Design of Tubular Azimuth Gamma Ray Logging Tool

On the Gamma ray reception study, this paper presents the heavy metal shielding method, which is using C type heavy metal to shield Sodium iodide scintillation crystal. By rotating the drilling tools to scan and detect the gamma ray which are around the borehole wall formation, On study of angle measurement study, base on accelerometers and fluxgate sensors to design the algorithm which can confirm the detecting instrument measurement window position;Moreover, the paper also presents the Rock formation identification method, which is using changing tendency and sequencing of high side and low side gamma to decide the position of the drilling tool. Field experiments showed that the tool can effectively identify the reservoir and rock formation.

基于正则化约束的方位伽马成像测井分辨率提高方法

随钻方位伽马测井可以用于地层放射性强度分析及地质导向、储层界面识别,但受到统计误差的影响非常大,曲线和成像分辨率不高,特别是在对比度不高的地层中,这种影响更明显。为了提高随钻方位伽马测井的成像分辨率,提出一种基于仪器响应特性对方位伽马数据进行正则化处理的方法,以获得更准确的地层放射性强度。首先根据探测器响应原理,采用数值模拟和实验方法得到方位伽马测井的响应灵敏函数,并验证得到的灵敏因子的准确性。然后,通过构造正则化计算公式、调整计算参数对测量的原始方位伽马数据进行处理。结果表明:经该方法处理后得到方位伽马曲线的聚焦性能、对比度得到提高,避免了过去使用线性求解方法所导致的过拟合问题,且伽马成像分辨率有显著增强,薄层识别能力也得到一定改善。该方法能够提供更加准确和清晰的成像结果,提高仪器的地质导向能力和储层钻遇率。

水平孔多参数综合测试仪器研发与应用

为研究引大济岷工程隧洞岩体特征、岩溶发育特征、地应力特征和地下水特征等,在泸定取水中线方案的引水线路中布置水平钻孔8个,共计2300 m。为满足对水平孔综合测试的需求,研制了一套适用于水平钻孔的存储式综合测井仪器。本文分析了水平孔多参数综合测试仪器各参数测量的基本工作原理;详细阐述了各功能单元的电路构成选型,主要采用DSP微处理器和大规模集成电路,结合传感器技术实现多种参数的综合测量,包括:水平钻孔的压力、温度、自然伽马、声波波速、孔内电视图像。综合测试仪器集成了模拟传感器、模拟调理电路、数据采集、数据处理、信息存储、数据通讯、信息交换、测控软硬件、电脑显示等功能,是水平孔综合测试不可缺少的技术。在引大济岷工程的水平定向孔中成功应用,一趟起下钻解决了水平钻孔的井斜、方位角、压力、温度、自然伽马、孔内电视测试的难题,尽最大可能保证了钻孔的安全及降低了劳动强度。

结合伽马成像技术的三维地质建模在页岩油地质导向中的应用

长庆油田鄂尔多斯盆地陇东地区长7页岩油属于重力流沉积,横向上岩性变化快,非均质性强,砂体分布不稳定,纵向上隔夹层发育,小层间物性、含油性等差异大,地质条件相对复杂,在地质导向方面带来了很大的困难。为了准确识别储层甜点,提高储层钻遇率,提出充分利用钻井、测井和地震数据,开展构造建模、属性建模和随钻近钻头方位伽马成像技术,形成了三维地质建模与近钻头方位伽马成像技术相结合的地质导向技术。现场应用实践表明,该技术在长庆油田页岩油水平井地质导向中有着重要的指导意义,其中的研究思路可为其他非常规油气藏提供借鉴。

方位伽马成像技术在长庆油田陇东页岩油地质导向中的应用

随着长庆油田水平井数量大幅增多,提高储层钻遇率变得尤为重要,常规随钻地质导向系统测量参数单一且盲区长、地层响应滞后,因此,需要搞清井眼轨迹与地层的相对位置关系并及时探测地层边界、调整轨迹。通过了解近钻头方位伽马成像系统的工作原理、仪器性能、测量参数和技术优势,应用近钻头方位伽马成像技术快速识别岩性变化、判断井眼轨迹与地层的切割关系、识别砂泥岩薄互层、计算地层倾角,在随钻地质导向过程中为轨迹调整提供依据,做到早发现、早调整,追踪目的层,减少浪费井段,有效提高储层钻遇率。现场应用表明,华XX井应用近钻头随钻方位伽马成像测井技术后,储层遇率高达96.6%,应用效果较好,为近钻头方位伽马成像仪器在长庆油田推广应用提供可靠的技术支撑。

极薄煤层高效钻采关键技术

为提高极薄煤层钻遇率和瓦斯抽采效率,通过数值计算及现场试验等方法改进钻孔施工装备,提出将随钻测量定向钻进系统和随钻方位伽马测井仪联用的钻采关键技术,并结合中高压液动冲击器,形成适用于极薄煤层的新工艺。结果表明:下无磁管长度缩短为2 m,可有效提高随钻测量系统的测量精度,满足极薄煤层探顶探底及探边的需求;钻孔施工的实际轨迹与设计轨迹耦合度较高,实际轨迹和穿矸轨迹均控制在靶区范围内,实现了钻孔轨迹的全程化监测及轨道控制,使极薄煤层钻遇率均值达到88%左右,提高近40%;结合中高压液动冲击器碎岩钻进施工方式,有效解决钻孔过程中出现的塌孔、卡钻等事故,提高了钻孔的成孔率,形成了适用于极薄煤层的装备体系,使钻进效率提高了3倍,瓦斯抽放纯量达到未改进工艺前的3.8倍以上。

一种下座键式近钻头测量系统的研发与应用

目前国内外主流近钻头测量系统的井下系统大多采用上悬挂连接方式和涡轮发动机供电方式,其组成结构相对复杂,连接较为稳固不易脱键,但在钻井作业中发生地层坍塌掩埋钻具的情况下,易导致整串仪器无法打捞,给作业方造成较大损失。为此,设计研发了一种下座键式近钻头随钻测量系统,采用下座键式的连接方式和电池组供电模式,应用电磁波无线短传技术将近钻头测量的方位伽马、井斜等数据跨越螺杆传输至近钻头接收短节,通过近钻头接收短节与MWD井下系统相连,并以总线方式将数据发送给MWD主控单元,最后通过钻井液脉冲传输技术,将MWD测量数据与近钻头测量数据发送至地面处理系统指导后续钻井作业。现场应用表明,下座键式近钻头随钻测量系统测量准确,同时克服了主流近钻头测量系统作业中不易脱键的弊端,切实降低了定向钻井作业风险。

小尺寸随钻方位伽马工具刻度及精度测试

方位伽马测量精度是反映方位伽马随钻测量工具性能优劣的关键技术指标,直接影响其对地层的辨识能力。基于自主研发的小尺寸随钻方位伽马工具,针对国内方位伽马随钻测量工具刻度及精度测试缺乏相关设备、方法、技术标准的现状,研制了方位伽马测试平台,建立了方位伽马随钻测量工具刻度及精度测试方法,完成了小尺寸方位伽马工具刻度和方位伽马测量精度测试室内实验,详细分析了影响刻度系数及方位伽马测量精度的因素,提出了今后的技术发展建议。

近钻头方位伽马地质导向技术在东胜气田的应用

东胜气田水平井地质导向目前主要采用常规MWD+随钻自然伽马技术,随着气田开发的不断深入,水平井开发过程中面临的地质条件更加复杂,常规的地质导向技术由于测量盲区较长,无法及时掌握盲区内地质及工程的实际情况,往往导致无法实现精准地质导向。近钻头方位伽马地质导向技术与常规地质导向技术相比,能将测量盲区从13~17 m缩短至1 m以内,真正实现实时测量,方便地质导向师利用方位伽马进行地层倾角的拾取,进而精确判断地层构造特征及监控井眼轨迹,结合井钻头测量工程数据及时对井眼轨迹进行调整,使井眼轨迹更准确地在储层中穿行,从而提高了储层钻遇率。该项技术在东胜气田3口井的应用表明,其在突破东胜气田断裂发育、地层产状变化快等复杂地质条件给水平井地质导向工作造成的制约中发挥了关键作用,为今后东胜气田水平井开发复杂地质条件下油气藏提供了经验。

随钻方位自然伽马在煤矿井下的应用

水害和瓦斯是影响煤矿安全开采的主要因素,钻探工艺是进行抽放水和瓦斯抽采的最有效手段。煤矿井下钻探工艺缺少有效的随钻地质导向工具,方位伽马能够识别煤岩界面,从而指导钻孔钻进方向,有效提升钻孔轨迹控制能力。本文介绍了方位伽马测量基本原理和测量系统构成,分析了方位伽马的工业性实验数据,验证了其测量效果,证明方位伽马具有较好的测量效果,能够用于煤矿井下地质导向。

煤层气水平井高效钻进关键技术研究——以山西沁水盆地某煤层气区块为例

为提高煤层气资源开发利用效率,针对常规远端伽马和EMWD仪器判层不及时,薄煤层分辨率低,井眼轨迹易出层等难题,提出一种基于近钻头地质导向的高效钻进技术。以山西省沁水盆地某煤层气区块为工程实例,对区块内布置的多口水平井施工情况、应用特点及效果等进行阐述,总结出一套可推广、可复制的煤层气水平井高效钻进技术工艺,包括采用柔性钻具组合、选择合理钻进参数、结合井眼轨迹精细化控制技术等,为煤层气高效开发利用提供技术参考。

UTE方位伽马近钻头测量系统原理及现场应用

针对常规随钻测井存在的技术局限问题,介绍了UTE方位伽马近钻头测量系统的组成及原理,并通过现场应用,证明了UTE方位伽马近钻头测量系统能够通过近钻头井斜和方位伽马进行精确的地质导向,及时掌握所钻地层岩性变化,提高了在薄目的层中井眼轨迹控制能力和目的层钻遇率。

泌阳凹陷阳页油1 HF井目的层段地层的精细识别

针对南襄盆地泌阳凹陷页岩油风险探井阳页油1 HF井在钻探目的层段过程中存在的地层对比方面争议,通过录井、测井、随钻井下测量资料分析,优选气测iC_(4)/nC_(4)、Mg元素、自然伽马、电阻率等标志性识别参数,以导眼井阳页油1井完井资料为参照,结合钻井轨迹上下切地层资料,对阳页油1 HF井目的层段的各小层层位进行精细识别,确定不同小层界面深度及钻遇最老地层深度,从而消除现有地层对比上存在的争议,并为该区域随钻地质导向及钻后地层精细对比提供指导。

基于长短期记忆神经网络的随钻地层倾角解释方法

鉴于随钻方位伽马测井面临实时数据传输的信息有限且解释难度大的问题,将人工智能与随钻测井解释相结合以提高实时数据处理的准确性和效率,阐述了具体方法并对提出的方法进行了验证和应用。通过研究方位伽马测井曲线的地层响应特征,基于小波变换模极大值的方法初步判断地层变化位置并确定动态阈值,进而得到描述地层边界的轮廓点集合。基于长短期记忆神经网络设计地层识别分类器模型,判定轮廓点集合描述地层信息的真伪,提高地层识别的准确度。结合非线性最小二乘法实现地层相对倾角的计算。方位伽马数据解释与随钻实时数据处理两方面的应用结果表明:提出的方法在有效、准确地判断地层变化的同时,提高了倾角解释的准确率,且能够满足随钻实时地质导向的需要。图8表3参27。

近钻头随钻伽马成像系统研制及应用

为解决常规地质导向系统测量盲区大、地层响应滞后等问题,采用方位伽马成像测井和无线电磁波通讯一体化设计,研制近钻头随钻伽马成像系统。该系统集成近钻头伽马成像探测短节、井下无线电磁波短传子系统和地面实时成像导向软件等,具有测量零长短、方位成像精度高、无线电磁波传输距离远等特点。现场应用结果表明:在保证测量、施工工艺等稳定性前提下,近钻头随钻伽马成像系统可以实时获取钻头附近的地层方位伽马成像图,实现跨螺杆动力钻具无线电磁波通讯。该结果可为定向井、水平井勘探开发提供技术支持。

随钻方位伽马测井探测器直径优化设计

随钻过程中伽马探测器侧装于开槽钻铤中,其尺寸受钻铤限制,通过计算钻铤受到的最大剪切力可实现探测器直径优化选择,但理论计算难以实现。为此,采用有限元方法研究开槽长度、探测器直径、钻井液通道和钻铤尺寸对开槽后钻铤最大剪切应力的影响。研究结果表明,开槽后钻铤受到的最大剪切力随着探测器长度的增加几乎呈指数增大;钻井液通道越大,允许安装的探测器尺寸越小;钻铤尺寸越大,允许安装的探测器尺寸越大。计算得出直径为171.45、184.15、196.85和209.55 mm的钻铤,在钻井液通道直径为57.15 mm时最大探测器直径分别为30.48、38.10、45.72和50.80 mm,在钻井液通道直径为71.12 mm时最大探测器直径分别为24.13、30.48、38.10和44.45 mm。该项研究结果可为随钻方位伽马测井仪器的研制提供理论基础。

随钻方位伽马测井方位灵敏特性研究

随钻方位伽马在井周多扇区的响应并不能反映地层实际的放射性强度分布。为了得到仪器周围各扇区对探测器的实际贡献,本文首先通过数值模拟证明井周地层对测量结果存在影响,其次设计了一种可用于方位灵敏度刻度的实验装置,并结合实验数据得到了方位灵敏度的计算方法。结果表明:方位伽马测井可以一定程度上反映地层放射性强度分布的高低,但是计算出来的方位灵敏因子能够更加正确地反映井周16个方位扇区地层对探测器的贡献量,且强度分布对比度更高。利用方位灵敏因子计算的地层放射性强度与真实地层参数更接近,能有效提高方位伽马测井的测量准确度,为今后方位伽马测井的高精度测量和地层界面识别提供技术支持。

基于随钻方位伽马测井的地层倾角自动识别

在钻井过程中及时获得地层倾角有利于钻头更准确的在油层中穿行。针对利用随钻自然伽马测井数据识别地层倾角的问题,分析目前结合计算机图像处理技术进行地层倾角自动识别方法存在的问题,根据伽马数据的特点提出了轮廓跟踪自适应跟踪算法,定制轮廓跟踪顺序,该算法根据伽马数据测距自动收缩或扩大跟踪范围,可有效避免因测距不同造成误差;改进了最小二乘拟合算法,结合哈夫变换正弦拟合的思想缩小了拟合范围,提高了拟合精度与速度。利用随钻方位伽马模拟数据进行了实验,结果和分析表明,提出的方法能很好实现地层倾角自动识别,验证了方法的可行性、准确性以及较高的效率。

随钻方位伽马测井仪器响应数值模拟研究

研究不同地质构造下的随钻方位伽马成像模式能够为快速准确识别钻头穿越地层情况提供基础。建立了随钻方位伽马测井的模拟探测模型,分析了方位伽马探测范围与地层相交于不同位置的物理模型,将笛卡尔坐标与球坐标下的模型相结合,导出了不同位置模型下的方位伽马测井响应模拟算法。将模拟结果与方位伽马测井仪实测结果对比,证明了该算法可以有效模拟方位伽马响应特征,具有较高的准确性。模拟了钻头钻遇地层时的图像并分析图像特征,为实时地质导向提供了理论依据。

非常规油气水平井地质导向方法探讨

水平井技术在非常规油气勘探开发中发挥着重要的作用,但非常规油气水平井的水平井段长、井网控制程度低、轨迹要求平滑的特点给地质导向带来较大的困难。文章分别论述了地质导向设计编制、入窗前轨迹调整和水平段导向三个阶段的主要研究工作,并在此基础上,探讨了A靶深度的确定、水平段方位伽马和成像导向的技术方法,这些方法在泌页HF1井中取得了较好的应用效果。