氣體鉆井聲波超前測距方法與數值模擬

簡 旭， 李 皋， 王 軍， 韓 旭， 黃 兵， 王松濤

（1.中國石油集團川慶鉆探工程有限公司川東鉆探公司，重慶 401147；2.油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室（西南石油大學），四川 成都 610500；3.中國石油西南油氣田分公司蜀南氣礦，四川 瀘州 646000）

氣體鉆井具有提高機械鉆速和保護儲層的優勢，但儲層地質條件對其安全性有較大影響[1]。隨鉆超前探測技術可提前預測到鉆頭前方的巖性界面、斷層、溶洞和異常高壓等，降低鉆頭前方地層信息的不確定性[2-3]，保證氣體鉆井的安全性。目前的隨鉆超前探測技術主要包括隨鉆地震前探技術、近鉆頭電磁波前視技術、鉆頭隨鉆地震技術[4]。隨鉆地震前探技術利用近鉆頭處的檢波器接收地表可控震源激發的直達波信號和鉆頭前方巖性界面產生的反射波信號，但該技術分辨率低，地震波的能量和頻率被地層顯著衰減，影響了鉆頭前方巖性界面的探測精度[5-9]。為提高隨鉆前探技術的分辨率，斯倫貝謝和哈里伯頓公司研制了電磁波前視工具，實時獲取鉆頭前方地層電阻率的變化，探測直井或低角度斜井中地層邊界[10-13]。但采用該技術進行遠距離探測時，需要大功率儲能裝置，且氣體介質對電磁波的衰減作用更強。鉆頭隨鉆地震技術利用牙輪鉆頭的軸向振動，實現鉆頭前方探測[14]。但牙輪鉆頭信號強度弱，地面噪音對信號的干擾大。為了克服牙輪鉆頭震源的不足，哈里伯頓公司研制了掃頻水力脈沖工具[15]，該工具可在近鉆頭處激發寬頻地震波信號，但連續沖擊振動波信號會影響地層反射波信號的識別。……