随钻测量技术

2020/6/9
李琪主讲
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6.1.3 随钻测量参数
• 井斜、方位、工具面、井下钻压、井下扭矩、马达转速 • 井下振动、伽马射线、地层电阻率、密度 • 方位中子密度、中子孔隙度、环室温度 • 探测各种异常地层压力、预测钻头磨损状况 • 探测井下异常情况及故障分析 • 通过井下存储可实现测井的全井图像分析
• 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
• Drill pipe and annulus temperature
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System for Diagnostic-While-Drilling(DWD)
Sandia National Laboratories
Data-transmission format A stream of digital, bi-phase encoded frames
传输 到地面
记录速度 200,100,40赫
0.2赫兹
为研究用的仪表面板储存器
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System for Diagnostic-While-Drilling(DWD)
Sandia National Laboratories
Measurement Sub:
• Three-axis acceleration
SWD
地面控 制设备
环空/钻柱
井下控 制机构
井下执 行机构
钻头/工具
地面或远方决 策与总控系统
微电脑一
微电脑二
微电脑三
（下行测量信息通道）
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6.1.2 随钻测量系统发展
• MWD —— measure while drilling • EM.MWD —— eleetronic measure MWD • FE.MWD —— formtion Evaluation MWD • DWD —— Diagnostic-While-Drilling • LWD——logging while drilling • SWD——seismic while drilling • GST—— Geosteering Tool
Data link Digital data rate = 200,000 bits per second A commercially available data link called Wet-connect wireline is chosed
Surface display
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• High-frequency axial acceleration
• Angular acceleration
• Magnetometer (rotary speed)
• Weight on bit, torque on bit, bending moment
• Drill pipe and annulus pressure
1000赫兹 16位
1000赫兹 16位
数字信号处理 格式变换
0.2赫兹
数字低频滤波
付立叶变换处 理
集成平均值
0.2赫兹
计算转换
诊断Fra Baidu bibliotek理
0.2赫兹
静态的 钻压 扭矩 弯矩 转速 环定压力 井眼压力 加速度 静态矩 （平方根、立方根） 温度
诊断标志
1 跳钻 2 粘/滑 3 涡动、反转 4 扭振 5 轴向加速度 6 横向加速度 7 弯矩 8 钻头切削效率
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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％
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6.2 MWD 随钻测量系统
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井下传感器组装工具
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数据监测和处理框图
磁力仪X、Y
数据检测
A/D转换板
加速度X,Y,Z
温度校正
钻压,钻头扭矩
换算,标定
温度
钻压校正
环空压力 井眼压力
1000赫兹 16位
第六部分 随钻测量技术
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
控制 断层 钻探
多目标 勘探与 开发
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海上或 陆地丛 式井
盐 丘
因事故 复杂进 行侧钻
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大位 移定 向井
地面 条件 限制
侧钻 分支
井
水平井 进行开
发
工程 救险 井
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6.1 随钻测量信息系统概述
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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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指向性
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6.3.3 随钻测井工具
（1）补偿双电阻率 CDR（Compensated Dual Resistivity)
6.1.1 随钻信息测量-控制-通讯流程图
（上行测量信息通道）
地面与 井下数 据储存、 分析与 显示系 统
地面监测 录井系统
综合录井仪 八参数仪地 面模拟器
随钻测 量系统
MWD EM˙MWD FM˙MWD
实时动态数据 测量储存系统
井下动态信 息测储设备
近钻头测 量系统
LWD 空间姿态 测量系统
钻头前方 探测系统
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6.1.4 随钻测量数据传输系统
泥浆脉冲传输方法
涡轮发电机给系统供电
接收系统、接收各部分传感器采集的数据
连续脉冲波发生器
由转子和定子组成，转子与定子之间切割泥浆产生不同的泥浆压力差。
利用钻杆传播应力波（声波）方法
Burne和Kirkwood(1972)、Drumheller(1989)奠定了理论基础；
Lee和Ramarao(1995)分析了充液钻杆中声波传输问题；
哈里伯顿（2000）开发了声波遥传系统AST（Acoustic Telemetry
System）
最有潜力的高速传输方式
电磁波（EM）遥传系统载波频率一般在30Hz以下
泥浆脉冲遥传系统载波频率一般在100Hz以下
声波遥传系统（ATS）载波频段在400～2000Hz