一种新型钻井参数监测系统的硬件设计

钻井参数仪表是钻井工程中监测钻井过程、进行科学分析和科学决策的重要工具。在参考国内先进水平的基础上,研究开发了一套精度高、功能齐全、界面美观友好的实时多参数钻井监测系统。进行系统的硬件体系结构分析与设计,完成了传感器的选型。详细分析了系统的信号处理,并介绍了硬件系统如何应用现场总线进行信号传输。     

SK-2Z16钻井参数仪的研制与应用

针对钻井现场使用的钻井参数仪不能满足高温、高寒环境下的钻井作业问题，开发了SK-2216钻井参数仪。该钻井参数仪是以钻井监视仪的嵌入式计算机为核心，以传感器为基础，实现钻井过程中钻井参数采集、计算、处理和无线网络传输，由钻井监视仪、传感器、CAN总线、无线网络和后台计算机系统组成。现场应用表明，SK-2216钻井参数仪系统工作稳定可靠，可以为司钻和现场工程技术人员提供可靠的实时参数变化和事故预报，独特的设计以及高低温材料的运用能够满足钻井现场不同的环境条件。     

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。      

一种新的油气田钻井参数监测方法和系统

钻井参数仪表是油气田钻井工程监测钻井过程、进行科学分析和科学决策的重要工具。国内外很多研究机构和公司在进行钻井参数仪的研究,但在钻井参数的测量方法、测量精度和可靠性等方面还有很多问题需要进一步研究。论文针对现有油气田钻井参数监测系统存在的问题,提出了一种新的大钩负荷、大钩高度等钻井参数的监测方法,研制了一套基于现场总线和客户/服务器模式、可进行异地监视的新型实时多参数钻井监测系统。该系统具有所测参数齐全、精度高、查询数据方便、界面美观友好等特点,已在钻井现场实际应用,取得了好的应用效果。     

海洋钻井多参数仪系统设计研究

海洋钻井多参数仪是为海洋各类钻(修)机配套设计生产的多参数监测仪表系统,可测量显示钻(修)机作业过程中的大钩悬重和钻压、转盘扭矩、立管压力、吊钳动力钳或套管钳扭矩、转盘转速、泵冲速、泥浆罐体积、游车高度、井深、钻头位置等47个参数的变化情况,帮助司钻掌握钻机、泥浆泵和防喷器的工作状态以及H2S和可燃气体浓度。通过对钻井过程的实时监控,对预测预报工程事故、提高工作效率、安全生产、降低作业成本、有效保护油气层等起重要作用,为渤海地区油田设备远程数据监控提供了较好的范例。     

钻井风险控制系统的研究进展

为了控制钻井复杂与事故,国内外一直都致力于研究建立智能的钻井风险控制系统。通过调研分析NDS和eDrilling等国外成熟的钻井风险控制系统以及国内在钻井事故专家系统、利用智能方法识别钻井事故、远程钻井事故专家系统、借助综合录井仪进行钻井事故诊断等方面的成果,明确了我国自主开发钻井风险控制系统的必要性和紧迫性。进而提出并建立了国内钻井风险控制系统的整体架构方案,其应实现的功能包括系统整体架构、钻井实时数据库、实时数据采集、实时数据传输、实时数据可视化、钻井风险因素分析、井下风险诊断与预测。最后,介绍了所研发的钻井风险控制系统取得的阶段性成果,包括数据采集软件、数据传输与接收软件、钻井数据管理软件,基于模糊综合评价和BP神经网络两种智能方法的钻井复杂实时诊断与预测子系统。多次现场生产测试结果表明,该系统符合率和实用性均较高。     

国内外综合录井仪联机系现状与发展

综合录井是７０年代以来发展起来的一项计算机辅助地质勘探、实时钻井监控及综合参数采集、处理的新技术。综合录井仪联机系统随着钻井技术发展而迅速发展。本文综述了国内外综合录并仪联机系统的现状，重点介绍了国内综合录井仪联机系统的发展，同时介绍ＳＳ—１型综合录井仪联机系统的设计思想及特点。     

钻进参数实时监测与故障诊断技术

利用传感器采集的钻井数据,综合录井仪对钻井钻进过程进行实时监测与简单分析,对异常波动数据进行实时监测,异常数据超出限制范围时,通过报警装置发出报警。实践证明,综合录井仪具有对钻井事故的预测作用,综合录井仪通过详细监测各种钻井数据在一定程度上减少或避免了事故的发生。具有信息模式识别能力和自学习能力的人工神经网络把取自多传感器的信号作为输入信号,经过理论分析、事故记录、模拟实验和学习训练处理后,用较少的时间做出决策,保证实时诊断事故,及时排除故障并给出故障发展趋势及处理决策,实现了对钻井故障的实时诊断,综合录井仪和钻井神经网络故障智能诊断系统的结合保证了钻井工程的安全。监测、诊断、调节控制功能的集成是实现全自动化钻井的发展方向。     

钻井参数仪在钻井中的应用

钻井参数仪表在70年代开始在我国石油天然气钻井中使用,1980年以后,陆续有了钻井六参数、八参数仪表供油田选用。对各型钻机逐渐配备了钻井参数仪。本文对参数仪的作用和在现场使用的成效进行了介绍,并着重指出了参数仪表的管理及改进是推广使用参数仪的关键。     

ZF—1型钻井参数实时采集系统已经得到实际应用

石油勘探开发科学研究院廊坊分院完井工艺研究所自行研制的“ZF-1型钻井参数实时采集系统”综合录井仪,先后已在华北地区、云南楚雄盆地等6口深井和超深井的石油天然气钻探过程中得到使用,累计安全连续运行58个钻井月,起到了钻井数据采集、实时监测、工程事故预报及早发现油气显示的作用,达到了预定研制目标所规定的各项要求。该系统的主要特点是:     

钻机防碰天车和大钩载荷微机监控系统设计

针对目前钻机所采用的重锤式防碰天车装置和指重表系统存在的问题，设计了以单片机为核心的微机监控系统，其基本原理是用传感器测量天车滑轮的转角信号和死绳的拉力信号，经微机处理转换为大钩高程和载荷信号，作数显、存贮。当大钩高程和载荷达到设定限位时，可实施声光预警／报警和制动。文章介绍了微机监控系统的设计准则、基本功能、技术参数及软、硬件的设计。试验证明，该微机监控系统设计合理，性能可靠，实用性强，完全达到设计指标。     

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。     

深水双梯度海底举升钻井系统水力参数优化设计

针对深水钻井中遇到的地层压力与破裂压力余量过窄的问题,Conoco和Hydril公司共同研发了深水双梯度海底钻井液举升钻井技术(Subsea Mudlift Drilling,简称SMD)。基于SMD钻井系统的工艺原理,结合钻井水力学基础知识,建立了一种适合SMD钻井系统的水力参数计算模型,以最大钻头水功率为目标进行SMD钻井系统水力参数优化设计。对国外发表文献中的实钻数据进行验证,该水力参数计算模型得到的各管汇压耗与实际压耗误差在5%以内,计算结果表明该水力参数计算模型具有较高的精度。     

CPS 2000综合录井数据库实时监视软件

针对利用CPS 2000综合录井仪自带的JP-WITS数据库编辑系统查找及修改不相符数据比较繁琐而且时有遗漏的问题,长城钻探工程公司录井公司开发了相应的数据库实时监视软件。该监视软件采用ADO模式访问SQL Server数据库并对其中的气测、钻井工程、钻井液等数据进行检查,结果在检查界面显示,可集中修改,并与数据库同步更新。该监视软件还内置迟到时间计算工具,用于迟到时间计算与检查对比,方便现场录井人员应用。     

欠平衡钻井参数监测系统的开发与应用

<正> 欠平衡钻井地面监测系统是利用欠平衡钻井实时采集的钻井工程和泥浆参数,经过模数转换,数据采集,软件系统处理,最终显示于计算机终端。在软件处理过程中,可以实现实时数据的动态模型分析、计算,以及动态绘制实时数据的动态曲线。本系统自开题立项以来共分5个部分完成,分别为: 1)地面数据监测仪器选型、购置开发及配套设备的研制; 2)进行欠平衡钻井参数动态计算分析模型的研究; 3)设计开发出相应的软件; 4)系统的室内配套及调试; 5)进行现场试验。     

欠平衡/气体钻井设计与分析软件

国内开发的一些欠平衡钻井软件不能同时满足欠平衡钻井众多工况的综合设计和实时监测的需求,为此开发了欠平衡/气体钻井设计及分析软件。软件包括气体欠平衡、雾化欠平衡、泡沫欠平衡、充气欠平衡、液相欠平衡以及钻井知识库系统、模型对比、钻井方式选择、钻井方式转换、完井方式选择、设备选择、钻井液帽钻井、全过程钻井和动态模拟等功能模块,可以对多种欠平衡钻井方式进行钻前设计、随钻实时监控和完钻事后分析等全过程欠平衡钻井设计与监测,从钻前设计、钻中监控、钻后分析3个方面满足欠平衡钻井设计与施工的需要。现场应用结果表明,欠平衡/气体钻井设计及分析软件优选了欠平衡钻井水力参数计算模型,简化并修正了精度较高、可行性较好的模型,可对环空、钻柱的水力参数进行分段计算,与其他欠平衡钻井软件相比,更适合工程实际应用。     

网络化永久性油气藏远程动态实时监测系统设计

本文设计了一种应用于油气藏永久性实时动态监测系统。该系统用光纤Bragg光栅(FBG)传感器作为井下永久性传感器,测量目的层的温度、压力等参数的模拟信号;在井口建立数据采集处理系统,将模拟信号解调成数字信号;通过GPRS无线移动通信网络传输到监测中心的数据库服务器上,并以Web形式发布到Internet网络上,同时提供移动用户浏览接口,且当数据异常时可以发送报警短消息。该系统实现了油气藏的远程实时动态监测,可以为油藏管理人员和技术人员及时、准确地做出决策提供可靠依据。     

宣页1井钻井液技术

钻井液作为钻井工程的重要组成部分,它不仅要保持井壁稳定,满足钻井需要,同时还要能有效防止井漏、垮塌等井下复杂情况的发生,节约钻井成本。宣页1井为中石化华东分公司第一口页岩气参数井,地质预测该井于寒武系西阳山组、华严寺组,钻遇大段灰岩,目的层段杨柳岗组、荷塘组,钻遇大段泥岩及泥灰岩互层。为保证井下安全和全井的顺利施工,在室内实验研究的基础上,通过现场实践,正电胶钻井液体系不仅有效的解决了施工过程中长泥页岩段的井壁稳定问题,同时还满足了取心等地质要求,为该区块页岩气下步勘探开发工作提供了一定的借鉴。     

机械式无线随钻测斜仪在深井超深井中的现场应用

机械式无线随钻测斜仪是胜利钻井工艺研究院研发的一种适用于直井及直井段的新型测斜工具。该仪器具有使用方便、测量时间短、受温度影响小等优点,对提高钻井速度、降低钻井成本等具有重要意义。该项技术成果已得到现场推广应用,至今已在中国石化胜利油田、中国石化南方勘探公司、中国石化西北分公司、中石油塔里木等油田的30多口井使用,取得了良好的效果,受到现场的好评。文中对测斜仪在深井、超深井技术服务期间的使用情况进行了分析与讨论,总结完善了现场测量的施工工艺,为今后在深井、超深井中现场测量提供参考。     

井壁深穿透电控钻孔技术研究与现场试验

现有水力钻孔技术虽然弥补了传统火药射孔穿透距离短、有压实效应等不足,但施工时需要油管或连续管配合,作业周期长、成本高,而且仅依靠地面泵压信号难以直接准确监测施工进程.针对这一问题,进行了井壁深穿透电控钻孔技术研究.优选直流电机代替高压水泵作为施工的能量来源;采用电缆悬吊方式代替油管或连续管传送钻孔工具,通过电缆传输电能...