隨鉆前探技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢

Current StatusandDevelopment TrendofLook-Ahead While Drilling Technology

Yan Sen ^1，2 Gao Wenkai2Zhang Xiaohui3Wang JiajinZhang Chunhua2Jia Hengtian2Cao Chong2 （1.PetroChinaResearch Instituteof PetroleumExplorationamp;Development;；2.CNPCEngineering TechnologyRamp;DCompanyLim ited;3.CNPC Daqing Drilling Engineering Company）

Abstract：Asone ofthe key emerging technologies in the fieldof logging while drilling （LWD），the lookahead wiledrilling（LAWD）technologycan perform real-time detection on undrilled formation in frontof the bit， effctively reducing therisk of drilling accidents and improving drilling efficiency.In this paper，theLAWD technology was clasified，the working principles of electromagnetic LAWD，acoustic LAWDand seismic LAWD were introduced，and their respective advantages and disadvantages were compared.The development history of LAWD toolsand instruments was brieflydescribed，andtheir application was analyzed.Moreover，itis indicated that the fusionof multiple methods is a key trendof LAWD technology in the future.Finally，the folowing suggestions are put forward：（1） the electromagnetic LAWD technology should develop towards multi-frequency and multi-spacing measurement mode；（2） the research on the phased array acoustic LAWD theoryand technology should be strengthened，or the technology such as enhancing the look-ahead acoustic wave energyby pre-positioning the ultrasonic transducer should be explored to laya technical foundation forthe developmentof subsequent acoustic LAWD instruments；and（3）the research and development of VSPwhile driling technology，including the development of high-accuracy sensors and the exploration of using downhole vibroseis to replace drill-bit source should be increased，so as to overcome the problem of PDC bit source.The research results provide technical support for the efficient and safe development of oil and gas resources in China.

Keywords： LAWD;LWD； seismic while drilling; electromagnetic wave;acoustic LAWD； stratigraphic prediction; phased array

0 引言

隨鉆測井技術(shù)（LoggingWhileDrilling，LWD）是一種在鉆井過程中通過將測量儀器集成于鉆具中進(jìn)行作業(yè)的技術(shù)，能夠執(zhí)行傳統(tǒng)電纜測井作業(yè)，同時(shí)具備將數(shù)據(jù)即時(shí)傳回地面的能力[1]。隨鉆前探技術(shù)作為LWD技術(shù)發(fā)展的方向之一，實(shí)現(xiàn)針對鉆頭前方未鉆地層信息的測量及預(yù)測。與地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)不同，地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)主要針對水平井而言，水平井地質(zhì)導(dǎo)向主要依靠徑向測量來保證鉆頭始終在儲層中鉆進(jìn)。隨鉆前探技術(shù)的目的主要是及時(shí)了解鉆頭前未鉆開地層信息，保障安全鉆進(jìn)，提高鉆進(jìn)效率，其主要用于直井中卡準(zhǔn)地層。隨鉆前探技術(shù)根據(jù)測量方式主要分為隨鉆電磁波前探、隨鉆聲波前探以及隨鉆地震前探3類。筆者在簡要分析不同隨鉆前探技術(shù)方法原理的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對隨鉆前探工具和儀器研發(fā)進(jìn)展進(jìn)行了綜述，并介紹了當(dāng)下先進(jìn)前探技術(shù)應(yīng)用的典型案例。同時(shí)對比分析了國內(nèi)外的技術(shù)現(xiàn)狀，并對下一步隨鉆前探技術(shù)的發(fā)展提出建議，以期為我國油氣資源的重要高效開發(fā)提供技術(shù)支撐。

1隨鉆前探技術(shù)工作原理與分類

1.1隨鉆前探技術(shù)工作原理

1.1.1隨鉆電磁波前探

隨鉆電磁波前探技術(shù)基于隨鉆方位電磁波測井技術(shù)發(fā)展而來，其通過測量不同源距接收線圈間的感應(yīng)電動(dòng)勢的幅度比和相位差來反演地層信息，工作原理如圖1所示。隨鉆電磁波前探儀器除了配備軸向線圈以外，還加裝了傾角和正交的線圈，測得的電壓信號中包含多重方向分量信號；儀器探測深度相對較深，從而增強(qiáng)尚未鉆透地層的界面方位和距離的探測能力[2]，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)前探功能；通過對所接收的信號進(jìn)行反演并轉(zhuǎn)化為地層信息，能夠主動(dòng)探測鉆頭前方地層電磁特性，已在油氣田開發(fā)的邊界識別中發(fā)揮重要作用。

1.1.2隨鉆聲波前探

隨鉆聲波測井是通過安裝于鉆上的聲源和接收器進(jìn)行鉆井過程中地層彈性參數(shù)的測量，根據(jù)地層的聲波速度、聲波衰減與巖石的性質(zhì)及巖石孔隙中流體關(guān)系，反演獲取地層信息[3-5]。隨鉆聲波前探技術(shù)基于隨鉆聲波測井技術(shù)發(fā)展而來，通過在軸向上對聲場進(jìn)行控制，使聲波能量向鉆頭前方地層進(jìn)行輻射，再通過分析接收到的反射波信號實(shí)現(xiàn)隨鉆前探功能[6]。

1.1.3隨鉆地震前探

隨鉆地震前探利用地震波在地下構(gòu)造中引起的反射獲取鉆頭前方的地質(zhì)體信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)前探功能。由于地震波的頻率較低，在地層中的衰減速度較慢，能夠傳播更遠(yuǎn)的距離，所以前探距離能夠達(dá)到數(shù)百米。隨鉆地震前探技術(shù)包括鉆頭隨鉆地震（Drill-BitSWD，DB-SWD）技術(shù)和隨鉆垂直地震剖面（VSPWhileDrilling，VSP-WD）技術(shù)（見圖2）。DB-SWD技術(shù)利用鉆井過程中鉆頭破巖產(chǎn)生的振動(dòng)作為震源，通過位于鉆柱頂端及地表的檢波器接收地震信號，進(jìn)而對接收到的地震信號進(jìn)行分析處理得到前探地層信息[7-9]。VSP-WD技術(shù)采用的是常規(guī)VSP的觀測系統(tǒng)[10]，利用炸藥、氣槍、震源車等地面震源，通過集成于井下隨鉆工具上的地震檢波器進(jìn)行記錄來獲取VSP數(shù)據(jù)，又被稱為隨鉆地震測量[11]。

1.2隨鉆前探工作原理對比

隨鉆電磁波前探、隨鉆聲波前探及隨鉆地震前探各有優(yōu)勢及不足。隨鉆電磁波前探能提供高分辨率的地層電性信息，其測量精度小于 1m ，有助于準(zhǔn)確識別鉆頭前方的地層界面和巖石電性變化，電磁波對鉆井波的適應(yīng)性更廣，能在不同導(dǎo)電性質(zhì)的鉆井波中工作。目前隨鉆電磁波電阻率測井儀器主要應(yīng)用于水平井地質(zhì)導(dǎo)向周向探測，附帶了前探作用，前探技術(shù)應(yīng)用效果不穩(wěn)定；同時(shí)，該方法不適用于高電阻率和電性質(zhì)不顯著的地質(zhì)環(huán)境。

隨鉆聲波前探采集的數(shù)據(jù)可以用來確定孔隙度、孔隙壓力和巖石力學(xué)參數(shù)，以及氣層識別、裂縫評價(jià)和地震資料時(shí)深關(guān)系校正等。但目前隨鉆聲波前探技術(shù)還處在理論階段，制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素是暫無有效方法提高向鉆頭前方輻射的聲波能量，無法滿足工程上隨鉆前探的需求。

隨鉆地震前探能夠探測距離鉆頭幾百米到幾千米內(nèi)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，有助于大范圍內(nèi)的地質(zhì)預(yù)測，地震波數(shù)據(jù)能提供地下結(jié)構(gòu)的連續(xù)剖面圖，有助于識別地質(zhì)斷層、鹽丘等復(fù)雜結(jié)構(gòu)。但隨鉆地震信號分辨率低，無法在“米級精度”上指導(dǎo)鉆井工程。其中，在軟地層、深井和高井斜等情況下，DB-SWD技術(shù)的應(yīng)用效果不佳；VSP-WD技術(shù)適用范圍較大，相比DB-SWD數(shù)據(jù)信噪比高，但由于是在地面進(jìn)行震源激發(fā)，到達(dá)鉆頭前方的地震能量較弱，前探信號信噪比較低。

表1列舉了3種隨鉆前探技術(shù)的參數(shù)及性能對比。

2 隨鉆前探工具和儀器研發(fā)進(jìn)展

2.1隨鉆電磁波前探工具研發(fā)進(jìn)展

SLB公司于2008年和2010年分別推出了Peri-ScopeHD和DDR-LWD電磁波電阻率測量工具，這些設(shè)備的遠(yuǎn)探測范圍可以達(dá)到 30m ，同時(shí)擁有一定程度的前向探測功能。2016年挪威石油公司（Statoil）與SLB公司合作，推出2個(gè)隨鉆電磁前探儀器樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的隨鉆前探功能。2019年，SLB公司發(fā)布了IriSphere隨鉆前探測井儀器，標(biāo)志著隨鉆前探技術(shù)被商業(yè)化應(yīng)用[12]，如圖3所示。該儀器基于GeoSphere超深油藏描繪儀器發(fā)展而來，通過采用1個(gè)多頻發(fā)射短節(jié)（T）與多

個(gè)相同接收短節(jié)（R）的工具設(shè)置，根據(jù)所采集的已鉆地層和鉆頭前方測量數(shù)據(jù)，應(yīng)用地質(zhì)導(dǎo)向軟件反演出鉆頭前方地層的電阻率特征，從而實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)期間的前探功能，探測深度達(dá)到鉆頭前方30m[13]。2020年，Halliburton 公司推出 BrightStar@隨鉆前探電阻率儀器，通過使用超深方位電阻率測量技術(shù)和反演處理方法，可以有效處理和識別傾斜度高達(dá) 40^° 的地層與流體邊界識別問題。該儀器能進(jìn)行3種測距和2種頻率下的近鉆頭相位偏移與衰減電阻率測量，包括各向異性及井筒相對傾角的測量，近鉆頭附近傳感器測量，以及在緊湊型鉆挺中進(jìn)行的近井壁和超深電阻率測量[14]。

隨鉆前探工具探測區(qū)間被劃分為側(cè)視區(qū)（位于發(fā)射器和接收器之間）、后視區(qū)和前視區(qū)（見圖4）。在水平井或大斜度定向井中，側(cè)視區(qū)域測量與其他深度定向電阻率測量相結(jié)合，主要用于測量周圍地層信息。在垂直或接近垂直井中，來自側(cè)視區(qū)和后視區(qū)的信息可用于增強(qiáng)前探準(zhǔn)確性，從而精確刻畫鉆頭前方地層的電阻率剖面。與常規(guī)方位電磁波電阻率測試工具類似，其主要應(yīng)用于水平井地質(zhì)導(dǎo)向，附帶了前探的作用。

中海油服DWPR隨鉆方位電磁波電阻率儀器遠(yuǎn)探距離 6.8m ，可提供源距609.6、1016.0、2028.8和 2438.4mm 不同探測深度的地質(zhì)信號，以及源距609.6和 2438.4mm 的各向異性信號。中石油GW-LWD隨鉆方位電磁波電阻率儀器遠(yuǎn)探距離 2.2m ，耐溫 150°C ，耐壓 140MPa ，工作時(shí)長300h ，適應(yīng)井眼直徑 149.3～311.2mm^[1 5]。但國內(nèi)隨鉆方位電磁波電阻率儀器僅實(shí)現(xiàn)邊界探測，未實(shí)現(xiàn)前探功能。中國石油集團(tuán)測井有限公司的前探電阻率測井關(guān)鍵技術(shù)已取得突破，已經(jīng)建立了較完整的隨鉆電磁波電阻率遠(yuǎn)探和前探方法[16-18]，進(jìn)行了隨鉆電磁波前探模型搭建，并通過數(shù)值模擬和物理試驗(yàn)進(jìn)行模型驗(yàn)證[19]，但距離商業(yè)化應(yīng)用還存在一定距離。綜上，國內(nèi)在隨鉆電磁波前探技術(shù)理論及物理試驗(yàn)方面取得一定進(jìn)展，但與國外同類型產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)程還存在較大差距。

2.2隨鉆聲波前探技術(shù)現(xiàn)狀

在隨鉆聲波前探技術(shù)的方法和應(yīng)用方面，國際上相關(guān)公司已進(jìn)行相應(yīng)研究。多年的研究與優(yōu)化使得隨鉆聲波測井技術(shù)經(jīng)歷了若干發(fā)展階段，包括從窄帶頻率激發(fā)向?qū)拵ьl率激發(fā)的轉(zhuǎn)變，從單極子配置向四極子配置的演變等。目前，市場上被廣泛采用的隨鉆四極子聲波測井儀器主要包括SLB公司的SonicScope、貝克休斯公司的APX和Halliburton公司的XBAT。隨鉆前探需要對鉆頭前方地層界面及異常區(qū)域進(jìn)行探測，而傳統(tǒng)隨鉆聲波測井儀器無法在軸向上對聲場進(jìn)行控制，僅有極少部分能量向鉆頭前方輻射，無法滿足隨鉆前探的需求。故針對隨鉆聲波前探方面，國外暫無相關(guān)商業(yè)化儀器面世。

近年來，國內(nèi)在隨鉆聲波前探技術(shù)理論研究和數(shù)值模擬方面取得一定研究進(jìn)展。王菁等[20采用井下發(fā)射和接收偶極橫波的方式對鉆頭前方地質(zhì)體進(jìn)行探測，通過數(shù)值模擬驗(yàn)證偶極橫波探測鉆頭前方地質(zhì)體的可行性。車小花等[2通過在聲波測井中引入相控陣技術(shù)，調(diào)節(jié)聲波接收器接收信號的延遲時(shí)間，從而收到向指定方向進(jìn)行聲波能量接收的效果。楊書博等[22-23]在此基礎(chǔ)上利用相控陣聲波發(fā)射器和接收站實(shí)現(xiàn)鉆頭前方地質(zhì)異常體的探測，為隨鉆聲波前探技術(shù)發(fā)展提供了一定指導(dǎo)。喻著成等調(diào)研了隨鉆聲波前探的發(fā)展現(xiàn)狀，探討了將隨鉆聲波井周成像和隨鉆前探成像融合的井下全景成像技術(shù)的發(fā)展方向。中海石油公司也開展了井下超聲相控陣前視成像技術(shù)研究工作。綜上，國內(nèi)在隨鉆聲波前探技術(shù)理論方面取得了較好成果，為后續(xù)工具研發(fā)和技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

2.3隨鉆地震前探技術(shù)

近年來，由于數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，DB-SWD技術(shù)取得較大突破。2018年，沙特阿美公司（Aramco）和WirelessSeismic，Inc（WSI）共同開發(fā)了新一代鉆頭隨鉆地震系統(tǒng)（DrillCAM）。DrilICAM通過WSI的核心地震采集技術(shù)提供鉆井過程中的實(shí)時(shí)智能地震信號檢測，這項(xiàng)技術(shù)能夠在復(fù)雜的物理環(huán)境中傳輸大量無線數(shù)據(jù)，監(jiān)控鉆井設(shè)備的健康狀態(tài)、地下模型的準(zhǔn)確性，并提供鉆頭前方地層地震成像[24]。該系統(tǒng)包括地表無線檢波器、鉆機(jī)頂驅(qū)傳感器及近鉆頭傳感器。其特點(diǎn)是針對不同深度的隨鉆前探方案設(shè)計(jì)不同的地表無線檢波器排列方式，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)前探成像優(yōu)化[25]。除Aramco公司以外，意大利OGS和Eni等機(jī)構(gòu)在鉆頭隨鉆地震方面也開展了大量研究，并陸續(xù)發(fā)布了最新成果。

而對于隨鉆VSP，SLB公司是此技術(shù)的倡導(dǎo)者。1997年，由SLB公司主導(dǎo)研發(fā)隨鉆VSP技術(shù)，代表性成果是2003年推出的seismicVISION隨鉆地震技術(shù)，記錄地震波從地面?zhèn)鞯骄讬z波器所需的時(shí)間，通過實(shí)時(shí)對地震數(shù)據(jù)和地層速度等相關(guān)信息進(jìn)行處理解釋，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)隨鉆地震前探功能。seismicVISION隨鉆地震技術(shù)配有4個(gè)傳感器（3個(gè)正交分量檢波器和1個(gè)水聽器）、1個(gè)井下處理器和1塊內(nèi)存，其工作流程如圖5所示。通過在連接鉆桿間隙進(jìn)行氣槍震源激發(fā)，隨鉆地震儀器在井下完成地震數(shù)據(jù)的自動(dòng)疊加與初至拾取，之后通過鉆井液脈沖遙測系統(tǒng)將實(shí)時(shí)波形傳輸至地表，在數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行初至?xí)r間提取和波場處理，獲得走廊疊加道。通過時(shí)深關(guān)系將時(shí)域地震剖面轉(zhuǎn)化為深度域，從而獲得目的層深度信息，判斷當(dāng)前鉆頭位置與目的層的距離，實(shí)現(xiàn)隨鉆前探功能。

近年來，國內(nèi)在鉆頭隨鉆地震技術(shù)的理論方法、信號處理及噪聲壓制等方面取得了一定成果。但多集中在技術(shù)層面的單個(gè)過程的改進(jìn)研究，距離成型的適用性廣的隨鉆地震系統(tǒng)研制還存在一定距離。

3隨鉆前探技術(shù)應(yīng)用典型案例

當(dāng)前，國際上在隨鉆前探技術(shù)領(lǐng)域最新發(fā)展方向主要為隨鉆電磁波前探技術(shù)與隨鉆地震前探技術(shù)，下面對其代表性前沿產(chǎn)品IriSphere技術(shù)及DrilICAM技術(shù)應(yīng)用做典型案例介紹。

3.1IriSphere技術(shù)

我國南海領(lǐng)域深部地區(qū)是重要的含油氣盆地，中深部地區(qū)地震資料分辨率低、溫度和壓力條件惡劣，導(dǎo)致鉆井中存在無法準(zhǔn)確預(yù)測鉆頭前方高壓儲層位置及地層壓力等難題。近年來，通過采用隨鉆VSP、隨鉆聲波測井等技術(shù)解決該問題，并取得一些進(jìn)展，有效促進(jìn)了南海盆地的勘探開發(fā)。但上述技術(shù)在前探分辨率、前探預(yù)測的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性等方面還無法滿足更為復(fù)雜地層的勘探需求[26]

高永德等[13]在南海北部鶯歌海盆地通過綜合分析隨鉆測井技術(shù)、VSP技術(shù)和隨鉆電磁波前探技術(shù)的特點(diǎn)，提出了以IriSphere隨鉆電磁波前探技術(shù)為主導(dǎo)的綜合隨鉆前探方案，進(jìn)行鉆頭前方地層界面和壓力的預(yù)測。實(shí)踐結(jié)果表明，通過結(jié)合分辨率較低、探測深度較深的VSP技術(shù)與分辨率較高、探測深度較淺的IriSphere隨鉆電磁波前探技術(shù)，能夠有效識別出鉆頭前方高壓氣層及對應(yīng)地層的孔隙壓力趨勢；VSP技術(shù)的前探誤差范圍為10～33m ，IriSphere隨鉆前探技術(shù)在探測較高電阻率高壓氣層等方面其前探誤差與實(shí)際僅差 1m 。隨鉆前探技術(shù)在高電阻率氣層深度預(yù)測中的應(yīng)用情況如圖6所示。

3.2 DrillCAM技術(shù)

DrillCAM技術(shù)的主要優(yōu)勢在于其能夠利用無線高通道地震檢波器記錄地震數(shù)據(jù)，并通過信號增強(qiáng)和成像算法進(jìn)行地震成像。2019年，Aramco公司進(jìn)行了現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)對于固定的鉆頭深度，調(diào)整地表無線檢波器的排列比進(jìn)而調(diào)整采樣間隔對前探結(jié)果的優(yōu)化效率更高，因此提出一種自適應(yīng)幾何信號采集體系，在鉆頭深度變化時(shí)調(diào)整地表無線檢波器的布局，進(jìn)而優(yōu)化地震成像結(jié)果[25]。2021年進(jìn)行了DrillCAM的沙漠環(huán)境現(xiàn)場試驗(yàn)，其從鉆頭隨鉆地震的多方位3D數(shù)據(jù)中提取2條正交的反向WAVSP（WalkawayVSP）接收線進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，設(shè)計(jì)獨(dú)特的地表無線檢波器排列方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以增強(qiáng)東西和南北方向的檢波器信號。東西方向測線針對淺層鉆頭周圍地層數(shù)據(jù)成像效果較好，南北方向測線針對鉆頭前方地層和較深地層成像效果顯著。在鉆頭前方數(shù)據(jù)偏移成像結(jié)果中，測井曲線變化和強(qiáng)反射層變化高度一致，此前探功能的實(shí)現(xiàn)為后續(xù)進(jìn)行準(zhǔn)確的套管點(diǎn)設(shè)置和鉆井風(fēng)險(xiǎn)評估提供了參考。

4隨鉆前探技術(shù)發(fā)展趨勢及建議

（1）國際上，隨鉆電磁波前探技術(shù)由初期的隨鉆邊界探測發(fā)展到后期的儲層描繪，目前已進(jìn)入第三代技術(shù)產(chǎn)品并開展了商業(yè)化應(yīng)用。SLB公司的IriSphere和Halliburton公司的BrightStar？是目前業(yè)界僅有的達(dá)到第3代技術(shù)的產(chǎn)品，目前正朝著將2種探測方式相融合的第4代技術(shù)發(fā)展。國內(nèi)已形成第1代隨鉆邊界探測產(chǎn)品，并在方位電磁波技術(shù)基礎(chǔ)理論和反演算法方面取得顯著成果。建議在現(xiàn)有的單/雙邊界反演算法的技術(shù)上深化多邊界、前探邊界的算法研究；硬件上，建議在現(xiàn)有的邊界探測工具基礎(chǔ)上進(jìn)行隨鉆前探技術(shù)攻關(guān)與升級改造。隨鉆電磁波前探技術(shù)應(yīng)朝向多頻率、多間距測量模式發(fā)展，提高前探距離和探測精度，以適應(yīng)不同地質(zhì)條件下的復(fù)雜探測需求。

（2）國際上，在隨鉆聲波前探技術(shù)方面，隨鉆聲波測井儀器經(jīng)歷了從窄頻激發(fā)到寬頻激發(fā)、從單極子到多極子的發(fā)展過程，暫無商業(yè)化隨鉆聲波前探儀器面世。國內(nèi)在聲波前探理論研究方面已有相應(yīng)基礎(chǔ)，目前面臨的挑戰(zhàn)是難以實(shí)現(xiàn)在軸向上對聲場進(jìn)行控制，前探反射回波能量較弱。建議加強(qiáng)相控陣隨鉆聲波前探理論和技術(shù)研究，或探尋將超聲換能器前置等方式來增強(qiáng)前探聲波能量的技術(shù)方法，為后續(xù)隨鉆聲波前探儀器的開發(fā)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

（3）國際上，在隨鉆地震前探技術(shù)方面，隨鉆VSP技術(shù)和鉆頭隨鉆地震技術(shù)已形成代表性產(chǎn)品并進(jìn)行多次現(xiàn)場應(yīng)用。國內(nèi)目前側(cè)重于鉆頭隨鉆地震方向研究，對隨鉆VSP技術(shù)研究較少。隨著PDC鉆頭的廣泛應(yīng)用，當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)是鉆頭隨鉆地震源信號弱，前探地震資料信噪比小等問題。建議國內(nèi)加大隨鉆VSP技術(shù)攻關(guān)研究，可進(jìn)行高精度傳感器研發(fā)、井下可控震源取代鉆頭震源方向的探索，以克服PDC鉆頭震源問題。

（4）多方法融合是未來隨鉆前探技術(shù)發(fā)展的重要趨勢。通過綜合利用隨鉆電磁波、隨鉆聲波和隨鉆地震等多種前探方法的優(yōu)勢，可以根據(jù)具體的地層特征和鉆井條件，設(shè)計(jì)出具有針對性的前探方案，從而實(shí)現(xiàn)更高精度和效率的隨鉆前探技術(shù)應(yīng)用。隨鉆前探技術(shù)還需與物探和測井方法相結(jié)合，形成集成化的油氣勘探技術(shù)體系，從而更好地滿足在復(fù)雜鉆井條件下的探測需求，為油氣勘探提供更為全面和精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。

（5）隨著人工智能、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等前沿技術(shù)的不斷進(jìn)步，隨鉆前探技術(shù)正步入智能化的新紀(jì)元。這些技術(shù)的融合與應(yīng)用，不僅可使隨鉆前探技術(shù)向自動(dòng)化操作邁進(jìn)，還極大地提升了數(shù)據(jù)處理的效率和準(zhǔn)確性。此外，機(jī)器學(xué)習(xí)算法在數(shù)據(jù)分析和解釋領(lǐng)域的應(yīng)用，為隨鉆前探技術(shù)提供了強(qiáng)大的支撐。通過實(shí)時(shí)處理和解釋地下地質(zhì)信息，為決策提供了更為精確的科學(xué)依據(jù)。人工智能和相關(guān)技術(shù)的集成應(yīng)用促進(jìn)了隨鉆前探技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，也為油氣勘探和開發(fā)帶來了智能化轉(zhuǎn)型的契機(jī)，推動(dòng)了整個(gè)行業(yè)向更高效、智能、環(huán)保的方向發(fā)展。

5 結(jié)論及認(rèn)識

（1）隨鉆電磁波、隨鉆聲波及隨鉆地震3種前探方式各有優(yōu)劣。隨鉆電磁波前探提供高分辨率的地層電性信息，適應(yīng)不同的鉆井液系統(tǒng)，主要用于水平井地質(zhì)導(dǎo)向，但前探效果不穩(wěn)定，不適用于高電阻率環(huán)境。隨鉆聲波前探可確定孔隙度和巖石力學(xué)參數(shù)，但因前探能量不足尚無法滿足工程需求。隨鉆地震前探能探測數(shù)百米至數(shù)千米的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，提供地下剖面圖，但信號分辨率低，鉆頭隨鉆地震在軟地層和深井中應(yīng)用效果不佳。

（2）目前國際先進(jìn)的隨鉆前探技術(shù)為隨鉆電磁波前探技術(shù)和隨鉆地震前探技術(shù)，其中SLB和Halliburton公司的前探技術(shù)已分別實(shí)現(xiàn)邊界探測、儲層描繪、前視探測等3代技術(shù)，目前正朝著邊界探測和前視探測技術(shù)融合的第4代技術(shù)方向發(fā)展。Aramco公司的DrilICAM技術(shù)代表著當(dāng)前國際鉆頭隨鉆地震的先進(jìn)技術(shù)，也引導(dǎo)著鉆頭隨鉆地震前探技術(shù)的發(fā)展方向。

（3）我國隨鉆電磁前探技術(shù)已研制出第1代隨鉆邊界探測技術(shù)產(chǎn)品并規(guī)模化應(yīng)用，隨鉆聲波前探技術(shù)和隨鉆地震前探技術(shù)系統(tǒng)研制工作已陸續(xù)展開并取得一定成果。下步通過在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品性能升級，著力發(fā)展多邊界反演算法；在人工智能及大數(shù)據(jù)分析新方向，通過多種前探技術(shù)的綜合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜油氣藏精細(xì)刻畫，保障產(chǎn)能建設(shè)，提升國內(nèi)隨鉆前探技術(shù)整體水平。

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第一

作者簡介：閆森，生于2000年，2022年畢業(yè)于西南石油大學(xué)勘查技術(shù)與工程專業(yè)，為在讀碩士研究生，研究方向?yàn)榫驴刂乒こ?。地址：?02206）北京市昌平區(qū)。email：senyan629@163.com。通信作者：高文凱，高級工程師。email：gaowen-kai@cnpc.com.cn。

收稿日期：2024-06-15 修改稿收到日期：2024-12-15（本文編輯王剛慶）