近鉆頭伽馬高精度實(shí)時(shí)成像技術(shù)研究與應(yīng)用

李繼博， 錢(qián)德儒， 鄭奕挺， 張 衛(wèi)， 吳金平

（1.頁(yè)巖油氣富集機(jī)理與有效開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102206；2.中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院，北京 102206）

隨著國(guó)內(nèi)外油氣勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)入中后期，新探明儲(chǔ)量大多處于邊緣地區(qū)，儲(chǔ)層含量少、分散、超薄，復(fù)雜的油藏地質(zhì)結(jié)構(gòu)使勘探開(kāi)發(fā)難度大幅增加，對(duì)井眼軌跡控制精度的要求也越來(lái)越高[1]。隨著隨鉆錄井、地質(zhì)導(dǎo)向等測(cè)量工具在鉆井中的大量應(yīng)用，伽馬數(shù)據(jù)成為區(qū)分地層巖性必須使用的資料之一[2]。常規(guī)MWD/LWD由于探測(cè)器安裝位置距離鉆頭通常在10 m以上，獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)存在較大延遲，降低了隨鉆決策和調(diào)整的及時(shí)性[3–4]。由于無(wú)法及時(shí)判斷所鉆地層的傾角和巖性，影響了井眼軌跡的控制精度，在復(fù)雜油藏開(kāi)發(fā)中后期，該問(wèn)題日趨明顯。

近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)將傳感器安裝在盡量靠近鉆頭的位置，從而可以更及時(shí)地獲得地層信息，國(guó)內(nèi)外油服公司先后研發(fā)了近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)[5–6]。由于工具越靠近鉆頭，所受到的振動(dòng)、壓力、沖擊、沖蝕等越嚴(yán)重，給參數(shù)采集和系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)很大難度；同時(shí)，如何在鉆具旋轉(zhuǎn)、不規(guī)則振動(dòng)和強(qiáng)沖擊的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高精度伽馬成像，也是該項(xiàng)技術(shù)需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。為此，筆者根據(jù)方位伽馬成像測(cè)井方法和機(jī)電一體化設(shè)計(jì)理論，研究了近鉆頭伽馬成像系統(tǒng)的成像測(cè)量方法和關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)了近鉆頭伽馬成像工具，開(kāi)發(fā)了地面實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)，為近鉆頭伽馬高精度實(shí)時(shí)成像技術(shù)在薄油層、傾角變化快地層的應(yīng)用提供了技術(shù)支持。

1 近鉆頭伽馬成像系統(tǒng)

地層巖石中含天然放射性核素（鈾系、釷系、鉀），其衰變時(shí)產(chǎn)生不同能量的伽馬射線。地層巖石的自然伽馬放射性主要是由鈾、釷和鉀的含量決定的。近鉆頭伽馬成像測(cè)井是將伽馬射線探測(cè)器和定向傳感器同時(shí)安裝在位于鉆頭和螺桿之間的鉆鋌內(nèi)部，并采用背面屏蔽、側(cè)向開(kāi)窗的方式來(lái)定向探測(cè)地層中某一扇區(qū)內(nèi)總的自然伽馬射線強(qiáng)度，隨著井下鉆具的旋轉(zhuǎn)掃描，可以獲取全井眼不同扇區(qū)地層的伽馬射線強(qiáng)度變化圖[7]，進(jìn)而反映地層的巖性變化（見(jiàn)圖1）。

圖1 近鉆頭伽馬成像測(cè)井原理Fig.1 Principle of near-bit gamma imaging logging

近鉆頭伽馬成像系統(tǒng)主要由近鉆頭測(cè)量短節(jié)、接收短節(jié)、隨鉆測(cè)量系統(tǒng)和地面接收成像設(shè)備等部分組成[8–10]。首先，測(cè)量短節(jié)測(cè)量地層方位伽馬、井底溫度、井斜角和鉆頭轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線短傳通道將數(shù)據(jù)跨螺桿傳輸至接收短節(jié)；然后，接收短節(jié)將接收到的近鉆頭數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理后發(fā)送給井下隨鉆測(cè)量系統(tǒng)，并借助鉆井液壓力脈沖上傳至地面接收成像設(shè)備中，供地質(zhì)導(dǎo)向軟件進(jìn)行成像顯示分析（見(jiàn)圖2）。地質(zhì)導(dǎo)向軟件對(duì)已鉆地層進(jìn)行判斷和解釋，并及時(shí)調(diào)整井眼軌跡，從而達(dá)到提高儲(chǔ)層鉆遇率的目的。

圖2 近鉆頭伽馬成像系統(tǒng)組成Fig.2 Composition of a near-bit gamma imaging system

近鉆頭伽馬成像系統(tǒng)的所有參數(shù)測(cè)量功能均能通過(guò)測(cè)量短節(jié)實(shí)現(xiàn)，主要技術(shù)指標(biāo)如下：1）井眼控制參數(shù)。復(fù)合鉆進(jìn)造斜率9°/30m，定向鉆進(jìn)造斜率17°/30m，定向鉆進(jìn)最大狗腿度為 17°/30m。2）測(cè)量參數(shù)。伽馬成像測(cè)量范圍0～500 API，實(shí)時(shí)8扇區(qū)存儲(chǔ)16扇區(qū)成像，動(dòng)態(tài)井斜角0°～180°，動(dòng)態(tài)井斜角精度±0.5°。3）工作環(huán)境參數(shù)。耐溫150 ℃，耐壓105 MPa，工作時(shí)間不短于 200 h。4）測(cè)量點(diǎn)距鉆頭距離。伽馬探測(cè)器0.50 m，井斜角傳感器0.70 m，無(wú)線短傳距離不小于11.50 m。

2 隨鉆伽馬成像測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)

近鉆頭伽馬成像系統(tǒng)的測(cè)量短節(jié)外側(cè)分布有伽馬射線探測(cè)器，提供分區(qū)方位測(cè)量。旋轉(zhuǎn)鉆井時(shí)，短節(jié)以二分之一圓周、八分之一圓周或十六分之一圓周為單位對(duì)全井壁進(jìn)行掃描測(cè)量，并連續(xù)記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)以電磁波形式通過(guò)測(cè)量短節(jié)發(fā)射天線跨螺桿發(fā)送給接收短節(jié)，接收短節(jié)將數(shù)據(jù)壓縮打包，通過(guò)隨鉆測(cè)量系統(tǒng)的鉆井液脈沖器發(fā)送至地面。

近鉆頭伽馬隨鉆成像工具裝在螺桿馬達(dá)兩端，測(cè)量短節(jié)在螺桿馬達(dá)與鉆頭之間，能夠跨螺桿與接收短節(jié)實(shí)現(xiàn)短距傳輸，并且提供足夠的空間存儲(chǔ)傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)。接收短節(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的接收及其與隨鉆測(cè)量系統(tǒng)的通訊，同時(shí)提供足夠的空間存儲(chǔ)接收到的數(shù)據(jù)。伽馬成像測(cè)量主要包括高轉(zhuǎn)速伽馬成像、動(dòng)態(tài)井斜角計(jì)算方法、地層相對(duì)傾角計(jì)算方法和跨螺桿無(wú)線傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)。

2.1 高轉(zhuǎn)速伽馬成像

伽馬成像短節(jié)對(duì)地層圓周的不同扇區(qū)分別進(jìn)行測(cè)量，獲得圓周不同扇區(qū)的數(shù)據(jù)集合。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，應(yīng)使晶體探頭體積和屏蔽層厚度最大化，探頭外側(cè)鉆鋌壁厚最小化，以實(shí)現(xiàn)伽馬靈敏度最大化的目的。鉆柱旋轉(zhuǎn)時(shí)，以井眼高邊為成像測(cè)量零點(diǎn)，系統(tǒng)最高測(cè)量精度是能實(shí)現(xiàn)至少每隔22.5°測(cè)量一次伽馬數(shù)據(jù)，并進(jìn)行記錄。

伽馬探測(cè)器和工具面磁傳感器在伽馬成像測(cè)量鉆具內(nèi)的布局為：1）伽馬探測(cè)器的伽馬敏感區(qū)域背向地層的內(nèi)側(cè)，采用伽馬屏蔽材料填充，以降低地層伽馬射線作用于伽馬探測(cè)器背部的強(qiáng)度；2）2個(gè)工具面?zhèn)鞲衅鞔怪辈贾糜跍y(cè)量鉆具內(nèi)（見(jiàn)圖3），伽馬測(cè)量扇區(qū)、時(shí)間與伽馬計(jì)數(shù)的關(guān)系如圖4所示。

圖3 鉆鋌內(nèi)伽馬探測(cè)器和磁傳感器的布局Fig.3 Layout of gamma detectors and magnetic sensors in a drill collar

圖4 扇區(qū)、時(shí)間、伽馬計(jì)數(shù)示意Fig.4 Schematic illustration of sectors, time, and gamma counting

2.2 動(dòng)態(tài)井斜角計(jì)算方法

近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向的關(guān)鍵是如何在鉆具旋轉(zhuǎn)、不規(guī)則振動(dòng)和強(qiáng)沖擊的環(huán)境下提取重力加速度信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)近鉆頭動(dòng)態(tài)井斜角的精確測(cè)量；同時(shí)，還需要根據(jù)溫度對(duì)傳感器的影響進(jìn)行溫漂補(bǔ)償。近鉆頭伽馬成像系統(tǒng)的測(cè)量短節(jié)上正交放置3個(gè)加速度傳感器 AX、 AY和 AZ，其中 AX和 AY為旋轉(zhuǎn)方向且互相垂直， AZ沿鉆柱軸向（見(jiàn)圖5）。根據(jù)鉆鋌旋轉(zhuǎn)、靜止和滑動(dòng)等狀態(tài)，分別計(jì)算不同的井斜角 α。

圖5 動(dòng)態(tài)井斜計(jì)算方法Fig.5 Calculation method of dynamic well deviation

鉆鋌不同狀態(tài)下的井斜角 α為：

式中：gXg，gYg，gZg分別為地面測(cè)量的重力加速度，m/s2；gXd，gYd，gZd分別為井下測(cè)量的重力加速度，m/s2。

2.3 地層相對(duì)傾角計(jì)算方法

地質(zhì)導(dǎo)向過(guò)程中，當(dāng)鉆頭穿過(guò)放射性不同地層邊界時(shí)，伽馬成像圖在地層邊界處呈正弦曲線特征，利用扇區(qū)伽馬成像圖可以精確反演井眼相對(duì)傾角，確定地層邊界，控制井眼軌跡。地質(zhì)導(dǎo)向工程人員可以根據(jù)正弦曲線的特征來(lái)估計(jì)地層相對(duì)傾角，從而指導(dǎo)鉆進(jìn)過(guò)程。國(guó)內(nèi)外的地質(zhì)導(dǎo)向軟件大多采用人工拾取方式拾取地層邊界處的正弦曲線，不僅工作量較大，而且不同解釋人員的解釋結(jié)果存在較大差異。隨鉆伽馬成像在提取正弦曲線時(shí)采用中值擬合法進(jìn)行自動(dòng)提取，該方法在不同方位伽馬曲線的中值處進(jìn)行插值求取其對(duì)應(yīng)的深度，再將深度和相應(yīng)的方位角進(jìn)行正弦擬合，從而得到地層邊界處的正弦曲線。圖6所示為在相對(duì)傾角80°的地層中利用中值擬合法拾取的正弦曲線，從圖6可以看出，利用中值擬合法拾取的正弦曲線可以較準(zhǔn)確地反映地層邊界。

圖6 中值擬合法拾取的地層邊界處正弦曲線Fig.6 Sine curves at the stratigraphic boundary obtained by median fitting method

首先利用隨鉆過(guò)程中測(cè)量得到的隨方位和深度變化的伽馬值進(jìn)行成像，然后根據(jù)成像信息來(lái)估計(jì)井眼相對(duì)傾角的變化趨勢(shì)，從而調(diào)整鉆頭方向，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向鉆進(jìn)。利用成像結(jié)果計(jì)算相對(duì)傾角 αr的公式為[11]：

式中：H為伽馬成像圖正弦波高度值，即伽馬成像圖中地層邊界正弦曲線的波峰與波谷的垂直距離（見(jiàn)圖7），m；D為井眼直徑，m；d為垂直井軸方向上觀測(cè)到的伽馬成像的地層深度，也稱伽馬成像深度, m。

圖7 傾斜地層的隨鉆伽馬成像圖Fig.7 Gamma images while drilling for the inclined strata

H可以從伽馬成像圖中得到，但是由于H受到井眼和地層條件的影響，因而計(jì)算得到的相對(duì)傾角也會(huì)受到井眼和地層條件的影響。

2.4 跨螺桿無(wú)線傳輸

測(cè)量的近鉆頭數(shù)據(jù)需要跨過(guò)螺桿傳輸?shù)浇邮斩坦?jié)才能通過(guò)隨鉆測(cè)量系統(tǒng)傳輸至地面，常用的傳輸方式有電磁波、超聲波和導(dǎo)線[12–14]，由于超聲波和導(dǎo)線傳輸?shù)膬x器維護(hù)不便且費(fèi)用昂貴，因此采用無(wú)線磁偶極子短傳技術(shù)。與其他傳輸方式相比，無(wú)線磁偶極子短傳技術(shù)具有可靠性高、誤碼率低等特點(diǎn)，尤其適用于油基鉆井液和高礦化度鉆井液。該技術(shù)建立無(wú)線電磁傳輸信道的方法是：用2個(gè)繞有線圈的磁環(huán)作為發(fā)射天線和接收天線，兩磁環(huán)分別裝在測(cè)量短節(jié)和接收短節(jié)上，測(cè)量短節(jié)上安裝的是發(fā)射天線，接收短節(jié)上安裝的是接收天線（見(jiàn)圖8）。

圖8 無(wú)線電磁短傳信道構(gòu)成Fig.8 Structure of a short wireless electromagnetic transmission channel

無(wú)線傳輸?shù)墓ぷ髟硎牵簩⒔@頭測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，放大成頻率為f的信號(hào)電流施加到發(fā)射天線上，在信號(hào)電流的激勵(lì)下產(chǎn)生頻率為f的交變磁場(chǎng)，而這交變磁場(chǎng)又在接收天線上感應(yīng)出電磁信號(hào)，經(jīng)過(guò)多級(jí)放大、噪聲濾波、解調(diào)和信號(hào)檢波等一系列處理，最終還原出近鉆頭測(cè)量數(shù)據(jù)。電磁信號(hào)在井下傳播除與自身頻率和傳輸介質(zhì)有關(guān)外，還與天線的設(shè)計(jì)形式、發(fā)射方向和功率有關(guān)。

建立無(wú)線電磁短傳信道的方法是：接收天線接收的微弱信號(hào)經(jīng)接收電路放大并處理，信號(hào)傳輸處理過(guò)程中，受螺桿、地層、鉆井液及放大電路自身噪聲的影響，傳輸可靠性較差。為提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?，需要進(jìn)行調(diào)制，并加入信道糾錯(cuò)編碼技術(shù)。通信系統(tǒng)可以采用多種調(diào)制方式對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，最常用的是相移鍵控調(diào)制方式，其中二進(jìn)制相移鍵控（BPSK）是靈敏度最高的相移鍵控調(diào)制方式，同時(shí)BPSK調(diào)制信號(hào)在接收端的調(diào)制處理也更簡(jiǎn)單[15]。BPSK信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：

式中：g(t)是單個(gè)矩形脈沖；Ts為脈寬；；ωc為載波頻率；t為時(shí)間；an為輸入基帶信號(hào)。輸入基帶信號(hào)的特征為：

可見(jiàn)，在一個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間Ts內(nèi)e0(t)為：

即發(fā)送碼元1時(shí)，eBPSK(t)的相位取π；發(fā)送碼元0時(shí)，eBPSK(t)的相位取0。通過(guò)不同相位的載波來(lái)表示傳輸數(shù)據(jù)信息的調(diào)制方式，稱為絕對(duì)相移的相位鍵控方式。

3 短節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及力學(xué)分析

近鉆頭伽馬短節(jié)搭載了多個(gè)功能復(fù)雜的電子電路系統(tǒng)，包括各種探測(cè)器、電路板和供電電池等，同時(shí)還需要承載鉆進(jìn)破巖作用力，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性是實(shí)現(xiàn)測(cè)量、傳輸?shù)裙δ艿幕A(chǔ)和關(guān)鍵。由于短節(jié)上需要加工各種凹槽放置各種電子電路系統(tǒng)，導(dǎo)致其具有多個(gè)危險(xiǎn)截面，本體要承受拉、壓、彎、扭等交變載荷，經(jīng)分析計(jì)算短節(jié)能夠滿足抗拉、抗壓、抗彎強(qiáng)度要求，為了保證開(kāi)槽鉆鋌在一定扭矩下具有足夠抗扭特性，需要計(jì)算鉆鋌開(kāi)槽后所能夠承受的最大扭矩。鉆鋌開(kāi)槽之后結(jié)構(gòu)復(fù)雜，理論求解計(jì)算難以實(shí)現(xiàn)，因此，采用有限元法建立鉆鋌開(kāi)槽后的有限元模型，對(duì)其進(jìn)行靜力分析，以評(píng)估鉆鋌開(kāi)槽后承受最大扭矩時(shí)的安全性。

測(cè)量短節(jié)內(nèi)有內(nèi)部過(guò)流通道、外部有安裝電路板、傳感器、發(fā)射天線和電池的槽，進(jìn)行強(qiáng)度分析時(shí)，根據(jù)扣型選用最大上扣扭矩21.658 kN·m作為受力條件[16]，短節(jié)承受的最大應(yīng)力位于中部靠近密封圈槽處，達(dá)到2.197 MPa（見(jiàn)圖9）。最大應(yīng)力小于鉆鋌能夠承受的應(yīng)力，表明測(cè)量短節(jié)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求。

圖9 測(cè)量短節(jié)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力圖Fig.9 Torsional stress of a measuring nipple

4 地面實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)

地面實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)對(duì)隨鉆方位伽馬數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、解碼、預(yù)處理、實(shí)時(shí)顯示和導(dǎo)向應(yīng)用。伽馬數(shù)據(jù)在進(jìn)行了井深校正和成像預(yù)處理后，就可以用于地質(zhì)構(gòu)造和地層巖性的識(shí)別。方位伽馬數(shù)據(jù)通常采用成像圖方式進(jìn)行展示和應(yīng)用[17]。成像圖的顯示主要包括沿井眼軌跡方向顯示、沿水平方向投影顯示和沿垂向方向投影顯示等3部分（見(jiàn)圖10，圖中：U，D，L和R分別表示上、下、左、右方位；GRU，GRD，GRL和GRR分別為上、下、左、右伽馬曲線）。沿井眼軌跡顯示伽馬探測(cè)器在鉆進(jìn)中的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)；水平投影顯示地層沿徑向延伸的變化情況，識(shí)別徑向上地質(zhì)構(gòu)造變化；垂直投影顯示則用來(lái)識(shí)別地層沿垂向的巖性變化。

圖10 地面實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)顯示界面Fig.10 Display interface of a real-time surface imaging system

地面實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)還可以對(duì)井下傳輸上來(lái)的方位伽馬數(shù)據(jù)進(jìn)行精細(xì)化成像處理，形成多扇區(qū)地層成像圖。井下方位伽馬數(shù)據(jù)實(shí)際上是由一系列數(shù)據(jù)線構(gòu)成，地面讀取后進(jìn)行濾波、插值、擬合處理，形成更加均勻光滑的成像圖。地面實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了隨鉆遙測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊、井深跟蹤、伽馬成像數(shù)據(jù)處理顯示和井眼軌跡繪制，而且方位伽馬數(shù)據(jù)帶有方位信息，可以準(zhǔn)確判斷鉆頭在地層的位置，預(yù)測(cè)地層走向及井眼相對(duì)傾角變化趨勢(shì)。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

近鉆頭伽馬高精度實(shí)時(shí)成像技術(shù)已在多個(gè)油田10余口井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，取得了較好的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果。勝利油田臨盤(pán)油區(qū)某井設(shè)計(jì)垂深2 123.00 m，水平段長(zhǎng) 789.00 m，A靶點(diǎn)儲(chǔ)層頂垂深 2 118.00 m、底垂深 2 128.00 m，B靶點(diǎn)儲(chǔ)層頂垂深 2 116.00 m、底垂深2 126.00 m。近鉆頭伽馬成像系統(tǒng)入井鉆具組合為?215.9 mm金剛石鉆頭+近鉆頭測(cè)量短節(jié)+1.25°單彎螺桿+浮閥+接收短節(jié)+常規(guī)MWD+無(wú)磁承壓鉆桿+加重鉆桿+?127.0 mm常規(guī)鉆桿。近鉆頭方位伽馬零長(zhǎng)為0.74 m，遠(yuǎn)端MWD方位伽馬零長(zhǎng)為15.90 m。

二開(kāi)近鉆頭伽馬成像系統(tǒng)入井后，累計(jì)進(jìn)尺1 200.00 m，累計(jì)工作時(shí)間超過(guò) 100 h，整個(gè)二開(kāi)期間伽馬測(cè)量數(shù)據(jù)穩(wěn)定，地層參數(shù)變化清晰，進(jìn)入A靶點(diǎn)后通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控伽馬值的變化趨勢(shì)，及時(shí)調(diào)整井眼軌跡，保證了鉆頭在預(yù)定儲(chǔ)層中穿行，最終該井進(jìn)行了3趟鉆施工，水平段儲(chǔ)層鉆遇率達(dá)到96%。根據(jù)近鉆頭伽馬實(shí)時(shí)成像圖，能夠很容易判斷鉆頭是否出儲(chǔ)層（見(jiàn)圖11），從井深 2 148.00 m 開(kāi)始近鉆頭上（或頂）、下（或底）伽馬值開(kāi)始升高，成像圖由亮變暗，表明開(kāi)始進(jìn)入高放射性泥巖層段，這與地面巖屑伽馬測(cè)量?jī)x測(cè)量結(jié)果一致，結(jié)合地面實(shí)時(shí)成像軟件計(jì)算出相對(duì)傾角為1.2°，需要及時(shí)調(diào)整井斜角，以4.0°/30m的糾斜能力回調(diào)，需要約19.00 m重新回到儲(chǔ)層，儲(chǔ)層鉆遇率約損失2.4%；若以常規(guī)的遠(yuǎn)端MWD方位伽馬作為測(cè)量依據(jù)，則從發(fā)現(xiàn)鉆頭出層到調(diào)整回儲(chǔ)層需要約49.00 m，儲(chǔ)層鉆遇率損失約6.2%?？梢?jiàn)，采用近鉆頭伽馬成像系統(tǒng)能夠大幅提高儲(chǔ)層鉆遇率。

圖11 近鉆頭伽馬現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)Fig.11 Real-time data of near-bit gamma imaging

6 結(jié) 論

1）近鉆頭伽馬成像系統(tǒng)采用機(jī)械電子一體化設(shè)計(jì)，將常規(guī)LWD導(dǎo)向時(shí)的測(cè)量盲區(qū)由10.00 m多縮短至不到1.00 m，能夠?qū)崿F(xiàn)近鉆頭地質(zhì)參數(shù)測(cè)量和數(shù)據(jù)傳輸，可提前發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)層邊界和相對(duì)傾角并及時(shí)調(diào)整井眼軌跡，從而提高儲(chǔ)層鉆遇率。

2）近鉆頭伽馬成像系統(tǒng)解決了靠近鉆頭位置強(qiáng)振動(dòng)、高轉(zhuǎn)速條件下的伽馬精確測(cè)量、高精度隨鉆成像、跨螺桿數(shù)據(jù)傳輸和復(fù)雜截面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等難題，為地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

3）近鉆頭伽馬高精度成像技術(shù)在定向井、水平井勘探開(kāi)發(fā)中具有良好的應(yīng)用前景，尤其在薄油層、構(gòu)造不確定性較高和橫向變化大的區(qū)塊應(yīng)用時(shí)優(yōu)勢(shì)更加明顯，通過(guò)伽馬成像實(shí)時(shí)監(jiān)控鉆頭位置，可以保證井眼軌跡在優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層中穿行，提高儲(chǔ)層鉆遇率。