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APSLWD随钻测井系统原理及应用

摘要：随钻测井把钻井技术、测井技术及油藏工程技术融为一体，用无线

短传方式把井底工程地质参数传至地面，适时做出解释与决策，实施随钻控制。

本文以APS公司生产的LWD随钻测井系统为例，介绍其工作原理、结构组成和

技术特点，及其在辽河油田和吉林油田的应用效果。

关键词：随钻测井APS应用

一、引言

随着随钻测井LWD（LoggingWhileDrilling）技术的发展和应用，大斜度井

和水平井技术得到进一步提高。LWD是在钻井过程中实时测量地质工程参数和

测井曲线，地质工程师可以依据获取的自然伽马、电阻率等地质参数，对地层变

化情况做出及时准确的判断，精细调整钻井轨迹，指导定向施工，确保井眼轨迹

命中油气层并在最佳油气层中钻进，提高油气层钻遇率，优化和完善钻井过程。

此外，在随钻测井条件下地层尚未或很少受井内泥浆滤液侵入的影响，与电缆测

井相比，更容易测出原状地层的真实参数[1][2]。

APS公司生产的LWD系统可实时测量井斜、方位、工具面、环空压力、自

然伽马和电阻率等地质和工程参数，采用泥浆正脉冲信号传输方式，提供实时补

偿测量并消除井筒因素的影响来提高数据的精度，在各种类型的泥浆和井眼中可

进行地质导向、井眼校正、孔隙压力趋势分析和测井等作业，为现场工程师和解

释人员提供可靠的数据来源，是一种先进的无线随钻测量系统。

二、APSLWD随钻测井系统简介

（一）随钻电磁波电阻率测井仪工作原理

APS电磁波电阻率WPR（WavePropagationResistivitySub）是一种双频率

（400kHz和2MHz）、双源距、可进行实时补偿的随钻测井工具，其一般原理如

下：从发射极发出的电磁波，通过地层到达中间的接收天线，由于地层的导电性

不同，电磁波到达接收天线处出现相位差和幅度差，不同的地层出现相位差和幅

度衰减不同，故可以判别地层。

WPR的4个发射天线T1、T2、T3、T4按照程序设定的方式分别发送400KHz、

2MHz的电磁波信号，穿越地层后被2个接收天线R1、R2接收，如图1所示。

接收到的电磁波信号经过相关电路的处理后得到振幅衰减，即幅度比和相位

差的原始测量数据[3][4]，如图2所示。

（二）系统组成

APSLWD系统分为地面系统与井下仪器两部分[5]：

地面设备包括工控机、解码箱SIU、路由器及司显天线等。

井下仪器包括上部钻铤与下部钻铤两部分。上部钻铤主要由悬挂短节与无磁

钻铤组成，内部安装了脉冲器、电池、上伸缩短节（TMC）；下部钻铤主要由无

磁钻铤、短无磁、过渡短节及WPR组成，内部安装了下伸缩短节（TMC）、定

向探管、伽马探管。

三、现场应用

（一）辽河油田的应用

杜84-XXX井位于辽宁省盘锦市新生农场曙光油田杜84块，属于辽河断陷

西部凹陷西斜坡中段地质构造，目的层位位于兴隆台油层兴Ⅵ组，钻井目的是利

用水平井挖潜层间潜力，提高油藏储量动用程度。该井区兴Ⅵ组为底水油藏，油

层发育较好，兴Ⅵ组油层顶面埋深744.7～810.7米，油水界面在-843.8～-849.6

米，水平段设计目的层位于兴Ⅵ组下部，如图3所示。

杜84-XXX水平段采用LWD进行地质导向和轨迹控制，水平段长295米，

该井周围完钻老井较多，施工前做好防碰设计，井口坐标复测后重新对轨迹核准，

水平段纵向偏差为±1.0米，横向偏差为±2.0米，设计剖面节点数据表见表1。

图4为杜84-XXX井水平段随钻测井曲线，图中第一道为自然伽马曲线，第

二道为深度，第三道为频率为400kHz和2MHz的4条幅度比电阻率曲线，第四

道为频率为400kHz和2MHz的4条相位差电阻率曲线。

从图中可以看到APSWPR电阻率值在深度1010-1015米处出现异常，是因

为在水平段入口处电阻率短节未出套管，之后便恢复正常。在整个水平段钻进过

程中自然伽马值一直维持在60API左右，电阻率值30-50Ω.m，地质录井资料显

示良好，现场工程师根据伽马、电阻率值和录井显示实时调整钻井轨迹，准确判

断储层特性和油层位