随钻测量中井下大功率发电技术的研究与试验

随着随钻测量和井下导向控制技术的发展,随钻测量仪器和控制工具的功能越来越强,作为井下主流电源的电池已难于满足随钻测量仪器和控制工具对电力的需求。研究分析发现,用大功率发电机作井下电源是解决电力供给的较好方法。介绍了一种可匹配EM-MWD或其它随钻测量仪器和控制工具的井下大功率涡轮发电机。该发电机由发电机本体、涡轮驱动器和无接触传动机构3部分组成,在钻井液排量大于22 L/s、额定输出电流为5 A时,设计输出功率大于600 W。在全排量的试验中,当排量在28 L/s时输出功率达到了1 100 W。试验结果表明,该发电机达到了设计的要求。根据试验中采集的数据,分析了该发电机实际的工作特性。     

随钻测量仪数据采集测试系统设计

为了模拟随钻测量仪器在井下进行数据采集的真实情况,更准确地调试数据采集的关键部分A／D转换板,设计了随钻测量仪器井下数据采集测试系统。选择与实际应用相配的M68HC08系列单片机设计数据采集控制器,对A／D板输入端的多路模拟信号进行采集。单片机与A／D转换器之间以SP!接口串行通讯,所采集的数据通过RS232串行接口送入计算机,在C语言编写的测试软件下恢复成模拟电压信号。还可以Excel格式保存打印输出数据报表,实现了跨数据库保存数据、多组数据比较组合,使调试工作更加简便、高效。     

自动垂直钻井系统大功率开关电源的研制

针对以泥浆发电机为供电方式的自动垂直钻井系统,需要大功率电源系统来驱动随钻测量仪器与液压动力组件,为了适应较宽的泥浆发电机电压输入范围,并在提供大功率、高稳定性的基础上满足井下高温环境工作要求,研制出了一种额定功率为200W的移相全桥（ZVS）软开关电源,性能稳定可靠、电能效率达到92％。     

华北石油工程有限公司研制出井下发电装置

正目前,随钻测斜仪器大多采用锂电池供电,成本高,连续工作时间有限,且存在环境污染和高温爆炸等隐患。为此,中石化华北石油工程有限公司五普钻井公司与相关公司合作研制了井下发电装置。该井下发电装置由井内循环的钻井液驱动叶片旋转,将动能转化为电能,实现给井下随钻测斜仪供电。该井下发电装置彻底取代了锂电池,增加了随钻测斜仪的稳定性,从而延长了其使用寿命,环保、安全、节能,能兼容国内多种     

双电池供电控制短节在MWD无线随钻设备中的应用

在钻井定向施工中,经常会出现钻井周期较短,随钻仪器电池余量较大,但在下一个钻井周期为保证生产又不能使用该旧电池的情况。双电池供电控制短节的出现,很好的解决了这一问题,延长单趟钻次的系统工作时间,同时还提高电池的利用率,实现节能增效。     

LWD随钻测量仪器现场使用问题及解决策略

LWD随钻测量仪器属原油开采工程中非常便捷的测量装置,其应用范围正逐年扩大。本文主要研究LWD随钻测量仪器现场使用问题及解决策略。     

致密气开发技术系列之三:旋转导向钻井技术

正旋转导向钻井技术GeoPilot System可提供实时、连续钻头导向和地层评价,精确确认井筒位置,可以在钻垂直井、造斜或钻水平段时不用复杂的井下设备进行导向。地面的指令通过钻井液脉冲下行传送器传到井下来调节工具造斜率和方向。井下信息也可通过随钻测井探测器实时传递到地面。利用一个靠电池供电的、由电脑控制的偏心单     

盘式刹车自动送钻技术

９９６年石油大学（北京）研制的ＰＺＳ—１型盘式刹车自动送钻装置,是恒钻压自动送钻装置,采用ＰＩＤ调节器控制,控制性能良好,但无法直接设置钻压,无法实现手动与自动操作间的无扰切换,可操作性、可靠性和安全性较差。据此,又研制了盘式刹车微机控制自动送钻装置,其特点是用微机代替了ＰＩＤ调节器,并增设了速度负反馈回路,钻压调节、安全监控、无扰切换由微机控制,解决了现场确定ＰＩＤ系数难的问题,自动送钻过程平稳,可防止溜钻和井斜。提出了盘式刹车钻压优化自动送钻的观点,其原理与恒钻压送钻装置基本相同,不同之处是预期钻压参考值随一定的条件变化。恒钻压自动送钻是钻压优化自动送钻的特例     

地层压力随钻测量仪器微型液压系统研制

微型液压系统是地层压力随钻测量仪器核心功能模块,仪器通过液压系统实现探头推靠—坐封—抽汲—解封—复位等测量动作。由于井下仪器空间有限,部件集成难度高,以使用最少液压元件实现地层压力测量基本功能为目标,设计了微型液压系统技术方案。以方案为基础,优选高性能微型液压元器件,通过使用插装的安装方式及油路集成块模块化设计,实现了液压系统在井下仪器狭小空间内的集成。经室内测试,微型液压系统输出压力达到20 MPa,各元件动作逻辑正确,性能参数满足设计要求。     

井下工程参数随钻测量仪的研制

井下工程参数测量仪是石油钻井行业中一种重要的随钻测量仪器。文章介绍了井下工程参数随钻测量仪的原理,阐述了该仪器的设计方法及提高可靠性的措施。实验证明,该仪器测量精度、可靠性均很理想,值得推广应用。     

基于顶部驱动的滑动钻井导向控制技术

将北京石油机械厂顶驱的主轴旋转定位技术与MWP随钻测量仪相结合,设计并实现了基于顶部驱动钻井和井下动力钻具组合的顶驱滑动钻井导向控制系统。该系统由顶部驱动钻井装置、人机交互界面、井下动力钻具以及MWD随钻测量工具等4部分组成,将顶驱和井下动力钻具相结合,实现对旋转钻柱包括转速、转向、角度在内的完全控制,并可根据井下实时反馈的井眼轨迹信息,实现滑动钻井之前工具面的设置以及滑动钻进过程中工具面的实时监控和动态调整。内蒙SNO116-19H定向井项目的实际应用结果表明,该技术能够显著提升定向井钻进作业的整体时效和井眼质量,同时也为导向钻井的闭环控制和自动化控制奠定了基础。     

一种新型无控制电缆送丝装置的设计

针对焊接现场气体保护焊用送丝机控制电缆容易被损坏这一情况。设计了一套无控制电缆送丝装置。整套装置由焊接电源输出端供电,由于其输入电压范围为20～80V．需要DC／DC变换,得到12V直流电源,因此利用集成芯片UC3825B设计并制作了一款宽范围输入的开关电源,用来为该系统提供电源;选用了直流印刷电动机驱动送丝装置,并设计了相应的调速电路。经联机调试,该设计基本能满足焊接工作者的需求。     

发电机自动切换系统改造效果分析

为了提高本厂自动化管理,各集气站自2008年安装了发电机自动切换系统,由于自动切换系统在运行过程中出现了电瓶亏电及发电机自动启动过程中带负荷时间过短等不足,特提出几点建议如通过增加电器元件的完善自动切换系统实现与备用电源或发电机的自动切换,以保证供电的可靠性和安全性,为今后发电机自动切换系统能够更加良好地运行提供参考。     

井筒微芯片示踪器电源技术及现场试验

微芯片示踪器的工作性能受电源影响较大,有时在井下不能采集到完整的数据,为此,设计了以可充电锂电池为电源,采用无线充电技术给其充电的供电方案。通过充放电试验考察了无线充电过程中充电电压与送电电压、线圈对心距和充电时间的关系,以及高温环境对电池放电特性的影响。结果表明:送电电压和线圈对心距之间相互影响,送电电压较小和充电距离过大,充电电压均达不到充电要求,反之充电电压过大会导致电池被充爆;充电时间越长充电效果越好,但会增长现场作业时间,而充电时间过短又会导致电池充电不充分;锂电池高温下的放电速度比常温下快。现场入井试验结果表明,采用设计供电方案的微芯片示踪器能够采集到整个井筒的温度数据。这表明微芯片示踪器采用设计的供电方案可以解决示踪器工作性能受电源影响的问题。      

基于螺杆钻具的近钻头井斜测量误差及修正

为了研制具有自主产权的基于现有螺杆钻具的随钻近钻头测量装置,结合井下工况,对近钻头井斜测量过程及仪器本身存在的误差进行了分析,阐述了利用声波或电磁波传输近钻头信号的优势,并提出了近钻头井斜精确测量的误差修正思路。分析结果认为,当前的近钻头井斜测量仪器还存在一些未考虑到的问题,如动力钻具的振动影响测斜精度,动力钻具弯角的存在导致近钻头仪器与井眼不同轴产生误差等。利用声波传输近钻头信息及远程传输井下信息是实现测量的静态及传输信号过程静态的有效方法,建议加快该技术的研究进度,争取早日应用于现场。     

涡轮钻转速随钻测量研究

本文介绍了一种简单、经济、可靠的涡轮钻转速随钻测量(MWD)系统,所用井下转速信号信息发生器是涡轮整体的一部分,不需要另加任何井下仪器,转速信号利用泥浆信道传递。本文对三缸泥浆泵工作在泥浆通道中所引起的干扰作了分析,提出了用自适应滤波与谱分析法对地面接受到的信号进行处理的方法,给出了在中原油田实验井1000M井深范围进行试验时实录的三组频谱图。利用本文所述的系统制造一种经济、可靠的涡轮钻转速计用于在地面测量3000m以上井深的涡轮钻转速是完全现实的。     

压裂机组柴油机燃料油集中连续供油装置研制

非常规油气开发压裂施工中由于井场面积小、设备多、间距小、设备连续运行时间长,易发生压裂机组着火事故的问题。利用集中连续供油方法、自动控制原理和远程遥控APP技术,研制了一种具有远程自动控制功能的压裂机组发动机的集中连续供油装置,并进行厂内试验和井场应用试验。所研制的供油装置实现了远程24台压裂设备的柴油机集中连续供给燃油和自动控制,以及50 m距离内的远程遥控、意外或紧急情况下的自动切换。该装置避免了压裂设备大容量燃油箱着火、助燃及火势扩大风险,提高了压裂作业的安全性。     

油管输送射孔撞击式安全电起爆系统的研制

针对目前油管输送射孔器因在井口未能将起爆元件与传爆元件有效分离而存在的安全隐患,研制了一种安全的电起爆系统.该系统的起爆元件与传爆元件之间被避爆体隔开,只有射孔器下到井下压力高于2 MPa的深度以后起爆元件方能与传爆元件接触,而且只有在井下压力和撞击棒冲击力的共同作用下点火机构才能点火.如果射孔器未能在井下正常起爆,则它在被提升至井筒压力小于2 MPa的深度后起爆元件与传爆元件就会再次被避爆体自动分隔,消除了在井口安装和拆卸起爆装置时意外点火的可能性.该系统的起爆电源使用耐高温电池.进行了地面试验和高温高压容器内的模拟高温高压起爆试验,以及3口井的井下作业验证,其结果可满足实际要求.     

随钻测量、随钻测井与录井工具

随钻测量(MWD)、随钻测井(LWD)和先进的录井工具是国际钻井高技术的重要组成部分,应用这些高技术产品可提高大位移井、高难度水平井的工程控制能力和地层评价能力,提高油层的钻遇率。详细介绍了MWD的测量原理、基本结构、传输通道、采集仪器(传感器)、井下电源、地面系统、应用方法;在此基础上,介绍了LWD的几种地质参数测量传感器和录井传感器的典型结构和功能。认识、了解和掌握MWD/LWD系统的功能、特性和典型结构,对使用好和研究开发此类高新技术工具具有重要意义。