第六部分随钻测量技术

随钻测量与地质导向工具是一项钻井技术的“地下革命”李琪主讲22013-7-22

盐丘

定向钻井技术在勘探、开发中的功用海上或陆地丛式井

工程救险井因事故

复杂进行侧钻

多目标勘探与开发

控制断层钻探

水平井进行开发

地面条件限制

大位移定向井侧钻

分支井6.1 随钻测量信息系统概述李琪主讲42013-7-22

随钻测量系统

MWDEM˙MWDFM˙MWD实时动态数据测量储存系统井下动态信息测储设备近钻头测量系统LWD空间姿态测量系统钻头前方探测系统SWD

地面监测录井系统

综合录井仪八参数仪地面模拟器

地面与井下数据储存、分析与显示系统

地面或远方决策与总控系统微电脑一微电脑二微电脑三

（上行测量信息通道）6.1.1 随钻信息测量-控制-通讯流程图（下行测量信息通道）地面控制设备环空/钻柱井下控制机构井下执

行机构钻头/工具李琪主讲52013-7-22

MWD ——measure while drilling

EM.MWD ——eleetronic measure MWD

FE.MWD ——formtion Evaluation MWD

DWD ——Diagnostic-While-Drilling

LWD——logging while drilling

SWD——seismic while drilling

GST——Geosteering Tool

6.1.2 随钻测量系统发展李琪主讲62013-7-22

井斜、方位、工具面、井下钻压、井下扭矩、马达转速

井下振动、伽马射线、地层电阻率、密度

方位中子密度、中子孔隙度、环室温度

探测各种异常地层压力、预测钻头磨损状况

探测井下异常情况及故障分析

通过井下存储可实现测井的全井图像分析

6.1.3 随钻测量参数李琪主讲72013-7-22

泥浆脉冲传输方法涡轮发电机给系统供电接收系统、接收各部分传感器采集的数据连续脉冲波发生器由转子和定子组成，转子与定子之间切割泥浆产生不同的泥浆压力差。利用钻杆传播应力波（声波）方法Burne和Kirkwood(1972)、Drumheller(1989)奠定了理论基础；Lee和Ramarao(1995)分析了充液钻杆中声波传输问题；哈里伯顿（2000）开发了声波遥传系统AST（Acoustic Telemetry System）最有潜力的高速传输方式电磁波（EM）遥传系统载波频率一般在30Hz以下泥浆脉冲遥传系统载波频率一般在100Hz以下声波遥传系统（ATS）载波频段在400～2000Hz

6.1.4 随钻测量数据传输系统李琪主讲82013-7-22李琪主讲9

2013-7-22

6.2 MWD 随钻测量系统李琪主讲10

2013-7-22

井下传感器组装工具李琪主讲11

2013-7-22

A/D转换板温度校正换算,标定

钻压校正

加速度X,Y,Z钻压,钻头扭矩

环空压力井眼压力

温度

磁力仪X、Y1000赫兹16位

为研究用的仪表面板储存器1000赫兹16位

1000赫兹16位

0.2赫兹

0.2赫兹0.2赫兹格式变换

数字低频滤波付立叶变换处理

集成平均值计算转换诊断处理

记录速度200,100,40赫

钻压扭矩弯矩转速环定压力井眼压力加速度静态矩（平方根、立方根）温度

1跳钻2 粘/滑3涡动、反转4扭振5轴向加速度6横向加速度7弯矩8钻头切削效率

传输到地面

0.2赫兹

诊断标志

静态的数据检测数字信号处理

数据监测和处理框图李琪主讲122013-7-22

System for Diagnostic-While-Drilling(DWD)Sandia National Laboratories

Measurement Sub:•Three-axis acceleration •High-frequency axial acceleration•Angular acceleration•Magnetometer (rotary speed)•Weight on bit, torque on bit, bending moment•Drill pipe and annulus pressure•Drill pipe and annulus temperature李琪主讲132013-7-22

System for Diagnostic-While-Drilling(DWD)Sandia National LaboratoriesData-transmission formatA stream of digital, bi-phase encoded framesData linkDigital data rate = 200,000 bits per secondA commercially available data link called Wet-connect wireline is chosedSurface display李琪主讲142013-7-22

6.3.1 与电缆测井的比较使测井在地层被破坏或被污染之前完成

部分信息能实时测量，可使钻井过程更有效

使测井更安全保险（某些井环境恶劣、下电缆困难）

避免了仪器落入井中又无法回收等事故

几乎能完成所有电缆测井工作，且有相同的测量精度

成本高、尺寸大

海上钻井作业中，使用LWD的比例高达95%

每年随钻测井服务产值已占整个测井行业产值的25％

6.3 LWD 随钻测井系统李琪主讲152013-7-22

CDN——补偿中子密度CDR——补偿双电阻率

6.3.2 系统组成及性能李琪主讲162013-7-22

指向性李琪主讲17

2013-7-22李琪主讲18

2013-7-22

（1）补偿双电阻率CDR（Compensated Dual Resistivity)6.3.3 随钻测井工具高频感应能在各种泥浆中工作

补偿井眼的影响

伽马射线能谱分析

探测两种深度：（中深RPS(？)是相位测量，深RAD（放射的）是通过

衰感测量，使用目的是对比所钻地层，对地层进行评估）李琪主讲192013-7-22

Integrated Drilling Evaluation and Logging (IDEAL)——ARC5 Array Resistivity Compensated

The ARC5 Array Resistivity Compensated tool provides 2-MHz borehole-compensated phase and attenuation(衰减) resistivity measurements with multiple depths of investigation in slimholes.

Benefits of the ARC5 toolFormation evaluation measurements while drilling in slimholes.Accurate Rt up to 200 ohm-m with wide range of borehole fluids.Invasion profiling to identify permeable zones.High-quality real-time measurements available for correlation and geosteering.李琪主讲202013-7-22

Integrated Drilling Evaluation and Logging (IDEAL)——ARC5 Array Resistivity Compensated

Features of the ARC5 toolFive transmitters and two receivers combine to give 10 vertically matched, borehole-compensated, 2-MHz resistivities.

Total gamma ray sensor for lithology estimation and correlation.

Downhole memory and batteries allow tool to be run while drilling or while tripping.

Real-time data transmission with Slim 1* MWD system

Data processing provides horizontal and vertical resistivities (Rh, Rv), mud resistivity (Rm), phase caliper(井径仪)and invasion profile.