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1、·64·录井技术1998年9月·录井仪器·LWD随钻录井仪器介绍3袁金超(中油北京录井公司)摘要该文介绍了LWD随钻录井仪器的结构、测量原理和主要测量仪器的技术指标,分析了该仪器测量参数准确的原因,阐述了其工作环境要求。从其性能和结构分析看,LWD随钻录井仪器可实现录井技术与电测井技术的有效结合,在地层评价和地质导向方面发挥重要作用。主题词随钻测量LWD结构原理技术指标一、引言在MWD技术基础上发展起来的LWD技术仅有几年的历史,但在国外得到了迅速发展。北京地质录井技术公司顺应勘探技术发展的需要,于1996年从美国哈里伯顿公司
2、引进了一台LWD录井仪器,该仪器主要用于定向井随钻测量、地层评价和地质导向。其自然伽马测量可以判断岩性,中深电阻率测量可以分析冲洗带电阻率和地层真电阻率,通过对侵入带电阻率的分析可以判断钻井液液柱压力与地层压力的平衡情况,为钻井勘探提供更准、更快、更广泛的服务。二、仪器结构LWD随钻录井仪器主要由三大部分组成,即地面处理及辅助系统、定向钻井随钻测量系统和地层评价随钻测量系统。1.地面处理及辅助系统(Rx-4)该系统主要包括仪器房内外部设备及其软件。外部设备由装在钻台上的深度传感器系统及用于接收脉冲信号的泵压传感器组成,内部设备
3、由信号处理接口和计算机数据处理系统及其外设等所组成。因计算机的软件系统取名为Rx-4,因此地面系统总称为Rx-4系统。2.定向井随钻测量系统(HDS-1)这是一套井下测量工具,主要有井斜、方位测量仪和自然伽马测量仪,此外还有钻井液脉冲发生器(MOP),遥传控制模块(TCM)和电池组(BMS)、数据接口等部分组成。3.地层评价随钻测量系统(UGCWR)该系统是一套井下测量工具,与HDS-1一样全部装在一根约10m长的无磁钻铤内,主要用于以地层评价为目的的随钻测量。测量项目有补偿电磁波电阻率测量(CWR)和自然伽马强度测量(GR)
4、。在实际使用中还可以连接中子密度、声波时差等测量工具,基本替代了电缆测井。3袁金超工程师,大专,1957年生,1980年毕业于江汉石油学院,1986年毕业于成都地质学院,现从事地质录井技术工作。通讯地址:北京市石景山区京源路3号。邮编:100043。第9卷第3期袁金超:LWD随钻录井仪器介绍·65·上述两种井下仪器分别有与152mm、203mm、228mm钻铤配套的规格,使用时根据井眼及钻具组合可选用不同外径的无磁钻铤。MWD可单独使用,也可组合使用,而LWD工具必须与MWD工具组合使用,并通过数据连接器连接在MWD下部以便共
5、用MWD上的脉冲发生器和遥传控制模块向地面发送信号。LWD连接在最靠近钻头处,以便在随钻中获得更加准确的地层电阻率,LWD安装结构如图1所示。三、测量原理1.MWD的测量原理地球上某点的磁场强度和重力场强度在一定时间内基本上为一常数,其磁场强度和重力场强度均可分解为三维矢量X、Y、Z和A、B、C。在钻井过程中,装在无磁钻铤内的测量仪器与钻铤一起会随井眼轨迹的变化而变化,从而引起磁场强度和重力场强度在三维矢量上发生变化,根据这些变化可计算出井斜和方位角,进而得出工具面数据。这些数据通过编码后变成脉冲信号随时传到地面,再由地面系统
6、进行解码和处理,即可在计算机上实时显示出井斜和工具面的变化情况,从而达到定向监测目的。2.LWD的测量原理图1LWD总体结构示意图(1)自然伽马,地层中均含有放射性元素钾、钍、铀,其含量与泥质含量和矿物成分有关,泥质含量愈高其放射性愈强。GR单元测量地层的自然伽马强度,伽马粒子数通过光电倍增管转化为电压信号,伽马粒子数越多其电压信号越高,说明地层中自然伽马强度越大。(2)电阻率,随钻电阻率测量采用补偿电磁波电阻率测量方法(见图2),由4个发射线圈和两个接收线圈组成探测接收单元。在图2中T1、T4属深探测发射线圈,测得地层的真电
7、阻率(Rt),T2、T3属浅发射线圈,测量冲洗带的电阻率(Rxo)。双发射线圈构成补偿原理,双接收线圈使得测量中即使一个接收线圈出现故障,也不会导致电阻率读数发生大的偏差,如有大的偏差可取平均值。四、LWD的主要参数和传感器技术指标(1)实时参数包括:钻头深度、钻速、立管压力、大钩负荷、井斜角、方位角、工具面、钻具振动、自然伽马、冲洗带电阻率、地层真电阻图2CWR线圈分布图率和井底温度。·66·录井技术1998年9月(2)井下仪器存储器中回放的参数包括:自然伽马、冲洗带电阻率和地层真电阻率。(3)传感器性能技术指标见表1。表1
8、传感器性能技术指标传感器DC信号输出信号输出(V)安装位置操作范围参数提供类型VmATIB至PC0～27MPa立管压力MWD数据立管244～200～34MPaDC0～10±3传感器和立管压力0～41MPa用皮带捆紧在0～0.7MPa方钻杆低于水龙头转垂深244～20代表DC0
