应用随钻测量技术来预防钻井问题

随钻测量技术(measurement-while-drilling)技术的研究已经有70多年的历史了.该技术一直是正确确定井眼位置和评价井眼周围地层环境的重要手段.除了能提供钻头在何处钻进以及正在钻什么样的地层这样的信息外,通过井下测量的工程参数,如:钻压、扭矩、环空压力等,可以对钻井现象提供更加可靠的解释.主要对实时测量的井下工程参数预测、预防钻井问题方面进行理论研究,通过对井下实时获取的信息来指导钻井作业,节省钻井时间,节约钻井费用.     

随钻测井仪器井下数据及信号通讯传输模块设计

随钻测井仪器至今已经发展为三代,第一代可提供基本的方位和地层评价测量。第二代随着电子电路技术的飞速发展,可提供更多的井下测量参数,同时也可实现由地面向井下传输指令数据,这其中的代表技术是旋转导向以井下地层电阻率和方位伽马测量等。第三代称为LWD测井技术(Logging While Drilling),在钻井的同时,实时地得到各项所需的地层参数,并能实现地层的实时绘制。而在第三代测井仪器中,需要随时将井下的仪器状态和测量数据传输到地面工控机,也随时需要从地面对井下的仪器下达指令,这个过程需要大量使用数据及信号通讯传输模块,基于数学模型,设计了一种可应用于井下主控电路的数据及信号通讯传输模块。     

基于MSP430的井下瓦斯测量及无线传输系统设计

针对目前井下煤矿瓦斯监测人员采用便携式仪器现场测量瓦斯效率低和不安全的现状,提出了基于MSP430的井下瓦斯测量及无线传输系统。该系统具有成本低、功耗低、精度高的特点。通过实验运行,该系统工作稳定,能够达到实时监测的功能。     

井下工程参数随钻测量系统的研制

井下工程参数随钻测量系统是监控钻井过程中的井下工程参数的重要工具。通过井下工程参数随钻测量系统,现场技术人员可以实时掌握井下钻压、扭矩、转速、振动和温度等工程参数,进而了解和分析井下工况。本次设计的井下工程参数随钻测量系统以MC9S08DZ60单片机为核心,利用可靠性技术,完成工程参数测量系统。详细叙述了井下工程参数随钻测量系统的原理、电路设计和试验。该系统采用高温高能电池组供电,经过高效的电源转换电路,将电池组电压转化成所需的电压,信号采集处理电路将传感器测得的信号进行整形、滤波、放大、A/D转换,最终变为数字信号供给主控进行运算并存储。目前该仪器完成了5口井的现场试验,试验表明:仪器在井下复杂工况下,工作稳定正常,测量数据准确,符合定向井、水平井施工的要求。     

井下轨道矿车速度测量仪的设计

介绍了一种采用单片机测频法测量井下矿车速度的记录分析仪,通过霍尔速度传感器,运用单片机测频法,测量井下轨道矿车的速度,速度超过规定上限值时能够进行声光报警。速度信息由插拔式数据记录仪实时记录,可随时带到地面由计算机专用软件进行数据分析。此仪器测量结果准确度高,性能稳定。     

随钻仪器定向探管的设计

近二十年是科技飞速增长的时代,钻井工艺技术也随着科技水平的提高而日新月异。尤其是电子技术的发展带动了钻井仪器的改进。水平井钻井工艺也因仪器的改进而产生了巨大变化。尤其是近些年,因为水平井对于油层的高效采收有很大的帮助,所以水平井钻井工艺在各类钻井工艺中占比越来越大,同时随钻测井技术以及旋转导向技术应用范围也越来越广泛。无论是随钻测井技术还是旋转导向技术,都需要实时知道井眼轨迹以及仪器的姿态。设计的定向探管通过加速度计和磁通门的测量数据可以实时得知钻井仪器的姿态等数据。     

一种基于BPSK的井下无线短传系统

井下无线短传技术可以解决井下近钻头附近的传感器测量数据难以跨越井下螺杆传输的难题,这样就可以将传感器集中安放在靠近钻头的位置上,实现近钻头测量,这样能够更及时地发现地层岩性变化,发现储层位置,实时测量钻头附近的地层情况,有利于根据地质信息及时调整井眼轨迹,控制钻具穿行在油藏最佳位置,适合于在石油工程中进行地质导向。详细叙述了基于BPSK的井下无线短传系统,包括井下无线电磁短传原理、信号调制解调原理及仪器构成等方面,详细描述了井下无线短传的实现过程,最终给出了该无线短传的试验效果。     

低渗气藏气体钻井关键技术研究

根据川东北元坝陆相地层岩石内聚力和原始地层坍塌分析,从气体钻井条件下井壁稳定性分析入手,开展井壁坍塌风险评价、井下安全评价和气体钻井提速潜力评价,通过建立岩石坍塌密度剖面,计算井筒环空压力分布和岩屑浓度,量化井底岩石可钻性级值,评价了元坝地区气体钻井提速潜力。     

激光工程测量仪简介

随 着科学技术不断发展 ,光电测距仪、全站仪和ＧＰＳ测量仪等新型测量仪器相继出现 ,使用这些仪器 ,可以显著地提高测量精度 ,减轻劳动强度 ,提高工作效率。但是从另一方面说 ,由于井下环境条件所限 ,这些仪器的优越性在矿山井下并不能有效发挥 ,而且这些仪器昂贵的价格 ,使得大部分中小企业敬而远之 ,所以对于很多矿山来说 ,目前井下的日常测量工作大都还是采用传统的测量方法和仪器。使用传统的测量方法和仪器 ,其缺陷是众所周知的 :(１)在控制测量方面控制导线测量是井下最基本、最重要的测量工作 ,其传统方法是经纬仪测角加钢尺量边的…     

基于ZigBee煤矿安全监测系统设计与研究

针对煤矿井下巷道狭窄、弯多、倾斜度高等实际特点,基于ZigBee无线传感网络技术对煤矿安全监测系统的软硬件进行了设计与研究。该系统可对CH_4、温湿度、CO等数据进行实时测量、上传、处理、存储及显示,对保障井下作业人员生命安全,提高井下生产环境安全系数起到至关重要的作用。以CH_4浓度采集为例,实验结果表明:该系统能够实时准确监测井下CH_4浓度,平均误差2.22%,最大误差3.6%,符合工程实际中误差不大于10%即为有效测量要求。同时,该设计也能应用于其他气体浓度测量场合。     

煤层井下定向钻进用随钻测量系统的研制

为实现煤矿井下定向钻进的安全高效进行,需要研制煤矿井下定向钻进用随钻测量系统,对钻孔轨迹进行实时测量和控制.通过分析煤矿井下施工环境、钻进工艺和功能结构要求等,总结了系统研制技术要求和研制关键技术,制定了系统组成结构与工作原理、工作模式与控制流程、孔口仪器研制、测量探管设计及系统软件设计等关键技术的实施方案,并具体实施和研制出了4种型号随钻测量系统,应用效果良好,可满足煤矿井下定向钻进需要.     

微功耗浮标式钻孔水位计研制

针对水文地质工作中采用测绳、测钟测量钻孔水位存在的不足,研制了一种在野外工作条件下能够进行钻孔水位数据自动采集记录的仪器(微功耗浮标式钻孔水位计),可实现无外接电源、全自动工作1个月,具有数据实时、精确、自动记录,存储和发送等功能。详细分析了该仪器动力部件、机械部件、控制部件、电路的设计思路,并进行了试验分析。结果表明:用该仪器测量的钻孔水位与传统测绳测量的平均误差小于5 cm,且工作效率较后者有了大幅提高,表明该型仪器实用性较强,有一定的推广应用价值。     

无隔水管钻井液回收钻井系统井筒压力分析

基于BeggsBrill两相流计算模型,结合无隔水管钻井液回收钻井系统(RMR)钻井技术特点,建立了适用于RMR浅表层钻井的环空压力计算模型。该模型考虑了:岩屑对钻井液密度的影响;气体膨胀、井筒温度、井筒压力对两相流持液率和气体密度的影响;泥线处的定压边界条件。分别讨论了钻井液排量、机械钻速、气侵量等因素对环空压力的影响。计算结果表明,随着钻井液排量和机械钻速的增加,环空压力增加;随着气侵量的增加,环空压力减小,其中气侵量对环空压力的影响较大。     

井下角度测算仪在煤矿测量中的应用

为解决煤矿井下快速准确测量各种角度并计算相应函数值的问题,对现有测量工作进行了改进,设计了一种新型井下角度测算仪。介绍了井下角度测算仪的主要原理,结合实例阐述了井下角度测算仪的使用方法。该仪器的使用,提高了获取各类数据的准确性和便利性,目前已成功获得实用新型专利。     

SZ1型矿用司钻显示器硬件研制

煤矿地面钻孔施工中,无线随钻测量系统使用越来越广泛。该测量系统可把井下仪器采集的井斜角、方位角、工具面角等钻孔数据,通过泥浆传输到地面。这些数据除了在计算机上显示外,还要发送到SZ1型矿用司钻显示器上,进行显示。SZ1型矿用司钻显示器由于是在钻井平台上使用,工作环境复杂、恶劣,大小电气设备众多,存在各种电磁干扰,必须选用合适的材料、器件来加工组装,才能达到抗干扰能力强、体积小、坚固耐用的要求,满足煤矿钻孔需要,从而可为钻机操作人员实时提供钻孔测量数据,做为调整钻机控制参数的依据,以便及时调整钻孔轨迹,提高钻孔施工质量和钻孔效率。简要介绍了该矿用司钻显示器显示器件选型、壳体设计、电路设计及现场应用情况。     

TZX-43.5型照像测斜仪的应用

一、仪器工作原理TZX-43.5型照像测斜仪方位角的测量原理和JXT-247型电测式陀螺测斜仪的测量原理基本相同，只是读取数据方式不同。JXT-247型是通过井下仪器取得方位角的电讯号，通过测量箱转换成数字显示出来，而TZX-43.5型照像测斜仪是通过井下照像机构，将方位度盘拍摄成像而取得数据的。     

多传感器信息融合技术在瓦斯监测中的应用

采用分批估计理论和BP神经网络对井下多传感器信息进行两级融合的瓦斯监测系统设计方案能够大大提高数据测量的准确性、可靠性,并能实时、客观地给出矿井安全状况综合评价。利用多个煤矿的井下环境实测数据进行仿真实验,结果表明该方法是可行的。     

光纤感温报警系统对矿井火灾监测技术应用

分布式线型光纤感温报警系统则能够实时测量到井下巷道中铺设的光缆沿线长期工作的温度变化情况,一旦实时监测的温度与平时测量积累的温度经验值不同,系统就可做出合理判断,对火灾进行预测和辅助处理,对井下事故发展情况进行掌控,真正做到防患于未燃。     

基于综合录井数据的地层岩性智能识别方法

常规确定岩性的方法如元素录井、岩屑录井等受迟到时间影响，不便于直接用于实时预测井下复杂情况。若能实时掌握钻井参数变化和岩性信息，对提前预测井下复杂，辅助水平井地质导向及时发现油气层等具有重要意义[1]。介绍了一种基于综合录井资料实时识别近钻头处地层岩性的实用方法，该方法充分利用随钻获取的钻时、扭矩等实时数据，以及反映岩性的DC指数、可钻性级值等关键参数，采用支持向量机智能识别算法实时处理随钻资料，并于新疆油田某重点井应用且效果良好，该方法克服了传统静态岩性识别方法的局限，能够为钻井实时监测提供较为准确的岩性剖面。     

基于ZigBee无线传感器网络的井下环境监测系统设计

为了克服井下环境监测存在的布线复杂、数据准确性不高的弊端,结合井下实际环境特点,设计了一种基于ZigBee无线传感器网络的井下环境监测系统,介绍了系统的硬件和软件设计,给出了系统的建立与测试方法。采用LabVIEW开发了上位机监测软件,能够实时监测井下瓦斯浓度和温湿度。经测试表明,该系统搭建方便,易于扩展具有较高的测量精度。