吴浩
中石化江汉石油工程有限公司钻井一公司 湖北 潜江 433100
摘要：基于常规随钻测井（Logging-While-Drilling，LWD）技术的地质导向钻井“就像坐在飞机尾部（而非驾驶舱）操控一架飞机”。这是因为大多数LWD技术都是基于“负”距离，即钻开地层后传感器才能进行测量。地质导向钻井前探技术（简称前探技术，下同）是指在随钻过程中能更早获取钻头附近或钻头前地层数据的设备和方法。前探技术提高了地质导向钻井的主动性，并被广泛应用于套管下深设计、钻井靶点着陆、水平段钻井轨迹优化等方面，该技术一直是地质导向技术发展的热点方向。从近钻头前探技术、随钻地震前探技术和方位电磁波前探技术的技术研究和现场应用等方面对前探技术进行综述，对前探技术应用进行了分析，明确任务技术发展方向。该研究有助于了解各技术的优缺点，为前探技术方案优选以及相关技术的自主研发提供参考。
关键词：地质导向钻井前探技术;现状;进展;
引言
前探工艺提高了地质导向钻井的主动性，并被广泛应用于套管下深、提高水平井产能、着陆以及水平段导向钻井轨迹优化等方面，因此该工艺一直是地质导向技术发展的热点方向。研究人员从物理设计和资料分析等方面不断突破和创新，实现了从靠近钻头到对钻头前地层进行探测。
1石油钻井工程技术的现状
石油资源在世界经济发展中起着非常重要的作用，钻井技术是油气资源研究开发中不可缺少的组成部分。科学技术突飞猛进的前提下，有效地提高了石油钻井技术水平，也对促进我国油气资源和油气产品质量起到了一定的作用。近年来，随着石油钻井技术的不断提高，水平和多级压裂技术得到了实现，钻井技术在油田的广泛应用，从而提高了我国石油钻井技术的整体水平。面对不断深化的深钻勘探，超深钻和海上油气资源的开发也对石油钻井技术提出了最大的挑战。
2近钻头技术
近钻头是指靠近钻头位置安装的传感器测量技术，该技术相对钻头仍然是“负”距离位置。常规LWD的传感器零长平均达到15~20m，近钻头技术将传感器测量位置提前到约1~2m的距离，极大提高了地质导向钻井的主动性。近钻头技术的主要挑战是马达工具（需要紧接在钻头后面提供定向钻井控制）限制了传感器的安装。近钻头技术的实现是将测量短节安装到马达和钻头中间。利用电磁波信号短传的方式把近钻头短节测量得到的数据传至随钻测量工具，再通过MWD工具传输至地面控制系统。为了提高测量短节通讯稳定性，研究人员进一步研发了超声波、电信号以及电缆等信号传递方式。此外，测量短节的长度影响马达对轨迹定向的控制效果，被限制长度的短节上可以安装的LWD项目有限，大多数近钻头短节的地质参数测量局限于电阻率、伽马等。由于被安装在马达前端，测量短节全程保持旋转，从而为方向性测量以及全井筒成像提供便利。
3方位电磁波
方位电磁波技术是基于阵列电磁波电阻率测量发展而来，通过测量不同源距接收线圈间的感应电动势的幅度比或相位差，获取相移电阻率或衰减电阻率。地层的电性差异通常是因为流体性质不同导致的，当不同地层之间存在明显电性差异时，仪器探测得到的电性边界等同于地层边界。因此方位电磁波技术不适用的情况包括：①与围岩电阻率差别较小的低阻油藏；②电性边界不清晰（电阻率变化缓慢呈斜坡形态）；③高阻（>200ohmm）地层环境。前2种情况较定性是因为方位电磁波探测的结果是基于地层特征（包括电导率、层厚以及倾角等）和发送-接收线圈设置的响应关系，所以作业施工前的地层正演响应分析是必要的，以确认方位电磁波技术适用性和钻进过程中实时反演参数的优化。
4随钻地震前探技术
随钻地震前探技术是通过区分地质构造引起的层界面反射，获取地层的声学属性以及弹性属性，实现前探功能的一项技术。相比基于核物理和电法等的地球物理方法，地震波波长相对较长，在地层中衰减慢、传播距离远。其前探距离可以达到数百米，但分辨率低，对于薄层等分辨效果差。随钻地震的思想起源于20世纪30年代，利用顿钻钻具组合产生的振动脉冲作为震源进行垂直地震剖面（Vertical Seismic Profile，VSP）观测。该方法因旋转钻井技术推广而被淘汰。随钻地震前探技术的再次兴起是因为常规VSP技术的局限性，如无法完成对大斜度井的测量、需中途起钻进行数据采集等。随钻地震前探技术按照地震信号采集方式可分为2种：①R-VSP：以钻头钻进产生的振动作为震源，地面布置检波器接收地震信号；②VSP-WD：地面震源发出振动，井底的LWD工具接收地震信号。由于传感器和震源位置是已知的，这2种方式都是测量单程地震波速度。
5钻井技术和固井技术的发展趋势
5.1石油钻井技术向着智能化和自动化的方向发展
作为我国石油能源油的核心内容，石油的钻井技术和固井技术对于促进能源的发展也起到了非常重要的作用，现代石油钻井技术发展的一个主要目标和趋势就是智能化和自动化的方向，全行业的工作者都应朝着这一方向努力奋斗，真正的实现石油钻井工作的智能化和自动化。在钻井和固井阶段实现自动化和智能化对于石油能源事业有着非常积极地影响，这一阶段主要包括钻井过程中的探测以及对所产生数据信息的整理分析和处理等工作，举例来说，地质导向、智能传输、地震测量等方面的工作都是这一阶段的内容。我国石油事业发展的一项重要要求就是多内容的钻井技术，对这一技术进行研究和发展的过程中也要以智能化和自动化的发展为目标，通过技术上的不断完善来充分的保证井内作业的安全性，有效的避免井内安全事故的发生。举例来说，应用石油钻井技术后能够实现自动化检测、信号传输和地面检测等功能，也能够全面的整理并分析监测到的信息数据，这样便能够实时掌握井下的操作情况。分析各类数据后借助于自动化技术能够实现分类整理，保证在绝对安全的情况下进行钻井和固井等工作流程。
5.2石油钻井工程技术设计的优化
钻井技术的首要目的是保证工程的安全，这是每个工程顺利进行的重要前提，其次是工程质量。项目。因此，勘探单位一方面要不断优化钻井技术，不断提高钻井工程的安全性，另一方面也要优化施工项目，以降低施工成本，降低工程质量和收益。提高。目前我国大多数油田都处于开采后期，这就是为什么大多数油源都容易发生故障的原因，这对钻井技术的应用是一个一定的挑战，例如，油源中存在着房屋损坏的问题，需要先进的房屋技术来修复现有的旧房屋油井，要改善老井的状况，然后进一步开发，防止油田生产中的卧井问题。
结束语
地质导向钻井前探工艺具有广阔的应用前景，高级前探工艺长期以来处在外国技术公司垄断的局面，发展具有自主知识产权的地质导向前探工艺对中国能源上游行业的增储上产、降本增效具有重要意义。此外，面对油气资源勘探开发中遇到的诸多世界级挑战，研究多方法联合的前探工艺应用，可以形成具有针对性、经济性的解决方案，从而推动非常规、深部油气等接替资源的可持续发展。
参考文献
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