随钻核磁共振测井静磁场温度特性仿真研究

为探究随钻核磁共振测井探头中目标区域静磁场的温度特性,在现有磁体系统结构基础上,首先利用有限元仿真分析了磁体系统中各个材料对静磁场的影响,然后分别利用有限元仿真和实测得到了不同温度下同一探测点的静磁场变化规律,且有限元仿真结果和实测结果比较吻合.通过有限元仿真分析了不同温度下的核磁共振有效区域分布,分别讨论了核磁共振射频场中心频率不变和可变2种情况下有效区域的分布情况,在保证有效区域位置不变的前提下,重点分析了对应射频场中心频率的调整策略.结果表明,所建立的随钻核磁共振测井静磁场有限元仿真模型可以方便有效地给出射频场中心频率随温度的调整策略,为探头的优化设计与工程应用提供数据参考,具有实际指导作用.     

MRIL-P型核磁共振测井仪探头磁场数值模拟

核磁共振测井仪的静磁场和射频磁场分布决定了仪器的测量频率、探测区域和探测深度、磁场梯度、信号强度等参数.推导出了核磁共振测井仪器磁场的数学物理模型.以居中型核磁共振测井仪MRIL-P探头为例,建立核磁共振测井仪探头结构模型,利用有限元法模拟探头静磁场和射频磁场的分布.认为在探测区域内其静磁场为梯度磁场.研究静磁场和射频磁场的分布特性和匹配关系,通过优化天线结构使射频磁场和静磁场匹配.利用三维磁场扫描对静磁场数值模拟结果进行验证,验证结果表明数值模拟与测量结果具有良好的一致性.认为利用有限元方法在进行核磁共振测井仪探头磁场的数值模拟可提高计算速度和精度.     

旋转磁导向系统井下磁源优化设计

为了提高随钻探测过程中永磁体磁源的磁性能,增大磁源信号的使用范围,对旋转磁导向系统井下磁源进行了优化设计研究。根据电磁场理论及所用磁源的特点,建立了圆柱形永磁体电流模型;利用矢量磁位方程推导出圆柱形永磁体截面直径和长度与其空间磁场强度的关系,圆柱形永磁体的截面直径和长度决定了其空间磁场强度;并对不同几何参数的圆柱形永磁体和其所在磁短节的空间磁场强度进行了测量和分析。永磁体长度一定时,直径从10 mm增大到20 mm,其空间磁感应强度增加了近80%;长度从50 mm增大到100 mm,其空间磁感应强度增大了近200%。试验表明,内部并排平行放置永磁体的磁短节空间磁场强度与圆柱形永磁体的直径和长度均呈单调递增关系。等体积永磁体的空间磁场测量结果表明,长度与直径之比越大,永磁体空间磁场越强。因此,合理设计永磁体的几何参数,可以增强磁短节的空间磁感应强度,提高测量的准确性。      

井下随钻核磁共振流体分析装置设计与试验验证

为了在随钻条件下对井下地层流体类型及特性进行原地实时分析,以井下随钻应用为约束条件,提出了井下随钻核磁共振流体分析方法,仿真分析了钻铤尺寸约束下的物理空间,优化了小型核磁共振分析装置设计方案;在此基础上,研发出适于钻铤空间条件的小型核磁共振流体传感器,并制作了全尺寸井下随钻流体核磁共振分析仪短节原型机。井下流体样品的T₂谱试验结果表明,不同流体信号具有明显的响应特征和高信噪比。井下随钻核磁共振流体分析装置为井下流体分析提供了一种新的测试方法,也为核磁共振技术在井下随钻测量中的应用奠定了基础。      

综合考虑成本和钻速的PDC钻头钻进参数优化设计

传统的钻进参数优化模型不适用于PDC钻头。针对传统模型的不足,在牙轮钻头钻进参数优化理论的基础上,引入钻井成本和钻速权重系数,结合PDC钻头钻速方程、磨损方程和钻速随累积进尺的变化规律等基本方程,建立了钻井成本和钻速双目标约束下的PDC钻头钻进参数优化模型。该模型可根据降低成本或提速的具体目标设置钻井成本系数和钻速系数,在同时考虑成本和钻速的条件下对钻进参数进行优化设计。川西新场地区实钻资料的计算结果显示,经过参数优化后PDC钻头的单位进尺成本降低,同时钻速提高,这表明该模型可以用于双目标下PDC钻头钻进参数的优化设计。      

随钻核磁共振测井仪的关键技术简介

针对随钻核磁共振测井的核心问题即安装在钻具上的仪器的过度震动或侧向运动所导致的核磁测量共振区和极化区的不一致以及内部磁场变化的问题,以哈里伯顿公司的MRIL-WD和斯伦贝谢公司的proVISION随钻核磁共振测井仪为例,介绍了随钻核磁共振测井中所采用的关键技术.MRIL-WD采用对运动不敏感的T1测量技术,而proVISION则采用了改进的T2 CPMG采集技术和实时测量钻杆运动的关键技术.     

元坝气田长兴组储层随钻录井评价技术

针对元坝气田气藏复杂的特点和实施水平井的难点,随钻测井技术（LWD）不能满足碳酸盐岩地层随钻岩性识别和储层评价的要求,通过对岩屑薄片分析、岩屑核磁共振分析、综合录井参数等方法的集成应用研究,开展随钻储层物性快速评价和储层随钻综合评价。通过对比分析建立了核磁共振录井储层分类评价标准、优选了储层综合评价地质指标,统计形成了地质指标分类及权重系数,利用与获产密切相关的地质指标建立了综合评价系数,最终形成了元坝气田长兴组储层随钻综合评价技术,实现了对长兴组储层的随钻录井评价,提高储层物性的随钻录井评价准确度。通过准确识别和追踪优质储层,为优质储层预测、轨迹优化与调整提供技术支持,实现了水平井长穿优质储层的目的,成果在12口水平井应用后,有9口井有效储层钻遇率在70%以上,平均有效储层长度和钻遇率分别达679.6 m和75.4%。     

核磁共振随钻测井技术进展及其应用

本文阐述了核磁共振随钻测井(MRILWD)技术最新进展。介绍了哈里伯烦核磁共振随钻测井仪MIUL-WD^TM的结构、工作原理和工作模式，以及T1处理及解释方法。给出了核磁共振随钻测井的应用实例。通过与电缆核磁共振测井仪器的比较，指出核磁共振随钻测井技术将得到更加广泛的应用。     

随钻核磁共振测井T2水谱重构方法与低电阻率油层识别

以渤海A油田馆陶组储层为例,分析了不同流体性质储层的随钻核磁共振测井响应特征。轻质油储层的T2谱呈现宽缓的丘陵状,且会显示拖尾现象; 水层的T2谱呈现陡尖的山峰状。在此基础上,提出了一种基于三维网格技术重构水谱识别低电阻率油层的方法。该方法选取不同孔隙结构的水层段随钻核磁共振测井T2谱,以随钻自然伽马、随钻核磁共振总孔...     

磁性随钻测斜仪所需无磁钻具长度及影响因素研究

钻井过程中,磁性随钻测斜仪需要放置在无磁钻具中,以避免铁磁钻具磁化后感应磁场的干扰,但针对无磁钻具长度选取及影响因素的理论研究较少。为此,利用ANSYS有限元软件,建立了三维静态均匀强磁场,模拟得到了磁性随钻测斜仪所需无磁钻具的长度,并分析了井斜角、方位角、铁磁钻具壁厚和铁磁钻具长度等因素对磁性随钻测斜仪所需无磁钻具长度的影响。分析结果表明,磁性随钻测斜仪所需无磁钻具的临界长度与井斜角、方位角无明显的相关关系,与铁磁钻具壁厚、长度正相关;根据模拟数据,分析了井斜角和方位角对方位角偏差的影响,认为当存在固定轴向干扰磁场时,方位角偏差随井斜角、方位角变化而变化,这与施工经验相吻合。无磁钻具长度的优化方法和优化结果,为实际工程应用中磁性随钻测斜仪所需无磁钻具长度的优选提供了理论依据和参考。      

大斜度小井眼随钻扩眼钻柱动力学研究

随钻扩眼钻井技术是一种能有效解决小井眼钻井难题的重要技术,但存在钻柱动力学稳定性差、扩眼效果不理想和钻速低等问题.文章针对TH-A井(φ)149.2 mm大斜度小井眼随钻扩眼至(φ)170 mm井眼作业过程,基于有限元力学分析方法,建立了适合大斜度小井眼的随钻扩眼钻柱动力学模型,采用Newmark法进行随钻扩眼有限元动力学模拟,研究BHA在小井眼中的运动状态,分析钻柱各关键位置处扭转角速度、扭矩、等效应力、井口轴向力及扭矩的时间响应.模拟结果与实测吻合较好,为研究随钻扩眼钻柱的振动特性,优化随钻扩眼措施提供了理论支持.     

管柱形磁源空间磁场矢量引导系统研究

介绍了国外的各类电磁场/磁场矢量引导系统的结构和应用范围,对磁场矢量引导系统核心部件进行了研究,建立了适合于与钻头相连接的管柱形磁体的三维空间磁场模型.应用磁体空间磁场规律的基本公式,推导了管柱形永磁体的三维空间磁场规律计算公式.根据磁探测系统测量到的磁场分量,利用规律计算公式和相应辅助计算软件,得到管柱形磁体源与磁探测系统之间矢量距离的计算规则,并对矢量距离计算规则进行了验证和分析.     

邻井随钻电磁测距防碰计算方法研究

为了解决丛式井邻井井眼防碰问题,对邻井随钻电磁测距防碰计算方法进行了初步研究。在了解邻井随钻电磁测距防碰工具结构与工作原理的基础上,将磁源看作磁偶极子,利用磁偶极子法分析了磁源周围磁场的分布规律,建立了邻井套管磁化磁场计算模型和探管处磁感应强度计算模型,确立了丛式井邻井随钻电磁测距防碰计算方法,并利用数值模拟方法分析了探管内磁源间距、磁源磁矩和套管相对磁导率等参数对探管处磁感应强度的影响。探管处磁感应强度与磁源间距、磁源磁矩、套管相对磁导率和直径等参数呈正相关,合理设计工具的关键参数,可以增强探管处的磁感应强度,提高工具测量的准确性。研究结果表明,邻井随钻电磁测距防碰工具应用确立的邻井随钻电磁测距防碰计算方法,实时测量计算正钻井与邻井的间距和方位,基本可以满足丛式井导向钻井工程需求,这对丛式井邻井随钻电磁防碰技术的发展具有非常重要的现实意义。      

核磁共振测井仪器研制进展

采用梯度磁场,发射多种工作频率,以提供多种探测深度的数据,使用预极化磁体以提高测井速度,成为当今核磁共振测井仪器的特征。     

基于卡尔曼滤波的动态地质模型导向方法

针对现有三维地质导向技术被动调整导向较多,利用随钻信息进行预判功能不强的问题,提出了基于卡尔曼滤波的动态地质模型导向方法.该方法利用区域地质、测井资料建立包含当前构造与属性认识的初始地质模型;基于卡尔曼滤波方法,对随钻测量和随钻测井数据进行处理,形成靶区目标地层的多个模拟结果;提取与随钻数据匹配程度最高的模拟结果,计算...     

射流清管器等效压降系数模型的建立及分析验证

通过对射流清管过程进行动量和能量平衡分析,建立了等效压降系数计算模型,并利用CFD软件模拟计算了相同运行工况下的等效压降系数,分析验证了等效压降系数与清管器旁通率和气体雷诺数之间的内在关系。研究表明,射流清管器等效压降系数随旁通率的增加呈现微弱减小而后快速增长的趋势,同一旁通率下等效压降系数几乎不随射流气体雷诺数变化而变化;射流清管器结构中的突扩部分对旁通压降的贡献最大,比重接近70%。本文方法计算结果与CFD模拟结果的偏差在6.4%以内,吻合度较高,表明应用本文建立的模型可以较好地计算射流清管器等效压降系数,以此作为射流清管器动态模拟的重要输入参数。本文研究成果对优化射流清管器的设计及对射流清管器模型的修正具有重要的意义。     

随钻震击器安放位置优化设计

在钻井施工作业中,为了有效地预防钻柱卡钻,常常需要在钻柱的某一部位安装随钻震击器。随钻震击器安放位置的不同,将极大地影响着震击效果。现文结合随钻震击器的震击原理,综合考虑震击作用中钻柱的摩阻、钻柱的重力以及不同的下部钻具组合结构的影响,建立了随钻震击器安放位置优化设计模型。实例计算表明,该模型实用有效,可用于定向井、水平井和大位移井中随钻震击器安放位置的优化设计。     

适用于油基钻井液的随钻电阻率成像测井方法

油基钻井液会阻断直流电流通路从而使常规的随钻电阻率测井方法失效,为解决该问题,基于电容耦合非接触电导检测技术,提出了可用于油基钻井液的随钻电阻率成像测井方法。综述了随钻电阻率测量的主要方法,介绍了电容耦合非接触电导检测技术的原理与特点。将电容耦合和电感耦合相结合,建立了油基钻井液条件下的方位测井模拟模型,并利用该模型进行了多种工况下的测井模拟试验,分析了周向位置与电流幅值、电极周向位置与电流相位的关系及钮扣电极成像原理,模拟结果表明,钮扣电极具有方位探测能力,所提出的测井方法具有可行性。设计了地面模拟测井系统,进行了方位测井室内试验,发现该测井系统能够实现地层成像和测量地层倾角,试验结果与实际地层倾角的相对误差仅为4.7%。研究认为,提出的随钻电阻率成像测井方法可以在油基钻井液条件下进行随钻侧向电阻率测量,并且使测得的电阻率成像,从而得到较为可靠的测井结果。      

随钻中子测井仪机械强度计算方法研究

鉴于随钻测井（LWD）对于随钻测井仪器的机械强度的要求,文章研究了随钻中子仪器的机械强度,利用SOLIDWORKS、ANSYS等软件建立并分析随钻中子仪器模型,通过改变几种不同参数中子源仓凹槽的深度、长度等,模拟计算出了中子仪器在受到拉力、压力、扭矩作用时的源仓凹槽部分的等效应力分布图以及受到的最大应力集中值．     

MWD随钻测井仪减振器结构设计与研究

文章介绍了随钻测井仪减振器的结构,对其存在的问题进行了详细分析.现有减振器可靠性差的主要原因是结构设计不合理和选材问题.文章阐述了一种新型的随钻测井仪减振器的设计,对其结构、材料和工艺进行了优化与改进,针对MWD仪器在恶劣的振动环境下容易损坏的情况,通过结构分析结合振动理论,建立了减振结构模型,完成了MWD仪器纵向减振器的设计.通过仿真分析,进行了阻尼材料的优选,并对MWD仪器进行了减振优化;在结构上采用了双花键结构,既保证了最大限度的隔振,又保证了一定程度的连接刚度.结果表明:该设计有效地解决了随钻测井仪减振器可靠性差的问题,该结构可以有效降低井下振动对MWD仪器的影响,有效地保证随钻测井仪器的可靠性.