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摘 要：为加快中原地区的非常规油气资源勘探开发，中石化在中原油田部署了多口非常规水平井。中原地区地层复杂，非常规井施工难度大，为保障非常规井的施工顺利进行，优选负脉冲MWD进行随钻测量施工。结果表明负脉冲MWD入井成功率高，性能卓越稳定，基本上满足了测量要求，为中原油田非常规水平井以及常规超深水平井的轨迹测量施工提供了可靠保障。
关键词：负脉冲MWD 水平井 非常规 小井眼 高温 伽玛
一、引言
英国Geolink公司生产的负脉冲 MWD是一种具有抗高温、耐高压特性的无线随钻测斜仪器。负脉冲MWD工作原理：当脉冲发生器工作时，一小部分钻井液从钻柱内部流向钻具外的环形空间，从而引起钻柱内部的泥浆压力的降低，地面系统通过专用压力传感器检测立管压力的变化，并通过译码转换成相应的测量数据。本文着重分析了负脉冲MWD在一些重点非常规水平井的应用。
二、负脉冲MWD的优点
1.提供精准轨迹测量数据
负脉冲 MWD测量精度高，经在同一测点进行多次测量验证，井斜、方位、工具面等参数都能保持相同数据。
2.抗高温性能优越
负脉冲 MWD具有抗高温特性，进口原装总成抗温可高达175°，即使配上胜利钻井院产的伽玛探管，总体抗温能力也可达150°左右。在卫68-FP1井施工期间，钻井液循环温度达到95°以上后，国产海蓝MWD测量数据紊乱，井斜、方位、伽玛均出现明显偏差，脉冲波形杂乱无序，无法正常施工。更换负脉冲MWD后，各项测量数据正常。
3.具备多种工作模式，满足各类施工要求
负 MWD具有可选择工作模式的功能，仪器测量工程师可以根据定向施工的需要，通过开关泵来随时调整仪器工作模式。例如当复合钻进时，可以设置为去除工具面只循环发送伽玛序列模式；当定向钻进时，也可设置为去除伽玛只发送工具面序列模式，当然也可回设到工具面、伽玛同时存在序列模式。这将大大缩短数据采集时间。
4.可实现地质导向作用
负脉冲MWD可以扩展成LWD系统，即MWD系统+伽玛测井仪+TRIM电阻率测井仪。其中伽玛的作用是判断地层岩性，而电阻率的作用是判断地层流体是油或水。仪器在钻井时，实时获得地层参数，并绘制成曲线。工程和地质专家可通过观察自然伽玛、电阻率、岩屑、气测值，可以准确判断油层的走向，及时调整轨迹设计，确保井眼轨迹准确命中储层并最大限度地在油层中有效穿行，提高油气采收率。
三、施工情况及难点
1.在白庙-FP2井的施工
本井MWD测量技术难点：（1）负脉冲MWD对钻井设备的运行质量以及钻井液的综合性能有较高要求；(2)本井设计垂深4026米，据该井地层温度梯度预测可知井底温度可达140度以上，接近胜利产伽玛探管抗温极限值；（3）本井四开为6〞井眼，泵圧升降有一定延迟，这就容易造成MWD脉冲波形幅值在开泵初期偏低，难以检测出同步。本井施工情况及措施：（1）本井采用水基钻井液，因此存在多种有害固相杂质，含沙量高，这对于信号强度本就偏弱的负脉冲MWD来说无疑加重了测量难度。针对这一情况，采取有效措施：常开两级振动筛和除泥器，必要时开动惯性离心机清除有害固相和砂屑，打钻过程中使用泥浆滤清器，从而保证了负脉冲信号传递的顺畅性；（2）针对井底温度过高的情况，在起下钻或短起下过程中定时采取分段循环的作法，以保证仪器温度在正常范围内；（3）负脉冲MWD可在处理器因循环设备不良而造成不能自动解码的情况下进行人工手动解码，在开泵初期打印波形，手动调节脉冲门限，从而采集到信号代码，手动解出数据；（4）在该井施工过程中发现，泥浆循环设备的运行效率较低，共两台泥浆泵，2个泥浆泵分别装有2个110和1个130的凡尔，当使用单泵运行时，MWD信号质量不佳，但能够勉强解码；当使用双泵运行时，MWD信号杂乱，不能解码。分析可能是泥浆泵上水质量不好且双泵干扰造成的信号紊乱。因此将两台泵均各自换为3个130的凡尔，两台泵交替使用，MWD信号良好。
2在卫383-FP2井的施工
本井MWD测量施工难点主要有：（1）本井钻至井深3427.39m时发生井漏事故，之后使用油基堵漏剂钻井液进行堵漏，成功后循环系统却残留大量堵漏剂，这对于MWD施工造成严重影响。（2）油藏目的层主要为泥岩裂缝和薄层泥质粉砂岩，油层走向复杂多变，需要使用地质导向技术控制井眼轨迹走向，确保油层钻遇率。施工具体情况及措施：（1）在井下堵漏成功后，循环系统中仍然存在堵漏剂，虽对其进行循环处理，一些细小堵漏材料依然存在。施工中发现，泥浆滤清器在短期循环后就被塞满并刺坏，仪器多次险些被堵，且无信号。因此对仪器本身筛网进行了改进，原有筛网间隙为2.7mm,在保持耐冲蚀性能后改进为2.2mm,这样基本做到了抗堵漏剂的效果，儀器运行基本正常。（2）负脉冲MWD扩展了伽玛功能，有效地判断地层岩性，结合综合录井气测反应，为精确控制井眼轨迹，提高油层钻遇率提供了可靠保障，实现了地质导向功技术应用。钻遇油层段（分段统计）：2606m钻遇目的层，2620m中完。2606m～3280m在层内，3280m～3480m出层，3480m过断层后重新进层，3480m～3650m在层内，3650m～3801.1m出层完钻。
四、结束语
负脉冲MWD耐高温高压、性能稳定、并具有地质导向的作用，可以实时获取地层的自然伽玛和感应电阻率两条曲线，与电测曲线有很好的相关性，能准确地区分地层岩性和划分油气层，为中原油田2012年非常规油气井的顺利开发提供了坚实保障。
关键词：负脉冲MWD 水平井 非常规 小井眼 高温 伽玛
一、引言
英国Geolink公司生产的负脉冲 MWD是一种具有抗高温、耐高压特性的无线随钻测斜仪器。负脉冲MWD工作原理：当脉冲发生器工作时，一小部分钻井液从钻柱内部流向钻具外的环形空间，从而引起钻柱内部的泥浆压力的降低，地面系统通过专用压力传感器检测立管压力的变化，并通过译码转换成相应的测量数据。本文着重分析了负脉冲MWD在一些重点非常规水平井的应用。
二、负脉冲MWD的优点
1.提供精准轨迹测量数据
负脉冲 MWD测量精度高，经在同一测点进行多次测量验证，井斜、方位、工具面等参数都能保持相同数据。
2.抗高温性能优越
负脉冲 MWD具有抗高温特性，进口原装总成抗温可高达175°，即使配上胜利钻井院产的伽玛探管，总体抗温能力也可达150°左右。在卫68-FP1井施工期间，钻井液循环温度达到95°以上后，国产海蓝MWD测量数据紊乱，井斜、方位、伽玛均出现明显偏差，脉冲波形杂乱无序，无法正常施工。更换负脉冲MWD后，各项测量数据正常。
3.具备多种工作模式，满足各类施工要求
负 MWD具有可选择工作模式的功能，仪器测量工程师可以根据定向施工的需要，通过开关泵来随时调整仪器工作模式。例如当复合钻进时，可以设置为去除工具面只循环发送伽玛序列模式；当定向钻进时，也可设置为去除伽玛只发送工具面序列模式，当然也可回设到工具面、伽玛同时存在序列模式。这将大大缩短数据采集时间。
4.可实现地质导向作用
负脉冲MWD可以扩展成LWD系统，即MWD系统+伽玛测井仪+TRIM电阻率测井仪。其中伽玛的作用是判断地层岩性，而电阻率的作用是判断地层流体是油或水。仪器在钻井时，实时获得地层参数，并绘制成曲线。工程和地质专家可通过观察自然伽玛、电阻率、岩屑、气测值，可以准确判断油层的走向，及时调整轨迹设计，确保井眼轨迹准确命中储层并最大限度地在油层中有效穿行，提高油气采收率。
三、施工情况及难点
1.在白庙-FP2井的施工
本井MWD测量技术难点：（1）负脉冲MWD对钻井设备的运行质量以及钻井液的综合性能有较高要求；(2)本井设计垂深4026米，据该井地层温度梯度预测可知井底温度可达140度以上，接近胜利产伽玛探管抗温极限值；（3）本井四开为6〞井眼，泵圧升降有一定延迟，这就容易造成MWD脉冲波形幅值在开泵初期偏低，难以检测出同步。本井施工情况及措施：（1）本井采用水基钻井液，因此存在多种有害固相杂质，含沙量高，这对于信号强度本就偏弱的负脉冲MWD来说无疑加重了测量难度。针对这一情况，采取有效措施：常开两级振动筛和除泥器，必要时开动惯性离心机清除有害固相和砂屑，打钻过程中使用泥浆滤清器，从而保证了负脉冲信号传递的顺畅性；（2）针对井底温度过高的情况，在起下钻或短起下过程中定时采取分段循环的作法，以保证仪器温度在正常范围内；（3）负脉冲MWD可在处理器因循环设备不良而造成不能自动解码的情况下进行人工手动解码，在开泵初期打印波形，手动调节脉冲门限，从而采集到信号代码，手动解出数据；（4）在该井施工过程中发现，泥浆循环设备的运行效率较低，共两台泥浆泵，2个泥浆泵分别装有2个110和1个130的凡尔，当使用单泵运行时，MWD信号质量不佳，但能够勉强解码；当使用双泵运行时，MWD信号杂乱，不能解码。分析可能是泥浆泵上水质量不好且双泵干扰造成的信号紊乱。因此将两台泵均各自换为3个130的凡尔，两台泵交替使用，MWD信号良好。
2在卫383-FP2井的施工
本井MWD测量施工难点主要有：（1）本井钻至井深3427.39m时发生井漏事故，之后使用油基堵漏剂钻井液进行堵漏，成功后循环系统却残留大量堵漏剂，这对于MWD施工造成严重影响。（2）油藏目的层主要为泥岩裂缝和薄层泥质粉砂岩，油层走向复杂多变，需要使用地质导向技术控制井眼轨迹走向，确保油层钻遇率。施工具体情况及措施：（1）在井下堵漏成功后，循环系统中仍然存在堵漏剂，虽对其进行循环处理，一些细小堵漏材料依然存在。施工中发现，泥浆滤清器在短期循环后就被塞满并刺坏，仪器多次险些被堵，且无信号。因此对仪器本身筛网进行了改进，原有筛网间隙为2.7mm,在保持耐冲蚀性能后改进为2.2mm,这样基本做到了抗堵漏剂的效果，儀器运行基本正常。（2）负脉冲MWD扩展了伽玛功能，有效地判断地层岩性，结合综合录井气测反应，为精确控制井眼轨迹，提高油层钻遇率提供了可靠保障，实现了地质导向功技术应用。钻遇油层段（分段统计）：2606m钻遇目的层，2620m中完。2606m～3280m在层内，3280m～3480m出层，3480m过断层后重新进层，3480m～3650m在层内，3650m～3801.1m出层完钻。
四、结束语
负脉冲MWD耐高温高压、性能稳定、并具有地质导向的作用，可以实时获取地层的自然伽玛和感应电阻率两条曲线，与电测曲线有很好的相关性，能准确地区分地层岩性和划分油气层，为中原油田2012年非常规油气井的顺利开发提供了坚实保障。