机械式无线随钻测斜仪

本发明公开一种石油钻井用井下机械式无线随钻测斜仪，它集机械和钻井液脉冲技术为一体，由测量机构，控制机构、脉冲发生装置、阻尼装置、平衡活塞和壳体等组成。仪器有一个与外界隔开的密封壳体，内部充满润滑油。测量机构、控制机构和阻尼装置等在壳体内，脉冲发生装置在仪器的最上端，与壳体上部相连。当需要测量井斜时，只需将钻井泵关闭，这时测量机构开始测量井斜，测得的井斜信息通过控制机构传给脉冲发生装置，然后开泵，脉冲发生装置根据井斜的大小发出不同数量的压力脉冲信号，信号通过钻井液传到地面，从而实现井斜的无线随钻测量。它具有结构简单、使用方便、使用范围广、适应性强、测量结果稳定、可随钻测量等优点，可以满足钻井工程上直井测斜的需要。     

美国SDI无线随钻测斜仪及其应用

美国SDI无线随钻测斜仪的信号传输方式是 :首先将井下测量的电信号转换为机械信号 ,然后转换为压力脉冲信号 ,再以钻柱内的钻井液为介质带到地面 ,在地面接收钻井液压力脉冲信号并解码获取随钻参数。介绍了该测斜仪的工作原理、系统组成和主要技术参数。针对湿接头的短路问题做了技术改造 ,同时对脉宽设置、泵冲次和钻井液性能等影响信号传输和接收的重要因素做了分析。采用改造后的SDI无线随钻测斜仪完成了一批大斜度定向井和水平井跟踪定向和测斜 ,由于可以复合钻进 ,及时避免和排除复杂井况 ,从而大大提高了钻井时效     

机械式无线随钻直井测斜仪在海上油田的应用

海上油田直井作业时多采用起钻前投多点测斜仪或测斜绞车拉单点测斜仪测井斜的模式,该模式存在严重的滞后性,不能及时根据井斜变化趋势调整钻具组合与作业参数,易导致井斜超标,同时也会影响机械钻速,使作业周期延长。为此,引进了机械式无线随钻直井测斜仪。该仪器主要由脉冲发生机构、井斜测量机构、液压平衡与液压阻尼机构等组成,通过铰接实现测量装置和脉冲发生装置之间的数据传输,通过钻井液提供实时测量数据的脉冲,脉冲信号不需要任何解码设备。现场应用结果表明,虽然该测斜仪测量数据与MWD测量数据存在误差,但能较好地反映井斜变化趋势,满足现场作业要求。     

机械式无线随钻测斜仪脉冲发生器结构优化

针对机械式无线随钻测斜仪在深井、超深井及高温高压井的井斜测量中存在钻井液脉冲压力低、脉冲信号弱及涡流现象严重等问题,采用Fluent软件模拟了脉冲阀和脉冲环结构优化前后脉冲阀最大直径处钻井液通过脉冲环节流孔位置瞬间的压力、速度和流线变化情况。数值模拟结果表明,结构优化后的脉冲发生器产生的脉冲压力更高、信号更强、涡流现象减少。因此,结构优化后的机械式无线随钻测斜仪在深井、超深井及高温高压井中测量的脉冲强度更高,工作寿命更长,测量更可靠。     

无线随钻测斜仪减振器减振性能分析

无线随钻测斜仪中减振器减振性能的优劣直接影响着仪器测井性能、稳定性以及寿命。通过建立有限元模型进行模态分析得到减振器的固有频率,通过非线性分析得到减振器的等效弹簧刚度;进一步将等效弹簧刚度导入ADAMS中建立虚拟样机,分析得到减振器对于0~28g、0~200 Hz连续载荷以及0~53g、5ms的冲击载荷具有很好的减振效果。该研究分析方法为减振器设计提供方法参考。     

机械式无线随钻测斜技术改进与应用

主要论述了机械式无线随钻测斜仪在应用过程中存在的问题及技术改进情况,包括仪器的抗冲刷、抗冲击性能、提高脉冲信号传输性能、地面信号接收技术改进以及现场技术配套等。现场应用表明,机械式无线随钻测斜仪可以满足钻井工程上直井随钻测斜的需要、特别是可以解决深井超深井、高温高压井等特殊复杂井随钻测斜难题,对保证井身质量、提高钻井速度等具有重要意义。     

机械式无线随钻测斜仪结构原理及性能特点

机械式无线随钻测斜仪是一种集机械、电子和钻井液脉冲技术为一体,利用精密机械机构来测量井斜的仪器。其工作原理为:通过精密的测量机构测量井斜,测得的井斜信息由控制机构传递给脉冲信号发生装置,该装置发出的信号通过钻井液以压力脉冲的形式传递给立管上的压力传感器,接收的信号由电子记录仪记录,由记录的脉冲信号读出井斜角。机械式无线随钻测斜仪具有结构简单、操作方便、测量时间短等特点,完全能满足钻井工程中直井测斜的需要。     

无线随钻测斜仪减振器疲劳寿命预测分析

无线随钻测斜仪中减振器的疲劳寿命,直接影响仪器的可靠性和寿命。应用断裂力学理论建立减振器的疲劳寿命预测模型,通过对减振器进行有限元分析,将单元应力数据带入疲劳寿命预测模型,得到减振器的疲劳寿命,与减振器应用时的实际疲劳寿命对比,预测精度理想,进而确立减振器的保养更换时间,提高了仪器的可靠性和寿命。该研究分析方法对橡胶减振器寿命预测、安全设计提供方法参考。     

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。     

机械式无线随钻测斜仪及其应用

机械式无线随钻测斜仪集机械、电子技术为一体，利用精密机械机构来测量井斜，利用钻井液脉冲技术向地面传输信息。井下仪器主要由井斜测量机构、控制机构、液压平衡和阻尼装置以及脉冲发生装置等组成。其工作原理为：通过精密的测量机构测得的井斜信息通过控制机构传递给脉冲信号发生装置后，通过钻井液传递给装在立管上的传感器，由电子记录仪记录的脉冲信号读出井斜角。机械式无线随钻测斜仪具有结构简单、操作方便、测量时间短、可随钻测量等特点。现场应用表明，机械式无线随钻测斜仪完全能够满足直井测斜的需要，对提高钻井速度、降低钻井成本等具有重要意义。     

机械式无线随钻测斜仪设计方案及关键技术

设计了一种机械式无线随钻测斜仪.介绍了该仪器的系统组成、主要技术参数及相关的关键技术,重点论述了机械测斜机构、控制机构和脉冲发生器的结构、工作原理和各机构之间的相互关系.在进行运动学分析的基础上,给出了测斜机构和控制机构的设计计算方法,阐述了井下仪器密封和润滑系统的作用、设计性能、特点及润滑油、密封件的选择方法等.现场应用表明,机械式无线随钻测斜仪具有很好的现场适用性和抗高温性能,可以满足直井随钻测斜的需要并解决了深井、高温井测斜的难题.     

QJ159A整体机械式随钻震击器的研制及应用

针对液压式、机械式随钻震击器因密封材料受介质腐蚀和井底高温的影响,技术性能不稳定,使用寿命低的问题,研制了QJ159A整体机械式随钻震击器。该震击器以卡瓦和卡瓦心轴组成锁紧机构,弹性套靠压力下的变形量来控制锁紧机构解锁,打击机构产生打击。现场应用表明,该震击器设计原理正确,技术性能可靠,可用于直井、定向井、大位移水平井、欠平衡空气钻井等。它接于钻具组合,可随时解除钻进和起下钻遇到的各类阻卡。     

随钻监测技术在气体钻井中的应用

气体钻井是近年来兴起的一种实用钻井技术,具有保护油气产层、提高钻速、缩短建井周期及处理井漏事故等优点,应用范围越来越广泛。与常规钻井液钻井相比,气体钻井是单向循环,使用气体作为循环介质来携带岩屑、清洗井眼,使得现有录井监测系统还不能满足气体钻井现场参数监测需要,易出现钻具失效、井下燃爆、地层出水及井壁坍塌等复杂钻井问题,影响气体钻井的安全性。基于井下燃爆理论和监测监控系统技术,开展了随钻监测基本原理研究,形成了UBD气体监测系统及分析技术;通过在多口井气体钻井现场服务,验证了气体监测系统及分析技术的合理性和实用性,为安全顺利实施气体钻井提供了有力的技术支持。     

垂直钻井工具测斜仪精确校正理论与实验

针对自动垂直钻井工具因测斜仪（其核心部件为二轴或三轴重力加速度计）的安装误差而导致小井斜测量精度不高的问题,通过建立测斜仪的实际安装坐标系与其理想坐标系之间的映射关系,推导出利用测斜仪的实际输出信号计算真实井斜角的函数关系,从而在理论上实现了对测斜仪的精确校正。对基于二轴重力加速度计的测斜仪提出了只需要获取测斜仪的两个测量轴与其理想坐标系对应轴的夹角参数,即可对测斜仪进行精确校正的工程方法,并借助自行研发的某型号自动垂直钻具原理样机,对相应夹角参数提取及测斜仪的精确校正进行了实验分析。实验结果表明,利用该方法对测斜仪进行校正可保证测斜仪的测量精度不受测斜仪安装误差的影响。     

气体钻井用钻杆阀的研制与应用

气体钻井过程中,常规的配套工具无法满足工艺要求,为此而研制的气体钻井用钻杆阀由钻杆阀短节、缓冲垫、密封部件、阀座、销轴、圆柱扭簧和阀板等组成。该阀不仅具有常规单向阀的功能,还可使测斜仪上下顺利通过,不影响测斜作业。现场试验表明,钻井阀开关灵活,密封可靠,提高了气体钻井时接单根的效率和作业的安全性,测斜时不碰、挂测斜仪。     

考虑岩样尺度效应时钻井液对岩石力学性质影响的试验评价

在考虑试验岩样尺度效应的基础上,进行的模拟地层条件下钻井液对岩石力学性质影响的试验研究结果表明:经钻井液处理后的Φ25mm×25mm岩样的抗张强度高于未经钻井液处理的Φ50mm×50mm岩样,且处理后的岩样抗张强度均高于未处理的岩样。对于钻井液处理前后同尺寸的岩样,由于试验岩样中泥质软颗粒含量高低不同,在孔隙度小于2.5%时,孔隙度越小,处理前后的抗张强度相差越大,且处理前的岩样抗张强度比处理后的岩样大4MPa左右;在孔隙度大于2.5%时,钻井液处理前后的岩石抗张强度趋于一致。在模拟地层条件下,钻井液处理后的岩样抗压强度和弹性模量显著下降,泊松比增大。岩石矿物中的泥质黏土矿物遇到钻井滤液后产生软化效应,致使岩样呈现:经钻井液处理时间越长,其抗压强度和弹性模量下降越多的趋势。     

LCX—B连续测斜仪实时处理技术

井筒的倾斜角及倾斜方位角是石油钻井工程和测井解释时必不可少的两个参数。ＬＣＸ－Ｂ型连续测斜仪是利用磁力计在水平面上测量每个方向的磁通量大小,再换算成磁力计与地磁场磁力线的水平投影的夹角而得到方位角。基于这种测量原理,文章阐述了ＬＣＸ－Ｂ型连续测斜仪的实时处理技术,利用单片机处理采集的数据。