基于螺杆钻具的近钻头井斜测量误差及修正

为了研制具有自主产权的基于现有螺杆钻具的随钻近钻头测量装置,结合井下工况,对近钻头井斜测量过程及仪器本身存在的误差进行了分析,阐述了利用声波或电磁波传输近钻头信号的优势,并提出了近钻头井斜精确测量的误差修正思路。分析结果认为,当前的近钻头井斜测量仪器还存在一些未考虑到的问题,如动力钻具的振动影响测斜精度,动力钻具弯角的存在导致近钻头仪器与井眼不同轴产生误差等。利用声波传输近钻头信息及远程传输井下信息是实现测量的静态及传输信号过程静态的有效方法,建议加快该技术的研究进度,争取早日应用于现场。     

绥中36-1油田调整井开窗侧钻高造斜率钻具研制及应用

绥中36-1油田地层疏松、造斜困难,常规螺杆钻具弯点距较大,钻头偏移量大,钻具组合通过套管和窗口较困难,难以完成高造斜率套管开窗侧钻作业。通过低弯点距设计、本体扶正器采用三瓣不等宽扶正带设计且低边瓣采用加宽处理,以及中低转速、高输出扭矩、等壁厚定子设计,研制了高造斜率螺杆钻具,基于电磁波的近钻头测斜信号跨传原理研制了近钻头测斜工具。所研制的高造斜率螺杆钻具和近钻头测斜工具在JJSY-4试验井取得良好测试效果,并在绥中36-1油田调整井AXX井取得成功应用,可对解决老油田低效井的开发难题提供参考。     

一种下座键式近钻头测量系统的研发与应用

目前国内外主流近钻头测量系统的井下系统大多采用上悬挂连接方式和涡轮发动机供电方式,其组成结构相对复杂,连接较为稳固不易脱键,但在钻井作业中发生地层坍塌掩埋钻具的情况下,易导致整串仪器无法打捞,给作业方造成较大损失。为此,设计研发了一种下座键式近钻头随钻测量系统,采用下座键式的连接方式和电池组供电模式,应用电磁波无线短传技术将近钻头测量的方位伽马、井斜等数据跨越螺杆传输至近钻头接收短节,通过近钻头接收短节与MWD井下系统相连,并以总线方式将数据发送给MWD主控单元,最后通过钻井液脉冲传输技术,将MWD测量数据与近钻头测量数据发送至地面处理系统指导后续钻井作业。现场应用表明,下座键式近钻头随钻测量系统测量准确,同时克服了主流近钻头测量系统作业中不易脱键的弊端,切实降低了定向钻井作业风险。     

机械式无线随钻测斜仪结构原理及性能特点

机械式无线随钻测斜仪是一种集机械、电子和钻井液脉冲技术为一体,利用精密机械机构来测量井斜的仪器。其工作原理为:通过精密的测量机构测量井斜,测得的井斜信息由控制机构传递给脉冲信号发生装置,该装置发出的信号通过钻井液以压力脉冲的形式传递给立管上的压力传感器,接收的信号由电子记录仪记录,由记录的脉冲信号读出井斜角。机械式无线随钻测斜仪具有结构简单、操作方便、测量时间短等特点,完全能满足钻井工程中直井测斜的需要。     

DQNBMS-1型近钻头随钻测量系统的研制与应用

常规随钻测量系统（LWD）参数测点滞后钻头较远,测量信息滞后,导致油田薄差油层砂岩钻遇率低,储层未得到有效地开采。通过对近测量主测总成壳体结构和电路小型化、低功耗等设计,研制了三参数测点距钻头均小于1 m的DQNBMS-1型近钻头随钻测量系统。通过DQNBMS-1系统多参数近距离测量的实时数据,可以及时掌握井底的井斜、辨别地层变化、判断钻头与储层的相对位置和调整轨迹,提高砂岩钻遇率。现场应用证明,该系统测量数据准确、工作稳定可靠,施工井段获取了较高的砂岩钻遇率。通过与LWD应用效果对比,该系统更利于地层特性的判断和钻头在储层内的高精度控制,砂岩钻遇率提高了15%,可为薄差油层的开发提供有利的技术支持。     

螺杆钻具防斜和提速在滴西19井和H2451井中的应用

针对滴西19井存在的机械钻速低，牙轮钻头损坏严重，钻头选型存在困难；地层倾角和走向不清，易发生井斜；地层可能存在裂缝，易发生井漏等复杂情况，提出了利用螺杆钻具＋单钟摆钻具组合方式实现防斜和提速的方法。针对H2451井的缩径、垮塌、井漏等造成的卡钻，提出加强短程提下钻和测单点的频率，以保证井身质量和预防复杂情况的发生。同时还介绍了螺杆钻具纠斜的关键技术。     

机械式无线随钻测斜仪及其应用

机械式无线随钻测斜仪集机械、电子技术为一体，利用精密机械机构来测量井斜，利用钻井液脉冲技术向地面传输信息。井下仪器主要由井斜测量机构、控制机构、液压平衡和阻尼装置以及脉冲发生装置等组成。其工作原理为：通过精密的测量机构测得的井斜信息通过控制机构传递给脉冲信号发生装置后，通过钻井液传递给装在立管上的传感器，由电子记录仪记录的脉冲信号读出井斜角。机械式无线随钻测斜仪具有结构简单、操作方便、测量时间短、可随钻测量等特点。现场应用表明，机械式无线随钻测斜仪完全能够满足直井测斜的需要，对提高钻井速度、降低钻井成本等具有重要意义。     

定向井防碰地面监测系统设计及现场试验

随着陆地和海上油气勘探开发程度的不断提高,丛式井和加密井正变得越来越普遍,而受老井网加密调整使井间距离更密、老井测斜数据不完整或不准确、井眼轨迹控制产生误差等因素的影响,钻井过程中易发生井眼碰撞,对钻井和油田的正常生产构成了潜在威胁。根据振动波的传播机理,提出了一种定向井防碰地面监测方法,设计了一套定向井防碰地面监测系统。该系统在渤海某海上油田区块钻井现场进行了试验:借助定向井设计、随钻测量资料,利用Compass软件分析了在钻井与邻井的中心距,并对危险井段进行了监测;根据采集到的钻头振动信号特征,分析了钻头对危险井筒的趋近。现场应用结果表明:钻头钻水泥塞过程中,在钻井套管头处振动信号强度很大,该系统可通过识别钻头振动信号判断钻头靠近或钻遇了邻井水泥环和套管;在邻井套管头采集到的钻头振动信号的振幅,随在钻井和邻井的中心距的增加呈一定的衰减关系,可根据该关系和分离系数判断井眼碰撞的风险。      

储气井超声波相控阵自动检测系统的研制

为了及时、准确了解地下储气井使用过程中出现的问题,确保储气井安全运行,利用水浸法超声波测厚原理,研制了一种超声波相控阵自动检测系统。该系统能够适应直径为177.8 mm和244.5 mm的储气井。使用研制的超声波相控阵自动检测系统对储气井试验平台进行了超声检测,结果表明,该检测系统运行平稳、可靠,检测精度高,可方便判断缺陷的位置信息,实现了检测结果的多维显示,为地下储气井的安全运行提供了有力的保障。     

基于电信号传输数据的近钻头测量仪器研究

现场常用的近钻头导向仪器基本都是以电磁波、超声波或者导线传输数据,难与其他马达配合、仪器维护不便且服务费用高。为此,介绍了一种基于电信号传输数据的近钻头测量仪器——GRDS-1。GRDS-1采取电信号和钻井液脉冲相结合的方式传输数据,发射极依靠电信号近距离无线短传数据到MWD,MWD应用正脉冲信号将数据传到地面,解决了电磁波信号传递受传输距离和地层电阻率影响的难题。通过模拟试验和现场应用验证了电信号传输数据的稳定性与可靠性。GRDS-1为国内仪器研发和制造提供了新的研发思路,也为国内薄油藏开发提供了一条新的地质导向工艺。     

钻柱中声信号传输试验研究

为研究声信号在钻柱中的传播,建立了近钻头声传输试验系统和周期性钻柱结构声传输试验系统。在试验系统上对声信号在周期性钻柱结构中的传输特性进行试验。结果发现,若采用动力钻具和MWD探管组成的随钻系统,可实现声信号的近钻头传输,但由于探管与钻具连接方式和尺寸结构差别大等原因会引起接收声信号的严重衰减。在周期性钻柱结构中,激振器输入激励信号为方波时占空比的变化对接收信号峰峰值影响明显,且方波作为激励信号,占空比在50%以内时,接收信号较理想;对于同一钻柱结构,信号频率增大会引起接收信号幅值减小;在同一频率条件下,钻柱组合的变化对接收信号的幅值存在较明显的影响。     

近钻头方位伽马随钻测量系统的研制与应用

近钻头方位伽马随钻测量系统采用了伽马探测传感器和角度探测器实现了更为精确的方位伽马随钻测量;在电磁波传输系统中采用了高斯最小频移键控调制技术,提高了通讯信号的抗地层干扰和抗衰减能力,使得仪器具有更好的稳定性;地面信息处理系统采用了集成电路技术,增强了电路系统的稳定性;信号信息处理软件各个功能模块集成度高,操作更为便捷。近钻头随钻测量系统具有对井眼岩性成分进行成像的功能,能够更加直观全面地反映钻遇地层的岩性变化特征,有助于精确地进行地质导向。现场应用表明,近钻头随钻测量系统工作性能稳定,测量数据准确,现场地质导向技术人员能够通过分析近钻头方位伽马曲线形态及时准确地进行地质导向,及时调整井眼轨迹。通过使用近钻头方位伽马随钻测量系统,施工水平井的储层钻遇率得到了明显提高。     

近钻头钻具声波传播特性分析

为了利用声波将近钻头处的信息传输至远钻头端,运用有限元方法分析了常见近钻头钻具(普通钻铤、螺旋钻铤、整体直棱稳定器、整体螺旋稳定器和螺杆钻具)的声波传播特性。分析结果表明,由于轴向上的截面形式和大小基本保持一致,普通钻铤和螺旋钻铤不仅具有较好的时域特性,没有严重的波形反复震荡现象发生,而且具有较宽的通频带;稳定器段的出现使得轴向上声波阻抗不连续,其他3种钻具不仅在其时域波形中出现波形的反复震荡,其通频带宽度也大幅变窄。因此,普通钻铤和螺旋钻铤更适合于作为近钻头声波信号传输的通道,当必须使用其他3种钻具时,则必须采用辅助的信号处理措施。     

随钻数据微存储器井下释放传输系统关键技术研究

泥浆脉冲、电磁波等随钻数据传输方式难以实现井底大数据量的上传,不能充分满足随钻测井和地质导向对随钻测量数据的需求。介绍了一种通过井下释放大容量存储器的方式,实现井下大数据量上传的系统。在入井前将一定数量微型存储器安置在释放短节腔体内,根据井下随钻测量情况把测量数据注入微型存储器,定时或不定时地向环空释放,通过泥浆循环把存储器带回地面。为了拓展存储器的数据容量,设计了无线充电大容量存储器,该存储器内置了微处理器,可以直接从释放短节的读写器发射的无线信号获取电能,并给微处理器供电。地面系统可以按照协议读写存储器,实现了大量随钻测量数据的传输。     

高精度随钻成像测井关键技术

为了解决随钻地质导向系统距离钻头远、检测信息少和检测精度低的问题,基于随钻扇区扫描原理,结合MEMS动态工具面检测技术、近钻头伽马旋转累计计数成像采集算法和随钻电阻率动态PID调节发射驱动成像采集算法,研制了高精度近钻头伽马成像测井仪和高精度随钻电阻率成像测井仪,实现了近钻头伽马16扇区测量与随钻电阻率128扇区测量。现场试验结果表明:随钻采集到的近钻头伽马成像测井数据可为复杂油气藏地质导向钻进提供技术支持;随钻电阻率成像测井数据与电缆测井数据吻合,可为随钻地层评价提供可靠数据。研究表明,利用近钻头伽马成像测井仪和高精度随钻电阻率测井仪可以获得高精度的测井数据,为地质导向和地层评价提供支持。      

空气钻井随钻信息处理方法研究

为了保障空气钻井的正常钻进和井场安全,设计了基于无线通讯和总线技术的空气钻井随钻信息监测系统,建立了井下燃爆检测数学模型。系统采用工业级无线数据发送接收模块实现工业计算机和数据采集模块的数据交互,下位机通过485工业控制总线连接数据检测模块,通过无线传输模块实现现场数据的被动查询;上位机检测软件采用多传感器数据融合技术进行数据处理,有效地消除了信息模糊性和传感器不稳定对系统的影响。现场应用表明,系统能够及时发现油气层和预防可燃、有毒气体的泄漏,可进行井下出水、卡钻等事故的判别。     

基于超短波通信技术的抽油井SCADA系统

采用无线超短波通信技术，实时传输油井温度、压力、抽油机工况等监控数据，构建了抽油井SCADA系统。系统主站采用JP2000超短波数传电台，从站采用ECH05302抽油井RTU，并设计了相应的系统软件。     

CGDS近钻头地质导向钻井系统搭载伽马成像技术

CGDS近钻头地质导向钻井系统具有地质参数测点距离钻头近,仪器与螺杆集成等特点。介绍了伽马成像技术的国内外研究现状,及CGDS近钻头伽马成像技术相关研究内容。搭载伽马成像技术的CGDS能够在钻柱复合钻进时对全井壁进行数据测量,实现在超薄油藏中实时精确判断地层属性,精确导向等功能,已在吉林油田成功应用。     

基于管柱压力波的注水井无线通信方法

针对目前注水井测调工作量大以及周期长的问题,提出基于管柱压力波的注水井无线通信方法。开展了基于管柱压力波双向通信的分层注水控制方法研究,探索了压力波控制信号生成和响应的特征,建立了压力波的编码和解码方法,进行了冀东油田模拟井试验。研究结果表明:该方法中压力波进行数据传输过程不需要停止注水,通过操作井口和井下的调节阀即可实现压力波编码;定义了数据帧格式,并且可以根据实际情况扩展数据帧;该方法具有信号无线传输,井下工具简单,测调工作量小,实时测调和测试数据多等优势;模拟试验实现了井口与井下配水器的通信,达到了最优控制。建立的压力波编码和解码方法可以为注水油田智能化管理发展提供基础理论依据。