基于双向可控供电的随钻环空压力测量系统

随钻环空压力测量系统能够提供实时的井底压力数据,提高井底压力控制精度,防止井下复杂情况的发生,提高钻井时效。鉴于此,介绍了随钻环空压力测量系统的基本原理、系统硬件组成、压力传感器选型及标定结果,阐述了采用双向可控供电方式的信号测量与数据采集电路。现场试验情况表明:随钻环空压力测量系统的测量精度较高,钻进过程中测量数据实时传输可靠稳定。该系统可为控压钻井、欠平衡井、高温高压井和大位移井等钻井作业提供技术支持。     

带轨迹测量功能的PWD系统研制

泥浆脉冲随钻井底压力监测系统是指在钻井过程中,将真实的井底压力这一关键钻井参数,进行动态采集并利用水力脉冲方式实时传输,经地面接收还原成井底压力数值的一套钻井实时监测系统,业界简称"PWD"系统。MWD无线随钻测量仪是对定向井、水平井井眼轨迹实时监测并指导完成井眼轨迹控制的测量仪器。本文叙述一种可以动态采集井底压力、温度、井斜、方位、工具面数据,并实时传输至地面的系统(PWD+MWD),以实现对井底压力、井眼轨迹精确控制的目的。     

随钻压力检测系统研制

国内PWD技术缺乏连续、准确的测量技术和相关软件的支持,不能称之为完整的井下压力实时测量系统。为此,通过优化PWD系统的机械结构,增强内、外环空隔离器件的密封性能,使钻柱内压力和环空压力得到精确测量;硬件电路采用独特的信号采集电路和滤波电路,并根据温度传感器输出的温度进行补偿后得到真实的钻柱内压力和环空压力,提高了系统整体测量精度;采用无线MWD系统连接PWD系统,可使井下压力数据实时高效地传输到地面。室内及现场试验结果表明,随钻压力检测系统适用于大位移井和复杂结构井,可以实时准确地测量井底压力和温度,便于钻井工程人员实时获取井下温度和压力情况,从而提高钻井效率,降低钻井风险,避免或减少井下复杂事故的发生。     

DRPWD随钻环空压力测量系统的研制与试验

随钻环空压力测量系统能够提供实时的井底压力数据,可提高井底压力控制精度,防止井下出现复杂情况,同时还可提高钻井时效。介绍了DRPWD随钻环空压力测量系统的结构和工作原理,主要对DRPWD系统在四川油田蓬莱9井和渤海郑试1平-5H井的2次现场试验情况进行了分析。分析结果表明,DRPWD随钻环空压力测量系统井下工作安全,测试数据准确、可靠,性能稳定,数据传输速率高,真实地反映了井底实际压力变化情况,满足了试验井的应用需求。最后指出随钻环空压力测量系统的应用前景和技术发展趋势。     

井下随钻压力测量技术研究

井下随钻压力测量系统是实现欠平衡钻井和控制压力钻井的一项关键技术,在油气勘探开发中具有重要的作用。文章主要对随钻压力测量系统进行了系统地研究,从基本结构、工作原理和现场试验应用等方面进行了分析说明。在存储式环空压力测量工具基础上,完成了系统优化设计和试验研究,成功研制出一种新型实时井下随钻压力测量系统。实时井下随钻压力测量系统由压力测量短节、MWD和地面系统组成,可实时测量环空/柱内压力、温度、定向参数和地层自然伽马参数,能监测钻井全过程井下压力变化。此外,建议开展175℃高温PWD的研制,以更好地满足现场应用需求。     

井下工程参数测量系统的研制与应用

近钻头处的工程参数是影响钻井安全的重要因素。随着超深井、大位移水平井等技术的发展,地面测量的钻压、扭矩等工程参数已经不能反映井下的实际工况,而井下工程参数测量系统是获得井下相关参数的主要途径。文章首先对井下工程参数测量系统的国内外发展现状进行了梳理与总结;然后为了获得井下钻具的真实运动状态,基于应变测量原理和传感器理论,研制了井下工程参数测量系统,并通过室内实验和现场应用实例验证了该测量系统。该系统既可以安装在井底近钻头处,也可以沿底部钻具任意位置分布,能够测量钻压、扭矩、振动、压力和温度。借助测得的数据,可以修正理论力学模型,解释井下工况,预防钻井事故。应用效果证明,该测量系统测量参数准确,能够真实反映井下实际工况;系统性能稳定可靠,在井下的工作时间可达150 h,满足现场作业要求,可为钻井作业提供有力的支持。     

深水钻井早期井涌检测方法及其未来趋势

深水钻井技术是制约深海油气勘探开发的主要因素之一。深水钻井具有高风险,高投资,高回报等特点,深水井控是深水钻井的一个难点,如何有效地预测发现井涌是深水井控的关键。分析了各种常用的井涌检测方法并结合深水钻井的特殊工况,指出常用的井涌检测方法无法满足深水井控的要求,最后介绍了一种使用LWD、PWD监测井涌的井涌早期监测方法,使用PWD实时监测井底的压力变化情况,并对水力模型进行修正,同时建立井底压力正常趋势线;使用LWD实时测量地层参数,利用浅侧向电阻率随钻测量等工具监测钻井液性能变化,可以有效地实现流体侵入早期监测。     

煤层气欠平衡水平井的井眼清洁监测方法

煤层气欠平衡水平井钻井作业时,由于水平井具有水平位移大的特点,极易造成钻井液携岩不畅等问题,易导致井壁不稳定,增加了井壁坍塌及井漏的风险。为此,基于井眼清洁程度与井筒环空循环压力的变化具有相关性这一特点,把PWD测量的井底压力用于井眼清洁程度监测。采用C++语言开发出一套煤层气欠平衡水平钻井井眼清洁监测系统,该系统通过实时采集数据监测井底的环空压力数据,与理论计算的环空压力数据进行对比,寻找井眼清洁程度与环空压力变化规律及组合特征,用专家系统隶属度脉冲曲线判断井眼清洁程度,从而实时诊断井眼清洁度并对井眼不清洁发出预警,实现了对煤层气欠平衡水平井井眼清洁度的实时评价。实际监测应用结果表明,在井下出现煤层垮塌或钻井液性能变化而表现出井眼重度不清洁预警情况下,需要及时改变注气量、钻井液性能等工程措施,进行钻井液循环排除岩屑在环空的滞留,以消除沉砂带来的安全风险。     

渤海钻探随钻测压技术创新纪录

日前,渤海钻探公司测试工程作业部喜传捷报:2013年度首口随钻测试井冀东油田NP 36-P 3001井成功获取随钻测试数据,并创造了下井深度6000m的测试随钻施工新纪录,受到甲方一致好评。近年来,随着国外海上勘探开发活动的不断发展,环空压力随钻测量技术越来越受到重视,随钻测试技术随之得到迅速发展。环空压力随钻测量系统应用于控压钻井和深井欠平衡钻井,为其提供准确的井底压力、温度等测量数据,通过了解井下压力、温度变化,掌握钻井液中岩屑携带情况以及钻头水功率的大小,准确地求取井底的负压值,提高井底负压控制精度和     

基于随钻工程参数测量数据的钻井风险识别试验

近年来随着石油价格走低与钻完井技术的发展,一些复杂区块和复杂井在钻井施工过程中,由于缺少井底钻头处环空压力、钻压等实际参数,无法分析掌握井下真实工作动态,托压、井漏、溢流、气侵等故障风险发生概率频繁,严重制约着钻井提速和安全生产。文章通过地面和井下实时随钻工程参数的对比研究,分析近钻头位置的钻压、环空压力、振动参数的变化,探寻托压、钻具疲劳、气侵溢流等情况的参数变化风险值。不断积累获取丰富井下数据,最终建立完善的随钻风险识别模型,达到地面—井下工程参数一体化测量处理,实现预防复杂风险的目的,降低井下复杂风险发生概率,为科学钻井提供数据支撑。     

随钻地层压力测量模拟实验研究

与传统技术相比,随钻地层压力测试工具测量的地层压力数据能更好地反映地层的真实压力状况,据此可优化钻井工艺、提高钻井效率。根据地层压力数据确定的压力梯度和流体界面等信息进行井眼导向,实时调整钻井液密度,及时识别和发现一些复杂的钻井地质环境因素。文章从FRA理论分析入手,利用地面模拟实验平台(地层液体抽汲组合测量装置)对4块不同尺寸、不同孔隙度和渗透率的砂岩岩心进行模拟地层液体抽汲实验,通过解释程序得出4块岩心的压力—时间关系图并预测地层压力。     

压井过程中井底压力的控制方法

随着窄安全密度窗口和高压油气藏井数的越来越多,井控风险日益突出,对现场常规压井技术提出了更高的要求。立压和套压是井控作业中两个重要的压力数据,随着井控技术的发展和随钻井底压力测量技术（PWD）的应用,套压作为重要的井控参数,作用越来越突出。为此,通过分析套压在常规压井中的应用,套压操作受到地层破裂压力、套管抗内压强度、井控装置的工作压力的限制,而井口节流阀的操作关系到及时准确地控制井底压力以及顺利实施压井作业。针对立压控制法和套压控制法在常规压井技术中的压力传递的延迟性, 指出应充分利用立压和套压变化趋势及特点,优化节流阀操作,改进常规压井技术操作,并提出了井底压力控制法的使用原则和操作步骤。最后,分析了压井过程中随钻压力测量技术（PWD）实时记录的井内钻井液当量密度,有助于工程师准确控制井口回压,实现井底压力基本恒定的控制,以便顺利完成压井作业。     

海上高温高压井环空ECD精细预测模型

为了准确预测高温高压井环空ECD,基于高温高压下钻井液流变性测试数据,利用多元非线性回归得到了钻井液密度和流变参数计算模型。通过将钻井液密度和流变参数计算模型与井筒传热模型耦合,建立高温高压井环空ECD精细预测模型。相比Drillbench软件计算结果,该模型更接近于实测PWD数据,误差更小。实例井计算结果表明,循环钻进过程中,下部环空温度不断降低,钻井液密度和稠度系数受温度影响不断增加,导致环空ECD不断增加;钻井液排量与地温梯度是影响环空ECD分布的关键因素,排量越大,环空压耗越大,进而环空ECD也越大;地温梯度直接影响环空温度分布,地温梯度的增加将导致环空ECD的不断降低。      

随钻测量压力数据能提高钻井效能

结合Statfjord油田，Gullfaks油田钻井中应用pressure whiledrilling(简称PWD）工具测量压力数据，提高钻井效能的实例，详细介绍了PWD工具的来历和使用效果，并提出改变原来钻井一些习惯作法的建议。     

充气控压钻井过程压力影响因素分析

常规钻井技术钻遇复杂地层时,钻井液安全密度窗口窄,钻井液性能可能发生剧变,压差卡钻、粘附卡钻、喷漏同层、上漏下喷和井壁垮塌等复杂问题经常发生,甚至导致钻井作业无法正常进行,增加诸多非钻井作业时间,使钻井周期和费用大幅度上升;充气控压钻井(MPD)作为一种新的钻井技术,能够降低甚至避免诸类钻井问题,结合环空多相流水力学模型,综合分析了钻井液排量、注气量、机械钻速、井口回压和井身结构等因素对MPD环空压力的影响,实现MPD环空及井底压力保持在一定的范围内准确、快速可调,从而提高钻井效率,降低作业成本.在不久的将来,控压钻井将会是一种更安全、更快、更有效的钻井技术.     

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在综合分析国内外现有各种综合录井仪、各种井场计算中心及实时系统的基础上，从系统的组成及实时应用和非实时应用三个方面，对井场计算机系统的结构及所能实现的功能做了较系统的描述。井场计算机系统已不是简单的钻井参数仪或对一般钻井施工过程的简单监测和越限报警，其功能逐步扩大，已发展到通过对地面和地下同时采集的多种数据的综合分析来预报和解释钻井过程中出现的各种复杂情况，可对钻井作业的各个工况进行实时分析和监控，也可进行各种离线非实时分析、设计与计算。文中还提出井场计算机系统可进一步扩展的应用功能。     

随钻地层压力测量仪研究新进展

随钻地层压力测量仪是保证井下作业安全的重要仪器。为此,调研了国内外典型随钻地层压力测量仪的结构原理以及应用情况,重点介绍了国内2种自主研制产品已取得的重要进展：①西南石油大学和中海石油研究中心共同研制的随钻地层压力测量系统的样机,室内模拟实验表明,该仪器最高耐压70 MPa,适用温度0~125 ℃,工作钻压0~250 kN,扭矩0~10 kN·m;②中国石油大庆钻探工程公司研制成的SDC-Ⅰ型随钻地层压力测试器,现场测试结果表明：该测试器设计合理,可靠性高,压力测量精度达到0.1%,温度测量精度达到±0.5 ℃,井下供电功率达到160 W,实现了随钻数据上传和井下存储功能,地面可随钻获取井下准确的环空压力、温度、地层压力和地层流度,已初步具备商业化应用的条件。但与国外同类产品相比,国内研制的产品在技术指标上还有一定差距：产品规格少,局限在Φ215.9 mm井眼中使用;仅适用最高耐压70 MPa,温度小于125 ℃的中深井井下环境。最后建议：国内应加大现场试验验证,加强合作交流,以便尽快商业化应用。     

基于PWD的大位移井井眼不清洁识别方法

针对大位移井由于大斜度井段长容易导致井眼不清洁的状况,提出采用井下工程参数测量仪(PWD)所获取的井下环空压力进行井眼不清洁的早期识别。首先分析了引起大位移井井眼不清洁的原因,随后指出井眼不清洁时井下环空压力变化特征,并通过实测环空压力与理论计算值之间差值识别法以及环空压力概率密度识别法进行井眼不清洁的综合识别。利用上述理论分析,编制了相应的计算程序,对某大位移井钻井实际数据进行了现场测算,根据计算出的井眼不清洁综合识别指数Ed值的大小及时采取了相应措施,证明该方法可以实现井眼不清洁的早期识别报警。     

自适应控制压力钻井关键技术及研究现状

为了减少钻遇压力敏感或安全压力窗口狭窄等复杂地层所产生的非生产时间,提出了对井底压力进行精确控制的自适应控制压力钻井的技术思路。探讨了控压钻井技术的井底压力控制机理,集成了所需关键技术装备,绘制了自适应控压钻井技术的关键技术路线图。系统地介绍了地层压力随钻检测技术、随钻井底环空压力测量、钻井液连续循环装置、井口回压检测与控制、数据传输技术的国内外技术现状。最后提出建议：国内相关单位应联合攻关,尽快研发具有自主知识产权的自适应控压钻井技术及相关装备,缩短与国际先进钻井技术间的差距。