矿用电磁波随钻方位伽马测井系统的研究与实现

煤矿井下定向钻进是在螺杆马达和随钻测斜仪的配合下,按照预先设计轨迹进行钻进,不能根据实际的地层情况进行实时调整钻孔轨迹。矿用随钻方位伽马测井仪可实时测量地层放射性,实时依据地层放射性的变化判断钻孔轨迹是否在目的层中,为实时调整钻孔轨迹提供依据。从矿用电磁波随钻方位伽马测井系统（安标名称为YSDGC）的基本原理、关键技术设计、研制、试验设计等几个方面论述了该系统的研究与实现。该系统在煤矿井下的实际应用显示,系统在地层分界面处具有很好的方位伽马方位特性,为煤矿井下定向钻进根据地质情况调整钻进轨迹提供了依据。     

随钻方位电磁波电阻率成像模拟及应用

随钻方位电磁波电阻率成像资料在地质导向中起着至关重要的作用。利用三维有限差分数值模拟方法计算随钻电阻率仪器激发的电磁场随仪器方位变化的规律,分析实现方位电阻率测量以及成像的原理及方法。数值模拟结果表明：在常规随钻电磁波仪器的基础上,增加倾斜或横向接收(发射)天线,可以实现地层方位的预测和判断,同时方位电磁波电阻率成像结果受相对井斜角、地层电导率对比以及地层地质构造的影响;利用方位电阻率成像以及定向信号成像结果可以预测和判断层界面、地层方位特征以及各向异性地层走向;幅度比电阻率成像效果优于相位差电阻率成像;在均匀各向异性介质中,线圈距和工作频率越大,视电阻率受垂向电阻率影响越大;线圈距越大,定向幅度信号越强,能预测的层界面的距离越大。     

方位伽马在煤层气水平井中的应用

水平井作为煤层气开发的一种井型,施工难度相对较大,主要体现在安全着陆、钻遇率、储层保护、防塌防卡等,其中煤层钻遇率是提高产气量的重要指标。随着钻井技术和随钻仪器的不断发展,保障储层钻遇率的相关地质参数探管、短节和地质导向技术也相继应用在煤层气水平井施工中。现阶段在煤层气水平井中,伽马探管,特别是方位伽马探管的运用较广,利用伽马测井划分岩性、地层对比、计算地层视倾角的功能,为现场决策者提供井内地质参数,能够有效地为钻井服务。本文通过一口煤层气水平井的施工,介绍了方位伽马在煤层气水平井中的应用。     

随钻测井技术的发展

随钻测井是在钻开地层的同时实时测量地层信息的一种测井技术。随钻测井自1989年成功投入商业应用以来，得到了快速的发展。本文主要介绍了电阻率测井中的补偿双电阻率测井仪(CDR)、钻头电阻率仪(RAB)、放射性测井中的补偿密度中子仪(CDN)、方位密度中子仪(AND)、声波测井中的新型声波测井仪(ISONIC)和偶极声波测井仪(BATLWD)及核磁共振测井仪(MRIL-WD)等几种目前世界上较新且应用广泛的随钻测井仪器的结构、测量原理及应用。结合电缆测井，对随钻测井的优点进行了总结。通过对随钻测井发展趋势的分析，得出了随钻测井技术应用会越来越广，但不会替代电缆测井技术的结论。     

基于方位伽马的煤岩界面探测数值模拟研究

为满足随钻方位伽马地质导向钻进需求,通过数值模拟研究围岩厚度和吸收系数不同情况下伽马射线强度响应值。模拟分析伽马探测器在含放射性地层条件下,伽马测量值API反映空间物理特征的差异性。在此基础上,建立八扇区随钻方位伽马钻进煤、泥、灰岩3层地质模型,模拟钻进煤层顶底板识别过程。模拟结果表明:当岩层吸收系数由0.08变为0.10时伽马射线强度减小一半,伽马幅度变化能够反映钻进地层岩性,而上下伽马变化顺序能够指示穿越煤层顶板或底板及分界面所在位置;当小角度穿层时,探测器到钻头的距离分别为1、3、7 m时,能够监测前方钻进8、6、2 m地层物性的变化。顺层钻进模拟可为地质导向工程提供技术指导,提高钻进效率减少无效进尺。      

随钻判断煤层气方法探讨

结合石油录井技术，阐述了利用岩性组合特征及气测异常预测煤层位置、利用工程参数卡准煤层位置的技术方法。在此基础上探讨了运用常规技术进行地质导向方法和现场计算煤层气量方法。文中还介绍了现场钻遇煤岩的基本特征和现场判断煤层气气层厚度的方法。     

方位伽马随钻测量技术在土耳其天然碱溶采对接井中的应用

随着土耳其贝帕扎里碱矿进入开采的中后期,大量钻井只能在矿区边缘地带布井施工。由于边缘处地层具有矿层薄、起伏大的特点,在进行水平对接井连通施工过程中,普通伽马随钻测量系统已无法达到碱层钻遇率的要求,诸多井组在水溶开采过程中出现不同程度的堵井,甚至报废。研制的方位伽马随钻测量系统,在现有MWD随钻系统的基础上,串入聚焦伽马探管,通过记录不同的窗口角度和伽马计数值,获取特定方向的自然伽马,由脉冲信号将方位伽马数据传输至地面接收机,通过对上伽马值和下伽马值的变化进行解析,可判断出钻孔是穿出矿层进入矿层顶板还是底板,能为定向工程师及时提供定向依据,重新找回矿层,保证钻遇率。在水平对接连通井水溶采矿应用过程中,除对已堵井进行修复外,新施工水平井直接采用方位伽马测量系统,能保证水平钻孔在碱层内钻进,可大大降低堵井事故的发生。     

区域地质探井的随钻地层对比及预测方法研究

提出以地震剖面控制地层对比的总体框架 ;以附近的野外露头剖面控制层组划分 ,利用野外剖面的岩性组合特征来进行地层层序对比 ;未钻井前在野外剖面上寻找可能的特征标志层 ,与钻井剖面进行细致的地层对比 ,确定标志层后再进行层组划分及小段对比的地层对比方法。即地震控制大框架 ,组合层序控制大套层位 ,标志层控制层组及小层的对比方法。较好地解决了区域探井或参数井地层的划分和层位的预测。     

水平井中随钻电阻率实时确定地层界面方法

实时确定地层界面是水平井地质导向钻井中的重要问题之一。考虑到泥浆电阻率、井眼在一定范围内对随钻电磁波影响较小,把三维地层模型简化为一维地层模型,大大减少了正演计算量。利用马奎特方法对其进行了实时反演计算,获得了仪器与地层界面之间的距离。实验表明,所确定的地层界面位置与实际相吻合,能够控制仪器的运行轨迹,使井眼保持在期望的地层内,有效提高了水平井的随钻地质导向能力。     

1996年随钻测井和地层评价的新进展

１９９６年的新进展包括改进的电缆测井，多用途随钻测井，取芯和岩心分析新技术以及有效地的训练和学习方法，在地层评价，特别是随钻数据采集方面的最新进展是成本降低，操作高效，同时，地层数据质量提高，数量增多，在电缆测井方面，有短小又便宜的组合测井仪；增加了核磁测井，新型多频道阵列感应电阻测率测井仪，高分辨率方位测向侧井仪；改进的套管电阻率测井仪，新型套管井密度测井仪，高分辨率管脉冲中了孔隙率测井，增强井     

顺煤层钻进随钻方位电磁波顶底板探测影响因素

针对煤矿井下水平井钻探中顶底板界面探测精度差、效率低等问题,进行煤矿井下防爆型随钻方位电磁波测井仪方案设计。为适合井下煤层工作环境,通过正演模拟获得源距、发射频率、线圈安装角度等仪器参数对信号响应影响的变化规律。研究结果表明：随钻方位电磁波仪器接收信号强度随发射频率、线圈距、地层电阻率对比度的增大而增强;线圈安装倾角约为45°时,既满足接收信号灵敏性,也满足信号的强度;仪器最佳工作频段为100 kHz~1 MHz。通过随钻方位电磁波测井仪响应模拟研究,为适用于煤矿井下仪器的参数优化设计提供选择依据,掌握了煤岩顶底板界面响应变化规律,该仪器的应用将提高顶底板探测精度和探测效率。     

小井眼钻具升降产生的孔内波动压力

钻具在充满钻井液的钻孔内运动时所产生的波动压力是影响钻孔稳定的主要因素。为了研究影响孔底波动压力的因素,对俄罗斯学者的试验数据进行回归分析,得出波动压力与起下钻速度、钻孔深度成正比关系,并受钻井液性能、钻孔结构等参数影响,得出波动压力计算公式。经过工程实例验证,该公式计算结果准确可靠,能满足工程实际需要。     

回转钻进随钻测斜仪的研制及应用

针对煤矿井下常规钻机回转钻进没有随钻轨迹测量装备的现状,研制了钻孔随钻测斜仪。该仪器主要由孔口显示控制器和轨迹记录探管两部分组成,可用于煤矿井下常规钻机回转钻进钻孔的轨迹测量,亦可测量钻孔的倾角、方位角和工具面向角等姿态参数,孔口显示控制器同步工作并记录钻孔的深度和测量时间。最终结果可通过数据处理软件计算和处理原始数据并在井下以数字和图形的方式显示出来,满足了煤矿井下常规钻机的回转钻进随钻测量需求。     

科学深钻DPI-1智能化多功能钻参仪的研制与应用研究

在科学钻探中,智能化钻参仪被称为“钻井工程的眼睛”。根据深部钻探项目需要,研制了一套DPI-1智能化多功能钻参仪系统,它能检测多路关键钻进参数,自动生成电子班报表,建立数据库管理系统,完成数据近程基地无线传输和远程网络传输。科学钻探现场试验证明,该系统安装简便、测试精度高、稳定性好、实用性强,可广泛适用于配套转盘钻机、立轴钻机、全液压钻机等不同类型钻机。     

煤层水平井中随钻电磁波仪器影响因素分析及电阻率模拟计算

为掌握煤层水平井中随钻电磁波仪器探测影响因素,通过有限元数值模拟研究顶底板围岩电阻率、仪器偏心、煤层井眼垮塌和煤层厚度等因素对电阻率测量值的影响,分析高阻煤岩地层条件下幅度比和相位差计算的电阻率响应规律。在此基础上,建立三层地质数学模型,模拟不同发射频率情况下随钻电磁波仪器钻进煤层时,幅度比和相位差电阻率计算解析解和数值解的差异,以及煤层相对介电常数对幅度比和相位差计算的影响。模拟结果表明:幅度比和相位差计算的电阻率解析解和数值解符合度很高,但当电阻率大于100 Ω·m时,幅度比电阻率已经不能反映煤层的真实电阻率,所以在实际处理解释过程中用相位差电阻率要好些;高阻煤层不同发射频率情况下,电阻率数据主要对煤层电阻率敏感,对介电常数不敏感,只有在超高频时,介电常数才会对电磁波传播造成较大影响。      

大洋钻探重入钻孔技术与系统发展应用

通过对美国“格罗玛·挑战者号”、“乔迪斯·决心号”以及日本“地球号”大洋钻探船搭载的重入钻孔系统进行调研,介绍了大洋钻探重入钻孔技术现状、系统组成、工艺流程与应用。经过了大量实践验证的“挑战者号”和“决心号”上的重入钻孔系统和采用的重入方法是成熟可靠的,可为我国大洋钻探船的建造提供经验和借鉴。     

CMD系列模块化钻机的研制及地热施工中的应用

CMD系列模块化钻机是顺应国家对能源开发和相应勘探钻机国情发展的需要而研制的新一代能源钻机。本文对CMD系列模块化各规格钻机的性能参数和结构功能进行了介绍,并结合该系列钻机在地热井施工中的应用情况,对该系列钻机在地热井施工中具有的优势进行了归纳和总结。