CGDS近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)

一、地質(zhì)導(dǎo)向的定義二、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概述三、CGDS近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)簡介四、CGDS系統(tǒng)的核心技術(shù)五、CGDS的應(yīng)用與案例主要內(nèi)容地質(zhì)導(dǎo)向，GeoSteering：

Theintentionaldirectionalcontrolofawellbasedontheresultsofdownholegeologicalloggingmeasurementsratherthanthree-dimensionaltargetsinspace,usuallytokeepadirectionalwellborewithinapayzone.Inmatureareas,geosteeringmaybeusedtokeepawellboreinaparticularsectionofareservoirtominimizegasorwaterbreakthroughandmaximizeeconomicproductionfromthewell.國外一種定義(籠統(tǒng))：用地質(zhì)準(zhǔn)則來設(shè)計井眼的位置我們的定義：用近鉆頭地質(zhì)、工程參數(shù)測量和隨鉆控制手段來保證實際井眼穿過儲層并取得最佳位置。

(特征/

手段/

方法

/

目的)斯倫貝謝油田技術(shù)術(shù)語

SchlumbergerOilfieldGlossary幾何導(dǎo)向的任務(wù)就是對鉆井井眼設(shè)計軌道負(fù)責(zé)，使實鉆軌道盡量靠近設(shè)計軌道，以保證準(zhǔn)確鉆入設(shè)計靶區(qū)(由于地質(zhì)不確定度帶來的誤差，原設(shè)計靶區(qū)可能并非是儲層)在地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)問世之前，常規(guī)的井眼軌道控制技術(shù)均應(yīng)屬于幾何導(dǎo)向范疇一、地質(zhì)導(dǎo)向的定義二、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概述三、CGDS近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)簡介四、CGDS系統(tǒng)的核心技術(shù)五、CGDS的應(yīng)用與案例主要內(nèi)容把鉆井技術(shù)、測井技術(shù)及油藏工程技術(shù)融合為一體，形成帶有近鉆頭地質(zhì)參數(shù)(自然伽馬、電阻率)、近鉆頭鉆井參數(shù)(井斜角)及其他輔助參數(shù)的短節(jié)通過MWD/LWD系統(tǒng)將測量參數(shù)實時上傳至地面控制系統(tǒng)用地面軟件系統(tǒng)(含地層構(gòu)造模型、參數(shù)解釋和鉆井設(shè)計控制三個主要模塊)適時做出解釋與決策，實施隨鉆控制

因此，大大提高了對地層構(gòu)造、儲層特性的判斷和鉆頭在儲層內(nèi)軌跡的控制能力，從而提高油層鉆遇率、鉆井成功率和采收率，實現(xiàn)增儲上產(chǎn)，節(jié)約鉆井成本，經(jīng)濟(jì)效益重大。1.地質(zhì)導(dǎo)向的鉆井技術(shù)特征具有隨鉆辨識油氣層、導(dǎo)向功能強的特點是一項直接服務(wù)于地質(zhì)勘探的隨鉆技術(shù)，提高探井發(fā)現(xiàn)率適合于復(fù)雜地層、薄油層鉆進(jìn)的開發(fā)井，提高產(chǎn)量和采收率被業(yè)內(nèi)人士成為“航地導(dǎo)彈”2.地質(zhì)導(dǎo)向的特點與作用常規(guī)導(dǎo)向技術(shù)常規(guī)導(dǎo)向技術(shù)近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)常規(guī)導(dǎo)向技術(shù)很容易鉆出儲層；而近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)可以通過鉆頭電阻率、方位電阻率、方位自然伽馬等參數(shù)的測量和判斷，保持在儲層中鉆進(jìn)。儲層上邊界儲層下邊界鉆大斜度井的目的和原因評估可用的地震資料量化和評估鄰井測井?dāng)?shù)據(jù)評價鄰井/油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)選擇目的層設(shè)計和優(yōu)化井眼軌道目標(biāo)允許偏差和風(fēng)險確定該項目需要的服務(wù)級別最終選定項目組成員完井評價/完井設(shè)計開鉆預(yù)備會3.地質(zhì)導(dǎo)向項目概要開鉆鉆到造斜點進(jìn)入定向階段地層對比和目標(biāo)控制在末造斜段按需要調(diào)整軌道在水平段入窗點著陸評價大斜度段軌道和導(dǎo)向能力了解前方地質(zhì)構(gòu)造和預(yù)測異常位置鉆水平段(滑動/轉(zhuǎn)動)當(dāng)?shù)刭|(zhì)異常作方位測試確定作業(yè)井壁穩(wěn)定性對確定總井深的影響由實現(xiàn)目標(biāo)或存在風(fēng)險確定總井深完井的井眼條件成立多學(xué)科地質(zhì)導(dǎo)向組協(xié)同工作(鉆完井、地質(zhì)、油藏、測井)了解地質(zhì)構(gòu)造(綜合應(yīng)用地震、鄰井測井等數(shù)據(jù))了解和應(yīng)用巖石物性數(shù)據(jù)(主要確定構(gòu)造、地層評價其次)識別地層界面(感應(yīng)電阻率極化角/層厚>1.5m，多深度電阻率)電阻率建模(對比測量值和工具響應(yīng)確定地層界面)量化地層數(shù)據(jù)(位置、方向、厚度、評價、各向異性對電阻率的影響)風(fēng)險評估(構(gòu)造、地層、數(shù)據(jù)解釋、鉆井與定向)地質(zhì)構(gòu)造的不確定性(地質(zhì)導(dǎo)向的最大問題，40%的井因此而側(cè)鉆)地層不確定性(油藏的相或沉積環(huán)境及目的層的變化)數(shù)據(jù)解釋的不確定性(鄰井->深度、不同測量裝置與傳感器布置)鉆井和定向的不確定性(曲率變化、摩阻、扭矩和屈曲)鉆井和定向要考慮的因素(調(diào)整軌道需要的距離及其影響參數(shù))4.地質(zhì)導(dǎo)向原則實時地質(zhì)構(gòu)造評價認(rèn)可的油藏構(gòu)造解釋不同參考坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換三維構(gòu)造圖轉(zhuǎn)換到二維圖正演模擬計算井眼軌道設(shè)計由測井結(jié)果進(jìn)行構(gòu)造解釋

水平井尤其井斜大于90

時，僅用標(biāo)準(zhǔn)測井曲線校驗測井?dāng)?shù)據(jù)很困難，可用巖石物性數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋，探測到預(yù)期的地層異常。5.地質(zhì)導(dǎo)向軟件地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)是集油藏、地質(zhì)、鉆井、測井于一體的綜合性應(yīng)用系統(tǒng)，僅有隨鉆測量工具并不能實現(xiàn)真正意義上的地質(zhì)導(dǎo)向鉆井，只有借助于地質(zhì)導(dǎo)向?qū)崟r分析與決策軟件才能提高對復(fù)雜油藏的鉆遇和控制能力，實現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向鉆井的目的。地質(zhì)導(dǎo)向應(yīng)用軟件包括以下主要功能：隨鉆測井資料的工程解釋和應(yīng)用，包括地質(zhì)模型建立、測井正反演計算、前導(dǎo)模擬和實時模擬等地質(zhì)導(dǎo)向井眼軌跡控制，通過已知地質(zhì)信息和隨鉆獲取的實時信息對復(fù)雜結(jié)構(gòu)井進(jìn)行鉆井設(shè)計和基于地質(zhì)導(dǎo)向的待鉆井眼軌道校正設(shè)計更為準(zhǔn)確的基于地質(zhì)導(dǎo)向井眼軌道設(shè)計與井眼軌跡控制軟件6.地質(zhì)導(dǎo)向軟件主要功能6.地質(zhì)導(dǎo)向軟件主要功能地質(zhì)導(dǎo)向軟件流程6.地質(zhì)導(dǎo)向軟件主要功能地質(zhì)導(dǎo)向軟件典型界面6.地質(zhì)導(dǎo)向軟件主要功能實時三維地質(zhì)模型修改7.地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的典型應(yīng)用IDEAL系統(tǒng)已在北海獲得了成功應(yīng)用，鉆成幾口復(fù)雜的水平井在墨西哥灣的某一油田，先前所鉆8口井的總產(chǎn)量僅為923桶/天；后來，Anadrill公司應(yīng)用地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在該油田鉆成一口高質(zhì)量的水平井，日產(chǎn)原油達(dá)1793桶，使這一枯竭的油田得以重新復(fù)活7.地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的典型應(yīng)用在北海成功地應(yīng)用RSS和方位密度LWD精確進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向7.地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的典型應(yīng)用在煤層氣水平井中的應(yīng)用近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向工具配備7.地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的典型應(yīng)用在煤層氣水平井中的應(yīng)用常規(guī)MWD+自然伽馬

煤層鉆遇能力30%7.地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的典型應(yīng)用在煤層氣水平井中的應(yīng)用近鉆頭測量

煤層鉆遇能力46%7.地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的典型應(yīng)用在煤層氣水平井中的應(yīng)用近鉆頭測量+導(dǎo)向軟件

煤層鉆遇能力100%一、地質(zhì)導(dǎo)向的定義二、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概述三、CGDS近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)簡介四、CGDS系統(tǒng)的核心技術(shù)五、CGDS的應(yīng)用與案例主要內(nèi)容CGDS系統(tǒng)是中石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院主持研制的近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井裝備，由北京石油機械廠產(chǎn)業(yè)化，2008年取得“國家自主創(chuàng)新產(chǎn)品證書”，2009年榮獲國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。具有測量、傳輸和導(dǎo)向三大功能。適合于油氣探井、水平井和多分支井等，尤其適用于復(fù)雜地層、薄油層開發(fā)井?？商岣咛骄晒β?、開發(fā)井油層鉆遇率和采收率。由4個子系統(tǒng)組成。測傳馬達(dá)無線接收系統(tǒng)CGMWD系統(tǒng)地面信息綜合處

理與導(dǎo)向控制決

策系統(tǒng)測傳馬達(dá),CAIMS,ChinaAdjustableInstrumentedMotorSystem下部裝有近鉆頭測量短節(jié)。實現(xiàn)近鉆頭電阻率、方位電阻率、方位自然伽馬等地質(zhì)參數(shù)和井斜、工具面等工程參數(shù)測量。鉆頭電阻率測量范圍可包絡(luò)至鉆頭下方某一范圍，因此具有前探功能。螺桿馬

達(dá)提供鉆井動力。具有前探功能由4個子系統(tǒng)組成。測傳馬達(dá)由4個子系統(tǒng)組成。測傳馬達(dá)無線接收系統(tǒng)CGMWD系統(tǒng)地面信息綜合處

理與導(dǎo)向控制決

策系統(tǒng)無線接收系統(tǒng)，WLRS，WirelessReceiverSystem無線短傳無線接收系統(tǒng)測傳馬達(dá)無線短傳技術(shù)國外只有個別公司掌握測得的近鉆頭5個參數(shù)通過無線電磁波方式，越過螺桿馬達(dá)，短傳至上方的無線接收短節(jié)。是一個機電一體化復(fù)雜裝置，把接收到的近鉆頭參數(shù)匯入其上部的MWD(無線隨鉆測量系統(tǒng))數(shù)據(jù)總線，向上傳輸。由4個子系統(tǒng)組成。測傳馬達(dá)無線接收系統(tǒng)CGMWD系統(tǒng)由4個子系統(tǒng)組成。測傳馬達(dá)無線接收系統(tǒng)CGMWD系統(tǒng)地面信息綜合處

理與導(dǎo)向控制決

策系統(tǒng)CGMWD,ChinaGeosteeringMWD，即正脈沖無線隨鉆測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線定向儀短節(jié)電池筒短節(jié)驅(qū)動器短節(jié)正脈沖發(fā)生器無磁鉆鋌機電液一體化裝置。可測井斜、方位、工具面等4個參數(shù)，并把近鉆頭的5個參數(shù)一起，用壓力載波脈沖方式，通過幾千米長的鉆柱內(nèi)泥漿向地面?zhèn)魉?。?個子系統(tǒng)組成。測傳馬達(dá)無線接收系統(tǒng)CGMWD系統(tǒng)地面信息綜合處

理與導(dǎo)向控制決

策系統(tǒng)由4個子系統(tǒng)組成。測傳馬達(dá)無線接收系統(tǒng)CGMWD系統(tǒng)地面信息綜合處

理與導(dǎo)向控制決

策系統(tǒng)地面信息綜合處理與導(dǎo)向控制決策系統(tǒng),CFDS,ChinaFormation/DrillingSoftwareSystem工控機

A/D卡

CGMWD軟件前端箱傳感器立管壓力傳感器鉤載傳感器絞車/大鉤位置傳感器泵沖傳感器司鉆顯示器由一系列接收傳感器、地面設(shè)備及軟件系統(tǒng)組成。完成數(shù)據(jù)接收、濾波去噪、譯碼解碼、信號顯示、判斷決策和控制導(dǎo)向功能。由4個子系統(tǒng)組成。測傳馬達(dá)無線接收系統(tǒng)CGMWD系統(tǒng)地面信息綜合處

理與導(dǎo)向控制決

策系統(tǒng)隨鉆測量，實時傳輸，控制導(dǎo)向。下數(shù)據(jù)連接器正脈沖發(fā)生器上數(shù)據(jù)連接器無線短傳鉆頭電阻率方位電阻率方位自然伽馬井斜、工具面角井斜方位工具面溫度鉆柱串泥漿泵泥漿池調(diào)整工具面增加或減小結(jié)構(gòu)彎角可測3個近鉆頭地質(zhì)參數(shù)：鉆頭電阻率，方位電阻率，方位自然伽馬可測2個近鉆頭工程參數(shù)：井斜角，重力工具面角可測3個定向參數(shù)：井斜角，方位角，工具面角鉆頭電阻率測量范圍、分辨率和探測深度：0.2~2000

-m、1.8m和0.45m方位電阻率測量范圍、分辨率和探測深度：0.2~200

-m、0.1m和0.3m自然伽馬測量范圍、分層能力：0~250API、20cm鉆頭電阻率、方位電阻率、方位伽馬、井斜/工具面測點到鉆頭地面的距離分別為：0.75m、1.7m、1.88m、2.0m造斜能力：0

12

/30m信號傳輸深度：5000m數(shù)據(jù)傳輸速率：5bit/s適用井眼尺寸：8-1/2

9-5/8

主要技術(shù)指標(biāo)詳細(xì)技術(shù)指標(biāo)及其與國外同類產(chǎn)品的對比與世界上僅有的近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向產(chǎn)品SchlumbergerGST技術(shù)對比詳細(xì)技術(shù)指標(biāo)及其與國外同類產(chǎn)品的對比與世界上僅有的近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向產(chǎn)品SchlumbergerGST技術(shù)對比鉆頭電阻率技術(shù)指標(biāo)對比：測量范圍相同，精度相當(dāng)技術(shù)指標(biāo)CGDSGST水基泥漿測量范圍0.2

2000

-m0.2

2000

-m測量精度±0.1

-m(電阻率≤2

-m)

±8%FS(2

-m<電阻率≤200

-m)

±15%FS(電阻率>200

-m)5%(電阻率<200

-m)

10%(電阻率>200

-m)垂直分辨率典型值1.8m(6ft)典型值1.4m(4.5ft)探測深度0.45m(18in)0.45m(18in)油基泥漿測量范圍0.2

2000

-m0.2

2000

-m測量精度±0.1

-m(電阻率≤2

-m)

±7%FS(2

-m<電阻率≤200

-m)

±12%FS(電阻率>200

-m)10%鉆頭電阻率技術(shù)指標(biāo)對比詳細(xì)技術(shù)指標(biāo)及其與國外同類產(chǎn)品的對比與世界上僅有的近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向產(chǎn)品SchlumbergerGST技術(shù)對比鉆頭電阻率技術(shù)指標(biāo)對比：測量范圍相同，精度相當(dāng)方位電阻率技術(shù)指標(biāo)對比：測量范圍相同，精度略優(yōu)技術(shù)指標(biāo)CGDSGST水基泥漿測量范圍0.2

200

-m0.2

200

-m測量精度±0.1

-m(電阻率≤2

-m)，±8%FS(電阻率>2

-m)10%垂直分辨率典型值0.1m(4in)典型值0.1m(4in)探測深度0.3m(12in)0.3m(12in)方位電阻率技術(shù)指標(biāo)對比詳細(xì)技術(shù)指標(biāo)及其與國外同類產(chǎn)品的對比與世界上僅有的近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向產(chǎn)品SchlumbergerGST技術(shù)對比鉆頭電阻率技術(shù)指標(biāo)對比：測量范圍相同，精度相當(dāng)方位電阻率技術(shù)指標(biāo)對比：測量范圍相同，精度略優(yōu)自然伽馬技術(shù)指標(biāo)對比：測量范圍相同，精度略優(yōu)技術(shù)指標(biāo)CGDSGST測量范圍0

250API0

250API精度最大值的±3%10%靈敏度不劣于4API4.9API最高測量速度30m/h分層能力20cm自然伽馬技術(shù)指標(biāo)對比詳細(xì)技術(shù)指標(biāo)及其與國外同類產(chǎn)品的對比與世界上僅有的近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向產(chǎn)品SchlumbergerGST技術(shù)對比鉆頭電阻率技術(shù)指標(biāo)對比：測量范圍相同，精度相當(dāng)方位電阻率技術(shù)指標(biāo)對比：測量范圍相同，精度略優(yōu)自然伽馬技術(shù)指標(biāo)對比：測量范圍相同，精度略優(yōu)地質(zhì)參數(shù)測點距鉆頭距離指標(biāo)對比：水平相當(dāng)產(chǎn)品規(guī)格鉆頭電阻率側(cè)向電阻率自然伽馬井斜CGDS6-3/4″0.751.71.882.0GST6-3/4″0.661.342.02.9傳感器測點離鉆頭底面的距離比較

(單位：m)(在近鉆頭測量中，傳感器測點到鉆頭底面的距離是衡量其技術(shù)水平的一個重要指標(biāo))詳細(xì)技術(shù)指標(biāo)及其與國外同類產(chǎn)品的對比與Schlumberger

GeoVisionResisitivity(GVR6)、BakerHughes

Navigator、AutoTrakG3和OnTrak工具對比，隨鉆參數(shù)測點到鉆頭底面的距離指標(biāo)比較詳細(xì)技術(shù)指標(biāo)及其與國外同類產(chǎn)品的對比與Schlumberger

GeoVisionResisitivity(GVR6)、BakerHughes

Navigator、AutoTrakG3和OnTrak工具對比，隨鉆參數(shù)測點到鉆頭底面的距離指標(biāo)比較公司產(chǎn)品規(guī)格鉆頭電阻率側(cè)向電阻率自然伽馬井斜備注CGDS6-3/4″0.751.71.882.0近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向GST6-3/4″0.661.342.02.9近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向GVR66-3/4″1.263.3

3.863.03無電阻率工具，轉(zhuǎn)盤鉆NaviGator6-3/4″無4.774.374.07地質(zhì)導(dǎo)向AutoTrakG36-3/4″無6.875.671.27旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向OnTrak6-3/4″無8.97.7無常規(guī)LWD測點距鉆頭的距離越近，精度越高，技術(shù)難度就越大，技術(shù)水平也越高。傳感器測點離鉆頭底面的距離比較

(單位：m)鉆頭電阻率：測量鉆頭周圍(包括鉆頭前方)地層電阻率方位電阻率、方位自然伽馬：呈180

布置，判斷儲層上、下邊界電阻率測量方式：適用于高阻地層雙井斜測量：計算出造斜率馬達(dá)導(dǎo)向和控制能力較強馬達(dá)與近鉆頭測量短節(jié)集成，馬達(dá)壽

命與測量部分不完全匹配，維護(hù)成本高系統(tǒng)龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需配置專業(yè)性較強的技術(shù)服務(wù)隊伍紐扣電極

(方位電阻率)自然伽馬傳感器高邊自然伽馬傳感器1.16m探測深度0.45m探測深度0.35m紐扣電極

(方位電阻率)高邊鉆頭電阻率：測量鉆頭周圍(包括鉆頭前方)地層電阻率方位電阻率、方位自然伽馬：呈180

布置，判斷儲層上、下邊界電阻率測量方式：適用于高阻地層雙井斜測量：計算出造斜率馬達(dá)導(dǎo)向和控制能力較強馬達(dá)與近鉆頭測量短節(jié)集成，馬達(dá)壽

命與測量部分不完全匹配，維護(hù)成本高系統(tǒng)龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需配置專業(yè)性較強的技術(shù)服務(wù)隊伍可調(diào)彎角8-1/2

井眼9-5/8

井眼0.75

3.74.63.6

4.51.0

5.0

6.05.0

6.01.25

6.4

7.36.3

7.31.5

7.5

8.77.7

8.71.75

9.1

10.010.5

11.52.0

9.1

10.110.5

12.0工具理論造斜率指標(biāo)(/30m)鉆頭電阻率：測量鉆頭周圍(包括鉆頭前方)地層電阻率方位電阻率、方位自然伽馬：呈180

布置，判斷儲層上、下邊界電阻率測量方式：適用于高阻地層雙井斜測量：計算出造斜率馬達(dá)導(dǎo)向和控制能力較強馬達(dá)與近鉆頭測量短節(jié)集成，馬達(dá)壽

命與測量部分不完全匹配，維護(hù)成本高系統(tǒng)龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需配置專業(yè)性較強的技術(shù)服務(wù)隊伍一、地質(zhì)導(dǎo)向的定義二、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概述三、CGDS近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)簡介四、CGDS系統(tǒng)的核心技術(shù)五、CGDS的應(yīng)用與案例主要內(nèi)容1.近鉆頭電阻率隨鉆測量技術(shù)2.井下信息無線電磁短傳(發(fā)送/接收)技術(shù)3.近鉆頭地質(zhì)/工程參數(shù)測量及傳輸導(dǎo)向馬達(dá)技術(shù)4.信息傳輸及地面綜合信息處理技術(shù)—CGMWD1.近鉆頭電阻率隨鉆測量技術(shù)Ra：近鉆頭電阻率K：儀器常數(shù)VT：發(fā)射天線在鉆鋌上所產(chǎn)生的感生電壓IT：發(fā)射天線的激勵電流IR：通過鉆鋌流經(jīng)接收天線的電流VR：在接收天線上所產(chǎn)生的感生電壓f(IT)：發(fā)射電流在鉆鋌上發(fā)射天線的兩端產(chǎn)生感生電動勢的函數(shù)關(guān)系g(VR)：測量電流在接收天線上產(chǎn)生感生電動勢的函數(shù)關(guān)系近鉆頭電阻率測量原理在靠近鉆頭的鉆鋌上配置環(huán)狀發(fā)射線圈、測量電極、環(huán)狀接收線圈和相應(yīng)電路當(dāng)發(fā)射線圈被交變電壓激勵，由鉆鋌和其周邊地層所構(gòu)成的環(huán)路中就會感生出交變電流，通過檢測發(fā)射電壓和接收電流，就可通過模型換算獲得方位電阻率和鉆頭電阻率電阻率測量原理1.近鉆頭電阻率隨鉆測量技術(shù)數(shù)學(xué)模型驗證設(shè)計和制作了若干室內(nèi)原理樣機和地層模型，并提出了溫度對測量精度影響的校正方法，通過大量室內(nèi)試驗研究、現(xiàn)場單元實驗，驗證了數(shù)學(xué)模型的正確性。1.近鉆頭電阻率隨鉆測量技術(shù)主要技術(shù)難點微弱電流檢測方法寬溫范圍測量準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的補償方法電阻率刻度方法近鉆頭處要承受20g的振動和1000g的沖擊力在內(nèi)有動力軸、外徑僅有180mm的鉆鋌壁內(nèi)的發(fā)射/接收線圈技術(shù)長時間工作在高溫、高壓和泥漿環(huán)境的天線系設(shè)計技術(shù)發(fā)射線圈鉆鋌鉆頭接收線圈測量電極1.近鉆頭電阻率隨鉆測量技術(shù)近鉆頭電阻率隨鉆測量的作用鉆頭電阻率：測量鉆頭周圍和前方地層電阻率，能提前識別鉆頭前地層特性方位電阻率：可識別不同圓周區(qū)域地層電阻率，能準(zhǔn)確判斷儲層上、下邊界綜合兩者及方位自然伽馬信息，可實現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向鉆井的精確控制鉆頭電阻率方位電阻率方位自然伽馬2.井下信息無線電磁短傳(發(fā)送/接收)技術(shù)為什么研發(fā)井下無線短傳技術(shù)？近鉆頭測量短節(jié)與CGMWD之間存在螺桿馬達(dá)、地面可調(diào)彎殼體等由于受螺桿馬達(dá)和可調(diào)彎殼體結(jié)構(gòu)的限制，信號有線傳輸難度極大通過無線傳輸方式將近鉆頭測量信息，越過螺桿馬達(dá)，短傳至其上方的無線接收短節(jié)，再融入MWD系統(tǒng)，是實現(xiàn)近鉆頭隨鉆測量信息實時上傳的有效途徑國外僅有Schlumberger和Halliburton掌握此方法，國內(nèi)其他單位尚無相關(guān)報道無線短傳無線接收系統(tǒng)近鉆頭測量短節(jié)螺桿馬達(dá)可調(diào)彎殼體2.井下信息無線電磁短傳(發(fā)送/接收)技術(shù)井下無線短傳通道的建立2個繞有線圈的磁環(huán)作為發(fā)射和接收裝置，分別套裝在近鉆頭位置和鉆鋌上部，在近鉆頭附近的是發(fā)射線圈，在鉆鋌上部的為接收線圈為發(fā)射線圈施加交變的電流激勵，在磁環(huán)中便產(chǎn)生同頻率的交變磁場由于磁環(huán)套裝在鉆柱外壁上，鉆柱、泥漿、地層構(gòu)成了穿過磁環(huán)的閉合回路，并產(chǎn)生感應(yīng)電流。由于感應(yīng)電流也穿過接收磁環(huán)，便在接收磁環(huán)中產(chǎn)生了交變磁場。交變的磁場又使繞在接收磁環(huán)的線圈中產(chǎn)生出感應(yīng)電動勢(或感應(yīng)電流)以上過程就構(gòu)成了信號傳輸?shù)耐ǖ腊l(fā)射線圈接收線圈感應(yīng)電流感應(yīng)電流2.井下信息無線電磁短傳(發(fā)送/接收)技術(shù)井下無線短傳工作原理在螺桿馬達(dá)的下端配置環(huán)狀發(fā)射天線和電路(共用近鉆頭測量短節(jié)的電阻率發(fā)射天線)、在螺桿馬達(dá)的上端配置環(huán)狀無線接收天線和電路(位于接收短節(jié))測量短節(jié)上的發(fā)射天線以分時方式發(fā)送經(jīng)編碼后的近鉆頭測量數(shù)據(jù)，接收短節(jié)上的無線接收天線測量相應(yīng)的信號，通過放大、濾波、糾錯、解碼等操作獲取相應(yīng)的測量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)井下信息無線短傳鉆頭測量短節(jié)螺桿馬達(dá)及可調(diào)彎殼體等接收短節(jié)發(fā)射天線測量接收天線無線接收天線2.井下信息無線電磁短傳(發(fā)送/接收)技術(shù)需解決的技術(shù)難題確定低能耗、高效率的天線材料，設(shè)計抗高溫和強振動的天線結(jié)構(gòu)傳輸信號調(diào)制方案和接收信號提取方法，以及微弱電流檢測和編解碼方法如何消除溫度變化范圍大以及周圍介質(zhì)的隨機性對傳輸?shù)挠绊懙忍炀€結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和改進(jìn)2.井下信息無線電磁短傳(發(fā)送/接收)技術(shù)井下無線短傳技術(shù)的主要技術(shù)指標(biāo)傳輸速率500bit/s，無線通訊距離10m

20m最高工作溫度150原理樣機和模擬井測試下井樣機和現(xiàn)場試驗3.近鉆頭地質(zhì)/工程參數(shù)測量及傳輸導(dǎo)向馬達(dá)技術(shù)近鉆頭地質(zhì)/工程參數(shù)測量及傳輸導(dǎo)向馬達(dá)(測傳馬達(dá))，是集地質(zhì)和工程參數(shù)測量、信息短傳和導(dǎo)向螺桿馬達(dá)于一體的井下動力裝置測傳馬達(dá)3.近鉆頭地質(zhì)/工程參數(shù)測量及傳輸導(dǎo)向馬達(dá)技術(shù)測傳馬達(dá)測傳馬達(dá)的結(jié)構(gòu)組成3.近鉆頭地質(zhì)/工程參數(shù)測量及傳輸導(dǎo)向馬達(dá)技術(shù)測傳馬達(dá)測傳馬達(dá)的結(jié)構(gòu)組成3.近鉆頭地質(zhì)/工程參數(shù)測量及傳輸導(dǎo)向馬達(dá)技術(shù)近鉆頭測量短節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖近鉆頭測量短節(jié)本體測傳馬達(dá)的結(jié)構(gòu)組成近鉆頭測量短節(jié)，實現(xiàn)鉆頭電阻率、方位電阻率、方位自然伽馬、井斜角、重力工具面角5個參數(shù)測量，并通過無線短傳發(fā)射線圈將這些參數(shù)上傳至位于旁通閥上方的無線接收系統(tǒng)。3.近鉆頭地質(zhì)/工程參數(shù)測量及傳輸導(dǎo)向馬達(dá)技術(shù)在國內(nèi)首次實現(xiàn)了近鉆頭地質(zhì)/工程參數(shù)測量系統(tǒng)與導(dǎo)向馬達(dá)的集成，掌握了測傳馬達(dá)設(shè)計、制造、裝配、調(diào)試等成套技術(shù)4.信息傳輸及地面綜合信息處理技術(shù)—CGMWDCGMWD：

由地面系統(tǒng)、井下系統(tǒng)兩部分組成地面系統(tǒng)CGMWD-MS：

前端箱、工控機、司鉆顯示器、打印機、各種傳感器等井下系統(tǒng)CGMWD-MD：

正脈沖發(fā)生器、驅(qū)動短短節(jié)、定向測量短節(jié)、電池短節(jié)和總線控制器等井眼軌跡參數(shù)測量原理井下信息傳輸方式4.信息傳輸及地面綜合信息處理技術(shù)—CGMWD功能：

定向短節(jié)實時測量井眼的工程參數(shù)(井斜、方位、工具面、井溫等)，驅(qū)動器短節(jié)對測量參數(shù)按一定規(guī)律進(jìn)行編碼，并控制脈沖發(fā)生器電磁閥的關(guān)閉和打開，使脈沖發(fā)生器的主閥動作，從而控制鉆桿內(nèi)泥漿流體流量的變化，使得在鉆桿內(nèi)產(chǎn)生泥漿壓力正脈沖信號供地面儀器接收，實現(xiàn)利用泥漿壓力脈沖變化完成井下數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)總線定向儀短節(jié)電池短節(jié)驅(qū)動器短節(jié)正脈沖發(fā)生器無磁鉆鋌/井下系統(tǒng)4.信息傳輸及地面綜合信息處理技術(shù)—CGMWD數(shù)據(jù)連接器提供了一種隨鉆測量系統(tǒng)井下儀器的控制方式，建立了自有的技術(shù)平臺采用該技術(shù)，不但使MWD系統(tǒng)能夠單獨完成鉆井作業(yè)，還可通過專用的數(shù)據(jù)連接總成，實現(xiàn)相互具有獨立功能測量儀器短節(jié)間的機、電連接，系統(tǒng)擴(kuò)展不受限制/井下系統(tǒng)測傳馬達(dá)下數(shù)據(jù)連接器總成上數(shù)據(jù)連接器總成上數(shù)據(jù)連接器和下數(shù)據(jù)連接器CGDS系統(tǒng)的性能提升擴(kuò)充隨鉆測量參數(shù)，形成具有多地質(zhì)參數(shù)測量功能的近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)：2MHz、400KHz電磁波電阻率隨鉆測量工具(DRMPR)基于中子發(fā)生器源的隨鉆孔隙度測量工具(DRNP)CGDS系統(tǒng)的性能提升擴(kuò)充隨鉆測量參數(shù)，形成具有多地質(zhì)參數(shù)測量功能的近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)：2MHz、400KHz電磁波電阻率隨鉆測量工具(DRMPR)基于中子發(fā)生器源的隨鉆孔隙度測量工具(DRNP)隨鉆電磁波電阻率測量工具DRMPR隨鉆中子孔隙度測量工具DRNP無線接收短節(jié)測量與信息傳輸導(dǎo)向馬達(dá)：測傳馬達(dá)正脈沖無線隨鉆測量系統(tǒng)泥漿泵

泥漿池

地面綜合信息處理與導(dǎo)向控制決策系統(tǒng)CGDS

基本型CGDS系統(tǒng)的性能提升一、地質(zhì)導(dǎo)向的定義二、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概述三、CGDS近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)簡介四、CGDS系統(tǒng)的核心技術(shù)五、CGDS的應(yīng)用與案例主要內(nèi)容CGDS系統(tǒng)自研制成功以來，經(jīng)歷了一系列改進(jìn)與完善，成功實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，成為一個高新技術(shù)裝備品牌。2008.5參加了國際OTC展，2010參加了上海世博會展，2010.12出口加拿大，初步進(jìn)入海外市場。左：CGDS系統(tǒng)在OTC參展模型右：周吉平董事長在聽取蘇義腦院士介紹在加拿大HuskyStandardHillA8A-35-49-22井進(jìn)行技術(shù)服務(wù)CGDS系統(tǒng)在上海世博會參展2009.2.12，賀國強等中央領(lǐng)導(dǎo)同志來中石油調(diào)研，聽取了CGDS近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的研制情況匯報。2009.2.25，科技部副部長杜占元同志，來中石油調(diào)研國家“十一五”863計劃重大項目“先進(jìn)鉆井技術(shù)與裝備”進(jìn)展情況，并考察了CGDS近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。

CGDS系統(tǒng)自研制成功以來，經(jīng)歷了一系列改進(jìn)與完善，成功實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，成為一個高新技術(shù)裝備品牌。發(fā)布后進(jìn)入推廣應(yīng)用階段，先后在冀東、遼河、四川、江漢、大慶和浙江等油田進(jìn)行了116口水平井的施工，累計水平段進(jìn)尺49337m，鉆遇的最薄儲層0.3m，最高鉆遇率100%，實現(xiàn)了薄油層的有效開采和不連續(xù)油層的有效貫穿。

1.首次在薄油層水平井中的應(yīng)用井位：遼河油田齊604-蓮H2Z井難度：所在區(qū)塊儲層薄(2

3m)，油層產(chǎn)狀變化大，儲層預(yù)測有一定難度。因此，油層控制程度低，鉆井實施有一定風(fēng)險使用CGDS系統(tǒng)的目的：通過實時上傳的近鉆頭地質(zhì)參數(shù)和工程參數(shù)測量，提高工程與地質(zhì)技術(shù)人員對待鉆井眼地層的預(yù)測準(zhǔn)確度，最大限度地提高油層鉆遇率1.首次在薄油層水平井中的應(yīng)用應(yīng)用結(jié)果在鉆進(jìn)過程中，近鉆頭地質(zhì)參數(shù)(鉆頭電阻率、方位電阻率、方位自然伽馬)、近鉆頭工程參數(shù)(井斜、工具面)和MWD參數(shù)(井斜、方位、工具面等)實時地傳至地面，及時獲取到井下信息電阻率回放數(shù)據(jù)曲線與該井的電阻率測井曲線吻合近鉆頭地質(zhì)參數(shù)回放數(shù)據(jù)曲線準(zhǔn)確地反映了所鉆遇的所有地層界面信息，與該井雙側(cè)向電阻率測量曲線所顯示的結(jié)果一致隨鉆回放曲線與測井曲線的比較隨鉆測量數(shù)據(jù)滿足施工要求，系統(tǒng)適應(yīng)于薄油層水平井的工況條件，達(dá)到實際應(yīng)用的水平－鉆頭電阻率，－方位電阻率說明：該曲線為原始數(shù)據(jù)曲線，未進(jìn)行任何處理，包括壞點在內(nèi)。2.冀東油田高29-15井的應(yīng)用－深側(cè)向－淺側(cè)向－微球聚焦－鉆頭電阻率－方位電阻率－濾波后方位電阻率－電纜測量自然伽馬－隨鉆自然伽馬－濾波后隨鉆自然伽馬3.冀東油田L(fēng)90-P2井應(yīng)用2094m2290m2690m2900m說明：1.左為回放曲線，

右為實時曲線2.圖例－伽馬

－鉆頭電阻率－方位電阻率4.工程技術(shù)分公司組織的現(xiàn)場觀摩時間：2008.11.411.10地點：遼河油田水平井施工現(xiàn)場目的：加快CGDS近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)現(xiàn)場應(yīng)用推廣步伐，培養(yǎng)CGDS近鉆頭系統(tǒng)現(xiàn)場操作技術(shù)骨干觀摩團(tuán)構(gòu)成：大慶鉆探、渤海鉆探、川慶鉆探、中油海的技術(shù)骨干4.工程技術(shù)分公司組織的現(xiàn)場觀摩現(xiàn)場應(yīng)用觀摩結(jié)論1.CGDS近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)與目前在用的進(jìn)口產(chǎn)品比較具有明顯的近鉆頭測量優(yōu)勢；2.系統(tǒng)的可靠性較高，

能夠滿足工業(yè)應(yīng)用

要求；3.CGDS近鉆頭地質(zhì)

導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)可替

代進(jìn)口產(chǎn)品，提高

集團(tuán)公司工程技術(shù)

服務(wù)總體水平。工程技術(shù)分公司楊慶理總經(jīng)理支持召開現(xiàn)場應(yīng)用觀摩總結(jié)會5.在大慶油田水平井中的應(yīng)用應(yīng)用背景按照股份公司總體部署和要求，大慶油田把發(fā)展水平井技術(shù)作為實現(xiàn)穩(wěn)定并提高單井產(chǎn)量的“牛鼻子”工程及低品位儲量有效開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，通過“十五”攻關(guān)試驗和“十一五”以來規(guī)模推廣兩個階段，水平井技術(shù)在外圍油田葡萄花油層開發(fā)應(yīng)用取得良好效果，并正在向窄小河道、復(fù)雜油水等領(lǐng)域延伸拓展。為了解決儲層發(fā)育差、井控程度低等問題，2011年在勘探與生產(chǎn)分公司的大力支持下，CGDS近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)在大慶油田開展了現(xiàn)場應(yīng)用。5.在大慶油田水平井中的應(yīng)用應(yīng)用背景大慶外圍油田葡萄花油層剩余未開發(fā)儲量主要分布在長垣東部、長垣西部，具有豐度低、油水同層發(fā)育、砂體薄、連續(xù)性差的特點，直井開發(fā)效益低。

CGDS近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)首先在長垣東部太東斜坡區(qū)斷層邊部的低井控部位復(fù)雜水平井區(qū)部署的水平井中進(jìn)行應(yīng)用。芳9區(qū)塊芳24-40區(qū)塊太東斜坡芳9和芳24-40區(qū)塊構(gòu)造位置圖5.在大慶油田水平井中的應(yīng)用總體應(yīng)用情況目前已完鉆22口井，累計進(jìn)尺13835m，最長水平段進(jìn)尺965m，平均儲層鉆遇率達(dá)到85%。5.在大慶油田水平井中的應(yīng)用舉例說明芳9區(qū)塊含油面積5.1km2，部署直井37口，水平井5口，其中2口水平井使用CGDS系統(tǒng)導(dǎo)向，3口水平井使用常規(guī)導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向。對比實鉆結(jié)果，采用CGDS導(dǎo)向系統(tǒng)的水平井鉆遇率為47%，比常規(guī)導(dǎo)向高出5.8%。芳9區(qū)塊應(yīng)用常規(guī)導(dǎo)向系統(tǒng)與應(yīng)用CGDS系統(tǒng)情況對比圖應(yīng)用CGDS導(dǎo)向應(yīng)用常規(guī)導(dǎo)向水平段長度(m)應(yīng)用CGDS導(dǎo)向應(yīng)用常規(guī)導(dǎo)向應(yīng)用CGDS導(dǎo)向應(yīng)用常規(guī)導(dǎo)向含油砂巖長度(m)鉆遇率(%）455575+120173.3251+77.7+5.8