完善随钻测量技术 促进钻井工程健康发展

【摘　要】大庆油田是我国目前最大的油田，也是世界上为数不多的特大型砂岩油田之一。由萨尔图、喇嘛甸、朝阳沟等52个油气田组成，含油面积6000多平方公里，十年来，大庆油田走过了不平凡的历程，不仅创造了中国石油工业史上的辉煌，也创造了世界同类油田开发史上的奇迹。

【关键词】大庆油田;随钻测量

1．在石油钻井技术日益发展的今天，井下工作状况的随钻测量发挥着越来越重要的作用

随钻测量是一项非常复杂的技术，指导钻井和定向并把井下信息实时上传至地面，在钻进过程中高效制定方案和改善决策过程。从20世纪80年代中期随钻测量(MWD)技术首次在钻定向井中使用至今，MWD得到长足发展并逐步走向成熟，其测量参数范围已经包括了井斜、方位、工具面、钻压、扭矩、异常地层压力、伽马射线、地层电阻率、地层密度和中子孔隙度等，并且具备了随钻测井和地质导向能力。

1.1随钻井下测量技术

随钻测量是将测量工具安装在靠近钻头的井底组合钻具中从而贴近钻头附近测得某些信息，不需要中断正常钻进工作而将信息传送至地面并在钻进过程中进行测量的一门技术简称为MWD。

当今用于石油钻井中的MWD系统种类繁多，结构与功能也各有不同，但一般的MWD系统主要五部分：

(1)信号遥测通道。

(2)信号或脉冲发生器。

(3)井下电源。

(4)工程参数传感器。

(5)MWD地面系统。所测量信息的种类也主要有四大类：a定向参数；b．钻进参数；c也层评价参数；d.安全钻井参数。

1.2国内外随钻测量研究及应用情况

(1)国外MWD研究发展现状。国际上的MWD制造公司主要有八家，生产约20个系列的8种产品，可测量30多种参数，基本能满足各种定向井类型需要。下面以斯伦贝谢(Schlumberger)、贝克休斯（Baker Hughes）、哈里波顿（Halliburton）、康普乐、斯佩里—太阳钻井服务、Geolink等具有代表性的钻井服务公司为例介绍MWD核心技术的发展现状。

(2)信号传输方式。MWD的信号传输方式主要为有线和无线两种，无线方式又主要分为泥浆脉冲、电磁波、声波三种。最早实现商业化的有线MWD应用范围已经缩小，声波传输方式由于其信号传输在地层干扰较大而主要使用在少数水平井中，现在广泛应用的是泥浆脉冲和电磁波MWD。20世纪80年代以有线随钻测量仪应用较为普遍，但工作距离有限等缺点使其很快被性能更好应用范围更广的泥浆脉冲式无线MWD取代。20世纪90年代以斯伦贝谢公司的SlimPluse可回收式MWD和康普乐公司的HEL-MWD为代表的泥浆脉冲式无线随钻测量系统解决了深井、高温、高压等恶劣环境下工作的困难的问题，20世纪90年代后泥浆脉冲式无线MWD在欠平衡井中开始大量应用。但在可压缩钻井介质中，钻井液脉冲信号无法正常接收井下随钻测量信息。电磁波随钻测量系统很好的解决了泥浆脉冲无法传送信号的问题，康普乐公司的EM-MWD、斯伦贝谢公司的E脉冲电磁遥传系统、俄罗斯ZTS-MWD和哈里波顿公司EM-MWD系统具有不受可压缩钻井液介质影响、恶劣环境随钻测量、地面与井下双向通讯等特点，井下信息传输速度快，传输速率达到lOObit／s以上。

(3)MWD测量项目。钻井的方位倾角数据、地层评价、钻进参数等数据为MWD的主要测量范围。目前的MWD井斜角测量范围0～180°精度可达到±0.1，方位角测量范围0～360°精度可达±1.0（0.5°）。电磁波电阻率测量工作在2MHz～4MHz，精度可达：±0.25毫欧，伽玛短节±≤3％(测量范围0～500API)垂直分辨率可达9英寸。

近年来，世界上大的石油工程服务公司都加强了随钻测量技术的研发力度。目前MWD在世界上已经商业化并且该项技术主要被Schlum-berger、Halliburton和Baker Hughes三大公司所垄断。

(1)国内MWD技术的应用开发。国内MWD技术的引进应用与研发也在不断进展中并已经取得了显著成绩，下面就以中油天然气总公司、中油测井公司、中海油服、大庆油田、大港油田、胜利油田和北京海蓝公司等单位和相关研究机构的MWD应用情况和国产随钻测量仪的研制开况为例分析说明我国的MWD技术的现状。

(2)1996年中油测井公司从美国哈里伯顿公司引进了国内第一套PathFinder LwD和SuMlGR MWD装备。经过近几年的技术消化和吸收，组建了自己的作业队伍和研究力量，分别在大庆、塔里木、华北、大港、海上油田顺利完成了随钻测量/顺井作业。近几年来，曾先后在国内的十几口探井和开发井中提供了随钻测量/测井服务，取得了很好的效果和经济效益。

(3)1999年胜利钻井工程技术公司引进了美国哈里伯顿公司的Sperry-Sun随钻地层评价仪器FEWD，新疆石油管理局等油田也陆续引进了带自然伽玛的随钻测量工具。胜利油田、长庆油田也引进了英国Geolink公司生产的带自然伽玛和电阻率两道参数的地质导向随钻测量工具。

完成了25口薄油层水平井的随钻导向钻井现场试验，初步形成了随钻地质导向现场应用技术，为薄油层、厚油层顶部剩余油等复杂油气藏开发提供了技术支撑，应用效果良好。

(4)2002年中国石油天然气集团公司“地质导向钻井技术研究与应用”课题组研制开发的新型正脉冲无线随钻测量系统CGMWD在大港和冀东油田的现场实验成功。它是我国第一台地质导向钻井系统CGDS-l的—个测量传输子系统。该系统的推出，解决了地质导向钻井所要求的数据传输高速率，大井深问题，在深井大于4500米中仍能进行有效信息传输。标志着中国MWD无线随钻测量技术发展进入了—个新的里程碑。

(5)2003年中海油田服务股份有限公司引进了哈里伯顿Sperry-Sun的FEWD和贝克休斯的LWD。

国内总体上处于引进国外仪器和应用部分国产化仪器的MWD技术初级阶段，尚未形成规模化应用的生产局面，开展MwD技术研究并应用于钻井服务已是当务之急。

2．当前的研究与MWD研究发展方向

当今的国际的MWD技术已经日趋成熟，但还有一些有待研究和改进的工作要做。

(1)逐步加大MWD探测深度、采样密度使之能更真实的反映地层客观情况。

(2)多方法集成MWD系统。

(3)提高信息传输能力以强化信息应用技术。

(4)开发高强度、耐高温高压材料及采用更适应恶劣环境工作的光纤传感器和专用传感器设计。

(5)解决钻井噪声及仪器壳体波干扰问题。

(6)进一步缩小仪器体积，提高仪器整体的耐高压、耐高温及抗震性能。

20世纪90年代中期以后，国际石油钻井中使用各种先进技术以来，随钻测量技术发生了质的变化其发展变化主要为以下两个方向：

a.随钻测量信息数字化。在钻井过程中井下地质参数、钻井参数、流体参数和导向工具位置及状态的实时测试、传输、分析、执行、反馈及修正。钻井信息向完全数字化方向发展。

b.MwD地质导向化和作业智能化、集成化。

当前的导向测量钻具、测试工具和作业控制都日趋智能化，更体现了MWD工具和作业智能化趋势。

3．结束语

目前国内MWD技术水平参差不齐，在生产中应用的随钻测量工具主要靠引进国外产品或由国外公司进行技术服务，随着国内油气勘探开发难度不断增加MWD的需求将逐步增大。因此认识、了解和掌握随钻测量系统应用研发现状对研制国内具有独立知识产权的MWD具有重要意义。

【参考文献】

［１］刘兴超.谈测绘发展及社会定位.