随钻测井技术的新认识
2008-9-1
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摘要：随钻测井由于是实时测量，地层暴露时间短，其测量的信息比电缆测井更接近原始条件下的地层，不但可以为钻井提供精确的地质导向功能，而且可以避免电缆测井在油气识别中受钻井液侵入影响的错误，获取正确的储层地球物理参数和准确的孔隙度、饱和度等评价参数，在油气层评价中有非常独特的作用。

通过随钻测井实例，对随钻测井与电缆测井在碎屑岩中的测井效果进行了对比评价，指出前者受钻井液侵入和井眼变化的影响小，对油气层的描述更加准确，反映出来的地质信患更加丰富。

通过对几个代表性实例的分析，对随钻测井在油气勘探中的作用提出了新认识。

主题词：随钻测井；钻井；钻井液；侵入深度；技术
一、引言
20世纪80年代中期，专业厂商开始将电缆测井项目逐渐随钻化，形成了有真正意义的随钻测井技术，简称LWD(1099ing while drill ing)。

由于LWD包含了所有MWD(measurement while drilling)的功能及传统测井项目，所以其具备了识别岩性和地层流体性质的能力，现场可以根据实时上传的各种信息判断钻头是否钻达目的层，这就是LWD的地质导向作用[1～3]。

塔里木油田油气埋藏较深，直井开发的成本相对较高，1994年开始在油田钻水平井，已完钻水平井约占开发井的1/4，但产量超过了总产量的50%以上，经济效益非常明显。

在水平井和侧钻井的施工中，保证命中靶心和取全取准测井资料是成功完井的关键，推广MWD/LWD技术后，其施工质量大大提高。

目前，在塔里木油田MWD/LWD技术主要用在以下几方面：①在比较熟悉的地质构造中进行非直井施工时，仅采用MWD，测井采集使用钻杆传输测井技术；②在较复杂的地质构造或薄层中进行非直井施工时，采用LWD，以防止钻井设计中可能的错误，一些非常必要的测井项目可使用钻杆传输测井技术；③在一些井眼状况复杂、井下有溢流、井漏等现象的井中，无法使用电缆及钻杆传输测井时，用LWD进行划眼测井，采集最基本的测井数据；④在欠平衡条件下钻井时，采用L WD。

目前该油田已经使用过的随钻测井设备包括PathFinder、Sperr y-Sun和PowerPwlse等。

LWD的测量方式与电缆测井有较大不同，其主要差别来自于针对岩层测井时间与空间的响应。

如LWD测量点距钻头较近，因此受钻井液侵入的影响极小。

在非直井钻进时，LWD测井仪的轴向与岩层层面的夹角为低角度或平行(180°)。

由于上述原因，传统的测井解释模型很难用于LWD测井信息的评价。

通过近年来在碎屑岩储层中获得的LWD测井资料的分析与研究，认为LWD的主要作用不仅仅是地质导向，它在油气层评价中有非常独特的作用，对于某些传统的测井解释方法和传统的油藏评价经验有了新的看法[4]。

二、LWD与电缆测井对比分析
为了研究LWD的测井效果，在一些储层为碎屑岩的井里还同时安排了各种电缆测井项目，用于两种资料的对比评价。

采集了LWD钻进和起钻时所记录的测井信息，观察不同时间测井数据的变化。

2MHz补偿电磁波测井仪是目前各类LWD测井系列中最常见的电阻率仪器，以CWR为例(PathFinder)，该仪器提供了具有井眼补偿功能的衰减和相位电阻率共4条，分别为55in(1in=25.4mm)和25in测井曲线(R55A、R25A、R55P、R25P)[5～7]。

CWR与电缆测井(双侧向、感应类)的测量原理有所不同，但从已获得的资料看，在碎屑岩剖面中，两者都有较好的可比性，其中，幅
度电阻率(R
55A )与深感应(R
LLD
)在泥岩段和受侵入影响较小的渗透层段
的测井值几乎一致(图1-a，图中右侧的彩色梯度尺用于表示GR值的大小)。

LWD随钻记录的中子—密度(μ
N -ρ
b
)与电缆测井值存在一定的系
统误差(不同厂商的仪器均存在差别)。

但LWD的ρ
b
测井值由于少受扩径的影响，其岩性值域区间远比后者清晰(图1-b、c，图2)。

三、实例分析
LWD随钻测量的电阻率是在钻头破岩后1～2h开始测量(中等硬
度的碎屑岩)，此时的井壁破损率和钻井液径向侵入都非常小，所以，基本是“原状”地层的测井值。

1. 实例一
D井是一口直井(图3)，为欠平衡钻井，CWR的测量点距钻头5. 1in，钻速4m/h，钻头破岩后1.25h就可以记录到地层的电阻率，图中实时记录的所有4条电阻率曲线，不同岩性参数处均为重合状，说明地层几乎未被钻井液侵入。

起钻时，又进行重复测量(破岩42h之
后)，除泥岩段外，所有砂质岩层都受到了增阻侵入的影响。

但R
55A
并未发生变化，据计算，此时侵入深度达55in。

2. 实例二
B井是一口定向井的导眼段(近似直井，图2)，该段使用了LWD，上部的砂岩段中实时记录的电阻率基本为水层特征(负差异或重合)，泥岩段4条曲线则完全重合。

但顶部X740.5～X742.0m电阻率呈正差
异(R
55A ＞R
25A
)，R
55A
=1.3Ω²m，为油层特征。

该井完井后，此段地层
已浸泡了24d，这时又进行了电缆测井(双感应、中子、密度、自然伽马、井径等)。

感应电阻率呈增阻侵入特征，很难找到含油迹象。

但完井测试证明，该小层为油水同层(油6.2m3，水6.44m3)。

从这个实例还可以看出：钻井液浸泡和机械碰撞对井壁造成了严重破坏，这种破坏随时间加剧。

当井径严重扩径后，电缆测井数据的失真现象十分严重，如感应测井即使在非渗透层也难出现曲线重合的特征，各向异性的影响十分明显。

而密度测井仪由于不能紧贴井壁测量，造成低值假象。

大井眼也使自然伽玛衰减，测量值也普遍偏低降9|。

3. 实例三
C井是一口双台阶的水平井(图4)，由于目的层太薄(3号层1.6m，2号层1.2m)，使用了LWD作地质导向，成功在3号层水平钻进143m，在2号层水平钻进103m，钻头在井眼中上下摆动幅度被控制在±0.4 5m之内。

该井导眼(直井)完钻后，进行了电缆测井，此时储层已浸泡了2 0h以上。

由双感应和密度孔隙度计算了3个储层的含油饱和度(S
o
)，
其大小顺序为S
o3＞S
o2
＞S
o1
，又由于1号层的孔隙度低，电阻率也低，
被认为有水层或于层的可能。

当把LWD在斜井段和水平段实时记录的
电阻率进行垂深校正后，发现2、3号储层的原状电阻率要略高于感应测井值，而1号储层的原状电阻率值是感应测井的10倍(图5)，该层完井测试结果是产原油超过10m3/d，产量与2、3号层相近。

对1号层的电性及岩性综合分析后认为：该层颗粒较细，孔隙度、渗透率较低，钻井液侵入往往很深，井眼静止后，地层压力恢复和排出钻井液滤液需要时间较长，感应测井的响应为减阻侵入特征。

而物性较好的2、3号层则基本为正差异特征。

四、结论
(1) LWD的测井资料可能是目前所有测井方法中受井眼影响最小的岩石地球物理参数。

许多油藏在完钻后未被发现，其主要原因就是电缆测井受井眼影响而无法提供出准确的解释结果所致。

认为一些测井解释软件能够校正电缆测井资料受井壁破损和钻
井液侵入的影响，这是极不实际的，测井项目中除电阻率测井方法径向探测深度可达2.0m，其余测井的探测深度均不超过0.4m，在正压钻井条件下，钻井液滤液的侵入深度往往超出所有测井仪的探测范围，任何校正方法都无济于事。

因此，有相当一部分油藏原始的地球物理数据是不准确的。

比如探井的测井资料受到了无法复原的钻井液侵入影响后，油气层的电性描述就会定义为“低阻油藏”或“低饱和度油藏”等错误结论。

(2) 对于侵入深度与时间的关系以及对测井资料的影响程度是一大难题。

但LWD可以提供一些有利的佐证，将对解决测井信息的校正，甚至是油气层污染研究起到至关重要的作用。

(3) 为在勘探初期采集到准确的数据，最好在预探井目的层段使用LWD，避免测井资料因受井眼影响而失真，此举对安全钻井也十分有益。