地质导向技术及其应用

地质导向技术及其应用

李善云,钟安武

(中国石油天然气勘探开发公司)

摘　要:随着水平井在石油开采中越来越广泛地应用和水平段延伸地越来越长,作为水平井钻井技术和测井技术的一体化技术——地质导向技术在石油行业中得到了广泛地应用。本文首先介绍了地质导向技术的基本原理及其优点,然后以文昌油田为例介绍了地质导向技术对钻井的实时的监测和引导作用,并以另外一口没使用地质导向技术的井作为参照对比,显示出地质导向技术在水平钻井中的优越性。

关键词:质导向技术;测井技术;水平井;储层;前端控制

中图分类号:T E243 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2010)23—0078—03

井眼轨迹进入水平的油气层时必需具有相当的精确度,同时整个水平段的钻进必须在油气层中穿行,这就要求水平段的钻进必需根据地层的变化来作出相应的变化,比如垂深的调整,方向的调整以及进尺量的调整等等。传统的技术和手段已显得力不从心,必须要有一种新的技术来满足这种更为严格的要求。

1　地质导向技术(GeoSteering Technolog y)地质导向,顾名思义就是根据地质上的要求和地层上的变化来控制井眼前进的方向。地质导向技术能够让定向井工程师和地质师随着钻进的进行实时地捕捉到地层的变化,从而及时地做出决策,使钻井作业的整个过程能够做到未雨绸缪。

钻头距测量仪器的测点远近会因井底钻具结构的不同而发生变化,一般在15到30m左右。已经有很多井眼因为测点距钻头太远而取不到钻头处实时的数据而在水平段钻到储层的上部或下部。而地质导向技术具有革命性意义的一点就是将数据采集点放在离钻头很近的地方,使测量数据能及时地反映钻头处的地层和钻进情况。下面对应用较为广泛的斯伦贝谢Anadrill公司的地质导向系统作一简单介绍。地质导向系统可以分为3个部分

:

图4　新华电源配电箱的电原理图

3.1.1　新华电源交流供电电源配电箱图如下:电源

配电箱采用两路220VAC输入,经过滤波之后作为

DPU和I/O电源,并提供一路切换后的电源,作为

应用设备和其它调试设备的电源。同时,配电箱还具

有报警功能,可分别输出各路电源的掉电报警。图3

为电源配电箱的外型图,图4为电源配电部分的电

原理图。

4　整改后运行效果

改造后海勃湾发电厂两台330M W机组ET S电

源经过多次切换试验证明,两台机组ET S电源改造

加装新华公司的电源切换装置后较原设计更具可靠

性,ET S保护因电源切换而导致的误动跳机事故隐

患彻底根除,从而提高海勃湾发电厂两台330M W

机组运行的可靠性,保证了ET S装置的正确动作

率。

[参考文献]

[1]　新华公司XDPS系统手册.

[2]　法国MODICON公司的QUANT UM系列

PLC说明书.

78内蒙古石油化工 2010年第23期　

收稿日期:2010-10-15

作者简介:李善云(1973-),男,吉林敦化人,本科学历,1997年毕业于江汉石油学院,钻井工程专业,现在中国石油天然气勘探开发公司(CN OD C)从事海上钻井工作。

1.1　地质导向工具(GeoSteering T ool ,GST )

地质导向工具(GST )实际上是一根装有电阻率、伽马、井斜以及马达转速传感器的正容积式的导向马达,这根导向马达上同时还装有电磁波发射器。GST 可分为三个部分:

1.1.1　导向马达导向马达为Anadrill 生产的Po werPak 系列马达,其为双弯马达,固定弯度为0.75度或1.25度,可调弯度范围为0度到3度。

1.1.2　数据采集传感器总成传感器总成包括电阻率传感器,转速传感器,伽马传感器,工具面传感器以及井斜传感器。

1.1.3　电磁波发射器(Electrom agnetic transmitter )电磁波发射器位于传感器总成的下面,其所起的作用就是将上面所说的这些传感器采集到的数据利用电磁波传送出去。

1.2　RWOB 电磁波接收器及Pow erPulse To ol 随钻测量仪器

1.2.1　RWOB 电磁波接收器RWOB 位于Po werPulse T ool 下面,其接收来自GST 的电磁信号并将电磁信号传送给Pow erPulse T ool ,最后由Po werPulse T ool 将这些信号传送到地面。

1.2.2　Pow erPulse Too l 随钻测量仪器Po werPulse T ool 是整个地质导向系统里非常重要的一个部分。Pow er Pulse To ol 产生并发送加载上数据的泥浆脉冲,发送出去的泥浆脉冲由地面接收、检测和翻译即可获得井底数据。1.3　地面检测和监控系统

由Pow erPulse T ool 调谐的压力脉冲传到地面后,由装在立管上的一个(或两个)压力传感器检测出来,然后再输入到计算机,由计算机将调谐的信号解调出来,再自动翻译成人可理解的文字、曲线和图片。地质导向系统可大致如图1所示。

图1　地质导向系统组成示意图

地质导向技术与LWD 技术的最大不同之处在

于前者提供的是距钻头只有几米处的数据,而后者传感器的位置视钻具结构的不同距钻头有15～30m

的距离。只有获得了相关的地质数据、钻井参数及石油物理上的数据才可能对井眼的钻进导向,而GST 系统就恰好能提供所需数据。2　地质导向技术示例

如图2所示的地层情况,水平段要穿越一个断层,这个断层由于地层的运动而发生错位。如果我们缺乏地质导向技术,这个井段完全按设计的轨迹路线来打的话,其后果是可想而知的。即使事先设计时我们考虑到有一个地层倾角的存在,而因地层的断裂、运动所造成的层位的错动也会使井眼脱离储层。如果使用了地质导向技术,一旦钻头处的测井传感器捕捉到地层的变化,地质师和定向井工程师可迅速作出判断,决定下一步井眼的走向,确保在整个水平段中钻头始终穿行在储层里头。

图2　地质导向技术断层使用示意图

3　地质导向技术在文昌油田的应用实例

在文昌13-1油田的9口丛式井中有3口是水平井,全部采用地质导向技术钻进,在进入水平段时,实际的钻头位置和设计的相比较,相差只有0.5m 左右,从现场使用的效果来看,令作业者满意。

这里仅介绍地质导向技术在A 3h 的使用情况,并将其与涠11-4油田的A 6C 井作比较。选择A 3h 井并将其与涠11-4-A 6C 井作对比的理由如下:3.1　文昌13-1-A3h 井的基本情况

A 3h 是一口双增水平井,两次造斜的狗腿度都为3.0degs/30m ,要求进入水平段窗口的着陆点和设计相比较在垂深上上下相差不能超过1.0m 。这个水平段主要是开发珠江组二段I 油组上段的油层,油层顶深1397.40mT VD,斜厚为742.30m 。要求井眼轨迹沿着距油层顶部3.6m 垂深处往前走,整个水平段设计总长为680m 。

3.2　文昌13-1-A 3h 井的现场作业情况

A 阶段1:钻完水泥塞出套管后,便开始滑动钻进,同时结合转盘旋转钻进。当钻进至着陆点井深1987.00mM D 时,井斜89.15度,方位49.03度,垂深为1401.66m,而设计的垂深为1401.40m,相差只有0.26m 。

B 阶段2:进入水平窗口后,便开始旋转稳斜钻进,同时根据设计的要求,间断滑动调整方位。从窗口1987.00mM D 处到井深2245.00m M D 为止轨迹

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　2010年第23期 李善云等　地质导向技术及其应用