贝克休斯钻井及随钻地层评价技术交流

非旋转可导向稳定器滑套
导向力
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旋转导向钻井技术 AutoTrak 导向原理
方向 高边 方向矢量
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旋转导向钻井技术 AutoTrak 导向原理
力1
力3
力2
目标矢量
矢量分解
各肋板得到分力
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旋转导向钻井技术 AutoTrak 导向原理
“ 指向式” 还是 “推靠 式”？
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Copyright Baker Hughes Inc. 2007
AutoTrak X-treme – 典型的下部钻具组合设计
AutoTrak AutoTrak Steering Unit 导向装置 X-treme Technology Motor X-treme 模块马达 Power Section
TruTrak 工作图示
造 斜!
TruTrak 指令
稳 斜!
TruTrak 指令
降 斜 钻 下 直 段!
TruTrak 指令
多重选择: • 垂直钻井模式 • 造斜模式 • 稳斜模式 • 灵活的导向力 • 左/右方位力 • 导向肋板收回模式
TruTrak 垂直钻井服务
• 自动垂直钻井 • 服务:
导向原理 - 向量合成示意图
off
A
C
off
B
off
导向原理 - 向量合成示意图
off
A
导向矢量
C
on
B
off
导向原理 - 向量合成示意图
导向矢量
off
A
导向力
C
on
B
on
16”井眼VertiTrak BHA例子
5 ½” 钻杆 9"减震器5.96m+(NC611*830)X/O接头 0.46m+11"钻铤*2+ (831*730)X/O接头 +9" 钻铤×4+(731*630)X/O接头+8"钻铤×1+(631*NC560)X/O接头+8"震击器 7.03m+柔性短节2.67m+(NC561*630)X/O接头+8"钻铤*3+ X/O接头(631*520)
连续管4 ¾“ VertiTrak / TruTrak 服务
AutoTrak闭环旋转导向钻井系统 (RCLS)
闭环旋转导向钻井技术 AutoTrak G3.0 概述
•导向装置AutoTrak
•近钻头井斜 •1.0m (3ft) •导向头 •伽马 及伽马成像 (5.0m 16ft) •环空压力/ECD •4.7m (16 ft)
Alternator Hydraulics Inclinometer/ Electornics
包括 : – 井斜 – 导向 – 动力节 • 双模式: – 滑动 – 旋转划眼
Steering Ribs
X-treme 动力节
• 强大的功率和扭矩输出
– 比常规泥浆马达高60%
• 更高的效率 • 予成型定子技术 • 降低了90% 的橡胶用量
非连续旋转导向工具轨迹 AutoTrak 钻进轨迹
•Copyright Baker Hughes Inc. 2013
开环和闭环控制提高钻井效率
指令下传确认 • 降低钻井风险 • 增加泻油面积 • 有利的油藏部位
井下闭环控制 • 自动导向 • 平滑的井眼和精确的垂深控制
不停钻指令下传
• • • •
减少非生产时间 提高机速 更快的指令下传速度 实际最深下传测深112500米
•Copyright Baker Hughes Inc. 2007
贝克休斯定向钻井技术发展历程
Navi-Drill Ultra Series X-Treme Ultra XT 新一代马达
马达技术
自动滑钻系统
VertiTrak 6 ¾” VTK TruTrak AutoTrak 1.5 AutoTrak 2.5 AutoTrak G3.0 ATK X-Treme ATK 4-3/4” 3 1/8” US ATK
1995
Copyright Baker Hughes Inc. 2007
2000
2005
自动闭环井斜控制
自动闭环控制井斜,并随钻测量井斜、井温及井下工具工作状态等参数
压力传感器
井下VTK工具 MWD
井下闭环控制 导向力/目标井斜
地面控制 系统
排量变 化序列
如何工作?
导向稳定器 钻进工作模式（Steer Mode）该工作模式下有1个或2个肋板在液压的 作用下伸出； 划眼工作模式 (Ribs-off Mode)该工作模式下三个肋板全部收回 3个可伸缩高推力导向肋板 (每片3吨) 可靠的独立液压驱动提供 不受钻 井参数和地层特性影响的连续井斜控制
– 更低的磨阻 – 更小的变形 寿命更长,使用次数更多
马达动Hale Waihona Puke Baidu的发展
X-treme
500 450
动力输出（KW ） Power Output (kW)
400 350 300 250 200 150 100 50 0
4 3/4" 6 3/4" 9 1/2"
ULTRA
Navi-Drill
1985
1990
15 ½”上稳定器
9 ½” VertiTrak 工具
TruTrak 系统
脉冲发生器短节
MWD短节
控制短节
MCLS
配合节头
X-treme动力节
TruTrak 系统 = • MCLS + Sensor Sub + Adapter Sub (定向) 或 • MCLS + Stop Sub (垂钻)
导向节
MCLS (TruTrak) or VertiTrak Tool
– 自动、独立的垂直钻井系统 – 双向通讯 – 井斜与系统诊断
TruTrak 定向钻井服务
• 定向钻井 • 服务:
MWD Sensor Sub
– 自动导向
• 井斜 0° - 30°/100’ (6 ¾”, 8”, 9 ½”工具) • 井斜 0° - 90°/100’ (4 ¾”工具)
电阻率/伽玛 /压力随钻测井 Resistivity / Gamma / Pressure LWD 传感器模块 OnTrak Sensor Module
随钻测量脉冲器和 MWD Pulser & Power 发电机 - BCPM Supply
中子孔隙度 /密度随钻测井 Neutron Porosity / Density LWD
•LWD 传感器模块
•电阻率 •6.1m (20ft) •方位/旋转方位、井斜 •7.8m (25ft)
•双向通讯和动力模块
•BCPM
•OnTrak™
•振动与粘滑 •(7.8m 25ft)
•测径 •14.9m (49ft)
•密度 •15.6m (51ft)
•中子孔隙度 •18.0m (59ft)
动态诊断与压力 •20.1m (66ft)
•优化旋转密度仪 (ORD)
•测径校正中子仪 (CCN)
•Co-Pilot
•声波探测仪 (SoundTrak)
•Copyright Baker Hughes Inc. 2013
旋转导向钻井技术 AutoTrak 导向原理
旋转驱动轴 泥浆润滑轴承 液压模块 导向肋板
无线电源与通讯链路
控制电路与近钻头井斜
© 201
通讯 -下行联络
• 进行从地面到井下的负脉冲信号传送 • 旁路执行器分流15%的泥浆流量 • 自动电脑控制操作 • 随钻测量速度快（~3到5分钟） • 各工具数据完全确认 • 11公里测深的实证经验 • 可靠性强
•Copyright Baker Hughes Inc. 2013
导向控制
螺杆驱动的自动钻井系统
Copyright Baker Hughes Inc. 2007
螺杆驱动的自动钻井系统
功能
• 井下闭环提供连续的轨迹修正 • 近钻头井斜传感器 • 大功率高效动力节提高机械钻速 • 具有在不影响钻井参数的情况下保持 井眼垂直的能力 • 一体化的设备
Pulser
Drive Motor Train & Control Sub Steering Section Section
贝克休斯钻井及随钻地层评价技术交流
大庆，2013年8月8日
© 2010 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
定向钻井及地层评价技术交流内容
1. 垂直钻井技术 VertiTrak 2. 自动定向井技术TrueTrak 3. 旋转导向钻井技术 AutoTrak G3.0 4. 马达动力旋转导向钻井技术 AutoTrak Xtreme 5. 便捷旋转导向钻井技术 AutoTrak eXpress 6. 高造斜率旋转导向技术 AutoTrak Curve 7. 旋转导向垂直钻井技术 AutoTrak-V 8. 钻井优化服务Copilot 9. OnTrak MWD/LWD平台和LWD技术
•Copyright Baker Hughes Inc. 2007
世界上最具挑战性的三维井身轨迹
挪威TROLL油田提高采收率 使用AutoTrak RCLS闭环旋转钻井系统钻出世界上最具挑战性的井眼轨迹
•连续的闭环导向 •精确的靶点击中 •精确的地质导向 •收益最大化 •产量最大化 •开采最大化
•Copyright Baker Hughes Inc. 2007
AutoTrak X-treme – 马达动力旋转导向钻井技术
Copyright Baker Hughes Inc. 2007
AutoTrak X-treme 钻井系统
较低的 转速
双向通讯
较高的 转速
随钻测量/测井 - OnTrak
X-treme 模块马达
高动力马达旋转闭环系统
•集成式带通讯能力的 X-treme 模块马达 •钻头输出高转速和大扭矩 •地表转速低
– 定向服务 – 选项
• 伽玛 （实时） • CoPilot 钻井优化服务
MCLS (TruTrak) Tool
TruTrak + 定向钻井 + LWD 服务
• 定向钻井 + LWD • 服务:
LWD BCPM
– 自动导向
MCLS (TruTrak) Tool
– 高级随钻测斜服务 – 钻井优化（CoPilot ) – 标准LWD服务 – 高级LWD服务可选
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旋转导向钻井技术 AutoTrak 导向原理
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© 2010 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
可导向螺杆与 AutoTrak®
40
30
20
10 0.00
1000.00
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4000.00
5000.00
6000.00
Normalized MD (ft)
•Copyright Baker Hughes Inc. 2013
应用：
• 高效率钻井 • 精确导向，钻达或钻穿小或薄的靶点 • 以复杂的井身轨迹钻达圈闭油藏 • 用大位移井击中远距离靶点
闭环旋转导向系统
连续管下部钻具组合
导向经验 CoilTrak CoilTrak
•Copyright Baker Hughes Inc. 2007
贝克休斯闭环控制自动钻井系统
旋转导向钻井系统 滑动导向钻井系统
®
4
V
贝克休斯旋转导向钻井系统家族
旋转导向钻井系统
3D 旋转导向钻井系统 垂直钻井系统
©5 201
• 行业内最精确的导向控制 • 不受 “粘滑” 影响 • 不受钻头压降影响 • 冗余造斜 • 在硬岩层和软岩层以及大位移井中都已得到充分证明
Inclination control in tangent sections
90
80
70
Inclination (deg)
60
50
- AutoTrak RCLS - Conventional
计划轨迹 弯螺杆所钻轨迹
Slide
AutoTrak® 所钻轨迹
旋转导向钻井技术 - 连续导向的能力
和其他一些旋转导向系统不同，AutoTrak系统真正实现连续导向并打出平滑 的井眼轨迹
导向模式 ： – – – 可提供7500个矢量的选择 工具按给定的工具面和给定的导向力进行 导向 可随时调控制轨迹的能力 稳斜模式： – – – – – – 高精确度 发送精确的井斜目标指令 自动按照井斜目标指令进行平滑导向 在新指令到达之前，将保持在目标井斜角 ±0.1º之内 井身轨迹可同步转弯 可随时调整目标井斜或同步转弯的曲率
OnTrak Sensor Sub
总结

VertiTrak/TruTrak 是一种非旋转垂直钻井系统, 钻柱扭矩小,尤其适合在硬地层使 用 井眼质量好 VertiTrak可独立工作,不需另外的MWD系统 4 ¾” 工具用于 5 ½” – 6 ½ ” 井眼 6 ¾” 工具用于 8 ½” – 9 7/8” 井眼 9 ½” 工具用于 12 ¼” – 28” 井眼