地质导向钻井

地质导向钻井技术

郭秀树

（长江大学石油工程学院油工10904班）

【摘要】：地质导向钻井能够很好的监测钻头处地层物性变化，能满足水平井分支井的精

度要求，同时还可能在钻进过程中发现一些隐秘油藏，目前最主要的用途是通过其监测地层并及时做出调整。近年来地质导向钻井技术飞速发展，应用也越来越广泛，而我国成功研制的CGDS-1地质导向钻井系统标志着我国钻井技术达到较高水平，为许多原来由于工艺原因无法开采的油藏带来了希望。

【关键词】：地质导向钻井、井眼校正、随钻测量

一、地质导向钻井兴起的原因：

（一）水平井分支井精确度的需要：近年来，地质导向钻井一路走红。究其原

因，一是因为许多油田已到了开发后期，加之对于薄层的开采，这就要求钻大量的水平井和分支井。而传统的工艺无法精确测量钻头处地层物性参数，地质导向钻井恰到好处的解决了这一点。

（二）增加发现隐秘油藏几率：以现代工艺，还有大量的油藏由于各种原因无法

被发现，而地质导向钻井技术，能够实时监测钻头前5米的岩石物性参数，这就极有可能发现新的油藏。

（三）井眼校正：这是地质导向钻井技术目前最主要的应用。地质导向钻井技术就如

同在钻头处多了一双眼睛，能让油藏工程师及时监测地层变化、井眼轨迹、泥浆变化情况，并做相应的调整。

二、地质导向钻井技术：

（一）、地质导向钻井：实际上就是让工程师实时监测地层，钻头系统的变化情况，

以便及时作调整，达到钻优质井的目的。

（二）、地质导向钻井工具组合：

1.GST系统：

导向马达：提供动力。

传感器总成：电阻率传感器自 然伽马传感器、井斜传感器等 传感器。

电磁波发射器：即图中读存取 信息端口，用于发射电磁波

电磁波接收器

2.电磁波接收器：将GST系统的数据以泥浆脉冲的形式发送出去。 3.地面接收器：接受并处理、分析泥浆脉冲，然后做出相应命令。

图1：地质导向钻井工具GST图

（三）几种典型的钻具组合：

MWD电阻率 图2：两种典型地质导向钻具实际组合

以上是两种典型地质导向钻具实体组合，和常规钻具组合不同的是，在近钻头处，多了随钻测量工具以及信号发射器LWD/MWD等，导向工具主要由井下动力钻具、近钻头井斜传感器、可调径稳定器、仪器马达等，现在又开发了可调径马达、仪器马达、可调径稳定器、近钻头井斜传感器、井下加力器等先进工具。

（四）、地质导向钻井原理：

图3：地质导向钻井原理图

如上图3所示：导向马达在钻进的过程中，电阻传感器、自然伽马传感器等会实时监测地层物性变化并接受相关数据，GST中的电磁发射仪会将接受到的数据以短波的形式发射给较远的电磁波传感器，然后由其将以上所有收集数据转化成泥浆脉冲的形式发送出去，井口有接受装置，将接收到的泥浆波经过过滤调谐送至电脑，再由电脑进行数据分析。地面工作人员可根据数据分析结果判断钻头前端岩性并做相应的调整。

三、几种易混淆的导向钻井概念

1.几何导向：它是对钻井井眼轨道设计负责，是钻头尽量靠近设计轨道前行。

2.旋转导向：以井下旋转的工作方式的闭环自控工具为导向工具，以MWD/LWD为信息传输通道和地面信息处理系统组成的一种钻井系统。

四、国外地质导向技术的发展

上世纪60年代，就有人提出近钻头测量概念，但是由于材料工艺、造价高、理论不完善性，因而搁浅。上世纪80年代中期，第一次在钻井中使用随钻测量（MWD）,最终实现了几何导向。80年代末，随钻测井仪（LWD）问世。90年代，MWD 与LWD日趋结合，形成了新的随钻地层测试评价技术（FEMWD）。后来MWD、LWD、SWD三种技术结合形成了地质导向（GST）技术。它集测量传输与一体，是现代高端钻井技术。

五、我国地质导向钻井技术发展及前景

自上世纪八十年代后期以来，我国开始探索研究该技术，由于知识储备不足，材料无法满足

要求，因而进展不大。但1999年，由原中国石油勘探开发所挂帅研制成功CGDS-1地质导向钻井系统。后经过“十五”期间的研究，成功研制CGDS-1子系统CGMWD新型正脉冲无线随钻测量系统，它优于MWD之处在于解决了地质钻井要求高速率、大井深中无线电传播问题。这也标志着中国MWD无线随钻测量技术进入世界水平。2003年，在大港油田试验成功。在这期间，又成功研制了CAIMS型测传马达、CFDS地面应用软件、NBLOG-1型近钻头测量短节。2004年，CGMWD新型正脉冲测量仪作为我国独立知识产权产品进行生产。2005年，CGDS-1导向钻井下井样机修改生产完毕。2007年，CGDS-1地质导向钻井系统工业应用首次成功。这不仅填补了我国地质导向钻井技术的空白，更是突破了国外技术封锁，其意义在于：①可满足国内生产需求，解决生产所需。②可用于国际工程竞标，创造巨大的经济利益。③形成自己独立知识产权，作为经济增长点，同时对国外厂家进行限价。该技术是国际尖端技术，世界拥有此技术的企业不过几家，我国应在该项技术上大量投入，争取突破材料工艺、无线电传输的瓶颈。

六、认识

地质导向钻井技术一反以往先定轨道、再钻进的思想，而是边钻进边修改钻井轨道。其实，早在上世纪六十年代就有人提出类似的概念，但受到材料技术的限制，最终胎死腹中。而近十多年，地质导向钻井技术取得了重大突破，能让我们真正将自己的视力延伸到数千米以下的地底。而我国也不甘落后，自行研制成功CGDS-1地质导向钻井系统，推动了我国石油科技的进步。从地质导向钻井的发展历史可以看出，在许多领域毫无进展的时候，我们应该革新思想，敢于突破原有理论束缚。同时，对于已有的发展技术，我们应该以系统的方式将其分块，然后攻其一点。对于我国自行研制的CGDS-1地质导向钻井系统，其中还有许多不足之处，希望能进一步加大投入，使之完善。

【参考文献】

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[5]叶圣元.油田钻井的杀手锏-地质导向钻井技术，工程技术（J）。