6随钻测量
随钻测量
这种系统有几个优点:
(1)数据传输速度快,载波信息量大;
(2)受泥浆介质和水泵特性的影响小,即使在提下钻过程中也能检测数据。
(1)电传导(硬导线系统)
(2)电磁发射;
(3)地震(声)波;
(4)钻井液压力脉冲。
直到1960年,这些遥测系统的研究主要是为了随钻测井。定向井的日益增加,特别是花费高昂的近海地区,刺激了人们去开发既能处理定向测量数据又能处理地层评价数据的随钻测量系统。由于在海上平台中利用传统测量工具费用很高,人们不久就认识到使用定向随钻测量仪器更具有商业潜力。起初的MWD系统就只提供定向数据,紧接着就有了可以附加测量钻井参数和地层数据的另外—些工具。尽管有关其它3种遥测方法的研究还在继续着,但迄今为止却只有这些依靠钻井液压力脉冲的MWD系统在技术上和经济上是成熟的。
第二节
信号发射器和地面的信号接收、处理设备一起构成了钻井液压力脉冲式MWD信号传输系统。现有的钻井液脉冲传输系统的主要区别是采用哪种处理方法来传送数据。目前使用的钻井液压力脉冲式MWD主要采用三种方式在井底将数据编码、信号传输和在地面上译码,这三种钻井液脉冲传输方式井内仪器执行元件控制。
(1)坚固可靠的传感器,可在钻进动态条件下在钻头处或钻头附近测量需要的数据;
(2)将资料传送到地面的方法简单有效;
(3)可以方便地在任何钻机上安装并操作的系统,对正常钻进作业影响不大;
(4)成本合理,并能给作业者带来效益。
为开发满足这些要求的系统,人们作过多次尝试。主要问题是井下和地面之间的遥测传输系统。从1930年到1960年,人们研究了4种不同的遥测系统:
随钻测量与控制技术—概述
DRI
国外发展历程与现状
DRI
1. 发展历程回顾 /随钻测井LWD
Schlumberger、Halliburton和Baker-Hughes三大石 油服务公司掌握先进的LWD随钻测井技术,拥有完 备的LWD系列装备
他们经历了几十年的发展和积累,是主要技术和专 利的拥有者,是主要装备的生产者,是服务的主要 提供者,是市场的主要占有者
地面可调弯角
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国外发展历程与现状
1. 发展历程回顾 /导向钻井技术
DRI
滑动导向
旋转导向
摩阻大 低钻速 低钻压
转盘旋转钻进过 程中随钻完成导 向功能
摩阻小 钻速高 实效高 井眼清洁
20世纪90年代国际上开始了旋转导向钻井 轨迹光滑
系统的研究。
延伸能力强
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国外发展历程与现状
DRI
1. 发展历程回顾 /导向钻井技术
DRI
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国外发展历程与现状
1. 发展历程回顾 /随钻测量MWD
DRI
智能钻柱系统
无线电磁波随钻测量(EM-MWD)
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声波随钻测量系统
国外发展历程与现状
1. 发展历程回顾 /工程参数测量
地面仪表 间接测量
钻压 压力 流量
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MWD
参数随钻 直接测量
压力 扭矩 温度 振动 转速
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国外发展历程与现状
DRI
2. 国外发展现状 /随钻测量MWD /Halliburton
ABI Sensor-近钻头井斜传感器
PWD-随钻压力测量系统
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国外发展历程与现状
DRI
2. 国外发展现状 /随钻测量MWD /BakerHugues
随钻测井仪器介绍
斯派里森公司MWD、斯伦贝榭SLIM-ONE、 贝克休斯公司Navi-Gator 科学钻井SDI-MWD、英国吉奥林公司Orienteer 英国吉奥林公司Orienteer 科学钻井SDI-MWD、通用公司QDT-MWD 通用公司QDT-MWD 科学钻井SDI-MWD、通用公司QDT-MWD 通用公司QDT-MWD 斯派里森公司MWD、通用公司QDT-MWD 通用公司QDT-MWD
井身轨迹控制测量
一、有线随钻测量仪器 二、无线随钻测量仪器
水利脉冲式无线随钻测量仪 电磁波无线随钻测量仪 三、陀螺随钻测量仪器
有线随钻测量仪器
有线随钻测量仪器
有线随钻测量仪器
无线随钻测量仪器
地质导向作业
地质参数随钻测量仪器
MWD / LWD
MWD – Measurement While Drilling . LWD – Logging While Drilling. FEWD – Formation Evaluation While Drilling.
二、井身轨迹控制(随钻监测)测量 地层压力、井径、超声波、核磁共振测井随钻测井仪
石油钻井过程中的测量需要借助三种媒介, 钻井过程中测量施工的特点 通用公司QDT-MWD 电子多点测斜仪适用于精度要求较高的定向井、无邻井磁干扰的丛式井、大斜度井、水平井中或海洋钻井平台上与无磁钻铤配合使用, 为井下钻具组合定向或测取井身轨迹数据。 由此产生了与这三种测量媒介有关的测量仪器。
发展历程
定向井、水平井施工特点
1、井下信息的间接性 2、施工连续性 3、施工环境的恶劣性
钻井过程中测量施工的特点
1、测量施工的连续性 2、数据获取的及时性 3、测量数据的真实性 4、测量方式多样性 5、仪器尺寸多样化 6、仪器类型多样化
随钻测量技术的研究与认识
随着钻井技术的不断发展,定向井工艺技术的出现推动了随钻测量技术的不断发展。
从上世纪50年代,随钻测量技术就已经开始使用,到上世纪70年代无线随钻测量技术研发并现场试验成功,引起了人们的关注,使其迅速发展。
伴随着水平井施工任务的不断增加,高难度井的数量也在不断增加,随钻测量技术也突破一个又一个难题发展到现在的随钻测井技术和旋转导向技术。
一、随钻测量技术的分类随钻测量技术就是指在钻进过程中通过井下测量仪器测量所需的井眼轨迹数据,然后利用各种不同的方式将数据传输至地面,地面系统接收后进行解码得到井下所测数据。
目前,随钻测量技术根据其功能可以分为随钻测井技术(LWD)、随钻测量技术(MWD)等,其中随钻测量技术主要是测量轨迹控制所需要的参数,如井斜角、方位角、工具面角等;而随钻测井技术除要提供上述参数外,还要测量所钻地层的地质参数,如自然伽马、电阻率、中子密度等。
随钻测量技术根据其采用的数据传输方式不同,可以分为有线随钻测量技术、无线随钻测量技术和其他方式。
有线随钻测量技术具有传输速率高,测量项目齐全等优势,但是其施工不方便,需要停止钻井作业才能施工,因此会耽误较多时间。
无线随钻测量技术又可以根据其传输介质分为泥浆脉冲方式、电磁波方式、声波方式;其中泥浆脉冲方式技术最为成熟,使用受限较小,所以其应用最为广泛,但是它受到泥浆性能的影响严重,比如在泡沫欠平衡钻井中就无法使用;电磁波传输方式不受钻井液性能的影响,所以适合于欠平衡钻井,但是它的传输深度受到地层电阻率的限制,所以其应用范围并不广泛,只能在某些区块应用较多;声波传输方式目前还处于研发阶段,最近也有报道该方式现场试验成功的案例,但是还没有形成商业规模;其他的无线随钻测量技术主要是指智能钻杆,其传输速率快,同时不受泥浆性能的限制,但是其生产成本高,现在只处于试验阶段,距离规模化商业应用还有一段时间。
二、随钻测量技术的研究现状近年来,国内外石油企业和高校对在不断的研发更加先进高效的随钻测量仪器,所以随钻测量技术也在不断的快速发展。
随钻测量技术
由中子源、中子探测器、密度源、密度探测器和超声探测器等构成 • 世界首创方位核子测井工具 • 方位核子测量能认识非均匀性地层,并在不规则井眼中很好应用 • 与电缆测量的密度和孔隙度的精度相同 • 可用超声进行偏离间隙测量 • 可允许大泥浆排量 • 放射源易于安装打捞
• 高频感应能在各种泥浆中工作 • 补偿井眼的影响 • 伽马射线能谱分析 • 探测两种深度:(中深RPS(?)是相位测量,深RAD(放射的)是通过
衰感测量,使用目的是对比所钻地层,对地层进行评估)
2020/6/9
李琪主讲
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Integrated Drilling Evaluation and Logging (IDEAL) —— ARC5 Array Resistivity Compensated
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6.3 LWD 随钻测井系统
6.3.1 与电缆测井的比较
•使测井在地层被破坏或被污染之前完成 • 部分信息能实时测量,可使钻井过程更有效 • 使测井更安全保险(某些井环境恶劣、下电缆困难) • 避免了仪器落入井中又无法回收等事故 • 几乎能完成所有电缆测井工作,且有相同的测量精度 • 成本高、尺寸大 • 海上钻井作业中,使用LWD的比例高达95% • 每年随钻测井服务产值已占整个测井行业产值的25%
2020/6/9
李琪主讲
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6.3.2 系统组成及性能
CDN——补偿中子密度 CDR——补偿双电阻率
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李琪主讲
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指向性
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李琪主讲
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2020/6/9
李琪主讲
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6.3.3 随钻测井工具
煤矿井下随钻测量定向钻进技术
东翼胶带巷 东翼回风巷 东翼轨道巷
113槽回运风料顺道 113工作面一号联络巷 113工作面二号联络巷
实 例——陕西彬长亭南煤矿试验
113运输顺槽
2-1分支孔
1-2分支孔 1-3分支孔
113回风顺槽
2#主孔 1#主孔
1-1分支孔
1# 主孔终孔深度1046m,创造了当时我国煤矿井下瓦斯抽放水平定向钻孔的最高记 录,并施工3个分支孔,1-1分支和1-3分支从回顺巷道中靶穿出; 2# 主孔深度822m,施 工1个分支孔,从运顺巷道中部中靶穿出。
随钻测量定向钻进设备组成
设备组成: 1.定向钻机 2.钻杆 3.钻头 4.泥浆泵 5.螺杆钻具 6.随钻测量系统
定向钻机
定向钻机: ZDY6000LD、ZDY6000LD(A)、ZDY4000LD
定向钻机
ZDY6000LD(A)钻机为整体式布局,由主机、电机泵 组、操纵装置、履带车体、稳固装置、电磁起动器、 泥浆泵八大部分组成,各部分之间用高压胶管和螺栓 连接。
煤矿井下随钻测量定向钻进分类
本煤层定向孔 煤矿井下随钻测量定向钻进技术适用于普氏硬度系数大
于等于1(f≥1)的较完整煤层,但不能在煤层断层带或煤层 陷落柱区域内钻进。 a 单孔抽放 b 主孔与分支孔联合抽放(羽状分支孔)
煤矿井下随钻测量定向钻进分类
梳状定向孔 煤层硬度系数较小,煤质松软,在煤层中难以成孔,采用
煤矿井下随钻测量定向钻进技术
中煤科工集团西安研究院钻探所
定向钻进定义
• 石油钻井中定向钻进的定义:沿着预先设计的井 眼轴线钻达目的层的钻井方法。
• 地质勘探中定向钻进的定义:利用钻孔自然弯曲 规律或采用人工造斜工具,使钻孔按设计要求进 行延伸钻到预定目标的一种钻进方法。
煤矿井下随钻测量技术
技术发展历程
应用场景:煤矿井下随钻测量技术主要用于井下钻孔的测量,包括竖井、斜井、平巷等场合,也可用于其他矿产资源的勘探和开发。
优势
高精度:可以实现对钻孔的深度、方位角、工具面等参数的高精度测量。
实时性:可以实时获取钻孔参数,及时调整钻进方向和深度。
可靠性:采用高可靠性的传感器和数据处理技术,保证了测量结果的准确性和稳定性。
安全性:可以避免因人为因素导致的测量误差,提高了煤矿开采的安全性。
应用场景与优势
02
煤矿井下随钻测量技术系统组成
采用高强度、高耐磨性的合金钢和不锈钢制造,以确保钻具的耐用性和可靠性。
钻具材料
钻具尺寸
钻具附件
根据不同的地层条件和测量需求,选择不同直径和长度的钻具。
如钻头、稳定器、扩孔器等,用于适应不同地层和扩大钻孔直径。
定向钻进技术
定向钻具
测量与控制系统
定向钻进原理
数据传输流程
随钻测量技术中的数据传输包括数据采集、数据处理和数据传输三个步骤。其中数据采集是依靠传感器收集钻孔过程中的各种参数;数据处理是对采集到的数据进行处理和分析,提取有用的信息;数据传输是将处理后的数据实时传输至地面控制中心。
数据传输协议
随钻测量技术中的数据传输协议通常采用国际通用的协议,如MODBUS协议等,以保证数据的通用性和兼容性。同时,为了提高数据传输的效率和稳定性,通常会采用压缩算法对数据进行压缩处理。
导航部分
导航定位
根据导航定位信息,控制钻具的移动轨迹,确保钻孔的准确性和稳定性。
导航控制
将导航信息以图形或数字形式显示在控制面板或计算机屏幕上,方便操作人员监控和操作。
导航显示
采用可充电电池或太阳能板等可再生能源作为电源,以确保持续供电。
MWD、LWD区别
随钻测量(MWD):英文“Measurement While Drilling”的缩写。
无线随钻测量仪器可在钻井过程中及时进行测量,即在不停钻情况下,泥浆脉冲发生器将井下探头测得的数据发送到地面,经计算机系统采集处理后,得到实时的井身参数及地层参数。
随钻测量仪可在钻井过程中测量井身的倾角、方位角、工具面角和地层自然伽玛强度,为大斜度井及水平井的钻井及时提供井身参数和地层评价资料。
该仪器是在定向井及水平井钻井作业中,为提高钻井速度和保证钻井质量必不可少的技术装备。
随钻测井(LWD):英文“Log While Drilling”的缩写/。
首先是进行电阻率测量,而后是中子、密度等。
区别在与求取的参数不同。
MWD主要是随钻测量。
测量井的方位、井斜、工具面(磁力、重力)、指导打钻。
LWD在测量井的方位、井斜、工具面之上还有测量电阻率,自然伽马、井压、孔隙度、密度等,它能够代替现在的电缆测井。
井下信号传送装置的参数变为脉冲或压力波通过钻杆内钻井液为导体传至地面,进入系统的地面部分。
地面部分由一般装在立管上的信号接收器将参数变为电讯号通过电缆传至计算机,进行滤波、解码、显示和记录。
目前通用两种信号传送系统,一种是脉冲型,另一种是连续波型。
脉冲型又分正压、负压脉冲两种。
正压脉冲系统是利用柱塞瞬时地堵塞钻井液通道,造成立管压力突然上升出现一个峰值;负压脉冲系统是利用一泄流阀瞬时打开使钻井液泄流至环形空间,造成立管压力突然下降出现负峰值。
连续波系统是利用一组带槽的定子、转子、钻井液通过时产生一定频率的低频波,信号以此波为载波传至地面。
使用脉冲型的MWD工具测量时,一般要停泵、停转盘。
1/ 2使用连续波型的MWD工具测量时可随钻进作业连续进行,不需停止钻进作业。
连续波的频率一般比正脉冲和负脉冲高普通的讲两者的区别就是LWD比MWD更全面。
一般的使用MWD就是探管+电池+脉冲+电池+伽马,一般的LWD就是探管+电池+脉冲+电池++伽马+电阻率2/ 2。
矿用钻孔轨迹随钻测量系统20140306
矿用钻孔轨迹随钻
测量系统
北京科利安
概述
霍州煤电集团隶属于山西焦煤集团,近年来,集团公司积极响应 安全生产的号召,在瓦斯抽放、探放水领域配置了一系列的设备。根 据统计数据,集团公司目前共拥有172台钻机,其中钻距大于200米的 钻机有138台,小于200米的有34台。通过对李雅庄、干河、三交河、 团柏、辛置等煤矿进行调研,了解到钻孔现场普遍存在钻孔轨迹无法 测量、钻孔位置不确定等情况,造成瓦斯抽放盲区、探放水盲区等现 象。钻孔的施工很多情况下依赖于现场工作人员的经验与技术,对钻 孔情况缺乏一种科学、有效的评估方式。
184.518
183.92 183.69 183.723 183.467 181.857 181.967
184.70
184.30 183.30 184.00 182.60 181.20 182.10
-0.18
-0.38 0.39 -0.28 0.87 0.66 -0.13
54
57
5.219
6.026
倾角、方位角、 工具面向角等参数
存储到FLASH
系统线路控制原理图
北京科利安
同步器
同步器 电池 同步器
与测量探管时间同步,记录有 效测量点存储测量探管中数据
北京科利安
北京科利安
1 2 3
同步器的电源设备与测量探管同为本安型镍氢电池组
电池电量供应能够保证同步器正常工作30小时
只需将更换下的电池带至地面通过专用的充电器充电
2.765
2.515 3.039 3.776 4.218 4.002 4.227
2.80
2.50 2.90 3.90 4.10 4.00 4.10
-0.03
随钻测井技术
有非常独特的作用。
东北石油大学
随钻测井技术
随钻测井的优点
与电缆测井相比,随钻测井具有准确性、实时性和适用性广等优势。具体表现为: a) LWD是在钻头破岩后不久、泥浆侵入较浅、井眼平滑与尚未明显垮塌的条件下测量的,测 井曲线受泥浆侵入影响比常规测井小得多,更能反映原状地层的电性、物性和孔隙流体性质。 其不同测量方式获得的时间推移测井资料,也易于识别油气层和分析储层渗透性; b) 人们可根据实时记录测量的近钻头的地质参数,判释易于造成井涌的高压层、造成井漏的裂 缝、破碎带(断层)以及地层岩性和油气水界面,结合井眼几何参数,确定钻头在地层中的空 间位置并做出迅速反应,采取适当的工程措施,引导钻头沿着设计的井眼轨迹或实际地质目 标层(油气藏中)钻进,提高钻井效率; c) 复杂条件下不能进行电缆测井时,利用LWD可采集井眼和地层物理信息。与钻杆传输测井 (PCL一WL)相比,LWD更为安全可靠,它适合在各种恶劣的井下环境中作业,在大斜度井、 水平井和小井眼中测量更是见其特长。
东北石油大学
随钻测井技术
随钻声波测井
现场服役的随钻声波测井仪器使用的声源有单极子、偶极子和四极子,如 贝克休斯INTEQ公司的APX既使用单极子也使用四极子声源,斯伦贝谢公司的 SonicVision使用单极子声源,哈里伯Sperry公司的BAT是偶极子仪器。这些仪 器可测量软/硬地层纵/横波速度和幅度,测量数据一般保存在井下存储器内, 起钻后回放使用。随钻声波测井数据可用于岩性识别、孔隙度计算、岩石力 学参数计算、井眼稳定性预测、泥浆比重优化、下套管位置选择等。
过泥浆编码脉冲实时传输到地面,传输率很低,目前最大传输率仅为巧15bps。Sperry-Sun
井下存储器可以记录8MB数据量,若为随钻全波测井,则可记录256MB,但这种数据须 等到起钻后才能获得。 c) 测井环境响应不同 LWD探测深度较饯,受井眼和侵入影响小,但由于钻杆本身重量特别大,大多是在偏心 条件下采集数据的,尤其是中子密度测井受仪器偏心影响较大。此外,在大斜度井或水平井 中,随钻电阻率测井不再象直井那样测量水平电阻率,其测量值介于水平电阻率和垂直电阻
随钻测井——精选推荐
随钻测井一﹑随钻测井的引入在油气田勘探、开发过程中,钻井之后必须进行测井,以便了解地层的含油气情况。
一般来说,测井资料的获取总是在钻井完工之后,再用电缆将仪器放入井中进行测量.遇到的问题:1、某些情况下,如井的斜度超过65度的大斜度井甚至水平井,用电缆很难将仪器放下去2、井壁状况不好易发生坍塌或堵塞3、钻完之后再测井,地层的各种参数与刚钻开地层时有所差别.(由于钻井过程中要用钻井液循环,带出钻碎的岩屑,钻井液滤液总要侵入地层二﹑随钻测井的概念随钻测井(因为它不用电缆传输井下信息,所以也称为无电缆测井 ):是在钻开地层的同时,对所钻地层的地质和岩石物理参数进行测量和评价的一种测井技术.首先,随钻测井在钻井的同时完成测井作业,减少了井场钻机占用的时间,从钻井—测井一体化服务的整体上又节省了成本。
其次,随钻测井资料是在泥浆侵入地层之前或侵入很浅时测得的,更真实地反映了原状地层的地质特征,可提高地层评价的准确性.而且,某些大斜度井或特殊地质环境(如膨胀粘土或高压地层)钻井时,电缆测井困难或风险加大以致于不能作业时,随钻测井是唯一可用的测井技术。
另外,近二十年来海洋定向钻井大量增加。
采用随钻定向测井,可以知道钻头在井底的航向,指导司钻操作;可以预测预报井底地层压力异常,防止井喷;可以提高钻井效、钻井速度和精度,降低成本,达到钻井最优化(现代随钻测井技术大致可分为三代)•20世纪80年代后期以前属于第一代可提供基本的方位测量和地层评价测量在水平井和大斜度井用作“保险”测井数据,但其主要应用是在井眼附近进行地层和构造相关对比以及地层评价;随钻测井确保能采集到在确定产能和经济性、减少钻井风险时所需要的测井数据。
•20世纪90年代初至90年代中期属于第二代过地质导向精确地确定井眼轨迹 ;司钻能用实时方位测量 ,并结合井眼成像、地层倾角和密度数据发现目标位臵。
这些进展导致了多种类型的井尤其是大斜度井、超长井和水平井的钻井取得很高的成功率。
随钻测量技术的研究与认识
随钻测量技术的研究与认识摘要随钻测量技术的发展,是综合了石油钻井行业的多学科,甚至包含测井、录井、地震和地质等多种学科知识的现代化前沿技术。
在实施钻井的同时,可以对井下情况进行及时测量,并根据采集的信息对钻井作业给出综合分析与研究,从而简化钻井作业程序,节省钻井时间,提高钻井作业精度,降低钻井作业成本,使钻井的取向更加正确,特别是在复杂的水平井钻井中,发挥最大的技术优势。
关键词随钻;测量;技术;钻井;分析1 随钻测量技术的发展早在上个世纪30年代,世界上一些钻井技术发达国家就已经提出随钻测量的想法,但由于传输技术的相对滞后,在后续的几十年内,随钻测量技术发展相对滞后。
在上个世纪50年代后期,正脉冲泥浆传输系统的研制成功并得到应用,直到上个世纪70年代,随钻技术由于人们的再认识才得到了充分关注和发展。
上个世纪80年代末,水平井钻井等一批先进的钻井技术和工艺得到跨越式发展,使随钻测量技术得到兴起。
我国从上世纪90年代开始,水平井技术不断成熟与发展,也推动了随钻测量技术的迅速发展。
2 随钻测量技术的分类随钻测量技术就是在钻井过程中利用相应的传感器及时探测钻井过程中所发现的信息,并实时传到地面反馈的有关一系列技术。
需求可分为随钻测井(LWD)、随钻测量(MWD)、地质导向(GST)等,其中MWD的测量工程参数主要包括井斜、钻井方位方向和工具角度;LWD除提供工程参数外还需要地层参数,并且具有方向性判断的功能。
根据信息传输方式的不同,钻井的配套测量技术包括有线随钻、无线随钻和其他方式。
有线随钻,信息传输率高,且可以给井下传感器供电,但给钻井施工带来不便;无线方式又可分为泥浆脉冲式、电磁波式和声波式,泥浆脉冲式最用,也最成熟,但其受泥浆特性的影响,信息延迟较大,电磁波式传输受钻井液特性的影响小,适用于欠平衡钻井,但其最大传输深度受地层电阻率影响较大,声波传输方式等目前的应用还不能形成规模。
3当前钻井技术中随钻测量技术的研究现状近年来,国内外相关企业在随钻测量技术的研究方面也做了大量的艰苦细致的工作,取得了一定的积极成果,特别是中国石油长城钻探工程有限公司作为国内最大的钻井技术施工企业,在国内外钻井市场中,采用定向探管(井斜、方位、工具面测量仪器)已达到国际先进水平。
随钻测量随钻测井技术现状及研究
随钻测量随钻测井技术现状及研究随钻测量(measure while drilling,MWD)技术可以在钻进的同时监测一系列的工程参数以控制井眼轨迹,提高钻井效率。
随钻测井(logging while drilling,LWD)技术可以不中断钻进监测一系列的地质参数以指导钻井作业,提高油气层的钻遇率[1-5]。
近年来,油气田地层状况越来越复杂,钻探难度越来越大。
在大斜度井、大位移井和水平井的钻进中,MWD/LWD是监控井眼轨迹的一项关键技术[6-8],是评价油气田地层的重要手段[9],是唯一可用的测井技术[3],而常规的电缆测井无法作业[10]。
国外的MWD/LWD技术日趋完善,而国内起步较晚,技术水平相对落后,国际知识产权核心专利较少[9],与国外的相关技术有一段差距。
本文介绍国内外MWD/LWD相关产品的技术特点和市场应用等情况,分析国内技术落后的原因以及应对措施。
1 国外MWD/LWD技术现状20世纪60年代前,国外MWD的尝试都未能成功。
60年代发明了在钻井液柱中产生压力脉冲的方法来传输测量信息。
1978年Teleco公司开发出第一套商业化的定向MWD系统,1979年Gearhart Owen公司推出NPT定向/自然伽马井下仪器[10]。
80年代初商用的钻井液脉冲传输LWD 才产生,例如:1980年斯伦贝谢推出业内第一支随钻测量工具M1,但仅能提供井斜、方位和工具面的测量,应用比较受限,不能满足复杂地质条件下的钻井需求[11]。
1996年后,MWD/LWD技术得到了快速的发展。
国际公认的三大油服公司:斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯,其MWD/LWD技术实力雄厚,其仪器耐高温耐高压性能好、测量精度高、数据传输速率高,几乎能满足所有油气田的钻采,在全球油气田均有应用。
斯伦贝谢经过长期的技术及经验积累,其技术特点为高、精、尖、专,业内处于绝对的领先地位[12-15],是全球500强企业。
LWD的技术主要体现在智能性、高效性、安全性[10]。
随钻测量方式浅析
随钻测量方式浅析美容院项目摘要:本文详细介绍了目前随钻测量的几种方式,对每种测量方式的原理和优缺点进行了细致的分析,并提出了未来随钻测量的发展方向。
关键词:随钻测量有线无线随钻测量是获得井下信息最重要的技术手段。
该技术普遍应用在中国各油田的大位移水平井、定向斜井的钻进过程中,并取得了显著的成果,大大提高了油气井的钻采效率比。
本文将介绍目前随钻测量的几种方式,并对随钻测量的发展前景做出浅要的分析。
1 随钻测量的方式目前随钻测量的方式包括有线随钻测量和无线随钻测量两种。
1.1 有线随钻测量有线随钻测量,即带井下电缆的测量方式,是用电缆连接井下探管仪器并依靠电缆而取得测量信号,信号到达地面后,通过地面机进行 A/D 转换,并进行编码,最后通过解码得出所需要的井斜、方位等数据。
早期的仪器控管是用磁液加速度计,现在基本上已被稳定性好、可靠性高的石英加速度计取代。
有线随钻测量仪靠电缆传输井下数据,显示直观、迅速,工作性能可靠。
特别是工作面显示速度快,不间断,给定向工程师提供了方便、及时、可靠的定向参数结果。
但其存在着一些缺点,当井斜大于 60?以后,由于仪器总成与钻杆壁接触产生的摩擦力以及电缆与钻杆壁接触产生的摩擦力加大,下放仪器会使仪器没有到达井底就被迫停止,需要开泥浆泵冲击仪器到达井底,工序繁琐,工作量大。
其次是在提升仪器时,其最大拉力在循环头到电缆滚筒之间,由于电缆自身的重量加上仪器总成重量以及斜井段电缆与钻杆壁接触产生的摩擦阻力的原因,一旦仪器或电缆遇阻卡,在很大程度上会破坏电缆,从而导致电缆将被截掉一部分,严重时会使整车电缆报废,影响后期施工。
再其次是当电缆或电缆头绝缘性不好时,经常需要重做电缆头,排查电缆故障点,工序很繁琐,会造成时间的浪费。
最后一点是采用有线随钻定向不能打复合钻,钻井速度比较慢。
1.2 无线随钻测量无线随钻测量根据传输介质不同分为泥浆脉冲无线随钻和电磁波无线随钻。
1.2.1 泥浆脉冲无线随钻泥浆脉冲无线随钻是通过泥浆压力变化来传输信号,压力脉冲信号是通过脉冲器与驱动器来完成的,通过泥浆传送信号到地面,再通过地面机进行放大,编码、解码,得出我们需要的井斜、方位、工具面等参数。
随钻测井仪器介绍
钻井过程中测量的方法、参数和基准
地理北极
磁北极
栅极北极
子午线 收敛角
磁偏角
S O
性质和特点
石油钻井过程中的测量需要借助三种媒介, ——大地的重力场、大地磁场、天体坐标系
测量仪器分类
适用范围
1. 磁罗盘单、多点照相测斜仪 这类仪器适用于普通定向井和无邻井磁干扰的丛式井中与无磁钻铤配合使用, 为井下钻具组合定向或测取 井身轨迹数据。 2. 有线随钻测斜仪 有线随钻测斜仪适用于较深的定向井、无邻井磁干扰的丛式井或大斜度井、水平井中与无磁钻铤配合使用, 为井下钻具组合定向。 3. 无线随钻测斜仪 无线随钻测斜仪适用于超深定向井、大斜度井、水平井中或海洋钻井平台上与无磁钻铤配合使用, 为井下 钻具组合定向或测取井身轨迹数据。 4. 电子多点测斜仪 电子多点测斜仪适用于精度要求较高的定向井、无邻井磁干扰的丛式井、大斜度井、水平井中或海洋钻井 平台上与无磁钻铤配合使用, 为井下钻具组合定向或测取井身轨迹数据。 5. 照相单、多点陀螺测斜仪 这类仪器适用于已下探管的井眼中测取井身轨迹数据, 或在丛式井、套管开窗井中为井下钻具组合定向。 6. 电子陀螺测斜仪 电子陀螺测斜仪适用于已下探管的井眼中测取较高精度的井身轨迹数据, 或在丛式井、套管开窗井中为井 下钻具组合定向。
元件为测角器、罗盘重锤或重力加速度计等。这类仪器的测 量基准是测点与地心的连线, 即铅垂线。
钻井过程中测量的方法、参数和基准
1、测量方法:间接测量 2、测量参数:大地的重力场、 3、基本测量单元:重力测量仪
性质和特点
石油钻井过程中的测量需要借助三种媒介, ——大地的重力场、大地磁场、天体坐标系
随钻测量
上述4种遥测通道在习惯上一般分为两大类,电传导硬导线属于有线随钻MWD系统,电磁波法、地震(声)波、钻井液压力脉冲传输属于无线随钻MWD系统。
最直接的方法是通过某种导体将电信号传到地面。硬导线法最初是在80年代作为一种在钻进过程中将地层资料传到地面上的方法而被提出的。
1.钻杆上附加绝缘导线
这种方法是将连续导体附在钻杆内使其成为钻杆整体的一部分。装在接头内的特殊联接装置使钻柱可在整个长度内导电。传感器装在一个特制的钻铤内。铠装电缆(或跨接线)将这个钻铤与钻杆下端连接起来。这样避免了穿过BHA(井底钻具组合)各种部件所需的整个线路。跨接线的长度必须与BHA的总长相等,以保证维持—定的张力。系统的另—端,在方钻杆顶部安装一个绝缘的滑环。该滑环与处理信号并给出最终结果的地面设备相连,(图7-2)。
图7-1 MWD系统概况
尽管MWD的概念不是新的,但只是在近几年钻井技术的进步才使之成为现实。30年代出现的电测技术对鉴别和评价地层起了很大作用。但是,它的主要缺点是必须在起出钻柱后才能使用电缆下井。等到实际测井时,由于钻井液浸入的影响,妨碍了地层真实特性的测量。当钻头钻穿不同地层时,由于没有确定的方法辨别出岩性的变化,—些重要的层位可能没有检测到。有时,后来的电测显示出错过了油层段顶部的取心点,或是钻头钻得过深钻到了产油层下部的水层中。钻井液测井和监测钻速虽可指供一些井底情况,但由于要等到岩屑循环到地面的时间延误使这一过程效率太低。所以,需要一种能够在钻井时瞬时而连续地监测地层的系统。对这一系统有如下要求:
声学信息通道的主要缺点是信号随深度衰减很快。所以,在钻杆柱中每隔400~500m要装一个中继站,它的电路包括接收器、放大器和向地表发送信号的发射器。在每个中继站里要布置接收器、放大器、发射器和电源。要在钻杆柱内附加这么多元件,又要让钻杆柱在很深的钻井条件下工作,使得声学信息通道式MWD系统使用起来很复杂。所以,带声学信息通道的系统能使用的最大井深为3000~4000m。
随钻测井仪器介绍
contents
目录
• 随钻测井仪器概述 • 随钻测井仪器分类 • 随钻测井仪器技术参数 • 随钻测井仪器优缺点分析 • 随钻测井仪器发展趋势与展望
01
随钻测井仪器概述
定义与特点
定义
随钻测井仪器是一种在钻井过程中实时监测和测量井下地质参数的仪器。
特点
随钻测井仪器具有实时性、可靠性、高精度和多功能等特点,能够提供准确的 地质信息,帮助钻井工程师更好地了解地下情况,优化钻井方案,提高钻井效 率。
02
随钻测井仪器分类
电阻率随钻测井仪器
总结词
电阻率随钻测井仪器是用于测量地层电阻率的仪器,通过测量地层导电性能来评 估地层含油气性。
详细描述
电阻率随钻测井仪器利用地层导电性能的差异来识别地层岩性、含油气性等信息 。通过向地层发射电流,测量地层电阻率,进而判断地层含油气性。该仪器具有 实时、准确、不受钻井液影响等优点。
定。
03
随钻测井仪器技术参数
测量范围
电阻率
0-10000Ωm
自然电位
0-100mV
声波速度
0-10000m/s
钻井液电阻率
0-10000%
02
自然电位:±0.2mV
03
声波速度:±1%
04
钻井液电阻率:±2%
工作温度范围
• 40℃ to +85℃
尺寸与重量
长度
380mm
传感器集成化
将多种传感器集成于一体,提高测量精度和稳 定性,降低仪器复杂度。
人工智能与机器学习技术
应用于随钻测井数据分析,自动识别地层特征,提高解释精度。
应用领域拓展
非常规能源勘探
01
随钻测量技术
Surface display
2020/6/9
李琪主讲
• Drill pipe and annulus temperature
2020/6/9
李琪主讲
12
System for Diagnostic-While-Drilling(DWD)
Sandia National Laboratories
Data-transmission format A stream of digital, bi-phase encoded frames
• 高频感应能在各种泥浆中工作 • 补偿井眼的影响 • 伽马射线能谱分析 • 探测两种深度:(中深RPS(?)是相位测量,深RAD(放射的)是通过
13
6.3 LWD 随钻测井系统
6.3.1 与电缆测井的比较
•使测井在地层被破坏或被污染之前完成 • 部分信息能实时测量,可使钻井过程更有效 • 使测井更安全保险(某些井环境恶劣、下电缆困难) • 避免了仪器落入井中又无法回收等事故 • 几乎能完成所有电缆测井工作,且有相同的测量精度 • 成本高、尺寸大 • 海上钻井作业中,使用LWD的比例高达95% • 每年随钻测井服务产值已占整个测井行业产值的25%
2020/6/9
李琪主讲
14
6.3.2 系统组成及性能
CDN——补偿中子密度 CDR——补偿双电阻率
2020/6/9
李琪主讲
15
指向性
随钻测量系统——探管部分分析共41页
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人,常是愿意 去做,并愿意去冒险的人。“稳妥”之船,从未能从岸边走远。-戴尔.卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡,喝起来是苦涩的,回味起来却有 久久不会退去的余香。
随钻测量系统——探管部分分析 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美,我宁愿选择无悔,不管来生多么美丽,我不愿失 去今生对你的记忆,我不求天长地久的美景,我只要生生世世的轮 回里有你。
谢谢!
36、自己的鞋子,自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢,但是我从不后退。——亚伯Байду номын сангаас罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何,且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔,思而不学则殆。——孔子
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Li Qi 随钻测量与地质导向工具是一项钻井技术的“地下革命”定向钻井技术在勘探、开发中的功用海上或陆地丛大位移定Li Qi 第2页盐丘式井工程救险井因事故复杂进行侧钻多目标勘探与开发控制断层钻探水平井进行开发地面条件限制向井侧钻分支井6.1.1 6.1.1 随钻信息实时测量随钻信息实时测量--控制控制--通讯流程图6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述Li Qi第3页(下行测量信息通道)6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述Li Qi 第4页6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述Li Qi 第5页 6.1.4 6.1.4 随钻测量数据传输系统随钻测量数据传输系统6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述Li Qi 第6页z 声波遥传系统(声波遥传系统(ATS ATS)载波频段在)载波频段在400400~~2000Hz6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述Li Qi第7页 6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述Li Qi第8页探管脉冲发生器脉冲发生器6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述Li Qi第9页由钻柱来的高速泥浆推动涡轮发电机叶轮旋转从而带动驱动磁铁旋转,驱动磁铁带动从动磁铁及固定连接在其上的主轴及旋转斜盘旋转,旋转斜盘转动使柱塞泵柱塞产生往复运动,实现柱塞泵工作。
在主轴斜盘下端镶有磁铁即转子磁铁,转子磁铁旋转时在其下的定子线流体压力作用下向上运动,进而带动蘑菇头向上运动,实现脉冲信号传输。
脉冲发生器本体系统6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述Li Qi 第10页Li Qi 第11页脉冲发生器外围件系统6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述Li Qi 第12页6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述Li Qi第13页 6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述Li Qi 第14页高粘泥浆环境蘑菇头牢牢粘死高粘泥浆将定子12个水眼中的8个堵死。
泥浆流通受阻,冲击力变大这样6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述Li Qi 第15页击力变大。
这样转子转速偏高,同时对脉冲外围件冲蚀严重,大大减少使用寿命。
6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述Li Qi 第16页6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述Li Qi 第17页 6.2 MWD 6.2 MWD 随钻测量系统随钻测量系统Li Qi 第18页6.2 MWD 6.2 MWD 随钻测量系统随钻测量系统Li Qi 第19页井下传感器组装工具Li Qi 第20页System for Diagnostic System for Diagnostic--While While--Drilling(DWD)Sandia National LaboratoriesMeasurement Sub:Li Qi第21页•Three-axis accelerationSystem for Diagnostic System for Diagnostic--While While--Drilling(DWD)Sandia National LaboratoriesData-transmission formatA stream of digital, bi-phase encoded frames Data linkDigital data rate = 200,000 bits per secondA commercially available data link called Wet-connect wireline is chosed Surface displayLi Qi 第22页6.3 LWD 6.3 LWD 随钻测井系统随钻测井系统Li Qi 第23页CDN——补偿中子密度CDR——补偿双电阻率6.3.2 6.3.2 系统组成及性能系统组成及性能6.3 LWD 6.3 LWD 随钻测井系统随钻测井系统Li Qi 第24页指向性6.3 LWD 6.3 LWD 随钻测井系统随钻测井系统Li Qi 第25页 6.3 LWD 6.3 LWD 随钻测井系统随钻测井系统Li Qi 第26页Li Qi第27页Integrated Drilling Evaluation and Logging (IDEAL)——ARC5 Array Resistivity CompensatedLi Qi 第28页The ARC5 Array Resistivity Compensated tool provides 2The ARC5 Array Resistivity Compensated tool provides 2--MHz borehole MHz borehole--compensated•High High--quality real quality real--time measurements available for correlation and geosteering.——ARC5 Array Resistivity CompensatedFeatures of the ARC5 tool•combine to give 10 vertically matched, borehole borehole-resistivities.•estimation and correlation.Li Qi第29页•tool to be run while drilling or while tripping.•1* MWD system•and vertical resistivities (R resistivity (R invasion profile.6.3.3 6.3.3 随钻测井工具随钻测井工具Li Qi 第30页•方位核子测量能认识非均匀性地层,并在不规则井眼中很好应用6.3.3 6.3.3 随钻测井工具随钻测井工具Li Qi 第31页方位核子测量能认识非均匀性地层并在不规则井眼中很好应用•与电缆测量的密度和孔隙度的精度相同•可用超声进行偏离间隙测量•可允许大泥浆排量•放射源易于安装打捞————AND Azimuthal Density Neutron AND Azimuthal Density NeutronLi Qi 第32页•是提供方位核子测量的第一个随钻测井工具;•AND tool measures borehole AND tool measures borehole--compensated formation density, neutron porosity,photoelectric factor (光电因子)and ultrasonic standoffs (间隙).•These are individually measured in four quadrants (象限) around the borehole around the borehole ----top, bottom, left and right bottom, left and right ----along with average measurements around the borehole.•Quadrant readings allow detection of bed boundaries and heterogeneous formations.(4)近钻头电阻率)近钻头电阻率RAB RAB((Resistivity At Bit)Li Qi第33页————RAB Resistivity RAB Resistivity--at at--the the--Bit方位电极Li Qi第34页应用:•地层评价(地层评价(Formation evaluation Formation evaluation))-盐水泥浆或高电阻率地层可精确测量电阻率-Battery power and Battery power and downhole downhole memory to log while tripping相关性(Correlation Correlation))Resistivity at the bit for instantaneous detection of casing points using the bit as the measurement electrode ————RAB Resistivity RAB Resistivity--at at--the the--BitLi Qi第35页and coring points,using points,using the bit as the measurement electrode and rate of turn to extend BHA and drill bit life——ISONIC Tool ISONIC Tool ((9090年代)年代)(5)随钻声波测井()随钻声波测井(Isonic Isonic Tool Tool))Li Qi第36页在钻头上在钻头上1212米处的钻铤内装置发射和阵列接收探头,钻进时发射探头产生米处的钻铤内装置发射和阵列接收探头,钻进时发射探头产生声脉冲,声波通过泥浆和地层传播到达声脉冲,声波通过泥浆和地层传播到达44接受探头阵列,接受探头阵列,ISONIC ISONIC 工具获得声波工具获得声波(5)随钻声波测井()随钻声波测井(Isonic Tool Isonic Tool))贝克休斯贝克休斯INTEQ INTEQ公司:声波参数随钻测量系统公司:声波参数随钻测量系统Li Qi第37页APX(Acoustic Properties APX(Acoustic Properties eXplorer eXplorer),),能以单极子、偶极子、四极子模式获取声波资料。
Sperry Sun Sperry Sun公司:公司:9.5in 9.5in双模式声波仪器(双模式声波仪器(BAT BAT),),适用于在大井眼(适用于在大井眼(1414--3/43/4~~26in )26in )中获取声波速资料,中获取声波速资料,能提供孔隙压力资料。
磁波)把数据从钻头处传到磁波)把数据从钻头处传到MWD MWD系统。
系统。
6.3.4 6.3.4 地质导向地质导向GST GST((Geosteering tool)Li Qi 第38页可以更好地指导钻井井眼穿过薄层和复杂地区,利用测井数据直接进行地质导向钻井。