Welleader及Drilog系統在渤海油田的應用

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(1.中海油田服務股份有限公司，北京 101149；2.甘肅藍科石化高新裝備股份有限公司，蘭州 730070)

Welleader及Drilog系統在渤海油田的應用

菅志軍1，尚捷1，彭勁勇1，秦桂林2

(1.中海油田服務股份有限公司，北京 101149；2.甘肅藍科石化高新裝備股份有限公司，蘭州 730070)

Welleader及Drilog系統是中海油田服務股份有限公司研制的旋轉導向鉆井系統及隨鉆測井系統，功能包括泥漿脈沖數據遙傳、井眼軌跡測量、自然伽瑪測井、電磁波電阻率測井、渦輪發電機供電及旋轉導向等。已經形成675系列(適應?215.9 mm井眼)和950系列(適應?311 mm 井眼)產品，并在海上油田進行應用，取得了良好的效果，主要技術指標接近當前國際水平。介紹了該系統的基本組成、功能特征及在渤海油田的應用效果。

旋轉導向；隨鉆測井；海上油田

旋轉導向鉆井技術是石油勘探開發領域的高端前沿技術，旋轉導向技術可替代傳統的泥漿馬達和彎接頭，能夠全井段旋轉鉆定向井，調整控制井眼軌跡效果好，井身質量高，鉆井速度快，井眼清潔好，降低了定向鉆井的工程風險。旋轉導向鉆井技術與隨鉆測井技術結合，在鉆大斜度井、水平井、分支井、大位移井時，能夠精確導向進入油層的最佳位置[1-3]。在國際市場上，以Schlumberger，Baker Hughes，Halliburton為代表的國際大公司占據了70%以上的市場份額。中海油田服務股份有限公司從2008年開始研發，目前已經形成了675系列(適應?215.9 mm井眼)和950系列(適應?311 mm 井眼)的Welleader旋轉導向鉆井系統及Drilog隨鉆測井系統產品，并實現了商業化的應用，累計完成20口定向井及水平井作業。累計進尺11 353 m，累計循環時間1 412 h，取得良好的效果。

1 系統組成及原理特點

Welleader系統井下儀器主要由導向力控制儀、井下渦輪發電機短節及柔性短節組成。主要技術特征是導向力控制儀采用推靠式導向原理，由電機驅動液壓系統分別驅動3個導向翼肋，形成對井壁的推靠力，通過壓力反饋對3個翼肋的導向力實現閉環控制[1]；采用泥漿驅動的井下渦輪發電機為井下系統提供電源[4-5]；不旋轉套與旋轉軸之間的電能及信號的雙向傳輸采用感應耦合技術[6-8]；由三軸正交的加速度計實現近鉆頭井斜角及重力高邊工具面測量；采用程控分流的流量調制技術實現地面指令的下傳。

Drilog系統井下儀器由MWD定向測量儀、工程參數測量儀及隨鉆電磁波電阻率自然伽馬測量儀組成。主要技術特征是采用泥漿正脈沖發生器作為井下信息上傳通道；三軸正交的磁通門及加速度計實現井眼的井斜、方位及工具面角測量；井下工程參數測量包括超聲井徑測量，環空壓力測量及振動、沖擊測量；隨鉆電磁波電阻率測量采用四發雙收400 kHz/2MHz雙頻補償結構，自然伽馬測量采用2組180°對稱分布的NaI閃爍晶體探測器，電阻率及伽馬測量傳感器集成在一根鉆鋌上。

Welleader系統與Drilog系統采用統一的地面系統軟硬件平臺，實現地面指令的下傳及井下上傳信息的采集、處理等，采用WITS/WITSML數據格式實現遠程傳輸，地質導向軟件及旋轉導向系統力學分析軟件可掛接到地面系統軟件平臺。Welleader系統與Drilog系統儀器組合及總體架構如圖1所示[9-10]。

圖1 Welleader系統與Drilog系統儀器組合及總體架構

2 技術應用

2.1 現場應用

在完成實驗井實鉆試驗后，2015年，675型Welleader旋轉導向系統與Drilog隨鉆測井系統組合在渤海油田累計完成7口定向井及水平井生產作業。生產作業累計進尺4 636 m，最大井斜90.9°，最大造斜率5.5(°)/30m，最大井深2 611 m，單串儀器最長循環時間150.03 h。成功應用地質導向軟件及實時遠程傳輸技術，取得良好效果。Welleader系統與Drilog系統在渤海油田生產作業數據如表1。

表1 作業數據統計

2.2 鉆具組合及鉆井參數

以A4井為例，鉆具組合為?215.90 mm PDC鉆頭 +?177.80 mm Welleader+?177.80 mm電阻率伽馬測井儀+?177.8 mm工程參數測量儀+?177.8 mm隨鉆測量儀+?171.45 mm無磁鉆鋌+?165.10 mm浮閥短接+?158.75 mm震擊器+?127 mm加重鉆桿×12根+?127 mm鉆桿。使用BEST的TS1951RS型號鉆頭，水眼采用16×7。

鉆井參數：轉速為100～120 r/min，排量為1600～1900 L/min，鉆壓為40～80 kN。

2.3 井眼軌跡控制效果

在A4井作業中，作業井段井斜角變化33.7～89.5°，方位角變化162.7～97.93°，定向鉆井軌跡控制良好，滿足設計要求。A4井的井眼軌跡如圖2所示。

圖2 A4井眼軌跡

館陶組地層，平均機械鉆速20.09 m，導向力35.19%，造斜率2.97(°)/30m；東營組地層，平均機械鉆速25.94 m，導向力60.81%，造斜率3.45(°)/30m。近鉆頭動態連續井斜測量數據與隨鉆測量儀靜態井斜測量數據一致性很好，如圖3所示。

圖3 近鉆頭動態測量與隨鉆測量儀靜態測量數據對比

作業中指令下發成功率高，造斜率穩定。儀器入井時間118 h，循環時間87.6 h，純鉆時間30.7 h。

A6井水平井段的砂巖段，64%導向力可以實現4.5(°)/30m造斜能力，可實現穩斜、增斜和降斜。

鉆井過程中，2 318～2 450 m井段，按照設計增至90°左右；2 450～2 477 m井段，地質要求井斜降至88.5°左右；2 477～2 611 m井段，地質要求井斜降至90°左右。Welleader旋轉導向儀器能夠很好地按照指令實現井眼軌跡的調整，滿足甲方地質導向和鉆井施工的控制需求，如圖4所示。

2.4 測量性能

A4井測井曲線如圖5所示。從得到的測井曲線質量來看，隨鉆測井數據質量較高，能夠滿足測井解釋需要。Drilog電阻率測井曲線與國外某公司的儀器測井曲線對比重復性良好。

圖4 A6井水平段井眼軌跡調整

圖5 A4井電阻率測井曲線

Drilog隨鉆電阻率及伽馬測井曲線能較好地反映地層特征，薄致密層反映良好，入層時各探測深度曲線匹配關系正常，Drilog隨鉆電阻率及伽馬儀在A7井測井曲線如圖6所示。

Drilog隨鉆電阻率及伽馬測井曲線在大套砂巖中，油水關系響應正常，由于鉆速較快，無明顯侵入，不同探測深度電阻率曲線基本重合。Drilog隨鉆電阻率及伽馬儀在A4井測井曲線如圖7所示。

圖6 Drilog儀器A7井電阻率及伽馬測井曲線

2.5 地質導向軟件的應用

鉆井過程中應用了地質導向軟件。本軟件通過加入地震解釋層位和鄰井數據，建立地層三維模型，模擬水平井所鉆地層測井相應曲線，隨鉆時通過對比模擬曲線和實鉆曲線，調節地質導向模型，向前預測鉆前地層變化。以地質分層方式和地層屬性方式來顯示地層與軌跡相互關系，2種方式都可以實現地層建模。根據地層模型與軌跡相互位置關系以及地層自身的數據模擬出伽馬曲線和電阻率曲線。地質導向模型能方便進行模型調整，并根據調整后的模型進行曲線繪制，滿足地質導向工作需求。在實際工作中，能進行實時多井地層對比分析，在對比圖

中實時更新軌跡和隨鉆測井數據，對判斷鉆頭在地層中的位置及預測后續地層的情況起到很好的輔助作用。

圖7 Drilog儀器A4井電阻率及伽馬測井曲線

圖8為A4井地質導向圖。A4井鉆至測深2 208 m時，根據鄰井預測目的層頂垂深為1 668.5 m，比設計淺3 m，將一靶上移3 m，重新設計軌跡，按新設計軌跡鉆進；鉆至測深2 303 m時，井底井斜86°，考慮到地層下傾，深度比預測要深，穩斜鉆進；鉆至測深2 413 m時，垂深1 671.6 m，井斜85.32°，根據伽馬/電阻率判斷進入儲層，全力增斜至2 450 m，井斜89.2°，該井著陸完鉆，地質導向應用效果良好。

圖8 A4井地質導向

3 結論

1) Welleader系統與Drilog系統組合在渤海油田7口井作業過程中，儀器工作穩定。旋轉導向工具能夠按照地面發送的指令進行鉆井工作，可以滿足地質油藏指令要求，在狗腿度范圍內，實時控制井斜角，有效保證鉆頭在油層最佳位置鉆進。

2) 隨鉆測量數據準確可靠，能夠滿足井眼軌跡在油層中位置判斷的需要。近鉆頭動態連續井斜測量數據與MWD靜態井斜測量數據一致性好。

3) 隨鉆測井數據質量較高，從得到的測井曲線質量來看，曲線間對應關系較好，反映地層巖性和流體性質效果較好，可滿足測井解釋需求。

4) 地質導向模型使地層和軌跡關系可視化，更直觀，具有很強的人機交互能力和及時性，滿足旋轉導向和隨鉆測井儀器地質導向作業。

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ApplicationofWelleader&DrilogSystemintheBohaiOilfield

JIAN Zhijun1，SHANG Jie1，PENG Jinyong1，QIN Guilin2

(1.ChinaOilfieldServiceLimited，Beijing101149，China；2.LanpecTechnologiesLimited,Lanzhou730070,China)

The Welleaderrotary steerable drilling system and DrilogLWD system，which are researched by China Oilfield Service Limited，cover telemetry of mud pulse，trajectory measurement，gama logging，electromagnetic wave resistivity logging，power supplied by turbine generator，and rotary steering.At present，the 675-Type and 950-Type of Welleaderand Drilogsystems，which are applied in ?215.9 mm and ?311 mm boreholes respectively，and the application in the Bohai Oilfield yields good results.The key technological indexes approach the international level，which shows a good prospect.This paper focuses on the components and functions，as well as the application in the Bohai Oilfield.

rotary steerable drilling；logging while drilling；offshore oilfield

1001-3482(2017)06-0057-06

2017-05-09

中國海洋石油總公司“十三五”重大項目“Welleader2.0旋轉導向鉆井系統研制”(CNOOC-KJ 135 ZDXM 25ZHYF-1)

菅志軍(1966-)，男，內蒙古巴彥淖爾人，副教授，博士，主要從事隨鉆測井、旋轉導向鉆井等技術方向的研究。

TE951

B

10.3969/j.issn.1001-3482.2017.06.012