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摘 要：随钻测井把钻井技术、测井技术及油藏工程技术融为一体，用无线短传方式把井底工程地质参数传至地面，适时做出解释与决策，实施随钻控制。本文以APS公司生产的LWD随钻测井系统为例，介绍其工作原理、结构组成和技术特点，及其在辽河油田和吉林油田的应用效果。
关键词：随钻测井 APS 应用
一、引言
随着随钻测井LWD（Logging While Drilling）技术的发展和应用，大斜度井和水平井技术得到进一步提高。LWD是在钻井过程中实时测量地质工程参数和测井曲线，地质工程师可以依据获取的自然伽马、电阻率等地质参数，对地层变化情况做出及时准确的判断，精细调整钻井轨迹，指导定向施工，确保井眼轨迹命中油气层并在最佳油气层中钻进，提高油气层钻遇率，优化和完善钻井过程。此外，在随钻测井条件下地层尚未或很少受井内泥浆滤液侵入的影响，与电缆测井相比，更容易测出原状地层的真实参数[1][2]。
APS公司生产的LWD系统可实时测量井斜、方位、工具面、环空压力、自然伽马和电阻率等地质和工程参数，采用泥浆正脉冲信号传输方式，提供实时补偿测量并消除井筒因素的影响来提高数据的精度，在各种类型的泥浆和井眼中可进行地质导向、井眼校正、孔隙压力趋势分析和测井等作业，为现场工程师和解释人员提供可靠的数据来源，是一种先进的无线随钻测量系统。
二、APS LWD随钻测井系统简介
（一）随钻电磁波电阻率测井仪工作原理
APS电磁波电阻率WPR（Wave Propagation Resistivity Sub）是一种双频率（400kHz和2MHz）、双源距、可进行实时补偿的随钻测井工具，其一般原理如下：从发射极发出的电磁波，通过地层到达中间的接收天线，由于地层的导电性不同，电磁波到达接收天线处出现相位差和幅度差，不同的地层出现相位差和幅度衰减不同，故可以判别地层。
WPR的4个发射天线T1、T2、T3、T4按照程序设定的方式分别发送400KHz、2MHz的电磁波信号，穿越地层后被2个接收天线R1、R2接收，如图1所示。
接收到的电磁波信号经过相关电路的处理后得到振幅衰减，即幅度比和相位差的原始测量数据[3][4]，如图2所示。
（二）系统组成
APS LWD系统分为地面系统与井下仪器两部分[5]：
地面设备包括工控机、解码箱SIU、路由器及司显天线等。
井下仪器包括上部钻铤与下部钻铤两部分。上部钻铤主要由悬挂短节与无磁钻铤组成，内部安装了脉冲器、电池、上伸缩短节（TMC）；下部钻铤主要由无磁钻铤、短无磁、过渡短节及WPR组成，内部安装了下伸缩短节（TMC）、定向探管、伽马探管。
三、现场应用
（一）辽河油田的应用
杜84-XXX井位于辽宁省盘锦市新生农场曙光油田杜84块，属于辽河断陷西部凹陷西斜坡中段地质构造，目的层位位于兴隆台油层兴Ⅵ组，钻井目的是利用水平井挖潜层间潜力，提高油藏储量动用程度。该井区兴Ⅵ组为底水油藏，油层发育较好，兴Ⅵ组油层顶面埋深744.7～810.7米，油水界面在-843.8～-849.6米，水平段设计目的层位于兴Ⅵ组下部，如图3所示。
杜84-XXX水平段采用LWD进行地质导向和轨迹控制，水平段长295米，该井周围完钻老井较多，施工前做好防碰设计，井口坐标复测后重新对轨迹核准，水平段纵向偏差为±1.0米，横向偏差为±2.0米，设计剖面节点数据表见表1。
图4为杜84-XXX井水平段随钻测井曲线，图中第一道为自然伽马曲线，第二道为深度，第三道为频率为400kHz和2MHz的4条幅度比电阻率曲线，第四道为频率为400kHz和2MHz的4条相位差电阻率曲线。
从图中可以看到APS WPR电阻率值在深度1010-1015米处出现异常，是因为在水平段入口处电阻率短节未出套管，之后便恢复正常。在整个水平段钻进过程中自然伽马值一直维持在60API左右，电阻率值30-50Ω.m，地质录井资料显示良好，现场工程师根据伽马、电阻率值和录井显示实时调整钻井轨迹，准确判断储层特性和油层位置，显著提高了定向轨迹的控制能力和地质导向功能，油层钻遇率100%。
（二）吉林油田的应用
吉XXX井位于吉林省松原市前郭县境内新立油田，属于松辽盆地南部中央坳陷区扶新油气聚集带新立构造，开采目的层为扶余油层8号小层砂体，储层沉积类型以河流相为主。
该井于井深488米使用MWD进行定向钻进，1080米下入LWD。该井地质设计斜深2114.4米、垂深1311.7米、水平位移1176.2米钻遇油层，油层厚度4米左右，设计剖面节点数据表见表2。
在施工过程中地质导向工程师根据实钻LWD曲线与邻井曲线对比，推算油顶较设计垂深滞后1.7米，垂深1313.4米为预计油层顶。由于地层沉积不规则，地层倾角变化较大，该井在钻至预定垂深时LWD实时测井曲线并无明显变化，地质录井资料也没有油气显示，直至钻至井深2144米（垂深1316米）时才钻遇油层，而此时水平位移已达1205.6米，这与地质设计出入较大。正是由于APS LWD仪器在此次随钻测井过程中及时提供了地层的变化情况，实现对地层的及时识别，快速调整了井眼轨迹，减少了损失，同时为下一步的钻井工作提供了真实可靠的依据。
图5为吉XXX井随钻测井曲线图，从图中可以看得到测深2144米处电阻率值从7Ω.m增加到18Ω.m，同时自然伽马值出现一个极大值，之后减小到90API左右，这是钻遇油顶和地层界面响应的结果。当钻进至测深2180米处电阻率值减少到8Ω.m，自然伽马值增加到130API，随后又继续钻进5米，电阻率值并没有增加，排除泥岩夹层的可能性。工程地质技术人员根据LWD资料及时调整定向轨迹，钻至测深2240米再次钻入油层，电阻率值增加到20Ω.m，自然伽马下降到90API左右，此时垂深为1322.4米，推算油层厚度仅为2米左右，比预计油层厚度减少了2米。在APS LWD仪器的监测指引下，顺油层顺利钻至2490米完钻，钻遇油层井段累计长度286米，油层钻遇率82.7%。由于使用了APS LWD随钻测井技术，地层的识辨率达到了100%，大大提高了油层的钻遇率，油层界面卡准率100%，同时也对最大限度地开发储层以及对地层厚度和倾角的重新认识起到了明显作用。
四、结论
（一）APS LWD随钻测井技术在钻井过程中，能够实时监测地质参数的变化，及时指导工程施工。
（二）利用APS LWD随钻电磁波电阻率测井资料替代完井电测，导致钻井周期缩短，降低电缆测井所带来的风险，提高经济效益。
（三）利用APS LWD随钻测井资料进行地质导向，大大提高了对地层构造、储层特征的判断和钻头在储层内轨迹的控制能力，从而提高油层钻遇率、钻井成功率和采收率，实现增储上产，节约钻井成本。
（四）APS LWD仪器在辽河油田和吉林油田的成功应用表明，LWD在开发薄油层中具有重要实际意义，同时对其他复杂油藏的勘探开发也具有借鉴意义。
同时，APS LWD随钻电磁波电阻率测井仪器在施工过程中也存在不足之处：APS井下测量传感器距离井底尚有10米左右的零长，它所测得的工程地质参数不属于近钻头测量，施工过程仍存在一定的“盲区”；APS LWD随钻仪器仅测量电阻率和自然伽马两条测井曲线，对地层评价存在一定的局限性。
参考文献
[1]谭廷栋等.测井学.北京：石油工业出版社，2011.
[2]时程鹏.随钻测井技术在我国石油勘探开发中的应用.测井技术，2002，26（6）：441～445.
[3]WPR Operators Instructions.APS Technology Inc，2010.
[4]MWD Master Interface Program Manual.APS Technology Inc，2010.
[5]WPR Field Operations.APS Technology Inc.2010.
关键词：随钻测井 APS 应用
一、引言
随着随钻测井LWD（Logging While Drilling）技术的发展和应用，大斜度井和水平井技术得到进一步提高。LWD是在钻井过程中实时测量地质工程参数和测井曲线，地质工程师可以依据获取的自然伽马、电阻率等地质参数，对地层变化情况做出及时准确的判断，精细调整钻井轨迹，指导定向施工，确保井眼轨迹命中油气层并在最佳油气层中钻进，提高油气层钻遇率，优化和完善钻井过程。此外，在随钻测井条件下地层尚未或很少受井内泥浆滤液侵入的影响，与电缆测井相比，更容易测出原状地层的真实参数[1][2]。
APS公司生产的LWD系统可实时测量井斜、方位、工具面、环空压力、自然伽马和电阻率等地质和工程参数，采用泥浆正脉冲信号传输方式，提供实时补偿测量并消除井筒因素的影响来提高数据的精度，在各种类型的泥浆和井眼中可进行地质导向、井眼校正、孔隙压力趋势分析和测井等作业，为现场工程师和解释人员提供可靠的数据来源，是一种先进的无线随钻测量系统。
二、APS LWD随钻测井系统简介
（一）随钻电磁波电阻率测井仪工作原理
APS电磁波电阻率WPR（Wave Propagation Resistivity Sub）是一种双频率（400kHz和2MHz）、双源距、可进行实时补偿的随钻测井工具，其一般原理如下：从发射极发出的电磁波，通过地层到达中间的接收天线，由于地层的导电性不同，电磁波到达接收天线处出现相位差和幅度差，不同的地层出现相位差和幅度衰减不同，故可以判别地层。
WPR的4个发射天线T1、T2、T3、T4按照程序设定的方式分别发送400KHz、2MHz的电磁波信号，穿越地层后被2个接收天线R1、R2接收，如图1所示。
接收到的电磁波信号经过相关电路的处理后得到振幅衰减，即幅度比和相位差的原始测量数据[3][4]，如图2所示。
（二）系统组成
APS LWD系统分为地面系统与井下仪器两部分[5]：
地面设备包括工控机、解码箱SIU、路由器及司显天线等。
井下仪器包括上部钻铤与下部钻铤两部分。上部钻铤主要由悬挂短节与无磁钻铤组成，内部安装了脉冲器、电池、上伸缩短节（TMC）；下部钻铤主要由无磁钻铤、短无磁、过渡短节及WPR组成，内部安装了下伸缩短节（TMC）、定向探管、伽马探管。
三、现场应用
（一）辽河油田的应用
杜84-XXX井位于辽宁省盘锦市新生农场曙光油田杜84块，属于辽河断陷西部凹陷西斜坡中段地质构造，目的层位位于兴隆台油层兴Ⅵ组，钻井目的是利用水平井挖潜层间潜力，提高油藏储量动用程度。该井区兴Ⅵ组为底水油藏，油层发育较好，兴Ⅵ组油层顶面埋深744.7～810.7米，油水界面在-843.8～-849.6米，水平段设计目的层位于兴Ⅵ组下部，如图3所示。
杜84-XXX水平段采用LWD进行地质导向和轨迹控制，水平段长295米，该井周围完钻老井较多，施工前做好防碰设计，井口坐标复测后重新对轨迹核准，水平段纵向偏差为±1.0米，横向偏差为±2.0米，设计剖面节点数据表见表1。
图4为杜84-XXX井水平段随钻测井曲线，图中第一道为自然伽马曲线，第二道为深度，第三道为频率为400kHz和2MHz的4条幅度比电阻率曲线，第四道为频率为400kHz和2MHz的4条相位差电阻率曲线。
从图中可以看到APS WPR电阻率值在深度1010-1015米处出现异常，是因为在水平段入口处电阻率短节未出套管，之后便恢复正常。在整个水平段钻进过程中自然伽马值一直维持在60API左右，电阻率值30-50Ω.m，地质录井资料显示良好，现场工程师根据伽马、电阻率值和录井显示实时调整钻井轨迹，准确判断储层特性和油层位置，显著提高了定向轨迹的控制能力和地质导向功能，油层钻遇率100%。
（二）吉林油田的应用
吉XXX井位于吉林省松原市前郭县境内新立油田，属于松辽盆地南部中央坳陷区扶新油气聚集带新立构造，开采目的层为扶余油层8号小层砂体，储层沉积类型以河流相为主。
该井于井深488米使用MWD进行定向钻进，1080米下入LWD。该井地质设计斜深2114.4米、垂深1311.7米、水平位移1176.2米钻遇油层，油层厚度4米左右，设计剖面节点数据表见表2。
在施工过程中地质导向工程师根据实钻LWD曲线与邻井曲线对比，推算油顶较设计垂深滞后1.7米，垂深1313.4米为预计油层顶。由于地层沉积不规则，地层倾角变化较大，该井在钻至预定垂深时LWD实时测井曲线并无明显变化，地质录井资料也没有油气显示，直至钻至井深2144米（垂深1316米）时才钻遇油层，而此时水平位移已达1205.6米，这与地质设计出入较大。正是由于APS LWD仪器在此次随钻测井过程中及时提供了地层的变化情况，实现对地层的及时识别，快速调整了井眼轨迹，减少了损失，同时为下一步的钻井工作提供了真实可靠的依据。
图5为吉XXX井随钻测井曲线图，从图中可以看得到测深2144米处电阻率值从7Ω.m增加到18Ω.m，同时自然伽马值出现一个极大值，之后减小到90API左右，这是钻遇油顶和地层界面响应的结果。当钻进至测深2180米处电阻率值减少到8Ω.m，自然伽马值增加到130API，随后又继续钻进5米，电阻率值并没有增加，排除泥岩夹层的可能性。工程地质技术人员根据LWD资料及时调整定向轨迹，钻至测深2240米再次钻入油层，电阻率值增加到20Ω.m，自然伽马下降到90API左右，此时垂深为1322.4米，推算油层厚度仅为2米左右，比预计油层厚度减少了2米。在APS LWD仪器的监测指引下，顺油层顺利钻至2490米完钻，钻遇油层井段累计长度286米，油层钻遇率82.7%。由于使用了APS LWD随钻测井技术，地层的识辨率达到了100%，大大提高了油层的钻遇率，油层界面卡准率100%，同时也对最大限度地开发储层以及对地层厚度和倾角的重新认识起到了明显作用。
四、结论
（一）APS LWD随钻测井技术在钻井过程中，能够实时监测地质参数的变化，及时指导工程施工。
（二）利用APS LWD随钻电磁波电阻率测井资料替代完井电测，导致钻井周期缩短，降低电缆测井所带来的风险，提高经济效益。
（三）利用APS LWD随钻测井资料进行地质导向，大大提高了对地层构造、储层特征的判断和钻头在储层内轨迹的控制能力，从而提高油层钻遇率、钻井成功率和采收率，实现增储上产，节约钻井成本。
（四）APS LWD仪器在辽河油田和吉林油田的成功应用表明，LWD在开发薄油层中具有重要实际意义，同时对其他复杂油藏的勘探开发也具有借鉴意义。
同时，APS LWD随钻电磁波电阻率测井仪器在施工过程中也存在不足之处：APS井下测量传感器距离井底尚有10米左右的零长，它所测得的工程地质参数不属于近钻头测量，施工过程仍存在一定的“盲区”；APS LWD随钻仪器仅测量电阻率和自然伽马两条测井曲线，对地层评价存在一定的局限性。
参考文献
[1]谭廷栋等.测井学.北京：石油工业出版社，2011.
[2]时程鹏.随钻测井技术在我国石油勘探开发中的应用.测井技术，2002，26（6）：441～445.
[3]WPR Operators Instructions.APS Technology Inc，2010.
[4]MWD Master Interface Program Manual.APS Technology Inc，2010.
[5]WPR Field Operations.APS Technology Inc.2010.