Welleader及Drilog系统在渤海油田的应用

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(1.中海油田服务股份有限公司，北京 101149；2.甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司，兰州 730070)

Welleader及Drilog系统在渤海油田的应用

菅志军1，尚捷1，彭劲勇1，秦桂林2

(1.中海油田服务股份有限公司，北京 101149；2.甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司，兰州 730070)

Welleader及Drilog系统是中海油田服务股份有限公司研制的旋转导向钻井系统及随钻测井系统，功能包括泥浆脉冲数据遥传、井眼轨迹测量、自然伽玛测井、电磁波电阻率测井、涡轮发电机供电及旋转导向等。已经形成675系列(适应ø215.9 mm井眼)和950系列(适应ø311 mm 井眼)产品，并在海上油田进行应用，取得了良好的效果，主要技术指标接近当前国际水平。介绍了该系统的基本组成、功能特征及在渤海油田的应用效果。

旋转导向；随钻测井；海上油田

旋转导向钻井技术是石油勘探开发领域的高端前沿技术，旋转导向技术可替代传统的泥浆马达和弯接头，能够全井段旋转钻定向井，调整控制井眼轨迹效果好，井身质量高，钻井速度快，井眼清洁好，降低了定向钻井的工程风险。旋转导向钻井技术与随钻测井技术结合，在钻大斜度井、水平井、分支井、大位移井时，能够精确导向进入油层的最佳位置[1-3]。在国际市场上，以Schlumberger，Baker Hughes，Halliburton为代表的国际大公司占据了70%以上的市场份额。中海油田服务股份有限公司从2008年开始研发，目前已经形成了675系列(适应ø215.9 mm井眼)和950系列(适应ø311 mm 井眼)的Welleader旋转导向钻井系统及Drilog随钻测井系统产品，并实现了商业化的应用，累计完成20口定向井及水平井作业。累计进尺11 353 m，累计循环时间1 412 h，取得良好的效果。

1 系统组成及原理特点

Welleader系统井下仪器主要由导向力控制仪、井下涡轮发电机短节及柔性短节组成。主要技术特征是导向力控制仪采用推靠式导向原理，由电机驱动液压系统分别驱动3个导向翼肋，形成对井壁的推靠力，通过压力反馈对3个翼肋的导向力实现闭环控制[1]；采用泥浆驱动的井下涡轮发电机为井下系统提供电源[4-5]；不旋转套与旋转轴之间的电能及信号的双向传输采用感应耦合技术[6-8]；由三轴正交的加速度计实现近钻头井斜角及重力高边工具面测量；采用程控分流的流量调制技术实现地面指令的下传。

Drilog系统井下仪器由MWD定向测量仪、工程参数测量仪及随钻电磁波电阻率自然伽马测量仪组成。主要技术特征是采用泥浆正脉冲发生器作为井下信息上传通道；三轴正交的磁通门及加速度计实现井眼的井斜、方位及工具面角测量；井下工程参数测量包括超声井径测量，环空压力测量及振动、冲击测量；随钻电磁波电阻率测量采用四发双收400 kHz/2MHz双频补偿结构，自然伽马测量采用2组180°对称分布的NaI闪烁晶体探测器，电阻率及伽马测量传感器集成在一根钻铤上。

Welleader系统与Drilog系统采用统一的地面系统软硬件平台，实现地面指令的下传及井下上传信息的采集、处理等，采用WITS/WITSML数据格式实现远程传输，地质导向软件及旋转导向系统力学分析软件可挂接到地面系统软件平台。Welleader系统与Drilog系统仪器组合及总体架构如图1所示[9-10]。

图1 Welleader系统与Drilog系统仪器组合及总体架构

2 技术应用

2.1 现场应用

在完成实验井实钻试验后，2015年，675型Welleader旋转导向系统与Drilog随钻测井系统组合在渤海油田累计完成7口定向井及水平井生产作业。生产作业累计进尺4 636 m，最大井斜90.9°，最大造斜率5.5(°)/30m，最大井深2 611 m，单串仪器最长循环时间150.03 h。成功应用地质导向软件及实时远程传输技术，取得良好效果。Welleader系统与Drilog系统在渤海油田生产作业数据如表1。

表1 作业数据统计

2.2 钻具组合及钻井参数

以A4井为例，钻具组合为ø215.90 mm PDC钻头 +ø177.80 mm Welleader+ø177.80 mm电阻率伽马测井仪+ø177.8 mm工程参数测量仪+ø177.8 mm随钻测量仪+ø171.45 mm无磁钻铤+ø165.10 mm浮阀短接+ø158.75 mm震击器+ø127 mm加重钻杆×12根+ø127 mm钻杆。使用BEST的TS1951RS型号钻头，水眼采用16×7。

钻井参数：转速为100～120 r/min，排量为1600～1900 L/min，钻压为40～80 kN。

2.3 井眼轨迹控制效果

在A4井作业中，作业井段井斜角变化33.7～89.5°，方位角变化162.7～97.93°，定向钻井轨迹控制良好，满足设计要求。A4井的井眼轨迹如图2所示。

图2 A4井眼轨迹

馆陶组地层，平均机械钻速20.09 m，导向力35.19%，造斜率2.97(°)/30m；东营组地层，平均机械钻速25.94 m，导向力60.81%，造斜率3.45(°)/30m。近钻头动态连续井斜测量数据与随钻测量仪静态井斜测量数据一致性很好，如图3所示。

图3 近钻头动态测量与随钻测量仪静态测量数据对比

作业中指令下发成功率高，造斜率稳定。仪器入井时间118 h，循环时间87.6 h，纯钻时间30.7 h。

A6井水平井段的砂岩段，64%导向力可以实现4.5(°)/30m造斜能力，可实现稳斜、增斜和降斜。

钻井过程中，2 318～2 450 m井段，按照设计增至90°左右；2 450～2 477 m井段，地质要求井斜降至88.5°左右；2 477～2 611 m井段，地质要求井斜降至90°左右。Welleader旋转导向仪器能够很好地按照指令实现井眼轨迹的调整，满足甲方地质导向和钻井施工的控制需求，如图4所示。

2.4 测量性能

A4井测井曲线如图5所示。从得到的测井曲线质量来看，随钻测井数据质量较高，能够满足测井解释需要。Drilog电阻率测井曲线与国外某公司的仪器测井曲线对比重复性良好。

图4 A6井水平段井眼轨迹调整

图5 A4井电阻率测井曲线

Drilog随钻电阻率及伽马测井曲线能较好地反映地层特征，薄致密层反映良好，入层时各探测深度曲线匹配关系正常，Drilog随钻电阻率及伽马仪在A7井测井曲线如图6所示。

Drilog随钻电阻率及伽马测井曲线在大套砂岩中，油水关系响应正常，由于钻速较快，无明显侵入，不同探测深度电阻率曲线基本重合。Drilog随钻电阻率及伽马仪在A4井测井曲线如图7所示。

图6 Drilog仪器A7井电阻率及伽马测井曲线

2.5 地质导向软件的应用

钻井过程中应用了地质导向软件。本软件通过加入地震解释层位和邻井数据，建立地层三维模型，模拟水平井所钻地层测井相应曲线，随钻时通过对比模拟曲线和实钻曲线，调节地质导向模型，向前预测钻前地层变化。以地质分层方式和地层属性方式来显示地层与轨迹相互关系，2种方式都可以实现地层建模。根据地层模型与轨迹相互位置关系以及地层自身的数据模拟出伽马曲线和电阻率曲线。地质导向模型能方便进行模型调整，并根据调整后的模型进行曲线绘制，满足地质导向工作需求。在实际工作中，能进行实时多井地层对比分析，在对比图

中实时更新轨迹和随钻测井数据，对判断钻头在地层中的位置及预测后续地层的情况起到很好的辅助作用。

图7 Drilog仪器A4井电阻率及伽马测井曲线

图8为A4井地质导向图。A4井钻至测深2 208 m时，根据邻井预测目的层顶垂深为1 668.5 m，比设计浅3 m，将一靶上移3 m，重新设计轨迹，按新设计轨迹钻进；钻至测深2 303 m时，井底井斜86°，考虑到地层下倾，深度比预测要深，稳斜钻进；钻至测深2 413 m时，垂深1 671.6 m，井斜85.32°，根据伽马/电阻率判断进入储层，全力增斜至2 450 m，井斜89.2°，该井着陆完钻，地质导向应用效果良好。

图8 A4井地质导向

3 结论

1) Welleader系统与Drilog系统组合在渤海油田7口井作业过程中，仪器工作稳定。旋转导向工具能够按照地面发送的指令进行钻井工作，可以满足地质油藏指令要求，在狗腿度范围内，实时控制井斜角，有效保证钻头在油层最佳位置钻进。

2) 随钻测量数据准确可靠，能够满足井眼轨迹在油层中位置判断的需要。近钻头动态连续井斜测量数据与MWD静态井斜测量数据一致性好。

3) 随钻测井数据质量较高，从得到的测井曲线质量来看，曲线间对应关系较好，反映地层岩性和流体性质效果较好，可满足测井解释需求。

4) 地质导向模型使地层和轨迹关系可视化，更直观，具有很强的人机交互能力和及时性，满足旋转导向和随钻测井仪器地质导向作业。

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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 ø215.9 mm and ø311 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

中国海洋石油总公司“十三五”重大项目“Welleader2.0旋转导向钻井系统研制”(CNOOC-KJ 135 ZDXM 25ZHYF-1)

菅志军(1966-)，男，内蒙古巴彦淖尔人，副教授，博士，主要从事随钻测井、旋转导向钻井等技术方向的研究。

TE951

B

10.3969/j.issn.1001-3482.2017.06.012