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随钻测井技术李清涛随钻测井技术李清涛 摘要：随钻测井主要特点是边钻边测，在完成钻井任务的同时完成测井任务文章对 随钻测井的发展丿力程、技术现状进行了介绍，并对常规电缆测井与随钻测井进行了对比，展示 了随钻测井广阔的发展前景nbsp;关键词:随钻测井、电缆测井、脉冲& nbsp污］言 随钻测井是近几年来迅速崛起的先进测井技术，与常规测井资料相比，随钻测井资 料更为客观真实地反映了地层的实际地质特征当一些井无法进行电缆测井，或者在某些特 殊地层条件下操作困难，尼费钻井时间过多时，就可以用随钻测井代替电缆测井由于是实 时测最，地层暴露时间短，因此，测井曲线是在地层液体有轻微入侵甚至没有入侵的情况下 秋得的，与电缆测井相比，更接近地层的真实情况近年来，随着大斜度定向井和水平井技 术的发展，随钻测井地层评价技术(FEWD)无论是在理论上，还是在仪器设备方面都II趋完 善，所取得的各种资料在复杂储集层地区的地层评价、岩性对比、油藏描述以及钻井设计和 实施过程中的应用更为广泛，随钻测井所带来的经济效益越来越明显I随钻测井技术的发展丿力程  从1927年Schlumberger兄弟第一次成功地在法国实施了电缆测井，人们就有了 将其用于“随钻"中的想法。

1929年，Jakosky先生申请了泥浆脉冲发生器概念的专利技术nbsp;在其示的30年代和40年代，工程师们试图将电缆测井的导电电极捆绑在钻杆上 进行尝试性的测量，Stanolind汕气公司也尝试采用将电缆测井的电缆穿在钻杆内进行“随 钻"测井在20世纪50年代初期，随着泥浆录井和电缆测井成为地层评价的主流技术，以 及受当时钻井T具机械性能的限制，随钻技术尤其是早期的遥测/遥传技术被放弃而停止发 展实际上，在这个时期，由于第二次世界大战的影响，也极大地影响了人们对石油新技术 的开发与探讨nbsp;20世纪50年代后期,Arp先生发明了正脉冲的泥浆遥传系统,并由Arps公司和 lane Walls共同进行了开发，这套系统在60年代初期曾进行了几次成功的白然伽马测井和 电阻率测井20世纪60年代麻期，Redwine和Osborne开发出一套“随钻单电极电阻率测 井”仪器，遥测仪器也应运而生并开发出正泥浆脉冲的机械式倾角计，来测量井斜角和方位 角，这套系统在北海汕田仍偶有使用nbsp;20世纪70年代，随钻技术由于人们的再认识而得到了充分关注和发展此时的 OPEC企业联合体就对随钻测m(Measurement While Drilling)系统产生了浓悖兴趣。

1971 年，正弦波泥浆遥传系统第一次由Mobil R&D公司试验成功nbsp;20世纪80年代是随钻测量(MWD)技术发展的革命性年代Z所以称为革命，是 因为众多的公司相继成立并推出了自己的主导L/MWD产品，仪器的设计T艺与质量得到 了有效保障同时，随着汕田对仪器功能需求的不断提高，随钻测井(LWD)技术开始相继 投入试验和商业化运用nbsp;钻井T业的需要推动了随钻测井技术快速发展；反之，随钻测井技术的发展保证了 复杂钻井获得成功20世纪80年代中期，大斜度井、水平井和小直径多分枝井钻井已成为 汕气田开发的一种常规方法在这样的井中，常规电缆测井仪器很难下到目标层，通常借助 于挠性管传送和钻杆传送，这些作业方法费用高，操作困难过去20多年里，在油公司的 需要和钻井技术发展的推动下，乞种随钻测井仪器相继研制成功，LWD井下探头组合的内 容不断丰富，能进行电、声、核随钻测井的探头逐步增多，方向测量探头得到发展，综合利 用LWD探头和方向探头测量信息的地质导向技术开始发展nbsp;随钻测井技术在20世纪90年代经历了快速的发展同时，作为仪器开发商的服 务公司也进行了一系列大的兼并与重组，使得各公司的研发实力和服务能力得以显著的加 强，逐步形成了"三雄争霸”的局面,他们是Schlumberger 、Halliburton和Baker Hughes公 司。

2随钻测井技术现状 迄今为止，随钻测井能提供地层评价需要的所有测量，如比较完整的随钻电、声、 核测井系列，随钻地层压力、随钻核磁共振测井以及随钻地爲等等有些LWD探头的测最 质量已经达到或超过同类电缆测井仪器的水平 nbsp;2.1随钻测井数据传输技术 多年来，数据传输是制约随钻测井技术发展的“瓶颈"泥浆脉冲遥测是当前随钻测 最和随钻测井系统普遍使用的一种数据传输方式泥浆脉冲遥测技术数据传输速率较低，为 4〜10 bit/s,远低于电缆测井的传输速率，这种方法不适合欠平衡水平井钻井电磁波传输数 据的方法也用于现场测井，但仅在较浅的井使用才有效哈里伯顿公司的电磁波传输使用的 频率为10Hz,在无中继器的情况下传输距离约10000 fto此夕卜，声波传输和光纤传输方法还 处于研究和实验阶段 nbsp;2.2随钻电阻率测井技术 随钻电阻率测量是随钻测井技术的核心2—，是及时评价油气层的关键技术随钻 电阻率测量技术是对地层的传导性进行响应，而不是对地层电阻率特征响丿V技术核心是在 钻杆内设置电磁波及自然伽马能谱仪器o Baker Hunghes INTEQ公司最新的电阻率随钻测井 MPR (Multiple propagation resistivity)技术是在 CDR(Compensated Dual Resistivity)技术基 础上发展起来的。

MPR属于补偿式电磁波传播电阻率仪器，它有两组补偿发射天线，接收 器采用接收上下对称发射器信号的方式进行补偿测量，通过长短源距的相位黠及信号衰减进 行电阻率测量nbsp;先进的电了技术及完善的天线组合弥补了机械天线的许多不足这种方法同非对称 发射方式采集数据，然后用软件技术进行处理的方法相比有许多优点它采用阵列天线形式 向地层发射不同频率的电磁波，频率不同，探测的深度不同此类仪器探测深度市浅到深的 动态范囤很大，最深的探测范用远远超过泥浆滤液侵入达到的深度MPR技术的主要特点 是：精度高，探测范围大；侵入剖面多参数测験 井眼影响小；降低了汕基泥浆不良影响的 敏感性；提高了纵向分辨率；改进了薄层电阻率响应；2 MHz与400 kHz信号组合，提高 了水平井中层边界划分能力该系统可对环境影响进行识别和校正，可以进行介电参数计算 对大斜度井，该系统还具有计算代表各向异性的水平电阻率及垂育电阻率值的能力，有高精 度的模型支持及严格的质量控制MPR技术的引进提高了电阻率测量的精度，增强了薄层 及其流体界面划分的能力，使储层综合解習及详细的汕气水分析技术得到改进及完善白然伽马测井 伽马射线是由放射性元素如钾、针和铀的同位素发射出来的。

这些元素在页岩中比 其它岩石中更普遍地存在因此，通过测量岩石序列的伽马射线发射量，就能确定页岩区 装在LWD仪器中的伽马射线传感器可在钻头钻过地层时检测到发射量为尽快地检测到岩 性的变化，伽马射线传感器应尽可能地装在靠近钻头的位置由于在钻井液和钻铤中的衰减 作用，实际上只有所发射的伽马射线中很小的百分数被检测出来现在使用的传感器有2 种:盖革一米勒管(Geiger-Muller Tube)和闪烁计数器(Scintillation Counter)o 2.4 随钻声波及孔隙度测井技术 APX ( Acoustic Properties explorer)是 Baker Hunghes 公司的声波特性参数测量技术 产品宽频声源在远离钻头方向，24个接收器组成阵列数据采集系统(6纽，每组4个)系 统配有井下纟□合模块式数据采集系统及数据实时处理系统发射器以适当的频率向地层发射 声能，阵列接收器接收沿井壁传播的波形能量nbsp;多接收器组合及长短源距组合可以得到高质量的地层信号适当的滤波技术可以减 小钻机噪声、钻头跳动及泥浆流动的影响；先进的隔音技术消除了仪器体波的干扰；声波速 度宜接受井壁附近地层的影响；因此利用这项技术可以得到准确的地层声波时并。

所测量信 息除实时传到地面外还存储在井下高速存储器中随钻声波测量信息(APX)主要用于：一 般孔隙度及碳酸盐岩裂缝性孔隙度计算；地靈资料时深转换及合成地贯记录；岩石机械特性 分析及钻井事故预测；纵横波能量、频率分析；裂缝性地层研究；与常规测井资料做相关分 析对比nbsp;Baker Hunghes 的 APLS (Advantage porosity logging service)是一项综合孔隙度测井 技术，它的主要特色是声波传感器的改进，加强了密度、中子孔隙度的测量将可靠的中子 孔隙度及地层密度同井下快速采集技术结合，提供高精度孔隙度测最、全补偿体积密度和光 电吸收截面指数测量、声波间隙及3轴井径参数测量、间隙约束处理在APLS中，ORD (Optimized rotational density )和 CCN ( Caliper corrected neutron measurement)是两个主要组 件，它们保证了孔隙度的测量精度补偿中子密度(CDN) 由2个中子源1个中了探测器、1个密度探测器、1个扶正器和电了线路构成,Amukill 公司的测量工具有如下特点：(1) Anadrill公司特别强调工具使用安全性，放射源放在钻铤 里，而其它公司则由侧面放入，由螺钉密封，易落入井中，故Anadrill公司将源放到钻铤中 间，并且有独特的安装方法。

有一个专门的源安装平台，对周围的人员没有伤害若钻铤卡 死，很容易将放射源打捞出来；(2)使用2个探测器的目的是补偿井眼的影响；⑶补偿热中 子密度；(4)补偿岩石的密度；(5)带全尺寸或欠尺寸的扶正器；(6)可在井下存储测量数据； (7)可用LWD .T具实时传递数据3 结论 随钻测井技术是在电缆测井技术基础上发展起来的，由于电缆测井技术在满足对实 时信息需要方血存在不足，随钻测井技术的应用市场会越来越大，技术的发展空间亦很大 未来的勘探地质目标将口益复杂，以地质导向为核心的定向钻井技术的应用会越来越多定 向钻井技术的发展，钻井自动化程度的提高，对随钻测井技术的依赖会不断加强与电缆测 井相比，随钻测井有如下优点： (l)可获得原状地层的电阻率因随钻测井是边钻边测，在地层被钻井液侵入前， 即进行了数据采集，可获得地层的真电阻率，及时发现低压易受泥浆污染的油气层nbsp;(2)测星的数据受泥浆侵入的影响小，即使在含泥质地层中也能很好的探测气层其 测试曲线与常规测井Illi线对比有很好的匹配性，因此，对水平段可以不进行常规测井，减少 测井风险，节约开支，可有效地控制钻井周期和成木。

nbsp;(3)实时进行地层对比和评价，卡准取心层位和完钻进深，提高钻探效益nbsp;(4)实时测量的白然伽玛、深浅电阻率曲线能为现场地质工稈师确定着陆点，判断 油层位置，预测上下顶界提供参考；井斜、方位、工具面值能为定向井工稈师调整钻井参数 提供依据，确保中靶，且轨迹达到地质要求nbsp;随钻测井的缺点是数据传输率低，实时传输的曲线条数和数据采样率受到限制，数 据的精度也低于电缆测井但是随看信息传输技术、信息处理技术的发展和材料领域的技术 进步，随钻测井技术发展的速度会进一步加快，测井技术的发展将促进更多的方法加入到随 钻测井的行列随着技术的发展，随钻测井的成木将大幅度降低在勘探阶段(裸眼井)随 钻测井替代电缆测井的领域会不断扩大nbsp;参考文献[I]罗万静、王晓冬、李义娟•钻井的眼睛——地质导向理论及实践.西部探矿工程,2006 年第2期：149〜152[2]苏义脑、窦修荣.随钻测量、随钻测井与录井工具.石。