定向井中应用MWD+GAMMA仪器的优劣研究

刘文茂

摘要：随钻测量仪器（MWD）是石油、天然气开采中进行定向钻井必不可少的，但目前我国很多老油田已进入开采后期，开采难度加大，为保证油田稳产和增产，要多利用水平井挖潜厚油层中的剩余油，此时必须采用MWD+GAMMA仪器进行定向施工作业，已达到轨迹控制和着陆控制的目的。在提高储层钻遇率方面，MWD+GAMMA仪器仍存在一些不足，需要加以改进。

关键词：MWD+GAMMA仪器，钻遇率，不足，改进

1.测量原理

自然伽马测井测的是岩层的自然放射性强度。地层中的放射性元素主要有钾、钍、铀。钾和钍存在于页岩和粘土矿物（伊利石、高岭石、蒙脱石）中。岩层 的自然放射性强度主要取决于钾、钍、铀的含量。地层发射的GAMM A射线，把能量传递给M W D+GAMMA测量短节产生闪光。闪光被PMT管探测到并转换成电子脉冲。该电子信号与其它定向参数信号被编码成串行信号，在控制短节和脉冲脉冲发生器的作用下，串行电子信号转换成泥浆脉冲压力信号经钻井液传到地面压力传感器和主机，脉冲信号转换成电子信号并解码转换成GAMMA值，单位为API。

2.MWD+GAMMA测量技术

随钻GAMMA测量的地层GAMMA值在泥岩地层中升高，在砂岩地层中降低。

3.MWD+GAMMA仪器的优势

在水平井钻进过程中，精确控制水平段的井眼轨迹是水平井施工的难点和关键所在。利用MWD+GAMMA仪器实时测量的GAMMA数据来判断分析所钻遇的油层情况，根据实时情况进行必要调整水平段的井眼轨迹，确保其在油层中。定向施工时，应掌握螺杆钻具的造斜率，并加密测量间距，当发现测量数据出现异常情况时，及时采取相应措施，对井眼轨迹进行有效的调整。

4.MWD+GAMMA仪器的劣势

在水平井井眼轨迹控制中，利用MWD+GAMMA仪器虽然可以提供轨迹控制水平，但由于存在零长（测点距离井底有11米左右），所以仅靠测量数据还不能准确判断井底的岩性特征及其含油气性。若油层很薄，当随钻测量数据显示井眼轨迹已经偏离油层时，钻头实际上已经进入非油层11米左右，此时要想把井眼轨迹重新调整回油层中，就要再钻相当长度的非油层，这种测量数据滞后的现象将大大影响控制效果。

在薄油层中采用MWD+GAMMA仪器进行轨迹控制虽然能够较好解决地质动态找油的问题，但是仅用此仪器区分油层和干层效果不明显，影响复杂区块的地质决策，不能有效规避钻井地质风险。

5.改进措施

在科技高速发展的今天，为了保障国家能源战略安全，随钻仪器也得到迅猛发展以满足越来越多待开发的复杂地层。在目的层不确定且投资较多的情况下，推荐使用LWD甚至是旋转导向，这将解决使用MWD+GAMMA仪器会遇到的难题。可实际钻井作业中，不是每口井都会有较大的投入，此时就需要采取更加经济的方法来解决实际中遇到的困难。其中，最常用的方法就是采用气测录井技术。

气测录井可以直接测取钻井液中气态烃类的含量，从而有助于发现油气显示。但是钻井液中混入的原油将使气测全烃量曲线基线升高，进而掩盖地层中的油气显示。然而钻井液中无论加入何种有机物，当其循环均匀后，组分中的甲烷、乙烷等轻组分将降低甚至消失。因此，在进行水平段的施工作业中，一旦发现甲烷、乙烷等轻组分出现或升高，就可以判定钻头在油层中钻进，井眼轨迹符合设计要求。施工作业时，常用快速色谱仪测量甲烷值并将其看作一条准连续曲线来替代全烃量曲线的作用，用于卡油层。虽然甲烷值的变化也存在滞后 的问题，但比起MWD+GAMMA仪器测量出GAMMA值的滞后时间要短，进而在一定程度上弥补了随钻GAMMA的不足，较好地解决了动态找层的问题。该项技术即MWD+GAMMA+C1技术。

随钻MWD+GAMMA+C1技术主要应用在进入油层前的随钻GAMMA+C1校直曲线图进行地层对比。如果有明显的标志层，就从标志层开始使用MWD+GAMMA+C1进行监测;如果没有明显的标志层，通常情况下在预计油气层的垂深前50m～80m开始使用MWD+GAMMA+C1進行监测。监测过程中，一般利用随钻GAMMA和C1的变化特征来判断钻头是否在油层中钻进。具体的判定方法为：在进行水平段钻进过程中，当钻头从上部泥岩进入油气层时，C1由低值快速上升，随钻GAMMA值由高变低;当钻头从油气层进入下部泥岩时，C1由高值缓慢下降，随钻GAMMA值由低变高;当钻头从下部泥岩进入油气层时，C1由低值快速上升，随钻GAMMA值由高变低;当钻头从油气层进入上部泥岩时，C1由高值缓慢下降，随钻GAMMA值由低变高;当钻头在泥岩中钻进时，C1降为低值，随钻GAMMA值保持高值;当钻头在油气层中钻进时，C1达到高值，随钻GAMMA值保持低值。

参考文献：

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[2]荣海波，贺昌华.国内外地质导向钻井技术现状及发展[J].钻采工艺，2006，29（2）.