地質(zhì)導(dǎo)向鉆井

地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)郭秀樹（長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院油工10904班）【摘要】：地質(zhì)導(dǎo)向鉆井能夠很好的監(jiān)測(cè)鉆頭處地層物性變化，能滿足水平井分支井的精度要求，同時(shí)還可能在鉆進(jìn)過程中發(fā)現(xiàn)一些隱秘油藏，目前最主要的用途是通過其監(jiān)測(cè)地層并及時(shí)做出調(diào)整。近年來地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)飛速發(fā)展，應(yīng)用也越來越廣泛，而我國(guó)成功研制的CGDS-1地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)標(biāo)志著我國(guó)鉆井技術(shù)達(dá)到較高水平，為許多原來由于工藝原因無(wú)法開采的油藏帶來了希望?！娟P(guān)鍵詞】：地質(zhì)導(dǎo)向鉆井、井眼校正、隨鉆測(cè)量一、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井興起的原因：（一）水平井分支井精確度的需要：近年來，地質(zhì)導(dǎo)向鉆井一路走紅。究其原因，一是因?yàn)樵S多油田已到了開發(fā)后期，加之對(duì)于薄層的開采，這就要求鉆大量的水平井和分支井。而傳統(tǒng)的工藝無(wú)法精確測(cè)量鉆頭處地層物性參數(shù)，地質(zhì)導(dǎo)向鉆井恰到好處的解決了這一點(diǎn)。（二）增加發(fā)現(xiàn)隱秘油藏幾率：以現(xiàn)代工藝，還有大量的油藏由于各種原因無(wú)法被發(fā)現(xiàn)，而地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)鉆頭前5米的巖石物性參數(shù)，這就極有可能發(fā)現(xiàn)新的油藏。（三）井眼校正：這是地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)目前最主要的應(yīng)用。地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)就如同在鉆頭處多了一雙眼睛，能讓油藏工程師及時(shí)監(jiān)測(cè)地層變化、井眼軌跡、泥漿變化情況，并做相應(yīng)的調(diào)整。二、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)：（一）、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井：實(shí)際上就是讓工程師實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地層，鉆頭系統(tǒng)的變化情況，以便及時(shí)作調(diào)整，達(dá)到鉆優(yōu)質(zhì)井的目的。（二）、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井工具組合：1.GST系統(tǒng)：電磁波接收器（LWD）導(dǎo)向馬達(dá)：提供動(dòng)力電磁波接收器（LWD）傳感器總成：電阻率傳感器自然伽馬傳感器、井斜傳感器等傳感器。電磁波發(fā)射器：即圖中讀存取信息端口，用于發(fā)射電磁波圖1：地質(zhì)導(dǎo)向鉆井工具GST圖圖1：地質(zhì)導(dǎo)向鉆井工具GST圖2.電磁波接收器：將GST系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以泥漿脈沖的形式發(fā)送出去。3.地面接收器：接受并處理、分析泥漿脈沖，然后做出相應(yīng)命令。（三）幾種典型的鉆具組合：圖2圖2：兩種典型地質(zhì)導(dǎo)向鉆具實(shí)際組合以上是兩種典型地質(zhì)導(dǎo)向鉆具實(shí)體組合，和常規(guī)鉆具組合不同的是，在近鉆頭處，多了隨鉆測(cè)量工具以及信號(hào)發(fā)射器LWD/MWD等，導(dǎo)向工具主要由井下動(dòng)力鉆具、近鉆頭井斜傳感器、可調(diào)徑穩(wěn)定器、儀器馬達(dá)等，現(xiàn)在又開發(fā)了可調(diào)徑馬達(dá)、儀器馬達(dá)、可調(diào)徑穩(wěn)定器、近鉆頭井斜傳感器、井下加力器等先進(jìn)工具。（四）、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井原理：圖3：地質(zhì)導(dǎo)向鉆井原理圖圖3：地質(zhì)導(dǎo)向鉆井原理圖如上圖3所示：導(dǎo)向馬達(dá)在鉆進(jìn)的過程中，電阻傳感器、自然伽馬傳感器等會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地層物性變化并接受相關(guān)數(shù)據(jù)，GST中的電磁發(fā)射儀會(huì)將接受到的數(shù)據(jù)以短波的形式發(fā)射給較遠(yuǎn)的電磁波傳感器，然后由其將以上所有收集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成泥漿脈沖的形式發(fā)送出去，井口有接受裝置，將接收到的泥漿波經(jīng)過過濾調(diào)諧送至電腦，再由電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。地面工作人員可根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果判斷鉆頭前端巖性并做相應(yīng)的調(diào)整。三、幾種易混淆的導(dǎo)向鉆井概念1.幾何導(dǎo)向：它是對(duì)鉆井井眼軌道設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)，是鉆頭盡量靠近設(shè)計(jì)軌道前行。2.旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向：以井下旋轉(zhuǎn)的工作方式的閉環(huán)自控工具為導(dǎo)向工具，以MWD/LWD為信息傳輸通道和地面信息處理系統(tǒng)組成的一種鉆井系統(tǒng)。四、國(guó)外地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的發(fā)展上世紀(jì)60年代，就有人提出近鉆頭測(cè)量概念，但是由于材料工藝、造價(jià)高、理論不完善性，因而擱淺。上世紀(jì)80年代中期，第一次在鉆井中使用隨鉆測(cè)量（MWD）,最終實(shí)現(xiàn)了幾何導(dǎo)向。80年代末，隨鉆測(cè)井儀（LWD）問世。90年代，MWD與LWD日趨結(jié)合，形成了新的隨鉆地層測(cè)試評(píng)價(jià)技術(shù)（FEMWD）。后來MWD、LWD、SWD三種技術(shù)結(jié)合形成了地質(zhì)導(dǎo)向（GST）技術(shù)。它集測(cè)量傳輸與一體，是現(xiàn)代高端鉆井技術(shù)。五、我國(guó)地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)發(fā)展及前景自上世紀(jì)八十年代后期以來，我國(guó)開始探索研究該技術(shù)，由于知識(shí)儲(chǔ)備不足，材料無(wú)法滿足要求，因而進(jìn)展不大。但1999年，由原中國(guó)石油勘探開發(fā)所掛帥研制成功CGDS-1地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。后經(jīng)過“十五”期間的研究，成功研制CGDS-1子系統(tǒng)CGMWD新型正脈沖無(wú)線隨鉆測(cè)量系統(tǒng)，它優(yōu)于MWD之處在于解決了地質(zhì)鉆井要求高速率、大井深中無(wú)線電傳播問題。這也標(biāo)志著中國(guó)MWD無(wú)線隨鉆測(cè)量技術(shù)進(jìn)入世界水平。2003年，在大港油田試驗(yàn)成功。在這期間，又成功研制了CAIMS型測(cè)傳馬達(dá)、CFDS地面應(yīng)用軟件、NBLOG-1型近鉆頭測(cè)量短節(jié)。2004年，CGMWD新型正脈沖測(cè)量?jī)x作為我國(guó)獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)。2005年，CGDS-1導(dǎo)向鉆井下井樣機(jī)修改生產(chǎn)完畢。2007年，CGDS-1地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用首次成功。這不僅填補(bǔ)了我國(guó)地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)的空白，更是突破了國(guó)外技術(shù)封鎖，其意義在于：①可滿足國(guó)內(nèi)生產(chǎn)需求，解決生產(chǎn)所需。②可用于國(guó)際工程競(jìng)標(biāo)，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)利益。③形成自己獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)，作為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)國(guó)外廠家進(jìn)行限價(jià)。該技術(shù)是國(guó)際尖端技術(shù)，世界擁有此技術(shù)的企業(yè)不過幾家，我國(guó)應(yīng)在該項(xiàng)技術(shù)上大量投入，爭(zhēng)取突破材料工藝、無(wú)線電傳輸?shù)钠款i。六、認(rèn)識(shí)地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)一反以往先定軌道、再鉆進(jìn)的思想，而是邊鉆進(jìn)邊修改鉆井軌道。其實(shí)，早在上世紀(jì)六十年代就有人提出類似的概念，但受到材料技術(shù)的限制，最終胎死腹中。而近十多年，地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)取得了重大突破，能讓我們真正將自己的視力延伸到數(shù)千米以下的地底。而我國(guó)也不甘落后，自行研制成功CGDS-1地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)，推動(dòng)了我國(guó)石油科技的進(jìn)步。從地質(zhì)導(dǎo)向鉆井的發(fā)展歷史可以看出，在許多領(lǐng)域毫無(wú)進(jìn)展的時(shí)候，我們應(yīng)該革新思想，敢于突破原有理論束縛。同時(shí)，對(duì)于已有的發(fā)展技術(shù)，我們應(yīng)該以系統(tǒng)的方式將其分塊，然后攻其一點(diǎn)。對(duì)于我國(guó)自行研制的CGDS-1地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)，其中還有許多不足之處，希望能進(jìn)一步加大投入，使之完善?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】[1]蘇義腦.地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展概況.pdf地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概況及其在我國(guó)的研究進(jìn)展，石油勘探與開發(fā)（J）.2005年第32卷。[2]李善云、鐘安武.地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)及其應(yīng)用，內(nèi)蒙古石油化工（J）.2010第23期。[3]游莉.地質(zhì)導(dǎo)向技