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　　論文摘要：本文在綜述國內(nèi)外地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)上，綜合介紹了勝利鉆井院承擔(dān)的中石化集團(tuán)公司項(xiàng)目“地質(zhì)導(dǎo)向鉆井工藝技術(shù)研究”的部分研究成果與應(yīng)用效果，利用初步形成的地質(zhì)導(dǎo)向現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用技術(shù)成功地實(shí)施了地質(zhì)導(dǎo)向鉆井，為薄油層、厚油層頂部剩余油等復(fù)雜油氣藏開發(fā)提供了技術(shù)支撐，應(yīng)用效果良好。

　　關(guān)鍵詞：地質(zhì)導(dǎo)向 鉆井工藝 LWD 自然伽馬 電阻率 復(fù)雜油氣藏

　　引言

　　地質(zhì)導(dǎo)向鉆井（Geo-Steering Drilling）技術(shù)是近年來國內(nèi)外發(fā)展起來的前沿鉆井技術(shù)之一，是用地質(zhì)信息、隨鉆測(cè)井（LWD-Logging While Drilling）儀器響應(yīng)和用于引導(dǎo)井眼進(jìn)入目的層并保持在目的層內(nèi)的解釋技術(shù)的一種綜合[1]。在鉆井過程中，通過實(shí)時(shí)測(cè)量多種井底信息，對(duì)所鉆地層的地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)，從而精確地控制井下鉆具命中最佳地質(zhì)目標(biāo)。

　　世界上先進(jìn)的地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用了近鉆頭傳感器，可以測(cè)量距鉆頭1～2m范圍內(nèi)的井斜角、方位角、地層電阻率、伽馬射線和轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)，通過無線傳輸系統(tǒng)（電磁波）把這些數(shù)據(jù)從鉆頭附近傳到MWD系統(tǒng)。這樣可以更好地引導(dǎo)鉆頭穿過薄層和復(fù)雜地層，利用測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)直接進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向鉆井，而不是按預(yù)先設(shè)計(jì)的井眼軌道鉆井。該系統(tǒng)集井眼軌跡測(cè)量控制技術(shù)和隨鉆測(cè)井技術(shù)為一體，相當(dāng)于在鉆頭上開了一個(gè)“窗口”，現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)師和定向工程師根據(jù)儀器反映的所鉆地層巖性及其孔隙流體的客觀情況，能夠及時(shí)“看到”所鉆井眼的井身軌跡、地層巖性及其孔隙流體物性，并以此來設(shè)計(jì)和控制井眼軌跡的走向，及時(shí)調(diào)整和修改原鉆井設(shè)計(jì)，使鉆頭能夠安全有效地沿著油層目標(biāo)鉆進(jìn)[2,3]。

　　國外的地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量近鉆頭處的地質(zhì)參數(shù)和工程參數(shù)。而目前國內(nèi)因儀器研制與技術(shù)研究起步較晚，基本處于國外第一代產(chǎn)品的初期水平，實(shí)時(shí)地質(zhì)參數(shù)較少，測(cè)點(diǎn)離鉆頭較遠(yuǎn)。然而，地質(zhì)導(dǎo)向鉆井的重要性和潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值早就為國內(nèi)鉆井界所矚目，研制地質(zhì)導(dǎo)向工具、研究地質(zhì)導(dǎo)向鉆井工藝已勢(shì)在必行。

　　地質(zhì)導(dǎo)向工具在老油田后期開發(fā)、提高采收率及油層薄、形狀特殊的難采油藏開采方面具有明顯的效果和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。勝利油田存在著大量的復(fù)雜斷塊油藏、隱蔽油藏、薄油藏和老油田長期開采剩余的邊底水構(gòu)造油藏等復(fù)雜油氣藏，地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)為開發(fā)上述類型油藏提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，具有廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。

　　1 國內(nèi)外地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

　　1.1 國外地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

　　1993年Anadrill公司首次提出地質(zhì)導(dǎo)向概念并研制出了第一套地質(zhì)導(dǎo)向工具。Halliburton、Baker Hughes Inteq和挪威國家石油公司（Statoil）等也相繼研制出了他們各自的地質(zhì)向?qū)Чぞ�。Anadrill公司研制的綜合鉆井評(píng)價(jià)和測(cè)井系統(tǒng)（IDEAL-Integrated Drilling Evaluation And Logging）由一個(gè)在其外殼內(nèi)裝有定向測(cè)量和地層評(píng)價(jià)測(cè)井傳感器的可轉(zhuǎn)向儀表化泥漿馬達(dá)和一個(gè)可以直接接在鉆頭上的近鉆頭電阻率測(cè)井接頭組成�？梢蕴綔y(cè)出距鉆頭1～2m范圍內(nèi)的地層電阻率、伽瑪射線、井斜、地層孔隙壓力以及其他有用數(shù)據(jù)，然后通過無線電傳輸系統(tǒng)（電磁波）把數(shù)據(jù)從鉆頭處傳送到位于鉆柱上部位置的隨鉆測(cè)量（MWD）工具，再經(jīng)MWD把數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛�。目前IDEAL己在實(shí)際鉆井中得到了廣泛應(yīng)用。到1996年底，僅在歐洲和非洲就有13家公司應(yīng)用該技術(shù)在6個(gè)國家鉆井近50口井，總進(jìn)尺超過32000m，取得了良好效果。

　　1994年Baker Hughes Inteq首次推出第一套NaviTrak小曲率MWD系統(tǒng)和NaviGator產(chǎn)層導(dǎo)向系統(tǒng)。

　　1995年在小井眼隨鉆電阻率測(cè)井儀器方面成果頗豐。Sperry Sun推出Slim1 Phase4內(nèi)存型φ120.65mm（ ）儀器。Anadrill研制出ARC-5儀器。Baker Hughes Inteq推出NaviMPR、IDS儀器。Halliburton公司在1995年研制出了名為PZST（Pay Zone Steering Tool）的地質(zhì)導(dǎo)向工具，將它直接裝在泥漿馬達(dá)和鉆頭之間，可以提供伽瑪射線、井斜和地層電阻率數(shù)據(jù)。該工具己于1996年起納入工業(yè)應(yīng)用。1995年挪威國家石油公司（Statoil公司）研制出了應(yīng)用聲波反射原理探測(cè)井眼軌跡與地層流體界面和地層界面相對(duì)位置的POSLOG地質(zhì)導(dǎo)向工具。但目前還未見到這種地質(zhì)導(dǎo)向工具成功推廣應(yīng)用的報(bào)道。

　　20世紀(jì)90年代后期，Anadrill公司擁有隨鉆測(cè)井儀器CDN／CDR、地質(zhì)導(dǎo)向儀器Geostreeing、隨鉆聲波儀器ISONIC以及Powerpulse MWD儀器系列等主導(dǎo)產(chǎn)品。Halliburton以HDSIM、CWRGM、CLSS和DNSC為其主要服務(wù)產(chǎn)品。Anadrill公司的隨鉆成像儀器已投入商業(yè)使用。同時(shí)，Anadrill公司在2000年新推出了 ARC-6和ARC-8等來取代現(xiàn)有的系列儀器。目前的隨鉆測(cè)量工具己完全具備了隨鉆測(cè)井及地質(zhì)導(dǎo)向的能力，并使隨鉆定向測(cè)量及測(cè)井工具傳感器更加接近鉆頭。Baker Hughes Inteq公司最新推出了連續(xù)旋轉(zhuǎn)閉環(huán)定向鉆井系統(tǒng)（AutoTrak RCLS-AutoTrak Rotary Closed Loop System，簡稱AutoTrak），該系統(tǒng)集鉆進(jìn)和隨鉆測(cè)量為一體，由旋轉(zhuǎn)鉆井下部導(dǎo)向鉆具組合、CDR隨鉆測(cè)量系統(tǒng)、帶CDR和AND的隨鉆測(cè)井系統(tǒng)和地面計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組成，其核心為旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆具，能夠在連續(xù)旋轉(zhuǎn)過程中提供精確的定向控制，實(shí)現(xiàn)方位和井斜的調(diào)節(jié)。

　　國際上的MWD／LWD制造公司主要有八家，生產(chǎn)約20個(gè)系列的8種產(chǎn)品，可以測(cè)量30多種參數(shù)。儀器外徑從 到 ，基本上能夠滿足各種定向井類型的需要。近年來，在MWD／LWD的實(shí)效性、高利潤和先進(jìn)性的誘惑和驅(qū)使下，世界上大的石油工程服務(wù)公司都加強(qiáng)了隨鉆測(cè)井技術(shù)的研發(fā)力度。目前該項(xiàng)技術(shù)主要被Schlumberger、Halliburton和Baker Hughes三大公司所壟斷。Schlumberger為隨鉆測(cè)井技術(shù)的集大成者，服務(wù)領(lǐng)域從早期主要集中在海洋鉆井平臺(tái)服務(wù)逐步向陸地鉆井服務(wù)中推進(jìn)。

　　國外典型的地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)是法國安納森公司的綜合鉆井評(píng)價(jià)和測(cè)井系統(tǒng)，己在北海定向井和墨西哥灣水平井等項(xiàng)目中施工了50多口井，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　目前，國外不但有較先進(jìn)的地質(zhì)導(dǎo)向硬件工具，而且具有與之配套的隨鉆地質(zhì)工程參數(shù)解釋與地質(zhì)導(dǎo)向應(yīng)用軟件系統(tǒng)。國外地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是隨鉆測(cè)量儀器的多樣化、測(cè)量參數(shù)向鉆頭靠近的鉆頭智能化、基于地質(zhì)－鉆井可視化的地質(zhì)建模、實(shí)時(shí)對(duì)比解釋和鉆井施工過程的系統(tǒng)化。

　　1.2 國內(nèi)地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

　　1996年中油北京地質(zhì)錄井技術(shù)公司（現(xiàn)中油測(cè)井公司）從美國Halliburton引進(jìn)了國內(nèi)第一套PathFinder LWD和SLIM1 GR MWD裝備。經(jīng)過近幾年的技術(shù)消化和吸收，組建了自己的作業(yè)隊(duì)伍和研究力量，分別在大慶、塔里木、華北、大港、海上油田順利完成了隨鉆測(cè)井作業(yè)。近幾年來，曾先后在國內(nèi)的十幾口探井和開發(fā)井中提供了隨鉆測(cè)井服務(wù)，取得了很好的測(cè)井效果和經(jīng)濟(jì)效益，培養(yǎng)了一批具有一定隨鉆測(cè)井服務(wù)經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)工程師，為油田勘探開發(fā)提供了一項(xiàng)全新的測(cè)井方式。

　　1999年勝利鉆井工程技術(shù)公司引進(jìn)了美國Halliburton Sperry-Sun的隨鉆地層評(píng)價(jià)儀器（FEWD-Formation Evaluation While Drilling），新疆石油管理局等油田也陸續(xù)引進(jìn)了帶自然伽瑪?shù)牡刭|(zhì)導(dǎo)向工具。勝利鉆井院、長慶油田也引進(jìn)了英國Geolink公司生產(chǎn)的帶自然伽瑪和電阻率兩道參數(shù)的地質(zhì)導(dǎo)向測(cè)量工具，并在勝利油田的邊底水剩余油區(qū)塊和塔里木油田的超薄油藏區(qū)塊投入了生產(chǎn)應(yīng)用，通過對(duì)比隨鉆測(cè)井曲線和鄰井資料，及時(shí)獲得地質(zhì)特征的變化，在井眼軌跡實(shí)時(shí)控制方面發(fā)揮了積極作用，為開展地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)研究打下了良好的應(yīng)用基礎(chǔ)。

　　2003年中海油田服務(wù)股份有限公司引進(jìn)了Halliburton Sperry-Sun的FEWD和Baker Hughes的LWD。

　　2001年勝利鉆井院依托重大裝備國產(chǎn)化研究項(xiàng)目—“MWD、隨鉆自然伽瑪測(cè)量儀國產(chǎn)化研制”和中石化集團(tuán)公司項(xiàng)目（2002年）“隨鉆感應(yīng)電阻率測(cè)量儀的研制”開始了MWD/LWD國產(chǎn)化研究工作，并成功地研制出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型正脈沖MWD、隨鉆自然伽瑪測(cè)量儀和隨鉆感應(yīng)電阻率測(cè)量儀，并投入了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，取得了良好效果。

　　1999年中石油勘探開發(fā)研究院開始進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)研究工作。

　　目前國內(nèi)總體上處于應(yīng)用引進(jìn)儀器和部分國產(chǎn)化儀器的地質(zhì)導(dǎo)向初級(jí)階段，尚未形成規(guī)�；瘧�(yīng)用的生產(chǎn)局面，開展地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)研究已是當(dāng)務(wù)之急。