智能钻柱设计方案及其应用

用旋转导向钻井工具在复杂地质条件下钻复杂结构井、特殊工艺井以及建设智能油井是21世纪的重要课题和发展方向之一。分析了钻井液脉冲无线随钻传输以及电磁波传输所存在的问题,指出采用导线传输方式既能由地面向井下输送足够的电力以电控井下仪表传感器和专用硬件,同时又能建立10^～10^6b／s的超高速率传输多类参数的有线实时双向闭环钻井信息“高速公路”。提出了智能钻柱的设计思路及方案,并分析了智能钻柱的功能、优点。     

智能油井管在石油勘探开发中的应用与发展前景

指出了钻井液脉冲无线随钻传输以及在井下用电池或涡轮发电机供电所存在的问题.先进的钻井、完井、采油技术需要既能由地面向井下输送足够的电能以电控井下仪表、传感器等钻井硬件,同时又能建立104～106bps的超高速率传输多类参数的有线实时双向闭环钻采信息"高速公路".介绍了智能钻柱的形成与发展,指出了智能油井管在石油勘探开发中应用的功能、优点及发展前景,提出了智能钻杆的设计、研制方案及与智能钻柱配用的多种电控井下硬件等创新点,认为智能油井管是实现智能钻井、完井和建设智能油井以及智能化油田的技术关键和创新工程.     

钻柱中声波传输系统样机的研制

声波传输是一种具有极大潜力的井下信息无线传输技术。在方案设计的基础上,研制出基于钻柱信道的由井下声波发射装置和地面声波接收换能器组成的声波传输系统样机。开展了样机试验井试验,检验了声波传输系统样机的性能,测试了钻柱的频谱特性。通过试验井试验数据对声波在钻柱中传播的衰减、噪声和多途干扰等进行了分析,得到了井下无线信息传输系统的可用信号频率、编码方法等,证明用声波在钻柱上进行数据传输是可行的。     

复杂地质条件下复杂结构井的钻井优化方案研究

在复杂地质条件下钻复杂结构井及特殊工艺井时,在地质和工程方面存在许多不确定性因素和复杂性问题.随钻导向、实时优化、井下动态诊断及其集成技术是解决这些难题的有效途径,基于智能钻柱,提出了把上述三项技术集成为一个整体的集成化的SOD系统;应用智能钻柱及其相关配套技术能提高双向闭环信息传输速率达10⁴～10⁶bps,同时能从地面向井下输送10～25kW的电力.给出了智能化钻井“导向—优化—诊断”集成系统总体结构设计方案.该系统能使地质条件透明化,使钻井过程简化并能提高钻井效率,有利于精确控制井身轨迹,可随钻分析钻柱(尤其是底部钻具组合、钻井工具)的力学行为,能优化钻井过程,实时识别和处理井下异常工况,能降低钻井成本约20%.     

智能钻井发展现状研究

鉴于海洋钻井平台上严峻的生存环境以及智能钻井在安全、质量、成本、时间等方面具有相对于传统钻井的优势,智能化成为了钻井设备发展的必然趋势。智能钻井主要分为井下工具的智能化、井上智能钻井系统和高速大容量的信息传输通道。学科综合和信息的高效传递是智能钻井的显著特征。在海洋钻井和复杂地质情况下,智能钻井必将得到极大的应用。总结了近年来石油钻井行业在智能化方面取得的进展。认为信息的高效传递、工具小型化、井下机器人和智能钻井系统与智能井下工具的结合是智能钻井的发展方向。     

地面钻柱扭摆方法释放井下摩阻的研究进展

滑动钻井中井下钻柱摩阻的释放问题,是制约现代钻井作业向更深、更远目标快速钻进的难题。地面钻柱扭摆方法是一种最具有发展前景的释放井下钻柱摩阻效应的措施。详细评述了国内外机械扭摆运动/钻柱/井筒的相互作用规律、井下钻柱在地面扭摆运动作用下的力学行为特征、钻柱地面扭摆运动的行为控制方法等方面的研究进展,以此为基础,提出了地面钻柱扭摆方法释放井下摩阻效应的未来研究重点。     

一种智能钻杆的现场试验显示了其技术实用性

新研发的智能钻柱组成部件每秒可以传输数据2Mbit,并且经过测试成功应用于商业钻井.本文详细叙述了智能钻柱在钻井现场的试验过程,试验主要针对钻井操作过程中整个网络的运行特性以及机械拆卸和组装井下各种测量仪器并使之兼容到智能钻柱网络中.这项新技术可以提高井的产能、减少钻井周期和钻井成本、强化井控安全.该智能钻柱系统包括一条由耐高压管线保护的高速数据电缆.电缆的终端是感应线圈,安装在每个接头的双台肩母扣里的二次扭矩台肩的键槽内.系统设计支持高速、高容量、数以百计的坚固的测量节点之间的双向数据传送,能使我们不只是在钻头上而是在整个钻柱上捕捉关键数据.另外,它还支持高可靠性的随钻测量工具并且可以同步控制井下工具.与普通钻机程序相比系统提供了更加稳固、可靠的操作.     

智能油田和智能钻采技术的应用与发展

智能油田是21世纪的发展方向之一,是利用内嵌导线的智能油井管建设一套连接地面与井下的闭环信息系统,可伴随作业过程实时指导各项技术的应用和勘探开发方案的执行与管理。指出了智能油田和智能油井的目标和总体结构。利用基于Web的面向多智能体的应用软件平台,应用虚拟现实技术和协同决策的方法为不同地域的多方专家创建一个具有临场感的远程协同决策环境。智能油田和油井不仅能连接作业现场与油田基地的信息,尤其能连接地面与井下的信息,地面与井下的连接是关键技术。国外现场应用表明,智能油田及智能钻采技术具有良好的技术效益和社会效益。     

钻柱振动录井的研究现状及发展趋势

钻进过程中钻头破岩会引起钻柱的轴向、横向和扭转振动,这种振动携带了井下钻头、所钻地层和钻柱的信息.利用在钻柱顶部测量的振动信号,监测井下钻具的工作状态,获取钻头下方地层特性的技术称之为钻柱振动录井.对钻柱振动录井技术的基本原理、钻柱振动特征、测量仪器、数据处理方法和存在的主要问题及发展趋势作了系统分析,认为:钻柱振动录井可用于井下工况监测、地层评价与钻前预测,具有很好的发展前景;钻柱的传播效应使井下振动信号发生了强烈畸变,发展钻柱振动录井的关键是引入新型信号分析方法,分离钻头、钻柱、地层信息,有前景的方法包括反褶积、小波分析、独立成分分析等;无线传输、多参数、多分量钻柱振动测量手段的应用将有助于信号分析和井下信息提取.     

钻井井下声波遥测网络

<正>加拿大XACT井下遥测公司在壳牌和BP两大国际石油公司的支持下,开发成功了钻井井下声波遥测技术,并投入了商业应用。这一技术是使用压电或电磁材料产生纵波,纵波沿钻柱高速传输至地面的一种信号传输技术。它可消除钻井液脉冲传输只能针对井下单一位置进行传输的局限,沿管柱多点测量压力、温度、扭矩、挠度、拉力等数据。全程连续提供全井筒和管柱信息,可在任意环境下提供高速、实时数据传输,并实现地面与井下的双向通信,传输不受井深和水深的影响。声波遥测网络工具由信号发生系统、传输系统和接收系统组成。信号发生系统采用压电或电磁换能器作为声波发生器,其他     

自动化智能化钻井技术进展

在介绍旋转导向钻井技术和地质导向钻井技术等近几年来钻井新技术发展的基础上,阐述了下一步钻井技术的发展方向,构建了自动化智能化钻井新技术的发展框架;通过开展随钻地震技术、近钻头测量技术等钻井新技术的研究攻关,实现钻井过程的随钻预测及自动控制;通过开展智能钻杆技术实现井下数据与地面数据及控制指令的高速率传输,最终形成闭环钻井系统,实现自动化智能化钻井。     

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。     

磁耦合有缆钻杆关键技术与发展趋势

作为高速井下网络通讯部件,磁耦合有缆钻杆利用水眼内的同轴电缆实现信号的高速传输,利用钻杆两端的磁耦合线圈实现了钻杆间的无线通讯,磁耦合通讯使磁耦合有缆钻杆不影响常规接单根等钻井工艺。借助数据服务器、无线短节、中继器、井下单元及各种有缆钻具等功能部件的配合,磁耦合有缆钻杆系统能够实现地面及井下数据的组网通讯,具有高速、双向、全天候的传输特性。磁耦合有缆钻杆的关键技术包含:高速调制解调器、井下令牌环网、虚拟串口技术及分布参数测量等(基于高速调制解调器的井下令牌环网是高效的组网技术);虚拟串口技术便于第三方厂家快速利用磁耦合有缆钻杆连接自己的测量工具;分布参数测量以较低的成本实现了全井筒的状态监控,在控压钻井、井控安全、钻井参数优化等方面有重要作用。智能(自动化)钻井是钻井业的发展趋势,磁耦合有缆钻杆的独特特性使其适用于智能(自动化)钻井。在减少应用成本的情况下,磁耦合有缆钻杆能够进一步开拓市场。     

智能钻杆研究现状及海隆电导通钻杆的试制

简述了智能钻杆的研究意义、发展过程、研究现状及存在的问题,将电导通作为智能钻杆研究的关键,提出了在钻杆内实现电导通的首要研究目标,并进行了智能钻杆的试制。结果表明,试制的智能钻杆实现了电导通,达到了设计提出的目标和要求,即向井下传送的电功率达1 kW,适用环境温度为180℃,循环泵压不低于40MPa。     

空气钻井随钻信息处理方法研究

为了保障空气钻井的正常钻进和井场安全,设计了基于无线通讯和总线技术的空气钻井随钻信息监测系统,建立了井下燃爆检测数学模型。系统采用工业级无线数据发送接收模块实现工业计算机和数据采集模块的数据交互,下位机通过485工业控制总线连接数据检测模块,通过无线传输模块实现现场数据的被动查询;上位机检测软件采用多传感器数据融合技术进行数据处理,有效地消除了信息模糊性和传感器不稳定对系统的影响。现场应用表明,系统能够及时发现油气层和预防可燃、有毒气体的泄漏,可进行井下出水、卡钻等事故的判别。     

基于数据仓库的钻井工程智能决策支持系统研究

以实现钻井工程网络化、信息化以及管理科学化为目标,提出了利用数据仓库技术建立计算机支持的钻井工程决策智能系统,阐述了系统的结构设计、数据仓库系统的体系结构及实现方法.运用数据仓库技术和网络通信技术,针对整个钻井工程的各个环节,研究和开发了以强大的钻井工程数据仓库为支撑,可满足不同层次和部门的工程管理及技术人员决策需求的智能支持系统,以实现科学化决策.     

智能完井系统的关键技术分析

智能完井技术近几年来发展迅速，国外已?形成了比较系统的智能完井技术，国内在这方面的研究相对较少，而采用智能完井的智能油田是未来的发展方向，因此加强此方面的研究工作已?非常必要。通过对国外智能完井技术的研究分析， 得出智能完井系统的关键技术包括井下生产流体控制，信息采集，数据传输，地面数据采集、分析和反馈系统4部分，其中井下生产流体控制是智能完井关键技术中最重要的一部分，国内应该首先对这方面展开研究。另外，智能完井技术牵涉面广，涉及到机械、电子、通信、软件等多方面的内容，是一个系统的工程，因此要分系统、分专业针对其内容来联合开发，从而为实现智能化油气田奠定基础。