地質導向技術ppt課件

1、1 2 地質導向鉆井技術是在導向鉆井技術的基礎上發(fā)展起來的。地質導向鉆井技術是在導向鉆井技術的基礎上發(fā)展起來的。 地質導向鉆井技術由地質導向儀器和導向工具共同組成。地質導向儀器和導向地質導向鉆井技術由地質導向儀器和導向工具共同組成。地質導向儀器和導向工具的每一次發(fā)展，都會帶動地質導向鉆井技術向新的境界發(fā)展。工具的每一次發(fā)展，都會帶動地質導向鉆井技術向新的境界發(fā)展。 隨著科學技術的不斷發(fā)展，地質導向鉆井技術也越來越完善，應用領域也越來隨著科學技術的不斷發(fā)展，地質導向鉆井技術也越來越完善，應用領域也越來越廣泛，由此推動了現(xiàn)代鉆井工業(yè)的不斷發(fā)展。越廣泛，由此推動了現(xiàn)代鉆井工業(yè)的不斷發(fā)展。3 6060

2、年代初期，年代初期，ARPSARPS公司和公司和LANE WELLSLANE WELLS公司聯(lián)合研制出了自然伽瑪和電阻率隨鉆公司聯(lián)合研制出了自然伽瑪和電阻率隨鉆測井儀器，在有限的幾口井中成功投入使用。測井儀器，在有限的幾口井中成功投入使用。 由于遙測技術沒有發(fā)展成熟，井下工具性能受到限制，鉆井工藝落后，該技術由于遙測技術沒有發(fā)展成熟，井下工具性能受到限制，鉆井工藝落后，該技術沒有廣泛推廣，但為以后的地質導向鉆井技術打下了基礎。沒有廣泛推廣，但為以后的地質導向鉆井技術打下了基礎。4 60 60年代后期到年代后期到7070年代，人們認識到了測量技術在鉆井工業(yè)中的重要地位，開始重年代，人們認識到了測

3、量技術在鉆井工業(yè)中的重要地位，開始重點研制井下測量儀器，先后開發(fā)出有線隨鉆測量儀器點研制井下測量儀器，先后開發(fā)出有線隨鉆測量儀器(SST)(SST)和無線隨鉆測量儀器和無線隨鉆測量儀器（MWD/DWDMWD/DWD）。）。 這一時期，井下作業(yè)工具也開始蓬勃發(fā)展，井下動力鉆具的性能得到了極大的改善，這一時期，井下作業(yè)工具也開始蓬勃發(fā)展，井下動力鉆具的性能得到了極大的改善，并生產出了即可轉動又可滑動的異向雙彎并生產出了即可轉動又可滑動的異向雙彎（DTUDTU）動力鉆具，導向鉆井技術在鉆井工動力鉆具，導向鉆井技術在鉆井工業(yè)中進入應用階段。業(yè)中進入應用階段。 地質導向儀器也開始著手研制，但沒有達到商業(yè)

4、應用地步，沒有投入使用。地質導向儀器也開始著手研制，但沒有達到商業(yè)應用地步，沒有投入使用。5 80年代，年代，MWD/LWD 技術已經成熟，導向鉆井技術進入大規(guī)模應用階段，地質導向技術已經成熟，導向鉆井技術進入大規(guī)模應用階段，地質導向鉆井技術也開始應用于生產。鉆井技術也開始應用于生產。 各種性能優(yōu)良井下導向工具開始出現(xiàn)，如各種性能優(yōu)良井下導向工具開始出現(xiàn)，如SPERRY-SUN公司的可調彎度動力鉆具、公司的可調彎度動力鉆具、可變徑動力鉆具可變徑動力鉆具AGM、可變徑扶正器、可變徑扶正器AGS、近鉆頭井斜傳感器、近鉆頭井斜傳感器ABI等，等，HALLIBURTON公司的公司的TRACE可變徑穩(wěn)定

5、器等?？勺儚椒€(wěn)定器等。 各種地質測量儀器也相繼出現(xiàn)，如各種地質測量儀器也相繼出現(xiàn)，如SPERRY-SUN公司先后推出具有具有商業(yè)應用價公司先后推出具有具有商業(yè)應用價值的電磁波感應電阻率、中子孔隙度、地層密度等隨鉆測井工具，值的電磁波感應電阻率、中子孔隙度、地層密度等隨鉆測井工具， HALLIBURTON公公司的司的CWRGDX系統(tǒng)等。系統(tǒng)等。 這一時期地質導向儀器能滿足部分地質評價需要，但不能進行全面的地質評價，地質這一時期地質導向儀器能滿足部分地質評價需要，但不能進行全面的地質評價，地質導向鉆井技術沒有全面發(fā)展。導向鉆井技術沒有全面發(fā)展。6 90年代，地質導向鉆井技術進入大規(guī)模應用階段。年代

6、，地質導向鉆井技術進入大規(guī)模應用階段。 井下導向工具功能更全，出現(xiàn)了近鉆頭地質儀器動力鉆具，如井下導向工具功能更全，出現(xiàn)了近鉆頭地質儀器動力鉆具，如SPERRY-SUN公司的公司的EWR/ABI、DGR/ABI儀器動力鉆具等。儀器動力鉆具等。 各種功能全面、性能優(yōu)良、能滿足各種井眼尺寸的地質測量儀器相繼出現(xiàn)，如各種功能全面、性能優(yōu)良、能滿足各種井眼尺寸的地質測量儀器相繼出現(xiàn)，如SPERRY-SUN公司四極多深度電磁波電阻率、聲波、井徑、井下壓力測井儀器等系列隨公司四極多深度電磁波電阻率、聲波、井徑、井下壓力測井儀器等系列隨鉆測井儀、鉆測井儀、HALLIBURTON公司的公司的SCOUT隨鉆聲波

7、測井儀等。隨鉆聲波測井儀等。 這一時期地質導向儀器全面發(fā)展，能實時進行全面的地質評價，地質導向鉆井技術進入這一時期地質導向儀器全面發(fā)展，能實時進行全面的地質評價，地質導向鉆井技術進入了極盛時期。了極盛時期。7 現(xiàn)在，在已經成熟的地質導向基礎上，人們又開始了性能更優(yōu)越的旋轉導向鉆井現(xiàn)在，在已經成熟的地質導向基礎上，人們又開始了性能更優(yōu)越的旋轉導向鉆井技術和閉環(huán)鉆井技術的開發(fā)和研究。技術和閉環(huán)鉆井技術的開發(fā)和研究。 相信在不久的將來，旋轉導向鉆井技術、閉環(huán)鉆井技術一定會成為鉆井工業(yè)的主相信在不久的將來，旋轉導向鉆井技術、閉環(huán)鉆井技術一定會成為鉆井工業(yè)的主導技術。導技術。8閉環(huán)閉環(huán)鉆井技術鉆井技術導

8、向鉆井導向鉆井技術技術導向導向儀器儀器導向導向工具工具有線隨鉆有線隨鉆SSTSST（我國（我國）井下動力鉆具井下動力鉆具無線隨鉆無線隨鉆MWDMWD地質導向地質導向鉆井技術鉆井技術導向導向儀器儀器導向導向工具工具井下動力鉆具井下動力鉆具FEWDFEWD旋轉導向旋轉導向鉆井技術鉆井技術導向導向儀器儀器導向導向工具工具FEWD/MWDFEWD/MWD旋轉可調導向工具旋轉可調導向工具導向導向工具工具導向儀器導向儀器地面地面儀器儀器導向導向儀器儀器計算機控制中心計算機控制中心井下計算機井下計算機FEWD/MWDFEWD/MWD旋轉可調導向工具旋轉可調導向工具9 導向鉆井鉆具由導向儀器和導向工具共導向鉆

9、井鉆具由導向儀器和導向工具共同組成同組成 導向儀器是導向儀器是MWD，在我國有線隨鉆測量，在我國有線隨鉆測量儀儀SST也用于導向鉆井。也用于導向鉆井。 導向工具主要是井下動力鉆井具導向工具主要是井下動力鉆井具 其它的配套鉆井工具包括鉆頭、定向接頭、其它的配套鉆井工具包括鉆頭、定向接頭、彎接頭、定向彎接頭、無磁鉆桿、井下儀彎接頭、定向彎接頭、無磁鉆桿、井下儀器器MWD懸掛短節(jié)、無磁鉆鋌、短無磁鉆鋌、懸掛短節(jié)、無磁鉆鋌、短無磁鉆鋌、鉆鋌、短鉆鋌、加重鉆桿、斜坡鉆桿、井鉆鋌、短鉆鋌、加重鉆桿、斜坡鉆桿、井下加力器、震擊器、扶正器、單向閥和其下加力器、震擊器、扶正器、單向閥和其它無磁它無磁/非無磁配合

10、接頭等非無磁配合接頭等 右圖為兩種典型的導向具組合右圖為兩種典型的導向具組合10 導向鉆井技術的導向工具主要是馬達導向鉆井技術的導向工具主要是馬達 其它配套鉆井工具包括鉆頭、定向接頭、彎接頭或定向彎接頭、無磁鉆桿、井下儀器其它配套鉆井工具包括鉆頭、定向接頭、彎接頭或定向彎接頭、無磁鉆桿、井下儀器MWD懸掛短節(jié)、無磁鉆鋌、短無磁鉆鋌、鉆鋌、短鉆鋌、加重鉆桿、斜坡鉆桿、井下加力懸掛短節(jié)、無磁鉆鋌、短無磁鉆鋌、鉆鋌、短鉆鋌、加重鉆桿、斜坡鉆桿、井下加力器、震擊器、扶正器、單向閥和其它無磁器、震擊器、扶正器、單向閥和其它無磁/非無磁配合接頭等非無磁配合接頭等 。11 SST地面儀器給井下儀器通過電纜供

11、電地面儀器給井下儀器通過電纜供電井下儀器完成對數據的實時采集后，按一井下儀器完成對數據的實時采集后，按一定數據格式通過電纜傳送至地面，地面儀定數據格式通過電纜傳送至地面，地面儀器對接受到的信號經解碼、處理、計算后器對接受到的信號經解碼、處理、計算后得到井下實時數據，并在司鉆閱讀器上顯得到井下實時數據，并在司鉆閱讀器上顯示。示。 需要利用需要利用SST進行導向鉆進或測量時，進行導向鉆進或測量時，將井下儀器通過電纜下放到井底進行測量將井下儀器通過電纜下放到井底進行測量或座鍵后隨鉆施工。測量完畢或地面所接或座鍵后隨鉆施工。測量完畢或地面所接單根鉆完后，起出儀器。根據施工需要重單根鉆完后，起出儀器。根

12、據施工需要重復上述過程進行測量或接單根繼續(xù)施工。復上述過程進行測量或接單根繼續(xù)施工。 在大位移、大角度井段，儀器難以下放在大位移、大角度井段，儀器難以下放到井底，需要采用開泵泵沖儀器到井底、到井底，需要采用開泵泵沖儀器到井底、開泵座鍵等施工工藝。開泵座鍵等施工工藝。12 井下儀器隨鉆具下到井底，系統(tǒng)進井下儀器隨鉆具下到井底，系統(tǒng)進入工作狀態(tài)以后，隨時可以根據施工入工作狀態(tài)以后，隨時可以根據施工的需要進行測量或隨鉆施工。的需要進行測量或隨鉆施工。13 四種信號傳輸方式四種信號傳輸方式 連續(xù)發(fā)生器的轉子在泥漿的作用下產生正弦連續(xù)發(fā)生器的轉子在泥漿的作用下產生正弦或余弦壓力波，由井下探管編碼的測量數

13、據通或余弦壓力波，由井下探管編碼的測量數據通過調制系統(tǒng)控制的定子相對于轉子的角位移使過調制系統(tǒng)控制的定子相對于轉子的角位移使這種正弦或余弦壓力波在時間上出現(xiàn)相位移，這種正弦或余弦壓力波在時間上出現(xiàn)相位移，在地面連續(xù)地檢測這些相位移的變化，并通過在地面連續(xù)地檢測這些相位移的變化，并通過譯碼、計算得到測量數據。譯碼、計算得到測量數據。 優(yōu)點：數據傳輸速度快、精度高。優(yōu)點：數據傳輸速度快、精度高。 缺點：結構復雜，數字譯碼能力較差。缺點：結構復雜，數字譯碼能力較差。 14 四種信號傳輸方式四種信號傳輸方式 泥漿正脈沖發(fā)生器的針閥與小孔泥漿正脈沖發(fā)生器的針閥與小孔 的相對的相對位置能夠改變泥漿流道在此

14、的截面積，從位置能夠改變泥漿流道在此的截面積，從而引起鉆柱內部的泥漿壓力的升高，針閥而引起鉆柱內部的泥漿壓力的升高，針閥的運動是由探管編碼的測量數據通過調制的運動是由探管編碼的測量數據通過調制器控制電路來實現(xiàn)。在地面通過連續(xù)地檢器控制電路來實現(xiàn)。在地面通過連續(xù)地檢測立管壓力的變化，并通過譯碼轉換成不測立管壓力的變化，并通過譯碼轉換成不同的測量數據。同的測量數據。 優(yōu)點：下井儀器結構簡單、尺寸小，使用優(yōu)點：下井儀器結構簡單、尺寸小，使用操作和維修方便，不需要專門的無磁鉆鋌。操作和維修方便，不需要專門的無磁鉆鋌。 缺點：數據傳輸速度慢，不適合傳輸地質資缺點：數據傳輸速度慢，不適合傳輸地質資料參數。

15、料參數。 15 四種信號傳輸方式四種信號傳輸方式 負脈沖負脈沖 泥漿負脈沖發(fā)生器需要組裝在專用的無磁鉆泥漿負脈沖發(fā)生器需要組裝在專用的無磁鉆鋌中使用，開啟泥漿負脈沖發(fā)生器的泄流閥，鋌中使用，開啟泥漿負脈沖發(fā)生器的泄流閥，可使鉆柱內的泥漿經泄流閥與無磁鉆鋌上的泄可使鉆柱內的泥漿經泄流閥與無磁鉆鋌上的泄流孔流到井眼環(huán)空，從而引起鉆柱內部的泥漿流孔流到井眼環(huán)空，從而引起鉆柱內部的泥漿壓力降低，泄流閥的動作是由探管編碼的測量壓力降低，泄流閥的動作是由探管編碼的測量數據通過調制器控制電路來實現(xiàn)。在地面通過數據通過調制器控制電路來實現(xiàn)。在地面通過連續(xù)地檢測立管壓力的變化，并通過譯碼轉換連續(xù)地檢測立管壓力的

16、變化，并通過譯碼轉換成不同的測量數據。成不同的測量數據。 優(yōu)點：數據傳輸速度較快，適合傳輸定向和優(yōu)點：數據傳輸速度較快，適合傳輸定向和地質資料參數。地質資料參數。 缺點是：下井儀器的結構較復雜，組裝、操缺點是：下井儀器的結構較復雜，組裝、操作和維修不便，需要專用的無磁鉆鋌。作和維修不便，需要專用的無磁鉆鋌。 16 四種信號傳輸方式四種信號傳輸方式 電磁波電磁波 電磁波信號傳輸主要是依靠地層介質來實電磁波信號傳輸主要是依靠地層介質來實現(xiàn)的。井下儀器將測量的數據加載到載波信號現(xiàn)的。井下儀器將測量的數據加載到載波信號上，測量信號隨載波信號由電磁波發(fā)射器向四上，測量信號隨載波信號由電磁波發(fā)射器向四周發(fā)

17、射。地面檢波器在地面將檢測到的電磁波周發(fā)射。地面檢波器在地面將檢測到的電磁波中的測量信號卸載并解碼、計算，得到實際的中的測量信號卸載并解碼、計算，得到實際的測量數據。測量數據。 優(yōu)點：數據傳輸速度較快，適合于普通泥優(yōu)點：數據傳輸速度較快，適合于普通泥漿、泡沫泥漿、空氣鉆井、激光鉆井等鉆井施漿、泡沫泥漿、空氣鉆井、激光鉆井等鉆井施工中傳輸定向和地質資料參數。工中傳輸定向和地質資料參數。 缺點是：地層介質對信號的影響較大，低缺點是：地層介質對信號的影響較大，低電阻率的地層電磁波不能穿過，電磁波傳輸的電阻率的地層電磁波不能穿過，電磁波傳輸的距離也有限，不適合超深井施工。距離也有限，不適合超深井施工。

18、 17 導向鉆井技術在提高鉆井速度、縮短建井周期、精確控制軌跡幾何走向方面發(fā)揮積導向鉆井技術在提高鉆井速度、縮短建井周期、精確控制軌跡幾何走向方面發(fā)揮積極的作用，但不能確保軌跡一直在產層中穿行，對于油氣的運移不能識別，在碰到極的作用，但不能確保軌跡一直在產層中穿行，對于油氣的運移不能識別，在碰到意外地質變化的情況下仍需要借助電測儀器來確定真實的目的層或重新評價其開發(fā)意外地質變化的情況下仍需要借助電測儀器來確定真實的目的層或重新評價其開發(fā)價值價值 18 地質導向鉆井技術由地質導向儀器和導向地質導向鉆井技術由地質導向儀器和導向工具共同組成工具共同組成 地質導向儀器包括地質導向儀器包括LWD， 此外

19、還有井徑測量儀、鉆壓此外還有井徑測量儀、鉆壓/扭矩傳感器、扭矩傳感器、 井下壓力傳感器等井下壓力傳感器等 導向工具主要是井下動力鉆具、近鉆頭井斜導向工具主要是井下動力鉆具、近鉆頭井斜傳感器、可調徑穩(wěn)定器、儀器馬達等傳感器、可調徑穩(wěn)定器、儀器馬達等 其它的配套鉆井工具與導向鉆井技術的相同其它的配套鉆井工具與導向鉆井技術的相同 右圖為兩種地質導向具組合實例。右圖為兩種地質導向具組合實例。電阻率電阻率MWDMWD19 導向鉆井技術的導導向鉆井技術的導向工具主要是馬達向工具主要是馬達 為了滿足施工的需為了滿足施工的需要，又陸續(xù)開發(fā)除了要，又陸續(xù)開發(fā)除了可調徑馬達、儀器馬可調徑馬達、儀器馬達、可調徑穩(wěn)定

20、器、達、可調徑穩(wěn)定器、近鉆頭井斜傳感器、近鉆頭井斜傳感器、井下加力器等先進工井下加力器等先進工具。具。 其它配套鉆井工具其它配套鉆井工具與導向鉆井的相同。與導向鉆井的相同。20 地質導向儀器主要包括電阻率測地質導向儀器主要包括電阻率測量儀、自然伽瑪測量儀、中子孔隙量儀、自然伽瑪測量儀、中子孔隙度測量儀器、地層密度測量儀、隨度測量儀器、地層密度測量儀、隨鉆聲波測井儀、井徑測量儀等。如鉆聲波測井儀、井徑測量儀等。如右圖所示。右圖所示。 為了滿足施工的需要，現(xiàn)在又出為了滿足施工的需要，現(xiàn)在又出現(xiàn)了現(xiàn)了ABI、EWR/ABI、DGR/ABI等等新的地質儀器，同時還有鉆頭壓力新的地質儀器，同時還有鉆頭壓

21、力/扭矩測量儀、井底壓力測量儀等鉆扭矩測量儀、井底壓力測量儀等鉆井參數測量儀。井參數測量儀。 其它配套鉆井工具與導向鉆井的其它配套鉆井工具與導向鉆井的相同相同21 井下儀器隨鉆具下到井底，系統(tǒng)井下儀器隨鉆具下到井底，系統(tǒng)進入工作狀態(tài)以后，隨時可以根據工進入工作狀態(tài)以后，隨時可以根據工程或地質施工的需要進行測量或隨鉆程或地質施工的需要進行測量或隨鉆施工，以有效控制軌跡在產層中的走施工，以有效控制軌跡在產層中的走向。向。22 地質導向鉆井施工過程中，任何時候地面都可以得到所需要的實時工程、地質導向鉆井施工過程中，任何時候地面都可以得到所需要的實時工程、地層、巖性等方面的參數，工程、地質人員根據這些

22、參數，可以對所鉆地地層、巖性等方面的參數，工程、地質人員根據這些參數，可以對所鉆地層的性質、軌跡所處的位置進行實時分析和評價，及時采取措施對軌跡按層的性質、軌跡所處的位置進行實時分析和評價，及時采取措施對軌跡按地質要求進行調控，使軌跡能最大限度地在產層中穿行，在提高產層暴露地質要求進行調控，使軌跡能最大限度地在產層中穿行，在提高產層暴露程度、高效開發(fā)復雜油藏、節(jié)省鉆井時間、提高采收率及回避風險等方面程度、高效開發(fā)復雜油藏、節(jié)省鉆井時間、提高采收率及回避風險等方面具有重要意義。具有重要意義。 地質導向不能有效克服井下動力鉆具轉動施工時高扭矩、滑動施工時高地質導向不能有效克服井下動力鉆具轉動施工時

23、高扭矩、滑動施工時高摩阻的限制，由此導致其鉆進深度有限、施工安全不能得到有效保障、不摩阻的限制，由此導致其鉆進深度有限、施工安全不能得到有效保障、不適于大位移延伸井施工。適于大位移延伸井施工。23旋轉導向鉆井技術簡介旋轉導向鉆井技術簡介 滑動鉆進不利于井眼清潔和有效克服摩阻，軌跡控制難度增加，井深和施工安滑動鉆進不利于井眼清潔和有效克服摩阻，軌跡控制難度增加，井深和施工安全都受到限制，使地質導向鉆井技術在大位移井、深水平井或復雜多側向井、超全都受到限制，使地質導向鉆井技術在大位移井、深水平井或復雜多側向井、超長水平段水平井中的應用受到限制。長水平段水平井中的應用受到限制。 旋轉導向鉆井技術就是

24、為了克服上述缺陷而產生的，旋轉導向鉆井技術就是為了克服上述缺陷而產生的， 其目的就是為了取消滑動其目的就是為了取消滑動鉆進工作方式、使鉆具在旋轉鉆進的同時，實現(xiàn)軌跡的控制。鉆進工作方式、使鉆具在旋轉鉆進的同時，實現(xiàn)軌跡的控制。 旋轉導向鉆井是通過井下旋轉導向工具實現(xiàn)的。旋轉導向鉆井是通過井下旋轉導向工具實現(xiàn)的。 旋轉導向鉆井技術采用旋轉導向鉆井技術采用MWDMWD實現(xiàn)幾何導向，采用實現(xiàn)幾何導向，采用LWDLWD實現(xiàn)地質導向。實現(xiàn)地質導向。24 工作原理工作原理 在靠近鉆頭的地方安裝一個穩(wěn)定器在靠近鉆頭的地方安裝一個穩(wěn)定器, ,使近鉆使近鉆頭鉆具居中。頭鉆具居中。 在近鉆頭穩(wěn)定器上方安裝一個偏心

25、穩(wěn)定器，在近鉆頭穩(wěn)定器上方安裝一個偏心穩(wěn)定器，使鉆具產生一個偏心效果。這樣就使鉆頭產使鉆具產生一個偏心效果。這樣就使鉆頭產生了一個側向力。生了一個側向力。 偏心控制裝置控制偏心穩(wěn)定器的偏心方向，偏心控制裝置控制偏心穩(wěn)定器的偏心方向，其方向由測角裝置測出，由地面或井底工具其方向由測角裝置測出，由地面或井底工具進行控制。進行控制。 偏心方向不同，鉆頭受到的側向力不同，轉偏心方向不同，鉆頭受到的側向力不同，轉動鉆具就可實現(xiàn)旋轉導向。動鉆具就可實現(xiàn)旋轉導向。旋轉導向鉆井技術簡介旋轉導向鉆井技術簡介25 旋轉導向鉆井技術由導向儀器和旋轉導向旋轉導向鉆井技術由導向儀器和旋轉導向工具共同組成工具共同組成 導向儀器包括導向儀器包括MWD或或LWD 導向工具主要是井下旋轉導向工具，其它導向工具主要是井下旋轉導向工具，其它的配套工具都相同。的配套工具都相同。旋轉導向鉆井技術簡介旋轉導向鉆井技術簡介26旋轉導向鉆井技術簡介旋轉導向鉆井技術簡介27 靜態(tài)可調式旋轉導向工具的靜態(tài)穩(wěn)定器套裝靜態(tài)可調式旋轉導向工具的靜態(tài)穩(wěn)定器套裝在鉆具外面，不隨鉆具轉動。在鉆具外面，不隨鉆具轉動。 穩(wěn)定器套外面均勻分布三個可