论文摘要：本文在综述国内外地质导向钻井技术发展状况的基础上，综合介绍了胜利钻井院承担的中石化集团公司项目“地质导向钻井工艺技术研究”的部分研究成果与应用效果，利用初步形成的地质导向现场应用技术成功地实施了地质导向钻井，为薄油层、厚油层顶部剩余油等复杂油气藏开发提供了技术支撑，应用效果良好。

　　关键词：地质导向 钻井工艺 LWD 自然伽马 电阻率 复杂油气藏

　　引言

　　地质导向钻井（Geo-Steering Drilling）技术是近年来国内外发展起来的前沿钻井技术之一，是用地质信息、随钻测井（LWD-Logging While Drilling）仪器响应和用于引导井眼进入目的层并保持在目的层内的解释技术的一种综合[1]。在钻井过程中，通过实时测量多种井底信息，对所钻地层的地质参数进行实时评价，从而精确地控制井下钻具命中最佳地质目标。

　　世界上先进的地质导向系统已经应用了近钻头传感器，可以测量距钻头1～2m范围内的井斜角、方位角、地层电阻率、伽马射线和转速等数据，通过无线传输系统（电磁波）把这些数据从钻头附近传到MWD系统。这样可以更好地引导钻头穿过薄层和复杂地层，利用测井数据直接进行地质导向钻井，而不是按预先设计的井眼轨道钻井。该系统集井眼轨迹测量控制技术和随钻测井技术为一体，相当于在钻头上开了一个“窗口”，现场地质师和定向工程师根据仪器反映的所钻地层岩性及其孔隙流体的客观情况，能够及时“看到”所钻井眼的井身轨迹、地层岩性及其孔隙流体物性，并以此来设计和控制井眼轨迹的走向，及时调整和修改原钻井设计，使钻头能够安全有效地沿着油层目标钻进[2,3]。

　　国外的地质导向钻井技术已经相当成熟，能够实时测量近钻头处的地质参数和工程参数。而目前国内因仪器研制与技术研究起步较晚，基本处于国外第一代产品的初期水平，实时地质参数较少，测点离钻头较远。然而，地质导向钻井的重要性和潜在经济价值早就为国内钻井界所瞩目，研制地质导向工具、研究地质导向钻井工艺已势在必行。

　　地质导向工具在老油田后期开发、提高采收率及油层薄、形状特殊的难采油藏开采方面具有明显的效果和显著的经济效益。胜利油田存在着大量的复杂断块油藏、隐蔽油藏、薄油藏和老油田长期开采剩余的边底水构造油藏等复杂油气藏，地质导向钻井技术为开发上述类型油藏提供了强有力的技术支撑，具有广阔的应用市场。

　　1 国内外地质导向钻井技术发展状况

　　1.1 国外地质导向钻井技术发展状况

　　1993年Anadrill公司首次提出地质导向概念并研制出了第一套地质导向工具。Halliburton、Baker Hughes Inteq和挪威国家石油公司（Statoil）等也相继研制出了他们各自的地质向导工具。Anadrill公司研制的综合钻井评价和测井系统（IDEAL-Integrated Drilling Evaluation And Logging）由一个在其外壳内装有定向测量和地层评价测井传感器的可转向仪表化泥浆马达和一个可以直接接在钻头上的近钻头电阻率测井接头组成。可以探测出距钻头1～2m范围内的地层电阻率、伽玛射线、井斜、地层孔隙压力以及其他有用数据，然后通过无线电传输系统（电磁波）把数据从钻头处传送到位于钻柱上部位置的随钻测量（MWD）工具，再经MWD把数据传输到地面。目前IDEAL己在实际钻井中得到了广泛应用。到1996年底，仅在欧洲和非洲就有13家公司应用该技术在6个国家钻井近50口井，总进尺超过32000m，取得了良好效果。

　　1994年Baker Hughes Inteq首次推出第一套NaviTrak小曲率MWD系统和NaviGator产层导向系统。

　　1995年在小井眼随钻电阻率测井仪器方面成果颇丰。Sperry Sun推出Slim1 Phase4内存型φ120.65mm（ ）仪器。Anadrill研制出ARC-5仪器。Baker Hughes Inteq推出NaviMPR、IDS仪器。Halliburton公司在1995年研制出了名为PZST（Pay Zone Steering Tool）的地质导向工具，将它直接装在泥浆马达和钻头之间，可以提供伽玛射线、井斜和地层电阻率数据。该工具己于1996年起纳入工业应用。1995年挪威国家石油公司（Statoil公司）研制出了应用声波反射原理探测井眼轨迹与地层流体界面和地层界面相对位置的POSLOG地质导向工具。但目前还未见到这种地质导向工具成功推广应用的报道。

　　20世纪90年代后期，Anadrill公司拥有随钻测井仪器CDN／CDR、地质导向仪器Geostreeing、随钻声波仪器ISONIC以及Powerpulse MWD仪器系列等主导产品。Halliburton以HDSIM、CWRGM、CLSS和DNSC为其主要服务产品。Anadrill公司的随钻成像仪器已投入商业使用。同时，Anadrill公司在2000年新推出了 ARC-6和ARC-8等来取代现有的系列仪器。目前的随钻测量工具己完全具备了随钻测井及地质导向的能力，并使随钻定向测量及测井工具传感器更加接近钻头。Baker Hughes Inteq公司最新推出了连续旋转闭环定向钻井系统（AutoTrak RCLS-AutoTrak Rotary Closed Loop System，简称AutoTrak），该系统集钻进和随钻测量为一体，由旋转钻井下部导向钻具组合、CDR随钻测量系统、带CDR和AND的随钻测井系统和地面计算机监控系统组成，其核心为旋转导向钻具，能够在连续旋转过程中提供精确的定向控制，实现方位和井斜的调节。

　　国际上的MWD／LWD制造公司主要有八家，生产约20个系列的8种产品，可以测量30多种参数。仪器外径从 到 ，基本上能够满足各种定向井类型的需要。近年来，在MWD／LWD的实效性、高利润和先进性的诱惑和驱使下，世界上大的石油工程服务公司都加强了随钻测井技术的研发力度。目前该项技术主要被Schlumberger、Halliburton和Baker Hughes三大公司所垄断。Schlumberger为随钻测井技术的集大成者，服务领域从早期主要集中在海洋钻井平台服务逐步向陆地钻井服务中推进。

　　国外典型的地质导向钻井系统是法国安纳森公司的综合钻井评价和测井系统，己在北海定向井和墨西哥湾水平井等项目中施工了50多口井，取得了良好的经济效益。

　　目前，国外不但有较先进的地质导向硬件工具，而且具有与之配套的随钻地质工程参数解释与地质导向应用软件系统。国外地质导向钻井技术的发展趋势是随钻测量仪器的多样化、测量参数向钻头靠近的钻头智能化、基于地质－钻井可视化的地质建模、实时对比解释和钻井施工过程的系统化。

　　1.2 国内地质导向钻井技术发展状况

　　1996年中油北京地质录井技术公司（现中油测井公司）从美国Halliburton引进了国内第一套PathFinder LWD和SLIM1 GR MWD装备。经过近几年的技术消化和吸收，组建了自己的作业队伍和研究力量，分别在大庆、塔里木、华北、大港、海上油田顺利完成了随钻测井作业。近几年来，曾先后在国内的十几口探井和开发井中提供了随钻测井服务，取得了很好的测井效果和经济效益，培养了一批具有一定随钻测井服务经验的现场工程师，为油田勘探开发提供了一项全新的测井方式。

　　1999年胜利钻井工程技术公司引进了美国Halliburton Sperry-Sun的随钻地层评价仪器（FEWD-Formation Evaluation While Drilling），新疆石油管理局等油田也陆续引进了带自然伽玛的地质导向工具。胜利钻井院、长庆油田也引进了英国Geolink公司生产的带自然伽玛和电阻率两道参数的地质导向测量工具，并在胜利油田的边底水剩余油区块和塔里木油田的超薄油藏区块投入了生产应用，通过对比随钻测井曲线和邻井资料，及时获得地质特征的变化，在井眼轨迹实时控制方面发挥了积极作用，为开展地质导向钻井技术研究打下了良好的应用基础。

　　2003年中海油田服务股份有限公司引进了Halliburton Sperry-Sun的FEWD和Baker Hughes的LWD。

　　2001年胜利钻井院依托重大装备国产化研究项目—“MWD、随钻自然伽玛测量仪国产化研制”和中石化集团公司项目（2002年）“随钻感应电阻率测量仪的研制”开始了MWD/LWD国产化研究工作，并成功地研制出了具有自主知识产权的新型正脉冲MWD、随钻自然伽玛测量仪和随钻感应电阻率测量仪，并投入了现场应用，取得了良好效果。

　　1999年中石油勘探开发研究院开始进行地质导向钻井技术研究工作。

　　目前国内总体上处于应用引进仪器和部分国产化仪器的地质导向初级阶段，尚未形成规模化应用的生产局面，开展地质导向钻井技术研究已是当务之急。