川东北地区空气钻井燃爆分析与预防

空气钻井在钻遇油气层时,易发生井下燃爆,造成钻具被埋、井眼报废等复杂情况。为此,分析了井下燃爆发生的条件、方式、原因和燃爆机理,提出针对现场实际情况预防燃爆的措施,即加强对地层的认识,避免在油气层采用空气钻井或转换成雾化泡沫钻井,防止井下燃爆和卡钻的发生,保持井眼畅通防止滤饼圈的形成,利用UBD气体监测系统加强井下烃类气体的随钻监测以及采用防燃爆短节来及时发现和预防井下燃爆的发生,以保障空气钻井的顺利实施。     

钻井过程一种小型化信息监测系统的研制

针对钻井生产过程的特殊性,开发了钻井过程一种小型化信息监测系统。该系统集成了总线技术和红外气体检测技术,实现了数据采集的小型化,并开发了用于现场的信息评价和故障诊断的专家系统。利用数据远程联网技术,实现了钻井现场与基地的数据信息共享。系统不仅能够随钻监测钻井过程、录取准确齐全的钻井参数,还能够及时准确地对钻井过程进行状态判断;作为钻井现场的一个信息平台,可以实现钻井现场的信息交流,对数字化油田建设起着重要作用。     

海洋模块钻修机完整性管理系统开发

为了实现海洋模块钻修机的完整性管理,以结构完整性管理为指导思想,按照数据、评估、策略和规划4个过程要素设计了海洋模块钻修机完整性管理系统的整体框架,并制定了钻修机的风险评估方法及检测维修策略。系统采用以C/S体系结构为主、B/S体系结构为辅的混合技术架构,软件采用数据接口技术实现信息的共享与同步,提供稳定性评估、耐久性分析、疲劳寿命分析及安全分析、检修策略与规划等功能。将该软件应用于南海海域的某钻修机上,应用结果表明,软件可以满足海洋模块钻修机完整性管理与评价的基本要求。系统进一步的发展方向是优化智能决策方法,利用云计算方法提高数据存储的可靠性、安全性与完整性。     

普光气田空气钻侧钻技术应用

空气钻井技术已成为川东北地区上部地层提高机械钻速、控制井漏及井斜等复杂问题的常规技术。在实施空气钻井过程中,发生井下事故或复杂情况时,必要时采用填井侧钻处理。按常规的填井侧钻必须由空气钻井转换为钻井液进行侧钻,侧钻后,不能再进行空气钻井。为了解决这一问题进行了空气侧钻这一课题的研究应用。探索空气钻侧钻技术应用到处理井下事故和复杂情况,充分发挥空气钻进技术的速度优势,是非常必要的尝试 。通过技术研究,先后对普光303-1井在空气钻井过程中发生燃爆事故后的填井侧钻、普光301-2井的空气螺杆井眼绕障侧钻、新黑池1井的空气螺杆填井侧钻,三口井侧钻成功率100％。     

空气钻井随钻监测技术及其应用

为解决现有录井监测系统不能满足空气钻井现场的需要,容易出现钻具失效、井下燃爆、地层出水及井壁坍塌等复杂钻井问题。基于井下燃爆理论和监测监控系统技术,以井下燃爆监测成果为基础,应用UBD气体监测系统及其配套分析技术;通过多次在空气钻井现场监测服务,验证了该监测系统及分析技术的合理性和实用性,为安全顺利实施空气钻井提供了技术保障。     

随钻测量数据的井下短距离无线传输技术研究

在随钻测量和随钻测井技术中，近钻头传感器测量数据的传输一直是个难题，为此，提出了用电磁感应电流场建立短距离无线传输信道的方法将近钻头传感器测量数据跨井下马达传输，或遥控无法穿线缆的井下工具。分析了建立无线短传信道的原理，介绍了关键部件的设计和无线短传通信机的工作过程，以厦无线短传系统的试验情况和试验结果。     

无线随钻仪脉冲编码技术研究

为了可以更好地遥测井下数据和仪器状态,实现井下仪器和地面设备准确地进行双向通讯,文章研究了无线随钻仪脉冲信号编码技术,并对其时间码和组合码进行了详细地论述。通过技术研究和现场应用,证明了其具有很好的应用前景,这对于现场钻井施工有重要的指导意义。     

基于射频识别技术的油水井数据采集巡检系统

采用具有射频识别(RFID)技术模块的个人数字助理(PDA)作为巡检装置,基于ASP.NET技术的上位机管理系统作为服务器终端,设计了油水井数据采集系统。检测仪表的传感器(压力、电流)与RFID写入模块相结合,使油水井数据能通过无线射频的方式进行读取,在巡检的过程中,PDA通过GPRS网络把油水井数据传送到上位机;上位机管理系统结合C#语言,生成油水井的油压、套压、电流变化趋势图,同时存储历史数据,与地理信息系统(GIS)技术相结合,记录巡检路线,实现巡检线路实时监控与回放。实际应用表明,该系统能够满足现场巡检要求,提高了工作效率。     

基于ZigBee的油井信息无线采集系统的设计

目前油田大多采用有线方式获取油井示功图,这种方法油井现场布线复杂、数据出错率高、数据获取周期长,不利于远程监控.文章提出了一种基于ZigBee的油井信息无线采集系统,较好的解决了这些问题.本系统结合物联网技术,每口油井拥有自己的ID,ZigBee模块将传感器采集后经过处理的信息传给井群汇集节点,再由GPRS模块传送到Internet上,供上位机下载数据.通过本设计可以准确、迅速地采集数据,可以较便利地获取油井示功图,大大节约了油井管理费用.     

旋转导向钻井工具地面监测和控制系统研究

地面监测和控制系统是旋转导向钻井系统的关键组成部分,是整个系统的指挥中心。针对偏心位移控制式旋转导向钻井系统,论述了TMCS系统的总体设计、工作流程、系统设计及现场试验情况。TMCS系统的主要目的是验证旋转导向系统液压、机械、通信及供电系统的可行性和稳定性,主要由主控制器MCU、压力负脉冲接收解码模块、工具面角及井斜测量模块、井下导向机构信号采集模块及CAN总线数据通信模块构成,系统使用CAN总线技术进行数据通信及测试接口管理。现场试验结果表明,TMCS系统可以较好地进行信息测量、采集及传输。     

一种基于无线传感局域网络的钻井多参数监测系统的现场应用

从适应井场信息化建设的角度出发,介绍了基于超低功耗无线收发OEM模块设计的无线传感局域网系统组成的钻井现场多参数监测系统,实现了钻井现场的多参数数据采集无线监测设计和应用,阐述了该系统硬件和软件的设计方法.通过构建节点之间合理的通讯协议,有效地解决了控点与节点、节点与节点之间的数据中继和传输问题,确保了钻井现场的数据传输可靠性.应用实例证明,采用低压低功耗无线传感网络系统在钻井现场是安全、可靠的,为录井设备新一代无线数据采集系统的进一步革新和应用奠定了基础.     

导向钻井工具稳定平台试验数据无线通信系统

旋转导向钻井工具稳定平台研发过程中,有大量参数调试和数据回放,通常停机后再利用仿真工具进行数据存取,实时性和通用性受到限制。为此,设计了旋转导向钻井工具稳定平台试验数据无线通信系统。该系统既可保证数据的无障碍传输,又可避免相互之间的串扰。试验表明,该系统实现了调试设备与稳定平台之间的不间断、实时数据传输,提高了稳定平台的调试可视性和开发效率,也适用于旋转垂直钻井工具稳定平台的试验研究。     

钻机远程在线监测及故障诊断系统研究

为了实现对野外钻机的有效监测,提前预防设备故障的发生,开发了钻机远程在线监测及故障诊断系统。介绍了系统的工作原理及总体构架,给出了各个子系统的硬件配置和功用说明,描述了系统实现的主要功能,如振动、温度等数据采集与存储、仪表和电控状态监测、数据的远程在线传输、振动信号分析和智能故障诊断。该系统以钻井现场为采集平台,将计算机技术、传感器技术、信息融合技术、远程通信技术、数据库技术与设备诊断技术相结合,实现钻机主设备的全运行周期的监测与管理。该系统监测模块灵活方便、通信模块安全可靠、诊断模块功能强大,可满足分散钻机远程在线监测及故障诊断的需求。     

无线钻井参数监测系统的设计与实现

针对钻井井场无线传感器网络组建中存在的几个问题,提出基于ZigBee协议和低功耗微处理器的无线钻井参数监测系统的设计。该设计方案有利于降低自组织网络的复杂程度,提高网络的效率及节点的自适应能力。通过硬件和软件的有效结合,完成对传感器模块、微处理器模块、无线收发模块的动态电源管理,在一次性高能电池与可充电电池结合供电技术上进行了尝试,实现了传感器节点的低功耗,采用了绞车、泵冲/转盘转速、大钩负荷、立/套压无线传感器节点。经现场试验,该系统对钻井井场环境具有很强的适应性,有较高的可靠性及扩展性。     

天然气水合物钻采一体化模拟实验系统及降压法开采初步实验

现有的天然气水合物(以下简称水合物)开采技术实验研究通常在较小尺寸的模拟实验装置中进行,由于反应釜样品尺寸较小,导致明显的边界效应且实验结果难以在现场中得到应用,因而研发大尺寸水合物综合开采实验系统刻不容缓。为此,针对我国南海神狐海域泥质粉砂型水合物储层,基于降压法开采思路和工艺流程,研发了一套水合物钻、采一体化模拟实验系统,主要包括主体高压装置、钻采一体化、气液供给、围压加载、回压控制、气液固分离及在线监测、温度控制、数据测控与后处理等模块;利用该系统进行了冰点附近CO_2水合物初步开采模拟实验;基于实验结果建立了数据获取及分析的基本流程,初步获得了在降压法开采CO_2水合物过程中储层的温度、压力场变化以及产气、产水规律。实验结果表明:①该实验系统可模拟实际地质条件制备接近海洋水合物储层的样品,通过电阻层析成像技术实时监测水合物成藏与分布情况;②该实验系统还可模拟钻井、降压开采工艺与过程,实时监测出砂与管道流动等过程中产气量、产水量、产砂量、温度、压力等多个物理参数的变化情况,实现试采全过程的实验模拟。结论认为:①在出口压力一定的情况下,CO_2水合物的产气、产水速率具有很大的波动性;②CO_2水合物分解过程中储层温度分布不均匀,最大的温度降幅为5℃,表明水合物分解呈现出非均一性与随机性。     

垂直钻井系统中央控制器设计

石油钻探中,在高陡构造、断层、盐层等地质情况下,容易出现井斜角过大问题。垂直钻井系统是一种具有主动防斜能力的自动化井斜控制系统,将井下测斜和纠偏技术结合在一起,实现钻进过程中井斜角自动测量和纠偏。垂直钻井系统中央控制器,是垂直钻井系统实现井下自动化控制的核心电子模块,主要功能包括读取测斜模块测量的井斜和高边工具面角信息,通过预先设定的控制策略,控制液压执行器的开启和关闭,从而实现系统的纠斜功能;同时中央控制器具有记录井下数据、同地面设备通信、系统自捡和现场调试等功能。下井实验证明了中控设计的合理性。     

数字化钻井系统信息资源的开发利用问题研究

数字化钻井系统信息资源的开发利用是数字化钻井系统设计的重要问题,其信息资源包括钻井参数、生产运行和管理参数等。在钻机设计之初就应将获取信息资源的物理单元作为数字信息组件模块进行机电一体化设计,使其成为钻井现场局域网的节点,使钻井系统信息资源在钻井工程设计与管理、钻井数据库与专家决策、钻井操作监控与管理等方面得到充分利用。     

钻井液脉冲传输速度的分布规律研究

地面与井下的信息传输是井眼轨道自动闭环控制的技术。目前,地面与井下的无线信息传输系统主要是采用钻井液脉冲方式,研究钻井液脉冲传输速度的分布规律,可以了解钻井液脉冲的传输机理及其影响因素,进而为建立井眼轨迹的自动闭环控制系统奠定基础。     

数字化钻井系统现场设备信息模块的设计

现场设备信息模块是数字化钻井系统的重要组件模块,讨论了现场设备信息模块的划分、设计准则和主要设计内容。以钻井泵的数字信息组件模块为例,采用模块化设计方法、现场设备网络的开放网络和现场总线解决方案设计的钻井泵数字信息组件模块,具有传输信号稳定、可靠性高、抑制噪声能力强、组建现场网络成本低等特点。试验测试证明了采用该设计方案设计的钻井泵数字信息组件模块的适用性和可靠性。     

网络化钻井工程协同虚拟设计系统研究

针对网络环境下钻井工程设计的特点,提出网络化钻井工程协同虚拟设计系统的概念和体系结构。运用计算机支持协同工作和虚拟现实技术,建立了基于多智能体的钻井协同虚拟设计平台和分布式远程沉浸平台。面向钻井工程群体设计工作流,网络化协同虚拟设计系统以钻井工程协同数据仓库为支撑,能使跨地区部门的钻井工程设计人员在群体协同工作时具有足够的协同性、可视性和临场感,实现了多方设计人员协同、分散、并行进行远程沉浸式钻井工程异地协同虚拟设计和决策分析工作。详细讨论了系统的功能和关键技术。本系统的应用,使钻井工程设计实现了资源、信息和知识的共享。