井眼防碰监测中的风险信号特征识别

随着海上加密钻井技术的广泛应用,井眼碰撞风险也急剧增加。为保证海洋石油资源的安全、环保开发,确保钻井施工的顺利进行,提出一种基于检测钻头运动诱发的振动信号识别井眼趋近生产井套管的方法,并在多口防碰风险很高的钻井施工中应用,取得满意的效果。以南海油田某区块W6H井实施的钻井防碰监测为例,对现场监测过程中不同工况下的信号特征进行识别,对风险信号特点进行了归纳,为防碰监测系统的改进和防碰工艺技术的不断完善提供实践与技术支撑。     

钻头振动波井眼防碰监测系统及其现场试验

现有的井眼防碰检测技术均建立在井眼测量轨迹数据和钻进中对异常现象判断的基础上,由于各项数据误差及井下情况的不确定性,致使防碰作业存在极高的危险性。为此,根据现场实际防碰钻进时人工监听方法得到的启发,研发了钻头振动波井眼防碰监测系统：通过安装在套管顶端的加速度传感器采集井下沿套管传播的钻头破岩时产生的振动信号,并对信号进行特征提取以判断钻头趋近邻井套管的程度,利用计算分析软件实现信号特征显示,当信号特征值超过门限值时实现报警,由定向井工程师及时进行井眼防碰扫描,决定是否改变井眼轨迹。通过对比分析不同工况下监测系统采集振动信号的时域特点,认识到钻头钻速、钻压对钻头振动信号的影响,经过频域分析得到钻头振动信号的频域范围在200～400 Hz。该监测系统操作简单、不影响正常的油气井生产及钻井施工,目前已经在中国渤海、南海等区块进行了先导性试验,为井眼防碰技术发展提供了一条新的技术思路。     

井眼防碰技术存在的问题及主动防碰方法探讨

意外的井眼交碰会为人类及环境带来潜在的甚至灾难性的后果,为减小此类事故的发生提出了井眼防碰技术,该技术在钻井应用中效果较差。结合井眼轨迹测量及计算理论与实践,对现有防碰技术进行了分析,得出导致井眼防碰工作失败的因素包括施工井随钻测斜数据存在误差,邻井轨迹参数精度低、失真或缺失,轨迹拟合方法过于理想化,防碰扫描方法存在缺陷等4方面。基于低精度的数据,过于理想化的轨迹拟合方法拟合出的井眼轨迹偏离实钻井眼轨迹,防碰扫描出的失真的轨迹间的相对关系难以等同于实钻轨迹间的相对关系。为此,提出了主动防碰理念, 认为主动防碰方法将成为未来井眼防碰技术的发展方向,并列举了3种可能解决防碰问题的主动防碰方案,即声波探测防碰技术方案、电磁波探测防碰技术方案、射线探测防碰技术方案,并就这几种方法的原理及优劣性进行了介绍。     

海上丛式井网整体加密井眼轨迹防碰绕障技术应用

海上油田综合调整过程中,井眼防碰已经成为制约丛式井网加密钻采的关键因素。针对海上油田单平台井数多、井间距离小、丛式井网密集的特点,利用井眼轨迹优化和防碰绕障设计,实施丛式井网整体加密钻采井眼轨迹防碰绕障技术。在绥中36-1油田L平台应用效果证明,该技术能够有效防止井下碰撞事故的发生,减小钻井施工的难度。     

芳90-96钻井平台小井距定丛井防碰技术研究

为防止芳90-96钻井平台小井距井眼施工发生相碰,施工前进行了丛式定向井井排线的优化设计、造斜点的优选和造斜率的优化,施工中直井段应用MWD进行随钻监测,造斜段进行三维轨迹绕障,稳斜段加密测斜防碰,成功完成了该钻井平台8口井防碰施工,为小井距定丛井钻井防碰积累了宝贵经验。     

基于振动波原理的钻井防碰监测及预警技术

为了防止丛式钻井碰撞事故的发生,设计了丛式钻井防碰监测及预警系统。系统利用振动波在地层中的传播规律和特点,研发出根据振动信号的变化来预测钻头是否趋近或碰撞风险邻井的办法,并开发出相应的软、硬件设备。在渤海油田的现场应用证明,浅层钻井防碰监测及预警效果良好,可有效提高丛式井钻井效率。     

南海某高温高压气田丛式井表层大尺寸井眼防碰技术

海上油气田通常以丛式井方式开发,井数多、井口密集、井槽间距小.南海某气田地层压力梯度变化大、台阶多,其井身结构较复杂,表层660.4 mm井段进行集中批钻作业时井眼碰撞风险高.文章介绍了南海某气田表层钻井防碰的技术难点,针对性提出表层大尺寸井眼综合防碰技术对策,并深入分析各项技术的关键点.该项技术在南海某气田表层井段...     

天车防碰系统浅析

天车防碰系统是石油、天然气、盐业、地矿等钻探作业中,钻机游动滑车顶撞天车事故安全预防的保障系统。随着微电子学、传感技术、自动化控制的迅猛发展,这些技术已经完全应用于天车防碰系统中,出现了新一代的数显防碰装置。在钻井过程中,     

定向井防碰地面监测系统设计及现场试验

随着陆地和海上油气勘探开发程度的不断提高,丛式井和加密井正变得越来越普遍,而受老井网加密调整使井间距离更密、老井测斜数据不完整或不准确、井眼轨迹控制产生误差等因素的影响,钻井过程中易发生井眼碰撞,对钻井和油田的正常生产构成了潜在威胁。根据振动波的传播机理,提出了一种定向井防碰地面监测方法,设计了一套定向井防碰地面监测系统。该系统在渤海某海上油田区块钻井现场进行了试验:借助定向井设计、随钻测量资料,利用Compass软件分析了在钻井与邻井的中心距,并对危险井段进行了监测;根据采集到的钻头振动信号特征,分析了钻头对危险井筒的趋近。现场应用结果表明:钻头钻水泥塞过程中,在钻井套管头处振动信号强度很大,该系统可通过识别钻头振动信号判断钻头靠近或钻遇了邻井水泥环和套管;在邻井套管头采集到的钻头振动信号的振幅,随在钻井和邻井的中心距的增加呈一定的衰减关系,可根据该关系和分离系数判断井眼碰撞的风险。      

防过冲游车防碰系统设计

为了避免游车机械事故或人身伤害事故的发生,设计了一种防过冲游车防碰系统。该系统以嵌入式系统为核心,通过检测增量编码器的信号,实现游车在上下移动过程中的实时监测,在出现上碰天车、下砸平台、过速下冲的事故征兆时自动刹车,从而减少钻井作业事故的发生。     

小波包变换在井眼防碰振动信号处理中的应用

随着海上油气田加密井调整开发技术应用越来越普遍,钻井过程中井眼碰撞的风险也成了一个不容忽视的问题。在采用钻头振动波方法进行丛式井防碰监测时,将小波分析应用于复杂环境下钻头振动信号的特征提取。采用小波包对信号的各频带进行分解,将信号分解成不同尺度域,得到信号在不同频带内的能量分布特性,通过能量大小对比分析,得出了振动特征显著的4个尺度。对特征尺度进行功率谱分析发现,其信号幅值和能量集中在200～300 Hz范围内;当钻头趋近邻井套管时,信号特征分量发生显著变化,为防碰信号处理提供了新的思路。     

钻井气体监测仪系统的研制

钻井气体监测仪系统是石油钻(修)井行业中一种非常重要的安全生产监测设备,能准确地监测钻(修)井过程中从井筒中返出的H2S、可燃气等有毒易爆炸气体的质量浓度。当气体质量浓度超过设定值时产生报警,便于司钻和钻(修)井监督部及时采取措施。介绍了钻井气体监测仪系统的原理、组成、技术参数及关键技术。     

油田污水处理监控系统设计

针对老油田在开发过程中含水量的增加,日产含油污水量增大,造成土壤、地面水体的污染日趋严重的趋势,油田污水的二次处理越加得到重视。根据油田污水处理的过程和特点,设计了1套基于工控软件的油田污水处理监控系统,对污水处理过程中的重要参数进行了监控,并对其中重要的加药部分进行了控制方法的研究,提高了污水处理质量。     

钢丝绳式隔水管张紧器监控系统设计

为了采集张紧器运行过程中各项重要参数,实时掌握张紧器状态,依据海洋钻井隔水管张紧器控制系统工作原理,设计了钢丝绳式隔水管张紧器远程监控系统。监控系统包括张紧器液缸与蓄能器之间的抗反冲控制、液缸和钢丝绳位移检测、升沉运动检测、钢丝绳寿命与维护提醒等7个功能模块。针对隔水管张紧器的3种事故工况,设计了状态判断与系统维护软件算法流程。进行了界面设计,介绍了监控软件的应用情况。该钢丝绳式隔水管张紧器监控系统自动化、智能化程度高,为隔水管张紧器的安全性、可靠性提供了多重保障。     

超低功耗井下监测仪器设计

通过对常见集成电路工作模式及其功耗的分析;提出一种适合在油井下工作的超低功耗数据采集系统的设计方法。由于降低了系统功耗,因此,不需要电缆供电就可以在不影响正常生产的情况下完成对油井生产过程的动态监测。此餐,该设计方法将看门狗监控电路与降低功耗结合在一起,在降低系统功耗的同时提高了系统可靠性。实验说明,该系统在断续工作状态下也能正常采集数据。最后,给出了一个实际系统在各种没荼模式下的实际工作电流值。     

井下安全监控系统设计与实现

针对目前国内井下故障频发,而预警效率低、安全监测技术较为滞后的问题,设计研制了一种具有自主知识产权的井下安全监控系统。该系统可以直接测量近钻头力学参数和工程参数,利用钻井液脉冲将所测参数实时传输至钻井风险分析评估模块,该模块通过分析计算接收到的数据判断钻井风险类型,并评估风险等级。现场试验表明,井下安全监控系统功能完善、性能稳定,风险评估准确率大于95%,部分技术指标达到了国外同类监测系统的水平。研究表明,井下安全监控系统可以降低深部复杂地层钻井风险和钻井成本、解决深部复杂地层井下故障预警效率低等问题,可以产生较大的经济效益。