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地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)郭秀樹(長江大學(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,同時還可能在鉆進過程中發(fā)現(xiàn)一些隱秘油藏,目前最主要的用途是通過其監(jiān)測地層并及時做出調(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,而我國成功研制的CGDS-1地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)標志著我國鉆井技術(shù)達到較高水平,為許多原來由于工藝原因無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,一是因為許多油田已到了開發(fā)后期,加之對于薄層的開采,這就要求鉆大量的水平井和分支井。而傳統(tǒng)的工藝無法精確測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。(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法被發(fā)現(xiàn),而地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù),能夠?qū)崟r監(jiān)測鉆頭前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監(jiān)測地層變化、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:實際上就是讓工程師實時監(jiān)測地層,鉆頭系統(tǒng)的變化情況,以便及時作調(diào)整,達到鉆優(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:提供動力電磁波接收器(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)向鉆具實際組合以上是兩種典型地質(zhì)導(dǎo)向鉆具實體組合,和常規(guī)鉆具組合不同的是,在近鉆頭處,多了隨鉆測量工具以及信號發(fā)射器LWD/MWD等,導(dǎo)向工具主要由井下動力鉆具、近鉆頭井斜傳感器、可調(diào)徑穩(wěn)定器、儀器馬達等,現(xiàn)在又開發(fā)了可調(diào)徑馬達、儀器馬達、可調(diào)徑穩(wěn)定器、近鉆頭井斜傳感器、井下加力器等先進工具。(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)向馬達在鉆進的過程中,電阻傳感器、自然伽馬傳感器等會實時監(jiān)測地層物性變化并接受相關(guān)數(shù)據(jù),GST中的電磁發(fā)射儀會將接受到的數(shù)據(jù)以短波的形式發(fā)射給較遠的電磁波傳感器,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:它是對鉆井井眼軌道設(shè)計負責,是鉆頭盡量靠近設(shè)計軌道前行。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、國外地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的發(fā)展上世紀60年代,就有人提出近鉆頭測量概念,但是由于材料工藝、造價高、理論不完善性,因而擱淺。上世紀80年代中期,第一次在鉆井中使用隨鉆測量(MWD),最終實現(xiàn)了幾何導(dǎo)向。80年代末,隨鉆測井儀(LWD)問世。90年代,MWD與LWD日趨結(jié)合,形成了新的隨鉆地層測試評價技術(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)。它集測量傳輸與一體,是現(xiàn)代高端鉆井技術(shù)。五、我國地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)發(fā)展及前景自上世紀八十年代后期以來,我國開始探索研究該技術(shù),由于知識儲備不足,材料無法滿足要求,因而進展不大。但1999年,由原中國石油勘探開發(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新型正脈沖無線隨鉆測量系統(tǒng),它優(yōu)于MWD之處在于解決了地質(zhì)鉆井要求高速率、大井深中無線電傳播問題。這也標志著中國MWD無線隨鉆測量技術(shù)進入世界水平。2003年,在大港油田試驗成功。在這期間,又成功研制了CAIMS型測傳馬達、CFDS地面應(yīng)用軟件、NBLOG-1型近鉆頭測量短節(jié)。2004年,CGMWD新型正脈沖測量儀作為我國獨立知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品進行生產(chǎn)。2005年,CGDS-1導(dǎo)向鉆井下井樣機修改生產(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。這不僅填補了我國地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)的空白,更是突破了國外技術(shù)封鎖,其意義在于:①可滿足國內(nèi)生產(chǎn)需求,解決生產(chǎn)所需。②可用于國際工程競標,創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟利益。③形成自己獨立知識產(chǎn)權(quán),作為經(jīng)濟增長點,同時對國外廠家進行限價。該技術(shù)是國際尖端技術(shù),世界擁有此技術(shù)的企業(yè)不過幾家,我國應(yīng)在該項技術(shù)上大量投入,爭取突破材料工藝、無線電傳輸?shù)钠款i。六、認識地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)一反以往先定軌道、再鉆進的思想,而是邊鉆進邊修改鉆井軌道。其實,早在上世紀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),推動了我國石油科技的進步。從地質(zhì)導(dǎo)向鉆井的發(fā)展歷史可以看出,在許多領(lǐng)域毫無進展的時候,我們應(yīng)該革新思想,敢于突破原有理論束縛。同時,對于已有的發(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。對于我國自行研制的CGDS-1地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng),其中還有許多不足之處,希望能進一步加大投入,使之完善?!緟⒖嘉墨I】[1]蘇義腦.地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在我國的發(fā)展概況.pdf地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概況及其在我國的研究進展,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
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