0 引 言

随钻测量/随钻测井(MWD/LWD)技术已相当成熟，在石油领域得到了越来越广泛的应用。目前国际上的MWD/LWD能够测量30多种参数，仪器外径为44.5~216.0 mm，基本满足钻井需要^[1]。国外石油技术服务公司近年一直加强对随钻技术的研发力度，服务领域从早期主要集中在海洋钻井平台逐步向陆地推进。据国外资料统计，在海上钻井平台中，使用MWD/LWD的比例高达95%以上。

随钻测量/随钻测井技术与变径扶正器、导向马达等钻井控制系统组合，可以实现自动化、智能化钻井，最大限度地使钻头向油气层中钻进^[2]。在大斜度井和水平井等特殊工艺井中应用，可避免电缆测井难以实施的问题，有效节省钻井时间、降低工程风险。对于地下油水关系复杂、开发薄层以及小断块油气藏的中晚期油田，使用MWD/LWD技术可作为降低风险、节约成本以及大幅度提高投资回报率的手段^{[3, 4]}。

目前国内石油企业主要关注和研发MWD/LWD技术在陆地上的应用，对该技术在海洋的应用了解较少。充分了解国外海洋MWD/LWD技术的发展现状，对于提高我国滩海石油勘探开发具有重要意义。

采用GeoSphere储油层随钻测绘技术能绘制出与井筒位置一致的大储层体积图(见图1)，且绘图范围的直径超过61 m。通常情况下，所绘制的图能够清晰反映井筒冲蚀和钻井液滤饼侵入所产生的井筒效应；而且该技术也可以在进行钻井作业的同时提供清晰的实时电阻率图。采用该技术可以很容易识别出储层中的油层，使作业者有足够的时间将井筒轨迹指向储油层，从而最大程度地避开储层边界和地质危害。

图1 GeoSphere随钻测井技术测绘图 Fig.1 GeoSphere LWD drawing

图选项

2014年5月，巴西石油公司在不使用导向孔的情况下，使用GeoSphere储油层随钻测绘技术成功钻入3口海上井，能清晰地测绘出各个河道砂体周围构造的情况，从而选出最优的井筒轨迹。其中有2口井，根据实时绘图资料，对已计划好的井筒轨迹成功做了修改。

2014年2月，斯伦贝谢公司的Sonic-Scope 825多级随钻声波测井技术在中国南海用于地质力学分析，有效降低了高温高压和黏滑环境下的钻井风险。在钻井窗口狭窄且压力很高的地层易发生钻井液侵入现象，为此作业者根据4口对比井中获取的声波存储资料和地面地震图像资料进行详细的储层分析；在钻井过程中，作业者利用Sonic-Scope 825工具获取实时测量数据，并与前期数据结合，顺利钻达完钻井深，没有发生钻井事故^[5]。

深水井因压力窗口狭窄而给钻井带来困难。此外，当量循环密度也会影响钻井效率、钻头寿命和井筒质量^[6]。采用实时动态测量技术能获知井底工具承受液压作用的情况，包括钻井液液柱造成的静液压力、接单根后再开泵时的压力及钻头喷嘴处的钻井液循环所造成的动压力，以此调整轨迹方向^[7]。

哈里伯顿公司于2014年推出了双模式声波随钻测井技术。该技术使用了哈里伯顿Sperry钻井服务部门的X-BAT服务。X-BAT服务在进行超声波井径测井的同时还提供双模式测量服务，可精确获取地质参数，降低了深水和超深水井的钻井风险。

该技术服务可对孔隙压力和地层破裂压力数据实时更新，提供所钻入地层最优的当量循环钻井液密度。设备中的井径仪能够提供井筒完整性信息，与双模式声波实时测量技术结合，生成井筒震动记录，可使井沿预定的轨迹钻进。

Enteq Upstream公司将Target Well Control公司的波传播电阻率(PWR)测量技术与Enteq的技术相结合，形成综合性更强的随钻测井/随钻测量——波传播电阻率(PWR)测量技术。目前已经开发出适用于各种直径(119.7、171.5、196.9和209.6 mm)的工具系统，而且还根据俄罗斯钻井市场的使用需要，研发出一种适合于小井眼的ø88.9 mm的工具系统。

波传播电阻率(PWR)测量系统提供了一种可在任何钻井液中有效工作的单一频率(1 MHz)井筒补偿波传播电阻率。与其他传播系统相似，该工具既能测量波幅，也能测量相位差。这种工具用电池供电，能以2 Mbit/s的速率将测量结果存入存储器中。经过更新的测量结果能以平均60 s一次的间隔，通过钻井液脉冲或电磁传播方式遥传至地面。所有尺寸的工具都能承受137.9 MPa的工作压力和150 ℃的工作温度。

APS技术有限公司的波传播电阻率短节(WPR)可用于各类钻井液中，提供与电缆测井效果一样的随钻测井服务。该工具可在地质导向、对比测井、孔隙压力趋势分析、套管鞋深度选择、电缆更换以及空气或泡沫钻井等情况下测井，具有多种直径(88.9、95.3、120.7、171.5和203.2 mm)。APS技术有限公司为直径120.7、171.5和203.2 mm波传播电阻率短节提供了一种SureDrill集成化随钻测压功能。

SureDrill技术能将地面和井下实时测量与钻柱建模结合起来。现场应用结果表明，该技术可提高机械钻速和延长钻头寿命，具有钻井机能障碍早期预警功能，可使起下钻次数降到最低程度。

除了伽马射线和钻井液脉冲遥测外，APS技术有限公司的SureShot随钻测量服务还具有定向和井斜角测量功能。此外，其软件扩展振动存储模块(VMM)也能对钻头跳钻、偏心回转和黏滑振动的情况进行分析。其钻井动力学模块(DDM)可测量钻压、钻头扭矩和钻头弯曲情况，同时还能测量温度和内/外部钻井液压力。

威德福公司的压力波随钻测井地层压力测试工具以实时方式，通过钻井液脉冲遥测技术处理数据，并被记入32 MB高分辨率数据记录仪中。安装在工具上的记录仪能够以比实时遥测记录方式高得多的分辨率和频率，记录下地层压力资料和关键的诊断信息。数据在地面上被迅速处理，以便为操作者提供决策辅助。

该工具采用机电式压力降机理，其可靠性较高，而且比复杂的水力装置更容易维护。工具的精度更高且能够精确地停止和锁定，以便在一定的温度和压力范围内进行高级分析和重复性测量。工具的密封垫式结构可确保在随钻测井系统的钻井液脉冲遥测环境中进行精确的压力测量，其密封系统的密封效率超过95%。

采用模块式设计的测试工具包括阀门、压力泵和压力降元件。该设计理念使得更换模块的操作更为简便且速度更快，这样就降低了维护次数和使用成本。模块性理念也使人们能够对压力测量进行自定义校准，以进一步提高精度。为了使人们能对测量精度进行优化，诸如压降体积和垫压力之类的操作参数都可以根据地层差异进行调整^[8]。

该工具2014年2月在北海油田的应用，使作业者有效识别出储层内部的一个含水区，为用户节约了钻井时间，节省了150万美元以上的钻井成本。在中东某油田，作业者综合应用了测井工具(伽马射线、体积密度、中子孔隙度、电阻率和声波测井)和随钻测井压力测试工具，在钻井期间对数据进行评估，并确定了获取地层压力数据的几个采集点。记录仪压力测试很成功，作业者获取了高质量的测试数据。

在加蓬，该工具在砂岩夹层多、流体通道复杂和连通性不好的复杂油田中进行现场试验，目的是检查测试仪的性能和测量质量。通过与以往油井作业进行基准对比、对地表孔隙压力测量以及经济性和性能方面考虑，作业者选择该工具与随钻测井地层评估系统配套使用。 在最初的10次工具起下钻中，成功率超过95%。研究人员进行了近400个压力测试点试验，能够获取有效的孔隙压力读数。在加蓬的试验结果表明，随钻测井技术的数据质量与正在进行的电缆测井程序相同，而且有可能在钻机效率方面获得显著的收益。

贝克休斯公司2013年推出的FASTrak随钻测井技术，能在一趟起下钻内进行不限次数的地层压力测量和多达16次的单相地层流体取样作业。

2014年初，FASTrak随钻测井工具在越南海上油田的一口S形剖面斜井中得到了成功应用。通常这类井中应该下入钻杆输送电缆测试仪，但这种作业会增加工具卡钻的风险，并延长钻井时间。通过将测试工具安装入随钻测井工具串，作业者可以在进行钻井作业的同时，实施各项测量工作。

在将工具下入井内时，作业者获取了60次压力试验数据，创下了该项行业数据采集最多的记录。在实时流体参数分析的基础上，作业者识别出了最有开发价值的层位，进行了6次原油取样作业并获得成功。此工具的智能垫(SmartPad)技术能感应到封隔器密封元件是否有可能出现密封失效。如果发生密封失效，则智能垫的压力会自动升高以维持密封完整性^[9]。贝克休斯公司称，该技术为用户节省了2 200万美元。

(1)为更好地提高海洋随钻测量/随钻测井系统工具的测量精度，建议相关科研院所和石油单位缩短传感器与钻头之间的距离，并提高实时数据传输效率和加大探测深度，确保井眼定位更精准^[10]。

(2)海洋钻井环境复杂，作业成本高，提高仪器质量可直接降低钻井成本。加强测量工具的耐高温和高压性能，降低钻井噪声，提高仪器抗干扰能力，可使经济效益更加显著。

(3)海洋环境问题日趋严重，作业中要确保仪器不具有放射性和污染性。建议继续开展新型环保设备的研制，例如脉冲中子发生器，确保设备在运输和测量过程中无污染问题^[11]。

(4)随着油气勘探开发难度的不断增加，MWD/LWD应向智能化和集成化方向发展，以实现参数测试、传输、分析和执行一体化，逐步满足作业者的不同需求^{[12, 13]}。