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。     

随钻压力测量系统的研制与现场试验

井底环空压力与地层压力的平衡关系是影响钻井作业安全的重要因素。由于井下工况复杂多变,而目前通过水力模型理论计算所得的井底压力与实际压力值存在较大的误差。文中介绍了一种可以测量近钻头处钻压、扭矩、环空压力、环空温度及钻柱内压力等参数并将测量数据实时传输至地面的随钻压力测量系统（PWD）。依靠PWD的实时测量数据,可以实时修正井筒水力模型,解释井底工况,预测钻井事故。现场试验证明,该测量系统测量参数准确、工作稳定可靠。通过与存储式PWD测量数值对比,该测量系统有较高的测量精度,具有实时传输测量数据功能,可为钻井作业提供有力的技术支持。     

充气欠平衡钻井 MWD信号衰减原因分析与解决方法

充气欠平衡钻井中,井下随钻测量设备 MWD发射的钻井液脉冲在传播的过程中衰减程度很高,地面设备无法完成对井眼轨迹的监测与控制。通过建立充气欠平衡钻井 MWD信号传输模型,分析制约压力波信号传输的因素,提出调整地面接收器安装位置和改造注气方式两种解决方案并进行现场试验。结果表明:地面传感器的安装位置对信号接收没有影响;改造注气方式将气液充分混合后对信号传输有一定的改善作用,可以提升 MWD的有效测量距离。     

海洋钻井MWD现场常见问题分析与控制

MWD无线随钻测井系统的主要特点是一边钻进一边测井,它在完成钻井任务的同时完成随钻测量和控制井眼轨迹的任务。井下仪器将测得的数据编码,按照编码脉冲器发送相应的脉冲信号。改变钻井液瞬间压力,被改变的压力信号被压力传感器检测到并传送到地面计算机Insite软件,地面Insite软件再将压力信号转换成电信号进行解码,从而得到预期测量数据。本文介绍了MWD随钻测井系统在海洋石油钻井中的常见问题,Insite软件解码困难,并描述了MWD在海洋石油钻井平台的工作过程及Insite软件的解码情况,并分析了常见的信号不稳定问题、软件解码困难问题及解决方法。     

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。     

旋转导向钻井地面监控系统研究

为了将井眼轨迹以及其他有关的钻井参数用图形和数据三维可视化地显示出来,便于现场工程技术人员直观地掌握和分析钻头所在位置以及井下导向工具对井眼轨迹的控制情况,研制了地面监控和井眼轨迹可视化子系统,该系统是调制式旋转导向钻井系统(MRSS)的指挥中心。可实时监控井下导向工具,控制井眼轨迹按设计的轨迹逼近靶区并中靶。文中介绍了MRSS地面监控子系统的总体设计;在导入设计数据和实时采集MWD上传的实钻数据的基础上,进行了设计井眼和实钻井眼的轨迹描述、轨迹偏差分析和轨迹修正设计、进而计算出MRSS轨迹控制参数及相应的下传控制指令;研究了控制指令下传给井下导向工具的方式并给出最佳指令编码方案。系统的各项功能集成在一个一体化的地面监控和井眼轨迹三维可视化软件系统中,是信息化、智能化钻定向井的创新工程。     

钻井液脉冲信号传输影响因素分析

在应用钻井液脉冲式无线随钻测量仪器进行井眼轨迹监测与控制时,钻井液脉冲信号在传输过程中经常会受到井深、钻井液性能、空气包、井底动力钻具等因素的影响,给正常的井眼轨迹监测与控制带来一定困难。详细分析了这些不利因素对脉冲信号传输带来的影响,并结合具体施工经验给出了解决的方法。      

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。     

一种井底压力实时采集传输系统的研制

井底压力是钻井介质作用于环空井底所产生的压力,其大小直接影响着井筒压力系统的平衡与否。井底压力的设计需要考虑地层坍塌压力、地层孔隙压力、地层破裂压力以及地面处理设备的能力和井控设备的控制能力,是关系着整个钻井过程安全的一项重要参数。以往钻进过程中的井底压力都是通过实测立管压力与计算模型和相关公式、软件计算得出的,由于井筒流体流动（特别是存在多相流流态时）的复杂性,理论模型的建立时往往会简化“边界条件”,其计算结果与实际存在一定偏差,往往导致现场控制失误。文章介绍一种可以动态、精确采集井底压力、温度等参数,并实时传输至地面的系统,以实现对井底压力精确控制。     

顺北油气田超深高温水平井井眼轨迹控制技术

顺北油气田储层埋藏深、井底温度和压力高,导致MWD仪器故障率高,超深高温水平井下部高温井段有时无MWD仪器可用,井眼轨迹控制难度较大。为了降低该油气田超深高温水平井轨迹控制难度并提高钻井效率,对水平井井眼轨道设计与井眼轨迹控制进行一体化规划,将顺北油气田超深高温水平井井眼轨道设计成造斜率“前高后低”的多圆弧轨道,优化钻具组合和钻进参数;对于下部无MWD仪器可用的高温井段,采用单弯单稳定器螺杆钻具组合进行复合钻进,以控制井眼轨迹。研究和应用结果表明,采用单弯单稳定器螺杆钻具组合进行复合钻进,根据复合钻进井斜角变化率预测结果优化钻具组合和钻进参数,可以解决顺北油气田超深高温水平井下部高温井段无法应用MWD控制井眼轨迹的问题,降低井眼轨迹控制难度,提高钻井效率。