地质导向钻井技术是随着水平钻井技术、地质评价仪器、地质导向工具发展和地质评价的需要而逐步发展起来的。
地质导向钻井可在钻井作业的同时,能实时测量地层参数和井眼轨迹,并能绘制各种测井曲线,是国际钻井的前沿技术。其原理是:由随钻测井仪测出油气层的渗透率或电阻率后,将信息发至地面,根据储层实际地层走道走向调整井眼轨迹,实现最大限度地钻遇地层。这一操作原理,又称为地质导向。这种钻井对增加井眼与储层接触面积,提高钻井成功率、降低作业风险,提高钻井效率和降低钻井成本均具有显著效果。
地质导向是综合钻井、随钻测井/测斜、地质录井及其他各项参数,实时判断是否钻遇泥岩以及识别泥岩位于井眼的上部还是下部,并及时调整钻头有油层中穿行。具体表现在:
(1)根据近钻头电阻率和自然伽玛判断钻头处的岩性;
(2)根据ARC(阵列式补偿电阻率)提供的衰减电阻率和相位电阻率的差别判断钻头是否接近泥岩;
(3)根据ADN(方位密度中子仪器)提供的顶密度和底密度判断泥岩位置;
(4)根据ADN提供的顶密度和底密度计算地层倾角;
(5)根据随钻测井电阻率曲线的极化角现象识别地层界面;
(6)根据钻时和气体数据,结合岩屑判断钻头处岩性;
(7)结合扭矩和D指数判断钻头处岩性;
(8)利用地层的韵律性,结合砂岩粒度的变化判断井眼位于油层中的位置。
地质导向钻井技术以近钻头地质参数与工程参数的随钻测量、传输、地面实时处理解释和决策控制为主要技术特征。到20世纪90年代初期,能满足当时各种不同需要的随钻地质评价仪器和地质导向工具相继出现,标志着地质导向钻井技术已基本成熟。问世后的3年(1993~1995)年中已被13家公司用于欧洲和非洲6个国家的近50口井,累计进尺超过32187m,取得了显著技术效果和重大经济效益。
90年代后期,中油北京地质录井技术公司、胜利钻井院等公司,先后从国外引进相关技术,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,在国内多个油田完成随钻测井服务,取得了很好的测井效果和经济效益。
2001年胜利钻井院开始了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、随钻自然伽马测量仪和随钻感应电阻率测量仪,并投入了现场应用,效果良好。
目前,地质导向钻井在大位移定向井、水平井及特殊工艺井中获得广泛应用,已经成为现代钻井技术的核心技术之一。但我国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。