）Baker Hughes公司公司 OnTrak为最新一代的随钻测量系统（为该公司著名的为最新一代的随钻测量系统（为该公司著

14、名的AutoTrak系统的重要组成部分），包括方位伽马、电系统的重要组成部分），包括方位伽马、电阻率、中子、密度、温度、压力、井径和方向等测量，阻率、中子、密度、温度、压力、井径和方向等测量，提供底部钻具组合（提供底部钻具组合（BHA）的方向控制、动态监测与）的方向控制、动态监测与地层评价服务地层评价服务。GaoJ-201150-50-2020LWD 测井示例测井示例 GaoJ-201150-50-2121轮古轮古A井井LWD随钻测井随钻测井常规测井对比常规测井对比两种测井均能较好地反映地 层的岩性和物性变化；常规测井明显受侵入影响；未扩径井段，常规测井与随 钻测井密度与电阻率曲线形态 及数值

15、基本一致；扩径井段，实时随钻比常规 测井更更能反映岩性变化；未扩径井段,自然伽马普遍高 1520API，为刻度源系统误差所致。GaoJ-201150-50-2222轮古轮古A井随钻测井与常规测井处理成果对比井随钻测井与常规测井处理成果对比GaoJ-201150-50-2323储层在哪里？最好的储层在哪里？井在哪里？GaoJ-201150-50-2424几何导向的主要任务是几何导向的主要任务是，使，使实钻轨迹尽量靠近设计轨迹，以保证准确钻入设计靶实钻轨迹尽量靠近设计轨迹，以保证准确钻入设计靶区（由于地质不确定性误差，设计靶区可能并非为储区（由于地质不确定性误差，设计靶区可能并非为储层）层）在地质

16、导向技术问世之前，常规的井眼轨迹控制技术在地质导向技术问世之前，常规的井眼轨迹控制技术均应属于几何导向范畴均应属于几何导向范畴几何导向几何导向 “指哪儿打哪儿！指哪儿打哪儿！”预定目标（预定目标（静态目标静态目标）GaoJ-201150-50-2525地质导向地质导向地质导向主要指随钻测井信息与方向地质导向主要指随钻测井信息与方向/方位测量信息在控制方位测量信息在控制井底钻具组合方面的应用，根本目标是保证钻具以最佳井底钻具组合方面的应用，根本目标是保证钻具以最佳角度进入储集层，并控制井眼在储集层合理的范围内。角度进入储集层，并控制井眼在储集层合理的范围内。其主要任务是对其主要任务是对负责。负责

17、。“哪儿好打哪儿！哪儿好打哪儿！”最佳目标（最佳目标（动态目标动态目标）中国工程院苏义脑院士关于中国工程院苏义脑院士关于“地质导向地质导向”的定义：的定义：“用近钻头岩石物理参数、工程测量参数和随钻控用近钻头岩石物理参数、工程测量参数和随钻控制手段保证实际井眼穿过储层并取得最佳位置。制手段保证实际井眼穿过储层并取得最佳位置。”GaoJ-201150-50-2626几何目标与地质目标几何目标与地质目标几何信息与地质信息的有机结合是钻井成几何信息与地质信息的有机结合是钻井成功的关键功的关键GaoJ-201150-50-2727地质导向技术特征地质导向技术特征q 把钻井技术钻井技术、测井技术测井技术

18、及油藏工程技术油藏工程技术融合为一体，能够完成近钻头地质参数（伽马、电阻率）、近钻头钻井参数（井斜角、方位）及其他辅助参数的测量的系统；q 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；q 用地面软件系统（包括地层构造模型、参数解释和钻井设计控制三个主要模块）做出解释与决策，实时随钻控制。目的目的：提高对地质构造、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，提高经济效益。GaoJ-201150-50-2828v 角度和分辨率问题：角度和分辨率问题：1的地层倾角误差在的地层倾角误差在57米的测量米的

19、测量深度内可以引起深度内可以引起1米的真实垂直深度（米的真实垂直深度（TVD）误差，）误差，而地震构造倾角的精度为而地震构造倾角的精度为23。因此，给出井眼的。因此，给出井眼的精确位置（深度精确位置（深度/方向方向/方位）信息非常重要方位）信息非常重要v 时效问题：利用地质导向技术可以减少滞后反应时间，时效问题：利用地质导向技术可以减少滞后反应时间，及时（实时）进行井眼轨迹校正及时（实时）进行井眼轨迹校正v 目标优化问题：钻到最佳地质目标目标优化问题：钻到最佳地质目标GaoJ-201150-50-2929早期地质导向仪器早期地质导向仪器 GST（GeoSteering Tool）：Schlum

20、berger公司 PZS（Pay Zone Steering）：Halliburton公司 Navigator：Baker Hughes公司GaoJ-201150-50-3030地质导向与几何导向的比较地质导向与几何导向的比较GaoJ-201150-50-3131近钻头测量可以缩短反应时间近钻头测量可以缩短反应时间缩短反应时间GaoJ-201150-50-3232断层问题断层问题GaoJ-201150-50-3333倾斜界面问题倾斜界面问题GaoJ-201150-50-3434情形情形 A情形情形 BGaoJ-201150-50-3535结果分析结果分析GaoJ-201150-50-3636G

21、aoJ-201150-50-3737（1）地层模型的钻前设计）地层模型的钻前设计根据邻井或导眼井资料，设计根据邻井或导眼井资料，设计1-D地层模型地层模型GaoJ-201150-50-3838地层模型的钻前设计（续）地层模型的钻前设计（续）根据地质构造图和井眼轨迹设计，在确定地层倾角后，可根据地质构造图和井眼轨迹设计，在确定地层倾角后，可以得到以得到2-D地层模型地层模型 根据根据3D构造特征和岩石物理参数分布特征，可以得到构造特征和岩石物理参数分布特征，可以得到3D地地层模型层模型初始地层模型（二维切片）初始地层模型（二维切片）GaoJ-201150-50-3939（2）钻前数值模拟）钻前数

22、值模拟根据地层模型，根据地层模型，利用数值模拟利用数值模拟得到预测测井得到预测测井曲线曲线GaoJ-201150-50-4040（3）地质导向与钻井）地质导向与钻井GaoJ-201150-50-4141地质导向与钻井（续）地质导向与钻井（续）GaoJ-201150-50-4242地质导向与钻井（续）地质导向与钻井（续）GaoJ-201150-50-4343地质导向与钻井（续）地质导向与钻井（续）GaoJ-201150-50-4444（4）地质导向结果分析）地质导向结果分析GaoJ-201150-50-4545地质导向应用实例（地质导向应用实例（C）目的层厚度：目的层厚度：0.8 1.2m；水平

23、井段；水平井段：545m油层钻遇率：油层钻遇率：87.5%；纯钻时间：；纯钻时间：75.5 h；平均机械钻速：；平均机械钻速：7.22 m/h2003年年9月月15日，日，7mm油嘴日产油油嘴日产油168m3，目前稳定产量目前稳定产量40m3GaoJ-201150-50-4646地质导向应用实例（地质导向应用实例（D）1.5m 薄砂层薄砂层钻前设计钻前设计实际结果实际结果断层断层倾角变化倾角变化中国海上中国海上GaoJ-201150-50-4747地质导向应用实例（地质导向应用实例（E）TVD(m)XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXDrift along the Section(m)

24、钻前设计钻前设计TVD(m)XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXDrift along the Section(m)实际结果实际结果南美洲南美洲GaoJ-201150-50-4848r随钻测井方法的多样化：随钻声、电、核、核磁、地层测试等方随钻测井方法的多样化：随钻声、电、核、核磁、地层测试等方法，替代电缆测井，使随钻地层评价（法，替代电缆测井，使随钻地层评价（FEWD）成为必然结果；）成为必然结果；r随钻测井仪器的集成化、小型化、贴近钻头化，以及阵列化（成随钻测井仪器的集成化、小型化、贴近钻头化，以及阵列化（成像测井）；像测井）；r数据存储和传输速率仍然是随钻测井的关键技术；数据存储

25、和传输速率仍然是随钻测井的关键技术；r整合现有钻井和测井的力量（通过收购或兼并）实现国内随钻测整合现有钻井和测井的力量（通过收购或兼并）实现国内随钻测井高起点的快速发展；井高起点的快速发展；r中国需要发展随钻测井：市场需求，经济需求，技术需求。中国需要发展随钻测井：市场需求，经济需求，技术需求。GaoJ-201150-50-4949利用了如下单位和个人提供的部分资料利用了如下单位和个人提供的部分资料和数据，在此表示感谢：和数据，在此表示感谢：CPL技术中心技术中心塔里木油田研究院塔里木油田研究院Schlumberger公司公司Halliburton公司公司.GaoJ-201150-50-5050