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LWD无线随钻测量系统及现场应用

一、概述

LWD是九十年代以来，在钻井专业方面发展起来的一种代表钻井新技术的

新型测量、测井仪器。该仪器的主要特点是，在钻进的同时，能够及时获得有关

井眼轨迹的参数和地层的特性，因而具有常规MWD和有线测井仪器难以具备的

优点。设计多上采用模块化的设计原理，允许将各个传感器的位置，按照作业需

要或用户的要求进行改变。信号传输系统主要由正脉冲或负脉冲脉冲信号发生器

组成，在钻井作业的同时，井下传感器测得的地质参数数据，由脉冲发生器以正

脉冲或负脉冲信号的形式通过泥浆介质，实时的传递至地面计算机处理系统。地

面计算机处理系统主要包括脉冲信号接受器和计算机处理系统，传输至地面的脉

冲信号，由该系统接受并处理成数字信号，现场人员可根据需要和用户要求，绘

制出各种类型的测井曲线，对地质参数的变化情况进行随时的监控，并作出相应

的判断。同时，井下记录模块，也将这些地质参数储存下来，供仪器起出地面后

进行调用。

目前，LWD仪器和测量技术正广泛的应用于定向探井、水平井和大位移定

向井的钻井施工过程中，为现场施工提供诸如随钻地质测井、地质导向、风险回

避、提高钻井效率等多方面的应用。

随钻地质测井

LWD可以在钻进作业进行的同时，实时的测取地质参数，并按照用户的需

要，绘制出各种类型的测井曲线，提供给地质人员作为进行地质分析的依据。由

于是实时测量，地层暴露时间短，在钻时较快的情况下，暴露时间可以忽略不计。

因此，测井曲线是在地层液体有轻微入侵甚至没有入侵的环境下获得的，与电缆

测井相比，更接近地层的真实情况。可以使我们获得刚刚打开储层的油藏物性的

最早期资料。同时，由于是在钻进速度下进行测量，因而与电缆测井相比，具有

更高的精度。在必要的情况下，还可以将LWD测井曲线与电缆测井曲线进行对

比，获得地层被流体侵入的实际资料，为进行地层液体的特性分析提供帮助。（见

图-1）

地质导向

LWD提供的实时地质参数数据，可以帮助现场人员随时监控地质参数的变

化情况，对将要出现的地层变化作出准确的判断。因此，配合定向参数测量传感

器，在水平井钻井中，可以采用LWD进行地质导向，准确的控制井眼轨迹穿行

于储层中有利于产油的最佳位置，有效的回避油/气和油/水界面。利用这一技术

可以大幅度的提高单井产量和储层采收率。

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图-1LWD随钻测井曲线图

风险回避

对地质参数变化的综合分析，可以帮助预测诸如地层异常压力等有可能出现

的风险因素。此外，如果在LWD中附加DDS钻柱振动传感器，还可以及时的

探测到钻柱剧烈振动的发生。因此，现场人员可以根据实际情况，分析发生风险

的可能性，提前采取措施，控制风险的发生或减少损失。

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提高钻井效率

LWD测量的实时性，使得现场人员可以随时监控井眼轨迹的走向和相应的

地质参数变化。因此，可以根据需要和现场情况，及时的采取相应的措施，有效

的控制井眼轨迹的走向，从而可以显著的提高钻井效率，缩短钻井周期，从整体

上降低钻井成本。

二、SPERRY-SUN公司LWD仪器介绍

胜利定向井公司为配合水平井钻井技术进步的需要，从美国SPERRY–SUN

公司引进了正脉冲LWD地质无线随钻测量系统。该仪器可以提供双向自然伽玛、

多探测深度的电磁波电阻率、补偿中子孔隙度、岩石密度等四套地质参数的随钻

测量数据。

（一）双向自然伽玛传感器（DGR-DualGammaRay）（见图-2）

DGR传感器采用双向伽玛测量技术，即包含有两组伽玛射线探测器（盖革-

米勒计数器）。每一组由8根长22.9mm（9in）的盖革-米勒计数管组成。两组探测

器捕获的地层自然伽玛射线计数，地层中的放射性元素主要有钾、钍、铀。钾

图2DGR双向自然伽玛传感器结构示意图

和钍存在于页岩和粘土矿物（伊利石、高岭石、蒙脱石）中。传感器将伽玛的原

始记数转换成标准的API标准计数，经过平均计算后组合成伽玛测井曲线，使测

量更加精确。同时，这种结构可以在有一组探测器失效的情况下，仍可以保证获

得可靠的伽玛计数。伽玛测井