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當(dāng)今的鉆井業(yè)務(wù)，無論是針對(duì)油氣領(lǐng)域還是煤層氣，創(chuàng)造性的技術(shù)革新對(duì)勘探及生產(chǎn)都產(chǎn)生巨大的影響。作業(yè)者在尋找各種方式加強(qiáng)鉆井業(yè)務(wù)的投資，服務(wù)公司則希望能夠向他們的用戶傳遞最新的技術(shù)。

NOV公司的BlackStarTM 電磁波隨鉆測(cè)量系統(tǒng)EM-MWD就是這樣一種技術(shù)，它可以針對(duì)不同的地質(zhì)及錄井要求，提供兩種不同的伽馬組件。隨著EM-MWD技術(shù)的成熟及逐步推廣，越來越多的油公司及服務(wù)公司在與泥漿脈沖型比較后，意識(shí)到電磁波技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

業(yè)界趨勢(shì)

業(yè)內(nèi)目前不斷增長的定向井業(yè)務(wù)，淺層水平井，煤層氣鉆井和其他非常規(guī)能源如頁巖氣，另外配備人員的減少這些因素都大大加強(qiáng)了EM-MWD廣泛應(yīng)用。同時(shí)，其他相關(guān)技術(shù)也在廣泛應(yīng)用：旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井，多點(diǎn)測(cè)量工具和適用于多種運(yùn)行狀態(tài)下的高級(jí)井下方位傳感器。

為了隨時(shí)跟蹤鉆進(jìn)的狀態(tài)，EM-MWD數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣葍?yōu)勢(shì)是非常明顯的，因?yàn)榉轿粩?shù)據(jù)和井下壓力數(shù)據(jù)可以由無線電磁波傳遞甚至不需要開泵。

EM-MWD技術(shù) 采用EM-MWD技術(shù)，井下的數(shù)據(jù)經(jīng)過電磁波穿過地層，由地面天線接收，由地面接收裝置解碼后發(fā)送到司鉆顯示。期間，不需要電纜或者泥漿來傳遞信號(hào)，這也意味著EM-MWD技術(shù)可以應(yīng)用在泥漿脈沖型MWD不能穩(wěn)定工作及不能工作的工況下，見圖1。

EM-MWD的技術(shù)優(yōu)勢(shì) 在數(shù)據(jù)采集的過程中，EM-MWD的通訊工具提供了一種高效益的方式，可以應(yīng)用在欠平衡鉆井，煤層氣抽提，過壓地層，失去循環(huán)井，垂直鉆井，水平井，再入井和受污染泥漿系統(tǒng)，當(dāng)然也可以應(yīng)用在通常的定向井業(yè)務(wù)中。由于采用了連續(xù)的電磁波發(fā)射，測(cè)量數(shù)據(jù)可以按照鉆井時(shí)間連續(xù)存儲(chǔ)。

雖然不是一個(gè)全新技術(shù)，隨著業(yè)界的發(fā)展，MWD工具系統(tǒng)不斷擴(kuò)展功能和優(yōu)勢(shì)，如利用電測(cè)波信號(hào)來傳遞實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)用于井眼控制。對(duì)司鉆而言，他們可以更好的利用由電磁波傳輸?shù)你@頭的方位等數(shù)據(jù)并接受，解碼，處理并傳遞到司鉆顯示屏上，而不受為傳輸電纜和泥漿等因素的羈絆，見圖2。

另外，工具不需要泵壓，數(shù)據(jù)輸出是標(biāo)準(zhǔn)的WITS格式。這種工具結(jié)構(gòu)非常緊湊，可以適用于多種不同管徑鉆具組合中，而且也適用于不同的流體環(huán)境：不僅適用于欠平衡鉆井，而且也能用于通常泥漿鉆井，多項(xiàng)液/泡沫泥漿系統(tǒng)。此外，我們的工具還可以應(yīng)用于：失去循環(huán)，再入井，垂直鉆井和受污染泥漿系統(tǒng)中。總之，EM-MWD是泥漿脈沖型MWD技術(shù)的有效補(bǔ)充。

EM-MWD可以允許定向井工程師在鉆進(jìn)的過程中實(shí)時(shí)了解井斜，方位角和工具面以便于按照計(jì)劃準(zhǔn)確鉆進(jìn)。它可以傳輸準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)以滿足嚴(yán)格的鉆井過程管理要求，提高與定向井工程師的溝通，見圖3。

隨著它技術(shù)成熟而不斷被操作者接受，該工具還具備以下的優(yōu)勢(shì)：沒有活動(dòng)部件，高的可靠性，不但很少需要維護(hù)保養(yǎng)，而且維護(hù)保養(yǎng)也很便宜。

另外，數(shù)據(jù)采集速度也會(huì)對(duì)定向鉆井產(chǎn)生很大的影響。特別是水平井：如果降低測(cè)量時(shí)間那么就可以節(jié)省大量的鉆井時(shí)間。當(dāng)?shù)却郎y(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，降低泥漿循環(huán)后就會(huì)增大水平井損壞的可能。當(dāng)不能采用泥漿脈沖MWD工具或者泥漿脈沖MWD工具不穩(wěn)定時(shí)，例如空氣鉆井，我們的EM-MWD工具就非常適合。另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是，EM-MWD工具可以在泥漿泵損壞的情況傳輸井下數(shù)據(jù)，例如井下壓力，該數(shù)據(jù)通常用于監(jiān)測(cè)潛在的井眼損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

錄井和地質(zhì)導(dǎo)向選項(xiàng) 最新一代EM-MWD工具可以提供諸如錄井及地質(zhì)導(dǎo)向功能作為可選項(xiàng)：內(nèi)部環(huán)空壓力傳感器，軸向和徑向震動(dòng)傳感器和錄井?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器。Blackstar EM-MWD提供三種伽馬模塊選項(xiàng)：360度伽馬模塊，聚焦伽馬模塊和動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)伽馬模塊。

360度伽馬模塊 也叫全向伽馬模塊，適用于對(duì)比測(cè)井。因?yàn)?，與定向伽馬比較他有更好的靈敏度，也不容易由于震動(dòng)和沖擊的影響而損壞。360度伽馬常用于直井或定向井的直井段。

聚焦伽馬 伽馬探測(cè)器安裝在一個(gè)鎢制屏蔽設(shè)備中，可以減弱周圍地層中各方向自然輻射，而屏蔽器軸向留有縫隙。該縫隙允許伽馬射線從長軸方向正負(fù)60度夾角進(jìn)入輻射探測(cè)器。該伽馬探測(cè)器對(duì)準(zhǔn)MWD工具的高邊，對(duì)應(yīng)于井眼的重力高邊。這種配置通過與目標(biāo)層自然輻射來決定鉆井的邊界。例如，通常與煤層相鄰的砂巖層比較，煤層中包含少量的自然輻射元素。

動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)伽馬傳感器 在鉆井的過程中，可以準(zhǔn)確測(cè)量自然放射性，無論是高邊還是低邊。目前通常采用標(biāo)準(zhǔn)的聚焦伽馬工具，可以在停止鉆井操作后，在井眼中用于測(cè)量高邊或者低邊數(shù)值。DRG可以讓司鉆更快的做出決定，當(dāng)鉆頭到達(dá)分層邊界后做出變化糾正鉆井程序使鉆頭保持在想要的區(qū)域內(nèi)。它提供了一種改良的地質(zhì)導(dǎo)向的方法，即：無論是在旋轉(zhuǎn)還是靜止?fàn)顟B(tài)，加入了記錄導(dǎo)向伽馬測(cè)量功能，見圖4。

地質(zhì)導(dǎo)向 BlackStar DRG或者聚焦伽馬工具采用原始信號(hào)強(qiáng)度作為限定詞。

BlackStar DRG可以準(zhǔn)確測(cè)量鉆進(jìn)時(shí)井眼中的高邊和低邊自然輻射。DRG可以讓司鉆更快的做出決定，當(dāng)鉆頭到達(dá)分層邊界后數(shù)值發(fā)生變化，司鉆可以糾正鉆井程序使鉆頭保持在想要的區(qū)域內(nèi)。它提供了一種改良的地質(zhì)導(dǎo)向的方法，即：無論是在旋轉(zhuǎn)還是靜止?fàn)顟B(tài)，加入了記錄導(dǎo)向伽馬測(cè)量功能。

煤層氣及頁巖氣領(lǐng)域的機(jī)會(huì)

利用BlackStar EM MWD工具在中國的成功將產(chǎn)生更多的機(jī)會(huì)。例如，目前不論是國有油公司和獨(dú)立私人公司都在使用煤層氣領(lǐng)域廣泛使用BlackStar EM MWD工具。該工具同樣在美國阿帕拉契亞煤層氣和頁巖氣鉆井市場起到舉足輕重的作用。

與傳統(tǒng)的泥漿脈沖傳輸技術(shù)比較，電磁波傳輸技術(shù)傳輸更快。由于煤層氣鉆井非?？欤ǔ?500～2000英尺/小時(shí)，泥漿脈沖工具通常太慢了。另外一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)就是聚焦伽馬，地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)可以鉆進(jìn)過程一直保持在煤層中。

當(dāng)鉆井深度達(dá)到3000~6000英尺，煤層的厚度約2~4英尺。如果沒有聚焦伽馬，司鉆需要猜測(cè)鉆頭的位置是否在煤層中還是超過了煤層的邊界。聚焦伽馬設(shè)計(jì)為司鉆提供了精確的鉆頭位置：煤層中、石灰?guī)r或者頁巖。

基于節(jié)省時(shí)間和成本的考慮， 可以大致合計(jì)如下：比如30000英尺的井，大約1000個(gè)鉆桿接頭。如果按照8分鐘做一次測(cè)量，測(cè)量的時(shí)間大約8000分鐘或者133小時(shí)。采用EM-MWD就不需要浪費(fèi)這5-1/2天的時(shí)間，因?yàn)樗梢詫?shí)時(shí)測(cè)量和傳遞測(cè)量數(shù)據(jù)，同時(shí)，也降低了沖蝕井眼的可能性。

運(yùn)用這些成熟的、容易使用的技術(shù)之后，作業(yè)者鉆井的效率更高可以更好的滿足這些相關(guān)的需求。我們的EM-MWD其他的參數(shù)比如：磁和重力工具面，井斜，方位，伽馬和環(huán)空壓力。

在今天的鉆井市場，新技術(shù)的發(fā)展從各個(gè)方面是鉆井工業(yè)變得更為廣闊，使生產(chǎn)力變得更高。對(duì)鉆井技術(shù)而言，最新的創(chuàng)新將定向鉆井提升到更高的標(biāo)準(zhǔn)。通過實(shí)時(shí)鉆井信息傳遞，司鉆可以更好的控制井下工具和把握鉆井的過程。