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随着油田勘探开发程度的提高和生产的需要,寻找可供继续开采的大规模整装油田难度
加大,原先被认为没有工业开采价值的小油层、断块油层、薄油层和老油田衰竭剩余油藏等
油藏的重新开发利用,逐渐引起了各国石油公司的高度重视。由于上述油藏地质构造复杂,常
规的直井、定向井和水平井钻井技术和普通的测量仪器无法引导井身轨迹准确的穿越储层。
为了对上述油藏进行有效开采、提高开发效益、降低开发风险,经过不断的探索和发展,在导
向钻井技术的基础上,逐步形成了地质导向钻井技术。
一、地质导向钻井技术地质导向钻井技术是随着水平井钻井技术、地质评价仪器、地质
导向工具发展和地质评价的需要而逐步发展起来的,到20世纪90年代初期,能满足当时各种
不同需要的随钻地质评价仪器和地质导向工具相继出现,标志着地质导向钻井技术已经基本
成熟。目前,地质导向钻井技术在大位移定向井、水平井及特殊工艺井中获得广泛应用,已经
成为现代钻井技术的核心技术之一。
地质导向钻井技术是在导向钻井技术的基础上发展起来的,但是和导向钻井技术又有着
明显的区别,其核心是随钻地质评价仪器和地质导向工具。利用地质导向钻井技术施工,具有
实时获得真实的地质参数、实现地质导向、风险开发施工回避、提高勘探开发效率等优势。
二、地质评价仪器在过去的20年间,世界上研究、开发、生产地质评价仪器的公司共有
20家之多,普遍采用模块化结构设计,种类包括电、核、声、磁、核磁等传感器,有随钻自然伽
玛、电阻率、岩层密度、中子孔隙度、声波、井径、地层压力/温度、核磁共振等。这些传
感器根据施工的需要可以以任意顺序和MWD连接,组成不同内容的实时地质评价/测井系统,
可以测量地层的自然伽玛含量、地层的电阻率、岩石的孔隙度、光电指数、井径、原始地层
压力、地层温度、岩层的机械、物理性质等参数,分析判断地层性质、岩层界面、产层走向
及地层中流体的性质,以对地层进行全方位的实时评价,控制轨迹在产层的最佳部位中穿行。
三、地质导向工具地质导向的目的就是要根据地层中碳氢化合物的含量控制井眼轨迹穿
越油气层,而不是利用常规的几何方式控制井眼轨迹在地层中穿行。利用地质评价仪器进行
地质导向施工,仪器测量点滞后钻头的距离达20~30m,易导致EP点确定不精确、不能有效
避开油/气、油/水界面、不能及时发现和避开断层等现象,实钻井眼轨迹难免会在油气层的上
界或下界中交叉穿越,从而降低了油气层的暴露程度,不利于提高施工的效益。地质导向工具
将地质仪器与钻井工具(井下动力钻具、可调径稳定器等)融为一体,缩短了地质参数测量点距
钻头的距离,在钻进过程中能及早感应到地层的变化,以此控制轨迹,能保证轨迹最大限度地
在油气层中穿行、提高油井产量、降低完井费用。目前,比较成熟的地质导向工具主要是
Schlumberger公司的地质导向工具GeosteerTM、Baker-HughesINTEQ公司的NaviGatorTM
地质导航系统和Sperry-Sun公司的仪器动力钻具IMMTM,这些地质导向工具具有以下功能
和特点:(1)地面可调弯壳体可以根据施工的需要调整工具的弯度,能适用于中、短曲率的井的
施工。(2)近钻头井斜为轨迹的控制及早提供依据,可以使轨迹更加平滑,为完井施工顺利进行
打好基础。(3)工具的转速传感器可以协助施工人员优选钻井参数,提高机械钻速,延长动力钻
具的工作寿命,节省起下钻时间。(4)近钻头地质评价传感器测量的范围与钻头所处的位置接
近同步,地层的变化在地层刚被打开时就能被仪器探测到,可以最大限度地提高轨迹穿过油气
层的有效距离。(5)方位伽玛测量仪器可以准确确定标志地层、套管鞋位置及取心点,并能分
辨轨迹所处的地层是位于油气层的上方或下方,便于轨迹的控制。(6)实时电阻率参数能准确
分辨地层中碳氢化合物的含量及岩层性质,防止轨迹进入水层。(7)方位电阻率协助施工人员
及时分辨油/水界面、油/气界面及其它流相界面。
四、地质导向钻井技术的发展趋势1.旋转导向钻井技术地质导向钻井技术在高效开发
复杂油藏方面具有极大的优势,但是它也有自身的不足,那就是在必要的时候该钻井技术仍然
需要采用弯壳体马达滑动钻进,这样会造成轨迹过度扭曲。同时,滑动钻进不利于井眼清洁和
有效克服摩阻,轨迹控制难度增加,井眼轨迹在达到一定的程度后难以继续向前延伸,使地质
导向钻井技术在现代钻井工业中的应用受到极大限制。旋转导向钻井技术就是为了克服上述
缺陷而产生的,其目的就是为了取消滑动钻进工作方式、使钻具在旋转钻进的同时,实现轨迹
的控制,在有效克服地质
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