【www.myl5520.com--文秘知识】
近钻头地质导向钻井系统
篇一:近钻头地质导向
CGDS—I近钻头地质导向钻井系统
系统简介
CGDS-I，是由中国石油集团钻井工程技术研究院主持研发，拥有自主知识产权的第一代近钻头地质导向钻井系统。
该系统由测传马达、无线接收系统、正脉冲无线随钻测量系统和地面信息处理与导向决策软件系统等部分组成，具有实时判断地层属性、前探待钻地层、导向能力强等特点，特别适合于复杂地层、薄油层钻进的开发井，可提高探井发现率和开发井钻遇率和采收率。
CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统结构组成
该系统的技术发明点主要包括：近钻头电阻率随钻测量方法及装置，井下信息无线短传与接收方法及装置，接收和检测泥浆压力脉冲的方法及装置，测传马达，用于随钻测量的井下仪器控制总线和通讯协议，泥浆正脉冲发生器，用于随钻测量的井下探管总成，以及随钻
测量地面信息综合处理系统及装置。目前，该系统申报国家专利27项，其中已获授权发明专利3项、实用新型专利14项。
系统功能
该系统具有随钻测量、实时传输和导向决策三大功能：
随钻测量 在测传马达的近钻头测量短节中装有电阻率传感器(具有一定前探功能)、自然伽马传感器和井斜传感器，以及无线短传发射线圈。在钻进过程中，所测参数由无线短传发射线圈以电磁波方式，越过导向螺杆马达，分时传送至无线接收系统。
实时传输 无线接收系统接收到马达下方的信息经解调后，由数据连接器融入位于其上方的正脉冲无线随钻测量系统(CGMWD)。该系统作为信息传输通道，将近钻头信息，以及自身测量的井斜角、方位角、工具面角和温度等参数上传至数千米的地面处理系统。
导向决策 地面处理系统接收和采集井下仪器上传的泥浆压力脉冲信号后，进行滤波降噪、检测识别、解码及显示和存储等处理，将解码后的数据送到司钻显示器供定向工程师阅读；同时由导向决策软件系统进行判断、决策，以井下导向马达(或转盘钻具组合)作为导向执行工具，指挥导向工具准确钻入目的层或在油气储层中继续钻进。
系统作用
该系统能够实时地对井下地质、工程参数进行监控，实时对地层进行判断，实时指导并完成钻井导向作业，是一项直接服务于油气地质勘探和开发的随钻技术，其作用主要表现在：
由于该系统在近钻头处装有地质参数传感器(钻头电阻率传感器测点距钻头底面0.75米，方位电阻率传感器测点距钻头底面1.7米，自然伽马传感器距钻头底面1.88米)，能够及时判断钻开地层及钻头前方地层的特性，并寻找储层的位置。因此，该系统可解决复杂地质条件下探井、注水老油田开发水平井的信息不准，减少复杂情况和事故时效，提高钻井成功率，从总体上降低钻井成本。
在钻头附近的地质参数传感器、工程参数传感器，以及5LZ型AKO螺杆马达，使该系统能够随钻辨识泥岩位于井眼的上部还是下部，并及时调整钻头的姿态，保证钻头能一直在油层中穿行。因此，该系统可适用于地下油水关系复杂、薄油层、小断块油气藏的开发井以及大位移井，把非经济储量变为经济储量，实现增储上产。
应用情况
CGDS-I近钻头地质导向钻井系统研制从1999年5月正式启动，经历6年半时间的努力攻关，先后进行了20余口井的部件和单元现场实验，系统不断得到改进和完善，于2005年底由中国石油集团钻井工程技术研究院北京石油机械厂正式生产并出厂。
2006年1月，CGDS-I系统在冀东油田高59-51井首次整体现场应用；2006年12月，首次在薄油层(2～3米)水平井(辽河油田齐604-莲H2Z井)中应用；2007年1月，正式交付
国内首家用户——四川石油管理局钻采工艺研究院使用；2008年10月，销售给国内第二家用户——中国石油集团长城钻探工程有限公司工程技术研究院使用。
截至目前，该系统在冀东、辽河等油田应用15口井，累计水平段进尺4845米，应用效果良好。
应用前景
由于地质导向钻井技术可根据随钻检测到的地层特性来实时调整和控制井眼轨迹，所以可广泛应用于水平井(尤其是薄油层水平井)、大位移井、分支井、侧钻井和深探井，是国内十分需要的高新技术。
应用CGDS-I近钻头地质导向钻井系统可显著提高勘探发现率、油层钻遇率和采收率，随着推广应用面扩大，可进一步扩大水平井钻井数量，提高油气产量，经济效益显著。以该系统为依托，可建立具有我国自主知识产权的高新技术企业，形成新的经济增长点。
该系统拥有自主知识产权，将彻底改变依赖国外受制于人的局面；进入国际市场，可提高我国钻井技术在国际市场的竞争力。
产品咨询
电话：010-83597659
产品销售
电话：010-83597694
近钻头地质导向钻井技术在江苏油田的应用
篇二:近钻头地质导向
近钻头地质导向钻井技术在江苏油田的应用
[摘要]近钻头地质导向技术是20世纪90年代发展起来的一项钻井高新技术，体现了现代钻井技术与测井、油藏工程技术的结合。应用该技术能使井眼更准确的在油层中穿行，提高油层的穿遇率，增加油井产量，提高油田的采收率。文章介绍了国产CGDS172NB近钻头地质导向系统的结构特征、工作原理，并结合在江苏油田的应用实例，分析阐述了近钻头地质导向系统的优越性和重要性，对在国内推广应用近钻头地质导向钻井技术具有重要意义。
[关键词]地质导向 近钻头
穿遇率
地质导向钻井（Geo-Steering Drilling）技术是一项集定向测量、导向工具、地层地质参数测量、随钻实时解释等一体化的测量控制技术，其特征在于把钻井技术、测井技术及油藏工程技术融合为一体，被广泛应用于薄油藏、复杂油气藏的勘探和开发中。目前各油田水平井施工所使用的常规LWD（Logging While Drilling无线随钻录井）仪器，测量传感器与钻头之间存在很长的测量盲区，造成地质参数严重滞后，现场技术人员无法实时掌握地层信息。国产CGDS172NB近钻头地质导向系统能够测量钻头附近的地质参数和工程参数，可直观的判断钻头位于油层的位置和钻头处的地层特征，在实现复杂小断块油田增储上产、降低吨油成本方面起到了重要作用，经济效益十分显著。
1 CGDS172NB系统构成与工作原理
1.1系统构成
CGDs172NB近钻头地质导向钻井系统由测传马达（CAIMS）、无线接收系统（WLRS）、
正脉冲无线随钻测量系统（CGMWD）和地面信息处理与导向决策软件系统（CFDS）组成。
1.2工作原理
（1）CAlMs测传马达自上而下由旁通阀、螺杆马达、万向轴总成、近钻头测传短节、地面可调弯壳体总成和带近钻头稳定器的传动轴总成组成。该短节可测量钻头电阻率、方位电阻率、方位自然伽马、井斜、温度等参数，用无线短传方式把各近钻头测量参数传至位于旁通阀上方的无线短传接收系统。
（2）WLRS无线接收系统由上数据连接总成、稳定器、电池与控制电路、短传接收线圈和下接头组成，上与CGMWD连接，下与马达连接。接收由马达下方无线短传发射线圈发射的电磁波信号，由上数据连接总成将短传数据融入
CGDS172NB近钻头地质导向钻井技术
篇三:近钻头地质导向
钻 井 工 艺近钻头地质导向。
CGDS172NB近钻头地质近钻头地质导向。
导向钻井技术在江汉油田的应用
王 伟
摘 要 目前，常规LWD在钻井实际应用中由于测量盲区长，无法准确判断近钻头处的井眼倾角、
相关地层岩性、储层特性及储层位置，无法实现真正意义上的地质导向钻井。针对这一难题，本文介绍了我国首套CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统的性能特点，并结合在江汉油田的应用实例，分析了近钻头地质导向钻井技术的优越性和重要性，对在国内推广应用国产化近钻头地质导向仪器及近钻头地质导向钻井技术具有重要意义。
关键词 近钻头 地质导向 LWD
引 言
地质导向钻井（Geo-Steering Drilling）技术是近年来国内外发展起来的前沿钻井技术之一，它是一项集定向测量、导向工具、地层地质参数测量、随钻实时解释等一体化的测量控制技术，其特征在于把钻井技术、测井技术及油藏工程技术融合为一体，被广泛应用于水平井（尤其是薄油层水平井）、大位移井、分支井、侧钻井和深探井。目前，国内对地质导向钻井系统的研究还处于较为落后阶段，能够实时测量近钻头处的多种地质参数和工程参数的先进的地质导向钻井系统等前沿钻井技术只有Schlumberger、Halliburton、Baker Hughes等几家大公司能够掌握，并且实施技术垄断政策：只租借不出售，日租金高达数万甚至数十万美元，而且无法得到地质导向钻井核心技术。而国内现用的各种地质导向仪器均存在较大的测量盲区（测量传感器至钻头的距离），无法实时测量近钻头地质参数，技
术比较落后，无法实现真正意义上的地质导向。本文通过分析常规LWD存在的弊端，介绍了我国首套CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统在江汉油田超薄油层水平井的成功应用，总结了技术经验，对近钻头地质导向钻井技术在国内油田的发展具有重要意义。
1、存在问题分析
对地质导向钻井来讲，仪器越靠近钻头越好，可以及时确定井底地层情况和井眼轨迹，进而制定相应方案。目前国内在水平井和大斜度井施工中基本采用的是常规LWD+导向钻具组合进行地质导向，LWD仪器各测量传感器都装在远离钻头位置的螺杆上方的无磁钻铤内，存在很大的测量盲区（见图1）。电阻率探测点距钻头约8～9 m， 伽玛测量点距钻头约13～15 m，井斜、方位测量点距钻头约17～21 m。井眼轨迹参数测量相对滞后，井底工程数据预测十分困难，无法准确预计井眼轨迹的走向。同时，地质参数的严重滞后造
钻 井 工
艺
成地质人员无法掌握实时的地层资料，现场地层分析困难，无法准确判断近钻头处的井眼倾角、
相关地层岩性、储层特性及储层位置。
图1 常规LWD测量盲区示意图
水平段导向成功与否，直接影响水平井的钻探效果。地质导向的基本要求是使钻头轨迹在油层中上部顺层经过，尽量控制在目的层顶面1 m之内。由于地下油层展布的不确定性，在实钻过程中，并不是所有的井都能与设计一样符合，按照设计轨迹钻进时，往往会出现油层提前、滞后、钻头出层或其它异常情况。由于常规LWD测量盲区的存在，现场地质人员只能采用原始的捞取砂样、钻时对比、测录井的方法进行地质分析卡层，而这些方法只能作为参考，并不能准确、直接地反应出当前所钻地层的特性，因为：
（1）井斜较大，井底往往形成岩屑床，造成上返岩屑量少、岩样混杂、代表性差，甚至滞后多个录井间距，直接影响到岩屑录井质量。加之目的层多为松散砂岩，砂粒极细，经振动筛振动和淘洗后，岩屑中很难发现真实含油岩屑，给岩屑描述和落实油气显示增加了难度。
（2）由于钻进模式的多变（定向钻进、复合钻进交替），钻压、转速等工程参数变化较大，钻时与岩性相关性降低，钻时资料难以真实反映地层岩性，钻时参考价值低。
（3）在水平井及大斜度井中，为保证井下施工安全顺利，原油、柴油等大量有机润滑剂的混
入，直接造成气测假异常，或基值全线抬升，掩盖了地层中真正的油气显示，使气测异常预报难度加大，同时直接影响荧光录井发现和落实油气显示。
在实钻过程中，如果出现油层薄、工具造斜率发生突变、地层构造发生变化等现象，极有可能会导致无法找到油层。因此，在实际施工中，常规LWD仪器较大的测量盲区对地质参数测量、地层识别、寻找储层、轨迹预测和计算都十分不利，基本起不到真正的地质导向作用，只是起到了对所钻过的地层岩性起到验证作用，不适应于薄油层水平井施工，但可应用于油层较厚、地质结构稳定的水平井、大斜度井施工。
2、CGDS172NB近钻头地质导向系
统简介
由中国石油集团钻井工程技术研究院、北京石油机械厂和中国石油集团测井仪器厂共同研发完成的CGDS172NB近钻头地质导向系统填补了国内近钻头地质导向仪器的空白，是我国具有独立知识产权的钻井装备。
2.1仪器结构
CGDS172NB近钻头地质导向系统由测传马达、无线接收系统、正脉冲无线随钻测量系统和近钻头地质导向。
钻 井 工 艺
地面信息处理与导向决策软件系统组成。近钻头测传短节可测量钻头电阻率、方位电阻率、方位自然伽玛、井斜、温度、工具面等参数。用无线短传的方式把近钻头测量参数传至上方的无线短传接收系统。正脉冲无线随钻测量系统通过钻柱内泥浆通道中的压力脉冲信号进行通信并协调工作，实现钻井过程中井下工具的状态、井下工况、及有关测量参数（包括井斜、方位、工具面等定向参数，伽玛、电阻率等地质参数及钻压等其它工程参数）的实时监测。
2.2仪器特点
（1）测量盲区短，实现了实时地质导向。 近钻头参数具有钻头电阻率、方位电阻率、
方位自然伽玛三条地质曲线及井斜、工具面两个工程参数，并且测量零长都在2～3m范围内，其中近钻头电阻率可探测钻头以下0.7m的范围，真正实现了实时地质导向（见图2）。由于可提供近钻头实时地质参数，能够帮助现场人员随时监控地质参数的变化情况，实时判断是否钻遇泥岩以及识别泥岩位于井眼的位置，能够比常规LWD更
早发现油层，并能根据实时地质参数及时随时调整钻头姿态，保证钻头始终在油层中钻进，适合于复杂地层、薄油层钻进的水平井，可提高油层钻遇率、成功率和采收率，大幅度提高进入油层的准确性和在油层内的进尺，具有随钻辨识油气层、导向功能强的特点。
图2 仪器测量零长示意图
（2）可用于判断钻头在油层中所处位置。 在水平穿越油层时，可通过方位电阻率、方位自然伽玛及时判断钻头在油层中所处的位置，提前判断钻头是否即将出层。在钻头钻出油层时，
可以判断出钻头是从上方还是下方出层，非常适用于探井、薄油层及超薄油层水平井施工。
（3）可通过近钻头工程参数指导定向施工。 近钻头工程参数包括井斜和工具面两个参
数，由于测量盲区很小（2.85m），能根据近钻头的井斜定性指导定向工程师及时进行轨迹计算和工具造斜率预测，并在第一时间发现角差是否存在误差，避免了因造斜率预测不准、角差误差等因素导致的井眼轨迹控制失败。
（4）仪器分辨率高，数据传输速度快，全套参数（工具面+伽玛+电阻率）测量只需要50～60秒，十分有利于定向施工和地层识别。
（5）具有较强的信号处理和识别能力，可传深度4500m以上。
（6）供电方式有锂电池和涡轮发电机两种。 （7）测传马达为可调式弯螺杆，度数调整范围为0.75°、1°、1.25°、1.5°，检测周期200小时。该仪器近钻头模块安装在测传马达内，如测传马达需要检修，可单独将近钻头模块拆卸下来对马达进行修理。
（8）由于采用开放式总线设计，该仪器可兼容其它型号的脉冲发生器正常工作。
3、实例分析
为了解决目前存在的地质难题，江汉油田于2010年先后在浩平2、严7平1和广13平1三口薄油层水平井应用了北石厂生产的GDS172NB近钻头地质导向钻井系统，取得了很好的使用效果。下面以近钻头地质导向钻井技术在江汉油田严7平1井的应用进行实例分析。
3.1基本数据
A靶垂深2820.48m，设计闭合位移282.44m，设计闭合方位278.82°；
B靶垂深2820.98m，设计闭合位移417.66m，设计闭合方位289.34°；
设计水平段长149.16m，设计水平段井斜
钻 井 工 艺
89.81°，靶框半径上下0.5m、水平方向6m。
3.2施工难点
（1）地层构造陡，磁偏角大，井眼轨迹可控性不高；
（2）油层前标志层不确定； （3）地层倾角不确定；
（4）地质结构不明，油层薄，预计油层1.8m厚，实钻油层垂厚0.55～1.33m，穿层难度大，风险高。
3.3近钻头地质导向施工过程
在井深2942m、井斜74°时下入近钻头地质导向仪器，可调弯螺杆度数调为1.25°，并从井深2800m开始补测伽玛、电阻率曲线，同地质捞砂描样曲线进行数据对比，曲线基本吻合。根据所测地质曲线与邻井资料对比，确认标志层垂深，将垂深2816m暂定为砂顶（比设计提前4.48m）。
为了把工具造斜率和地层油顶的不确定性，以及仪器本身因测量滞后所产生的误差影响控制在探油顶段，决定应用“安全着陆法”，即将井斜控制在86°稳斜探油顶，探到油层后再增至水平。钻进至井深3079m时，井斜86.7°，垂深2817.22m，钻时加快，同时伽玛值由泥岩基值120API下降为60API，烃值升高，确认已进入油层，实际目的层垂深比设计提前3.26m。继续复合钻进4m下切油层后，准备增斜至水平。但在循环测量方位电阻率、方位伽玛时，发现向下时伽玛值为61.37API、电阻率14.77Ω.m，向上时伽玛值为99.31 API、电阻率2.9Ω.m，判断此时钻头在油层顶部穿行，靠近上部泥岩。如按原设计进行增斜，会从上部穿出油层，同时由于地质捞砂显示该油层物理特性不佳，因此决定改变计划
钻 井 工 艺
进行定向降斜施工。
降斜施工至3091m 时，井斜85.05°，伽玛值上升至120 API，结合捞砂、气测值数据，显示钻头已出层。根据地质资料及邻井对比，认为钻遇泥岩夹层，并且实际地层倾角要大于设计倾角，决定继续以较小井斜钻进。在钻至井深3115.10m时，循环测量方位电阻率、方位伽玛，发现向下时伽玛值为82.29API、电阻率4.47Ω.m，向上时伽玛值为114.62 API、电阻率3.85Ω.m，判断钻头正贴着油层上顶部穿行，继续控制85°左右井斜钻进。
在井深3131.5m时再次钻遇油层，伽玛值稳定在40 API左右，证明前期通过近钻头仪器所测的方位伽玛、方位电阻率值得出的“油层在井眼轨迹下方”的结论的正确性。复合钻稳斜钻进至
井深3157m时，油砂含量降低，循环测量方位电阻率、方位伽玛，发现向下时伽玛值为93API、电阻率7Ω.m，向上时伽玛值为44.2 API、电阻率14.4Ω.m，中间伽玛值47 API、电阻率10Ω.m，判断轨迹目前虽然仍在油层中穿行，但随时有可能从下部出层，决定定向增斜钻进。
由于定向钻进时托压严重、粘卡，摩阻大，定向增斜十分困难，无法保证井下施工安全。同时，地质捞砂情况显示油砂显示不理想，下部油层变薄变差。综合考虑后，决定继续稳斜探下部地层，争取把下部油层情况和含油性做到详细了解。下探砂层过程中又发现一层油层显示，由于物性显示不理想，稳斜穿出后打足口袋完钻（随
钻测井曲线见图3
、图4）。
图3 严7平1斜深随钻测井曲线 图4 严7平1垂深随钻测井曲线