第10讲 地质导向

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1、第十讲导向钻井技术（SteeringDrilling）主要内容概述导向工具导向方式地质导向自动垂直钻井系统自动导向钻井的关键技术钻井技术发展的新阶段是自动化钻井。所谓自动化钻井就是钻井的全部过程依靠传感器测量各种参数，并用计算机采集，进行综合解释与处理，然后再发出指令，最后由各相关设备自动执行，使整个钻井过程变成一个无人操作的自动控制过程。一、概述*地面实时测量主要用综合录井仪。*井下随钻测量目前主要用MWD/LWD/FEWD等。*数据实时采集由相关计算机（井下或地面）完成。*数据综合解释并发出指令应

2、用人工智能优化钻井措施。*地面操作自动化地面操作自动化（铁钻工/自动排管机）*井下操作自动控制钻头自动导向（轨迹自动控制）。自动化钻井的全过程分六个环节：以上六个环节中，井下随钻测量和井下自动控制是关键环节，同时也是关键技术，二者结合起来实际上是井眼轨迹自动控制技术（即自动导向钻井技术）（AutoTrak自动跟踪/ClosedLoopSteeringDrilling闭环钻井）。自动导向钻井技术是钻井工程领域的高新技术，代表着世界最先进的钻井技术发展方向。目前，在世界范围内水平井、大位移井、分支井等高难

3、度的复杂井正蓬勃发展，常规钻井技术难以适应需要，必须依靠先进的导向技术才能保证井眼轨迹的准确无误。导向钻井的实现主要靠导向工具，导向工具分两大类：滑动式导向工具旋转式导向工具1、滑动式导向工具滑动式导向工具的特征是导向作业时钻柱不旋转，钻柱随钻头向前推进，沿井壁滑动。这就带来以下问题：（1）钻柱的扭矩、摩阻问题。（2）井眼清洗问题。（3）机械钻速慢。（4）钻头选型受限。滑动式导向工具虽存在诸多缺点，但目前仍占主导地位，因导向钻井大多使用井下动力钻具。主要的滑动式导向工具有弯外壳马达、可调弯接头等。工具

4、组合方式钻柱+MWD/LWD+动力钻具+导向工具+钻头二、导向工具旋转式导向工具是在钻具旋转条件下直接引导钻头沿着期望的轨迹钻进，从而避免了钻柱躺在井壁上滑动，使井眼得到很好的清洗，同时允许根据地层选择合适的钻头。这样可显著地减轻或消除了滑动式导向工具的不足。旋转式导向工具的缺点由于阻力矩、钻头扭矩和可能的钻柱扭转弯曲可能导致下部钻柱的扭转振动，同时导向控制难度大，投资也大。目前旋转式导向工具主要有：VDS自动垂直直井钻井系统、SDD自动直井钻井系统、ADD自动定向钻井系统、RSD旋转导向钻井系统、R

5、CLS旋转闭环钻井系统等。2、旋转式导向工具导向方式主要有两种：几何导向和地质导向。1、几何导向由井下随钻测量工具（MWD/LWD）测量的几何参数，井斜、方位和工具面的数值传给控制系统，由控制系统及时纠正和控制井眼沿预定的井眼轨迹前进。2、地质导向地质导向是在拥有几何导向的能力的同时，又能根据随钻测井（LWD）得出的地质参数（地层岩性、地层层面、油层特点等），实时控制井眼轨迹，使钻头沿着地层的最优位置钻进。这样可在预先不掌握地层特性的情况下实现最优控制。三、导向方式地质导向利用近钻头处实时采集的地质地

6、层参数，超前预测和识别油气层，并根据需要调整井眼轨迹，引导钻头准确钻达油气富集区域。地质导向的技术关键是近钻头处地层参数、井眼轨迹参数和钻头工作参数的实时测量。国外对地质导向的研究始于八十年代末，主要有美国、英国、德国、法国和挪威等国家。1993年由Anadrill公司研制成功了钻井、测井综合评价系统，实现了地质导向。四、地质导向钻井1、连续井眼轨迹控制，减少起下钻次数；2、近钻头处的井斜传感器减少了大斜度井、水平井的井斜误差，增强了井眼位移延伸的能力，减少了钻柱的摩阻；3、近钻头钻速传感器可帮助司钻

7、最佳使用导向马达，提高机械钻速，延长马达的使用寿命，减少起下钻换钻具的时间；4、近钻头传感器使钻头处参数测量的滞后时间接近于零，能使井眼最大限度地保持在油气层内；5、方位伽马射线测量能在钻头处进行地层对比，这对探测标志层、确定套管下深和取心层位是非常有用的，同时还可使司钻确知是否钻穿地层的顶部或者底部；6、定性的电阻率测量能够实时显示油气和岩性，这对地层对比和确定油气水界面是非常有用的；7、方位电阻率可使司钻得知油水、油气和其它液相界面流体边界的方向。（一）地质导向的优越性钻井之前首先了解地质结构.把

8、地震资料、邻井的相关测井资料和其他石油物理数据结合在一起进行分析。地震质料能揭示大量的地质地层特性，如地层倾角、断层、横向延伸以及不连续性。根据掌握的资料可绘出详细的油藏图，确定流体的接触情况、压力分布情况，以及油藏参数的空间变化，进行敏感性研究，以确定井眼位置对产能的影响。把以上资料、限制条件以及轨道设计中的不确定因素结合起来设计井眼轨道，同时对不同的方案进行成本或效益分析，可得到一个优化的目标和井眼轨道设计。设计步骤：1、对大斜度井的预期目标建立依据