Q/SY
中国石油天然气集团公司企业标准
Q/SY 1287—2010
地质导向钻井系统
Geosteering drilling system
2010-08-01实施
2010-05-25 发布
中国石油天然气集团公司 发布 Q/SY 1287—2010
目 次
前言
1
范围 2 规范性引用文件 3 术语、定义和符号 4 型号规格
......
4
5 技术要求 6 试验方法与检验项目 7 检验规则 .
2
..10 .:10 ::12 :13
标志、包装、运输和贮存 ..... 附录A（资料性附录） 实际地层电阻率与模拟地层电阻参考文献 .........
8
.............. Q/SY 1287—2010
前言
本标准的附录 A 为资料性附录。 本标准由中国石油天然气集团公司石油石化设备与材料专业标准化技术委员会石油钻采设备标准
化分技术委员会提出并归口。
本标准起草单位：北京石油机械厂、中国石油天然气集团公司钻井技术研究院井下控制研究所、 中国石油天然气集团公司渤海钻探定向井公司。
本标准主要起草人：黄衍福、陶诗凯、张春华、周智勇、范育昭、窦修荣、运志森等。
II Q/SY 1287—2010
地质导向钻井系统
1范围
本标准规定了地质导向钻井系统的命名、技术要求、试验方法、检验规则和标志、包装、运输、 贮存等。
本标准适用于石油探井和生产井作业的地质导向钻井系统。 2　规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T 222—2006　钢的成品化学成分允许偏差 GB/T 223.3一1988钢铁及合金化学分析方法　二安替比林甲烷磷钼酸重量法测定磷量 GB/T 223.72—一2008　钢铁及合金　硫含量的测定　重量法 GB/T 228—2002　金属材料　室温拉伸试验方法（eqv ISO 6892:1998) GB/T 229—2007金属材料　夏比摆锤冲击试验方法（Metallic materials一Charpy pendulum
impact test—Partl:Test method, ISO 148-1:2006, MOD)
GB/T 231.1—2009　金属布氏硬度试验　第 1 部分：试验方法 (eqv ISO 6506-1:1999) GB/T 17394—1998　金属里氏硬度试验方法 GB/T 22512.2一2008　石油天然气工业　旋转钻井设备　第 2 部分：旋转台肩式螺纹连接的加工
与测量(ISO 10424-2:2007，MOD)
SY/T 5144—2007　钻 SY/T 5383—2009　螺杆钻具 SY/T 6702—2007　随钻测量仪通用技术条件 API Spec 7-1旋转钻井钻柱构件规范
3术语、定义和符号 3.1 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1.1
测量短节 survey sub 搭载有测量仪器、控制电路、供电单元和无线（或有线）发送单元的短节。 在工作过程中，能够随时检测地层特性且在需要时能把这些信息部分上传。
3.1.2
测传马达 instrumented motor system(IMS) 带有测量短节的井下动力马达。
1 Q/SY 1287—2010
3.1.3
侧向电阻率lateral resistivity 测量短节环周一定深度范围内地层的平均电阻率。 通过环状线圈发射器在钻柱上将一定频率的电流向地层发射，形成测量电流场。在发射器下方特
定位置设置一个环状电极，测量流经地层的测量电流，所测电流的大小与环状电极周围地层的电阻率有关，根据欧姆定律和仪器系数，即可确定侧向电阻率。 3.1.4
方位电阻率azimuthal resistivity 测量短节环周一定深度范围内地层在测量（纽扣）电极所处方位附近地层的平均电阻率。 通过环状线圈发射器在钻柱上将一定频率的电流向地层发射，形成测量电流场。在发射器下方特
定位置设置一个测量（纽扣）电极，该测量（纽扣）电极安装在测量短节圆周上与定向传感器呈一固定相位角，测量该方位流经地层的测量电流，所测电流的大小与测量（纽扣）电极所在方位地层的电阻率有关，根据欧姆定律和仪器系数，即可确定方位电阻率。 3.1.5
钻头电阻率bit resistivity 测量短节至钻头间环周以及钻头前方尚未钻遇一定深度范围内地层的平均电阻率。 通过环状线圈发射器在钻柱上将一定频率的电流向地层发射，形成测量电流场。在发射器下方
特定位置有一个测量线圈，测量经钻头返回的测量电流。所测电流的大小与钻头周围的平均电阻率有关，根据欧姆定律和仪器系数，即可确定钻头电阻率。 3.1.6
方位自然伽马azimuth natural gamma 在测量短节伽马探测器所处方位附近一定深度范围内地层的平均伽马射线计数值。 自然伽马探测器采用闪烁晶体加光电倍增管测量来自地层的伽马射线，当它偏离测量短节中心位
置被安装在与定向传感器呈一固定相位角的侧壁时，可以测量自然伽马探测器所处方位地层的特性。 3.1.7
无线接收系统（短节）wireless receiver 搭载有无线接收线圈、控制电路、供电单元的短节。 无线接收系统（短节）接收来自测量短节无线发送的信息并将其送往MWD 测量仪。
3.1.8
数据连接器data link 把无线接收系统（短节）或测量短节的信息送往 MWD 测量仪的数据对接装置。
3.1.9
MWD 测量仪 measurement while drilling instrument 能与无线接收系统（短节）或测量短节相匹配的无线随钻测量仪。
3.1.10
地面处理系统surface signal processing system 由地面传感器、前端信号处理装置、计算机及外围设备与相关软件组成的系统。 该系统接收和采集井下仪器上传的（钻井液压力脉冲、电磁波或声波）信号，经滤波降噪、检测
识别、解码、显示和存储等处理，处理后的数据供钻井工程师和地质师决策参考同时送往钻台司钻显示器。 3.1.11
地质导向钻井系统geosteering drilling system
2 Q/SY 1287—2010
由井下动力导向（弯）马达、测量短节、数据连接器、MWD 测量仪、地面处理系统构成的随钻测量底工程参数及地质参数的系统。
系统利用实时的地质、工程参数测量和随钻控制手段来保证实际井眼穿过储层并取得最佳位置
使系统具有随钻识别油气层、导向功能等特点。 3.1.12
近钻头地质导向钻井系统geosteering drilling system near bit 由测量短节设置于井下马达动力输出端与钻头之间的测传马达、无线接收系统（短节）、数据连
接器、MWD 测量仪、地面处理系统构成的系统。
系统对实时的近钻头电阻率、自然伽马等地质参数进行处理和分析，对新钻地层性质作出解释和判断，并对待钻地层（钻头下方某一深度内）进行前导模拟；再根据实时的工程参数，对井眼轨道作出必要的调整和随钻控制。 3.2符号
下列符号适用于本标准。 RedF：聚焦电极与参考电极间电阻（Q）； RedBtn：纽扣电极与参考电极间电阻（Q）； RedBit：钻头电极与参考电极间电阻（Q）； Rled:接收电极与参考电极间电阻1(Q）； R2ed:接收电极与参考电极间电阻2(Q）； R：上部围岩电阻率（Q·m)； R：真实地层电阻率（Q·m)； R：下部围岩电阻率（Q·m)。
4型号规格 4.11 命名准则
地质导向钻井系统的命名应体现出其井下部分的工具规格。MWD测量仪及测传马达命名、型号、对外连接方式等应满足相关产品标准规定。 4.2 型号编制规则
地质导向钻井系统的型号编制方法组成如下：
CGDS
-一
-
特征代号测量短节的位置：
NB：近钻头省略：非近钻头
名义尺寸（外径，mm) 名称代号：地质导向钻井系统
5技术要求
5.1基本参数
地质导向钻井系统的基本参数见表1，近钻头地质导向钻井系统的基本参数见表2。
3 Q/SY 1287—2010
表1 地质导向钻井系统的基本参数 CGDS95
规格型号名义尺寸（外径)，mm 钻头
CGDS120
CGDS172
CGDS203
95 108~149 4 /4 ~ 57/
120 149~200 57/~ 77/
172 213~216 8 3/。 ~ 8 1/,
203 241~311 9 /, ~ 12 /4
mm in
尺寸
地质测量参数工程测量参数
侧向电阻率、方位电阻率、方位自然伽马
井斜角、工具面角、方位角、温度
耐振动耐冲击耐温耐压上端母螺纹下端公螺纹
150 m/s(10 Hz ~ 200 Hz) 5000m/s2(0.2ms,半正弦波）
125 ℃ 140 MPa
2 3/, IF 2 3/, IF 表2近钻头地质导向钻井系统的基本参数 CGDS95NB
3 /, IF 3 1/, IF
4 /, IF 4 1/, IF
65/, REG 6 5/,REG
规格型号
CGDS120NB
CGDS172NB
CGDS203NB
名义尺寸（外径)，mm 钻头
95 108~149 41/4~ 57/ 钻头电阻率、方位电阻率、方位自然伽马、近钻头井斜角、近钻头方位角
120 149~200 57/g ~ 77/g
172 213~216 8 3/g ~ 8 /2
203 241~311 9 1/, ~ 12 /4
mm in
尺寸近钻头测量参数
井斜角、工具面角、方位角、温度
工程测量参数
耐振动耐冲击耐温耐压
150 m/s(10 Hz ~ 200 Hz) 5 000 m/s2(0.2 ms,半正弦波)
125 ℃ 140 MPa
测传 上端母螺纹马达 下端母螺纹 5.2 零部件的要求 5.2.1 产品主要零件材料的硫、磷含量均不得大于0.030%，热处理后的力学性能应符合 API Spec 7-1 的相关规定。
2 3/, IF 2 3/,REG
3 1/, IF 3 1/, REG
4 /, IF 4 1/, REG
65/ REG 65/,REG
注：产品主要零件是指产品在使用过程中承受工作载荷和液压腔液体压力的金属零件。 5.2.2产品主要零件应进行无损探伤，缺陷等级应符合SY/T5144一2007的规定。 5.2.3测传马达、接收短节、与MWD配套的无磁钻的上、下接头螺纹及接头螺纹紧密距应符合 GB/T22512.2—2008的有关规定；各连接螺纹应进行螺纹防黏处理。 5.3 部件的性能要求
构成地质导向钻井系统的各子系统应符合如下要求： a）MWD 测量仪和地面处理系统应符合 SY/T 6702一2007. b）井下动力马达部分应符合SY/T5383—2009。 c）测量短节在室温和125℃高温条件下应分别符合侧向电阻率、钻头电阻率（见表3）、方位电
阻率（见表4）以及自然伽马的要求（见表5）。
表3侧向电阻率、钻头电阻率基本技术要求
测量范围测量精度
0.2 Q · m ~ 2 000 Q · m ±0.1Q·m(电阻率≤ 2Q·m)
±8% FS(2 Q ·m<电阻率≤ 200 Q ·m) ±15% FS(200 α ·m<电阻率< 2 000 Q ·m)
> 0.4 m
探测深度
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表4方位电阻率基本技术要求
测量范围测量精度探测深度
0.2 Q · m ~ 200 Q · m ±0.1Q.m（电阻率≤2Q·m)
±8% FS(2 Q · m <电阻率≤ 200 Q ·m)
≥ 0.2 m
表5方位自然伽马基本技术要求
测量范围测量精度灵敏度分层能力
0 API ～ 250 API
≤ ±3% FS ≤ 4API/cps
20 cm
5.4号 整机性能的要求
在子系统分别满足技术要求的基础上，整个系统应符合下列要求： a）（近钻头）地质导向钻井系统整机的各项测量参数的测量误差应在各子系统单独测试状态的测
量精度范围内。 b）（近钻头）地质导向钻井系统的地面处理系统应能正确接收和采集井下仪器上传的信号，且能
够正确实时处理和解析。
6试验方法与检验项目 6.1 材料化学分析
材料化学分析的试样应按GB/T222一2006中的有关规定进行，其磷、硫含量的分析应按 GB/T 223.3—1988和GB/T 223.72—2008中的有关分析方法进行。 6.2材料力学性能
拉伸试验和冲击试验的试样均应从试样中心线且距零件表面的距离大于25 mm处，或者在零件壁厚中间处，两者选取较小者，沿纵向切取，试样、试验方法按GB/T 228—2002和GB/T 229—2007 中的有关规定；里氏硬度的试验方法按GB/T17394一1998中的有关规定执行；布氏硬度的试验方法按GB/T231.1—2009中的有关规定执行。如对试验结果有异议，可按GB/T231.1一2009规定复检，并以此试验结果为准。 6.3无损检测
无损检测应按SY/T 5144一2007中所规定的方法进行。 6.4钻杆接头螺纹紧密距
接头螺纹检验所用量规应符合GB/T22512.2一2008中9.2的要求，接头螺纹紧密距的检验方法按GB/T 22512.2—2008中8.2规定的方法进行。 6.5自然伽马传感器测试
对自然伽马传感器本底和0.5μCi 137Cs放射性测试源进行对比测试。 6.6电阻率测试 6.6.1测试模型
对侧向电阻率和钻头电阻率以及方位电阻率的测量性能进行评价的模拟地层模型见图1。 6.6.2测试步骤
测试步骤如下： a)按图1将模拟地层模型与测量短节相连。 b)启动系统，按模拟地层电阻进行测试。
6.7无线短传测试 6.7.1测试模型
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