海蓝MWD随钻测量仪在川渝油气田的应用

肖占朋

（川庆钻探工程公司钻采工程技术研究院，广汉 618300）

海蓝MWD随钻测量仪在川渝油气田的应用

肖占朋

（川庆钻探工程公司钻采工程技术研究院，广汉 618300）

介绍国产海蓝MWD随钻测量仪的结构及工作原理。通过该系统在川渝地区成功运用的几个实例，介绍实际钻井施工中遇到的问题及解决方法。

MWD随钻测量仪；脉冲信号；井斜；水平井

川渝油气田大力发展定向井、水平井，完善定向井工具仪器，提高工艺技术水平，原有的有线随钻测斜仪已渐渐不能满足要求。川渝油气田自2002年引进国产北京海蓝MWD随钻测量仪，经过在川、渝地区近10年的应用，随钻测量技术已经成熟。在此，介绍该技术的具体应用情况。

1 MWD随钻测量仪（YST-48R）概况

1.1 基本结构

整套仪器由地面和井下测量仪器两部分组成。地面设备包括压力传感器、专用数据处理仪、远程数据处理器、计算机及有关连接电缆等。井下测量仪器主要由定向探管、伽马探管、泥浆脉冲发生器、电池、扶正器、打捞头等组成(见图1)。

1.2 工作原理

海蓝MWD是一种可打捞式的正脉冲无线随钻测斜仪。该仪器是将传感器所测的井下参数按照一定方式进行编码，产生脉冲信号，该脉冲信号控制伺服阀阀头运动，利用循环的泥浆使主阀阀头产生同步运动。在主阀阀头提起状态下，钻柱内的泥浆可以较顺利地从限流环通过；在主阀阀头压下状态时，泥浆流通面积减小，从而在钻柱内产生一个正的泥浆压力脉冲。定向探管产生的脉冲信号控制着主阀阀头提起或下压状态的时间，从而控制了脉冲的宽度和时间间隔，所产生的脉冲信号通过泥浆传送到地面，由数据处理仪解码并获得井底参数。

图1 井下仪器串连接及测点示意图

1.3 主要功能

MWD随钻测量仪（YST-48R）主要功能如下：

（1）随钻测量井底参数，为控制井眼轨迹提供有力依据。

（2）加装伽马探管，能够实时测出地层伽马射线，自动生成伽马曲线图，可为确定地质目标靶区提供帮助。

（3）利用所测得的井底参数随时调整井眼轨迹，保证储层钻遇率。

2 MWD随钻测量仪（YST-48R）的优势及常见问题

2.1 优势

（1）操作简单。仪器部件的两端采用了针孔对接方式，连接端口使用了限位卡扣设计，连接仪器杆时，转动仪器杆到达限位位置后，就可以用上扣工具直接上扣。

（2）安全性强。采用该套仪器进行无线随钻作业的钻进过程中，由于摆脱了电缆的限制，在遇有黏卡、挂阻等复杂情况时，可随时启动转盘解决，保证了井下安全。

（3）保证定向井快速钻进。同有线随钻相比，大大节省了起下电缆的时间，提高了机械钻速。

（4）仪器可靠，测量精度高。其定向探管测量精度为，井斜±0.2°，方位±1.5°，工具面±1.5°；伽马探管使用闪烁晶体和光电倍增管传感器，最小采样时间为 10s，探测范围为 0～500API，测量精度±3API （0～150API）、±10API （150～500API）；仪器最高工作温度为150℃，仪器外筒可承压100MPa。该仪器测量精度已达到国际标准，其电子探管单口井连续使用时间曾长达800 h，未见异常，即可说明该仪器的高可靠性。该仪器使用锂电池供电，在使用流量开关后，电池用于纯钻的时间长达200h左右，避免了因电力供应不足而引起的多余起下钻。

（5）价格便宜，使用范围广。该仪器一套为双配置，同国外同类型仪器相比有很高的性价比，可用于121/4″、81/2″、6″井眼，在扭方位、造斜、侧钻、大斜度定向井及水平井均有使用，井深从280.00m到4 500.00m均能正常使用，效果良好。

2.2 实践应用中的问题

在实际工程应用当中，导致随钻测量仪测量精度不够甚至失效的主要原因有：由于仪器结构、制造缺陷导致的测量误差及失效问题；井身结构及地磁环境导致的仪器测量误差；泥浆及循环系统原因导致的信号传输及解码问题。

（1）井斜及井斜方位角误差较大。实际测量时，井斜及井斜方位角可能因工具面的不同而出现较大变化，也可能随着定向施工的深入进行而变化很小。出现这类误差时主要考虑探管本身及地磁场干扰因素，应及时更换并对探管进行校验，排除不利因素，以保证定向施工的顺利进行。

（2）定向施工过程中的脉冲信号问题。波形显示区无信号无解码数据，泵压表无明显波动变化，此时应及时起钻检查脉冲发生器及定向接头。有脉冲信号但不能同步或无同步头信号，应及时更换脉冲发生器。地面测试、井口测试、中途正常，但无信号或正常信号有杂波时，应考虑定向接头、MWD损坏。高转速转盘钻进或大排量钻进易导致仪器损坏并失效。杂波信号或波形异常，应检查泥浆泵工作是否正常。电缆线及压力传感器附近是干扰源，应检查是否正在进行泥浆处理和性能维护，空气包压力是否满足要求，双泵运行时两泵的空气包压力是否保持一致，泥浆黏度是否过高或含砂、含气量过大，同时排除现场其他影响因素则应考虑检查、跟换压力传感器。定向钻进中，若压力出现较大波动则不能排除螺杆或钻头出现问题。井口无信号应首先确认仪器坐键是否正确，再检查定向接头及仪器串。

（3）脉冲波形与地面设备不能保持一致。若在排除仪器地面设置正确的情况下出现此问题，应及时检查地面设备包括线路、专用数据处理仪及远程数据处理仪是否工作正常。同时应加强对泥浆性能的了解，泥浆黏度对可能造成泥浆脉冲信号脉宽发生变化，影响信号处理。

3 实践应用

川渝地区地质结构复杂，为了能够有效地开采气藏，钻井设计要求闭合距在±20m左右，闭合角要求±5°左右，大斜度定向井、水平井通常有两个靶区的要求，并且靶前位移大，定向井的施工难度大大增加，使用有线随钻测斜仪已不能满足施工要求。使用海蓝MWD后，保证了中靶率，缩短了钻井周期，节约了钻井成本。通过在扭方位、造斜、侧钻、大斜度定向井及水平井以上对比，海蓝MWD的应用大大提高了机械钻速，节约了钻井成本，缩短了钻井周期。

3.1 在宜18H高难度侧钻水平井中的应用

在宜18H井，为了有效钻遇嘉四1底部储层，钻达断层裂缝发育带，在钻达2 900m后，决定水泥回填后侧钻并增斜钻水平段，从2 650m侧钻，侧钻点井斜高达76.6°，水平段最大井斜达到 97.47°，是川渝地区侧钻点和水平段井斜均最大的井。侧钻时克服了侧钻点井斜大、裸眼段长、返砂少等困难。侧钻时，充分利用该套仪器进行监测，达到侧钻目的。在钻水平段时，视井下复杂情况，利用该仪器的方便性能，采取定向滑动钻进和复合钻向结合，既能保证井眼轨迹平滑又能相对快速安全钻进，顺利钻达靶区。

3.2 在磨004-H2薄储层水平井中的应用

地层的不确定性使轨迹控制和施工作业的计划性降低，单靠反出岩屑确定地质分层有一定的延迟时间。而通过海蓝MWD仪器加装伽马探管的应用，能够随钻测量地层的伽马值和伽马记数，电脑自动生成地层伽马曲线，非常直观。该应用对地质分层、寻找和发现产层提供了有力的帮助，能够有效地控制井眼轨迹在产层中穿行，从而提高了产层钻遇率。磨004-H2雷一1中亚段为地质目标靶区，储层厚度仅为2m，本井下部地层波动变化较大且目标储层较薄，使井眼轨迹的调控难度加大。在使用海蓝伽马探管后，能够准确地进行地质分层，并寻找到产层。这口井的产层钻遇率达到100%，未酸化之前产量达到7×104m3/d左右。

3.3 在白马庙构造钻浅气层水平井中的应用

白马庙构造属于四川盆地西部上三叠统和侏罗系碎屑岩沉积，有丰富的天然气资源贮存于常规和非常规圈闭内，构成颇具特色的浅层致密砂岩含气区。使用海蓝MWD在该构造上成功钻成了白浅109H、白浅113H、白浅120H、白浅123H、白浅124H、白浅125H等水平井。其中白浅109H井中，使用该仪器从1 224m进入产层，到1 445m完钻，全部采用导航钻进，横穿产层221m，水平段215m，最大井斜90.1°，最小井斜89.74°，水平段轨迹以近直线钻进。水平段准确横穿了蓬莱镇Ⅳ-③显示较好的砂体，砂岩符合率100%，首次在川渝地区水平井中实现100%的产层钻遇率。而在白浅125H井中，使用该仪器随钻监测，从320m开始定向造斜，钻至1 240m完钻，历时9d，实钻时间174h5min，是川局钻井周期最短的水平井。

3.4 在八角场（美国伯灵顿公司）的应用

使用该仪器在盐亭八角场为美国伯灵顿公司的井定向造斜，完成了角60-1B、角61-1B、角63B、角64-1B、角65B的造斜。这些都是121/4″井眼，最浅造斜点仅500m，井浅、排量大，钻具抖动厉害，该仪器仍能顺利完成随钻监测任务，得到美国伯灵顿公司的认可。

4 结 论

在川渝地区海蓝MWD能够广泛应用于常规定向井、侧钻井、水平井，形成了海蓝MWD随钻测量技术，促进了川局钻定向井、水平井技术的提高。通过对伽马曲线的分析，能够为地层分层提供技术支持，提高了储层钻遇率。国产海蓝MWD价格低廉，结构小巧，操作简单，使用广泛，对川渝地区定向井、水平井的安全快速钻进具有很大的促进作用。随着现代综合钻井发展，钻井工程井下信息更加详尽，MWD的信息采集、数据传输速度有待进一步提高。加快对地质导向系统、旋转导向系统等先进随钻测量系统和控制系统的研发，满足现代钻井的需要，是今后研究工作的重要内容之一。

Abstract：This paper introduces the structure and operation theory of MWD surveying instrument.Through several practices which use this system successfully in Sichuan and Chongqing,this paper introduces the problems and solutions in drilling working.

Key words：MWD surveying instrument;pulsing signal;well deviation;horizontal well

Application of MWD Surveying Instrument in Chuanyu Oil&Gas Field

XIAO Zhanpeng
(Drilling&Exaction Engineering Technology Research Institute of Chuanqing Drilling Engineering Company,Guanghan 618300)

TE927

A

1673-1980（2012）02-0069-03

2011-10-13

肖占朋（1980-），男，吉林榆树人，川庆钻探工程公司钻采工程技术研究院中级工程师，西南石油大学在职硕士研究生，研究方向为钻采工程。