钻头测井仪的研制与应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 钻头测井仪的研制与应用 【摘 要】本文介绍了中海油田 服务股份有限公司自主研发的随钻近钻 头测井仪的工作原理、系统结构及关键 技术。通过现场实钻试验测试表明，随 钻近钻头测井仪的通过性能和数据测量 精度均能够满足现场作业要求，有较好 市场应用前景。 中国论文网 /8/view-12932464.htm 【关键字】随钻测量；近钻头； 井斜；方位伽马 中图分类号： TE927 文献标识 码： A 文章编号： 2095- 2457（2017）35-0034-002 Development and Application of Drill Tool -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 XIE Tao1 YAO Wen-bin2 WANG Xiao-peng1 DENG Yue2 LI Hong-xing2 （1.Bohai Petroleum Research Institute， Tianjin Branch of CNOOC （China） Co.， Ltd.， Tianjin 300459， China； 2.Oilfield Technology Group， China Oilfield Services Co.， Ltd.， Langfang 065201， Hebei， China） 【Abstract】This paper introduces the working principle， system structure and key technologies of the LWD drill independently developed by China Oilfield Services Limited. The field drilling test shows that the drilling performance and data measurement accuracy of the near-by- drilling tool can meet the requirements of on-site operation and has a good market prospect. 【Key words】Measurement while drilling； Near bit； Well inclination； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 Azimuth gamma 0 引言 由中海油田服务股份有限公司研 发的随钻近钻头测井仪是一种具有较大 应用前景和经济效益的新型随钻测井仪 器。该仪器具备近钻头井斜测量、近钻 头方位伽马测量、跨马达无线传输，可 无缝接入公司的 Drilog？R 随钻测井 系统。在高造斜井段作业时，随钻近钻 头测井仪配接高造斜率马达能更好地实 时监控钻头走向，方位伽马测量能够提 供实时地质导向数据，避免“出层” 。和 旋转导向相比，随钻近钻头测井仪配接 马达的作业模式有着非常好的价格优势。 在当前油价低迷的大环境下，随钻近钻 头测井仪在非常规、低效井、短半径油 田高造斜段等方面都有较好的应用前景 1-2。 本文中介绍了随钻近钻头测井仪 器的工作原理、结构及关键技术，并结 合近钻头测斜组合通过性和实际测斜数 据精度两个方面的现场试验进行效果评 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 价。 1 随钻近钻头测井仪 传统的随钻测井仪器（MWD） 由于测点与钻头距离较远，在薄油层或 者复杂地层中使用时，当发现测点数据 异常的时候，钻头已经穿出地层很远。 而回调的过程会增加作业的成本、时间 和作业难度，从而钻遇率较低。 中海油田服务股份有限公司自主 研发的随钻近钻头测井仪位于钻头和马 达之间，测点距钻头距离只有 0.35 米， 可以在钻进过程中实时采集并存储近钻 头井斜、方位伽马、温度等数据，大大 提高作业效率。同时可根据现场作业情 况，配置仪器选择必要的实时数据，利 用无线跨传通讯的方式，把数据传递位 于马达上方的接收短节，接收短节接收 并解码后，交给 MWD 模块进行编码， 最终将近钻头测量数据上传到地面。系 统组合示意图如图 1。 1.1 仪器组成 随钻近钻头测井仪由测量短节和 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 接收短节组成，其中测量短节主要功能 有测量近钻头井斜、方位伽马和温度数 据，并将数据无线发送给接收短节，仪 器总长约 800mm。井斜测量选用 MEMS 三轴加速度计，具有尺寸小、重 量轻、功耗低、可靠性高、抗冲击振动 性能强等优点。方位伽马测量选用高频 响的磁通门和 NaI 晶体伽马探测器，测 量 8/16 扇区，实时上传上下左右伽马数 据，可以分辨地层边界信息，如果穿出 地层，能够确定穿出方向。 1.2 无线跨传 无线跨转通讯模块使用超低频的 频率，实现近钻头测量短节测量数据到 马达上方接收短节的数据传输功能。地 层通讯主要采用了偶极子天线结构，采 用甚低频频段调制数据，实现在井眼中 的无线电磁信号传输。利用了甚低频信 号在地层中可以传导的特性完成电磁波 通讯。信号的传递效果主要受地层电阻 率和泥浆电阻率影响。低频信号经过地 层传递后，会大幅度衰减，当遇到高阻 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 地层或高盐度泥 等恶劣条件都会产 生高约-100dB 的信号衰减。系统采用高 灵敏度运算放大器收集和放大信号，然 后通过数据卷积和频域放大的方法，提 取有效信号。 微弱信号主要受大地噪声和工频 噪声干扰。干扰解决主要依靠模拟滤波 器和数字滤波器完成，但是微弱信号受 到噪声干扰，依旧会产生大量误码信息， 我们采用了前向纠错编码解决这个问题， 通讯系统采用了 BCH 编码，纠错能力 为可以纠正每 21 比特之中的 3 个任意 误码。 1.3 方位伽马 以往的自然伽马仪器，接收到的 是圆周的伽马强度数据，没有方向特性， 无法据此来正确判断和修正轨迹。而随 钻近钻头测井仪使用的伽马探管，在某 个方向开窗，其余方向使用合金包裹， 确保晶体只能接收到某个方向的伽马辐 射，这就是方位伽马。把圆周分为若干 的扇