UTE方位伽马近钻头测量系统原理及现场应用.pdf
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1、石油管材与仪器2023年第9 卷第6 期PETROLEUM TUBULAR GOODS&INSTRUMENTS97经验交流UTE方位伽马近钻头测量系统原理及现场应用*杨晓峰(中国石油集团长城钻探工程有限公司钻井技术服务公司辽宁盘锦12 40 10)摘要:针对常规随钻测井存在的技术局限问题,介绍了UTE方位伽马近钻头测量系统的组成及原理,并通过现场应用,证明了UTE方位伽马近钻头测量系统能够通过近钻头井斜和方位伽马进行精确的地质导向,及时掌握所钻地层岩性变化,提高了在薄目的层中井眼轨迹控制能力和目的层钻遇率。关键词:方位伽马;轨迹控制;地质导向;钻井参数中图法分类号:TE271D0I:10.19
2、459/ki.61-1500/te.2023.06.018Principle and On-Site Application of UTE Azimuth Gamma(CNPC GWDC Drlling Technical Services Company,Panjin,Liaoning 124010,China)Abstract:Aiming at the technical limitations of conventional logging while drlling,the structure and principle of UTE azimuthal gammanear-bit
3、measurement system are introduced.Through on-site application,it is proved that the UTE azimuthal gamma near-bit measurementsystem is able to carry out accurate geosteering by means of the near-bit inclination and azimuthal gamma,grasp the change of lithology ofdrilled formations in a timely manner,
4、and improve the ability of trajectory controlling of the well borehole and the drill-in rate to the targetlayer.Key words:azimuth gamma;well path control;geosteering;drilling parameter0引言常规随钻测井工具的测点离钻头较远,无法及时准确判断钻头处的地层岩性和倾角,储层钻遇率较低。随钻测井(LoggingWhileDrilling,L WD)工具测点距离钻头一般都在10 m以上,严重影响了地质导向对于地层位置的判断
5、,致使一些薄油层和边际油层如果采用常规随钻测井工具很难进行再次开发 。近钻头地质导向工具将传感器安装在靠近钻头的位置,不但具有随钻地质导向的能力,而且还有随钻地质参数测量的功能 2 。目前近钻头地质导向工具在胜利油田临盘油区、西南油田上罗地区、自贡地区、华北油田煤层气等多个区块推广应用,施工水平井的储层钻遇率得到了明显提高 3。相比初投稿收稿日期:2 0 2 3-0 4-0 2;修改稿收稿日期:2 0 2 3-0 7-0 3*基金项目:中国石油长城钻探工程有限公司2 0 2 2 年局级重点科研项目“川南深层页岩气水平井提速提效示范工程技术研发与试验”(编号:GWDC202201-01);中国石
6、油长城钻探工程有限公司2 0 2 3年局级重点科研项目“旋转导向系统维保关键技术研究”(编号:GWDC2023-01-AHX-01)第一作者简介:杨晓峰,男,19 8 3年生,高级工程师,2 0 0 6 年毕业于大庆石油学院测控技术与仪器专业,现主要从事国内外各种旋转导向工具的现场应用、技术推广、维修保养工作。E-mail:2 530 8 0 2 9 q q.c o m文献标识码:ANear-bit Measuring SystemYANG Xiaofeng于国产近钻头地质导向工具,加拿大UT a r g e t En e r g y公司研发的UTE方位伽马近钻头测量系统,其伽马测点距离钻头不
7、足1m,是一种钻式的测量井斜角、方位伽马和振动的高温近钻头随钻测量工具。同时,UTE方位伽马近钻头测量工具系统具有测量井下环空压力、管内压力以及振动测量的功能,提升了井下作业的安全性和地质导向决策功能。1UTE方位伽马近钻头测量系统组成及原理1.1系统组成UTE方位伽马近钻头测量系统由地面解码系统和井下工具两部分组成。文章编号:2 0 9 6-0 0 7 7(2 0 2 3)0 6-0 0 9 7-0 498地面解码系统主要由防爆司显、解码箱、压力传感器和深度追踪系统组成,其用途主要是接收井下传来的泥浆脉冲信号并解码显示在计算机上。井下工具主要由近钻头短节、接收短节和探管式随钻测量(Measa
8、reWhile Drilling,MWD)工具组成。近钻头短节位于钻头和螺杆之间,探管式MWD插人到无磁钻链中、底部总成坐入坐键短节中。1.2近钻头短节测量原理近钻头本体共有5个腔体,腔体中分别安装有发射电路板、测量电路板、方位伽马电路板、电池1和电池2。测量电路板由3个重力计和3个磁力计组成,本身能够测量的参数有静态测斜(井斜角、方位角)、动态井斜角、动态方位角、方位伽马、转速、振动参数 5。方位伽马由于采用了有效的采样、算法和标定方法,在出人层时能够有效地判断出储层的变化,便于地质导向人员快速做出轨迹决策 。同时采用特殊算法处理后的近钻头井斜具有非常高的精度,和后端MWD的静态测斜误差都在
9、0.3之内,对定向工程中的轨迹控制有很好的指导作用。近钻头本体设计长度10 0 cm,伽马零长小于50 cm。UTE方位伽马近钻头测量系统近钻头结构如图1所示。伽马测点距离近钻头底部台肩34cm图1近钻头短节结构示意图UTE方位伽马近钻头测量系统伽马短节采用8 扇区悬挂短节控制短节包含控制电路板,主要具有以下功能:1)电源控制,与电脑同步时间。2)模式控制,可以将数据按照电磁波、泥浆脉冲和二者同时发送这3种方式中的任意一种上传到地面。3)接收近钻头数据。近钻头的测量数据以电磁波方式通过地层跨过螺杆等中间钻具到达控制短节,控制短节再把获得的近钻头数据传递给测量电路板和伽马电路板的中央处理器,经处
10、理后传给泥浆脉冲器 9 。泥浆脉冲器将中央处理器发来的数据以钻柱管内泥浆柱为媒介,通过特定组码方式以压力脉冲的方式反映在地面压力传感器上,并通过电缆传输到地面解码系统。石油管材仪器4方位伽马,测量具有很高的采样率,能够保证在最大400r/min的情况下把每个时刻测得的地层伽马值准确地放人到所对应的扇区中。UTE方位伽马近钻头测量系统的伽马扇区测量示意图如图2 所示。86象限一上一下-右一左5图2 伽马扇区测量示意图近钻头短节向MWD系统的传输采用无线跳传技术。近钻头短节的所有测量数据通过电磁波发射设备向上传递到位于电机上方和MWD相连的接收短节,接收短节再将信息传递给MWD,最终将自身测量结果
11、和近钻头测量数据一起通过泥浆脉冲或电磁波上传到地面。1.3MWD测量原理MWD系统由泥浆脉冲短节、测量电路板、伽马短节、控制短节和电池短节组成。UTE方位伽马近钻头测40cm量系统MWD系统主要组成如图3所示。并斜角、方位角伽马短节用于测量来自地层的伽马值,及时反映岩6性的变化。测量电路板由3个三轴重力计和3个三轴磁力计组成,用于测量井斜角、方位角、重力和磁力工具34cm伽马泥浆脉冲短节电池短节图3MWD系统组成图2现场应用YS129H2平台所处的沐爱向斜位于四川台坳川南低陡褶带南缘,南与滇黔北坳陷相邻,沉积盖层从震旦系到侏罗系,厚约6 0 0 0 7 0 0 0 m。川南低陡褶带以华釜山背斜
12、为主体,向南逐渐分支,发育有温塘峡一临峰场等构造带,背斜构造呈左列雁行排列。各个构造带北高南低,北半段褶皱强,断层发育,为狭长梳状构造,轴部多出露三叠系;向南延伸褶皱逐渐减弱,断层少,为膝状和丘状构造,轴部出露自流井群和沙溪庙组。地震资料解释成果表明,YS129H2平台周边断裂不发育,局部2023年12 月74面、总磁场强度、总重力场强度、地磁倾角、转数、振动参数等。中央处理器收集处理伽马短节和测量电路板获得的数据,按要求进行组码,并将测量结果传送给脉冲短节 8 。控制短节定向和伽马短节32023年第9 卷第6 期区域构造简单,向斜中部地层产状近水平,地层区域展布稳定,为页岩气有利保存区。YS
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