随钻测井用井下发电机系统的涡轮设计

对随钻测井系统中井下涡轮发电机的关键部件进行了研究。首先,建立了一种水力性能较高的涡轮模型;然后,基于计算流体力学(CFD)理论,采用Fluent软件对不同叶片参数的涡轮模型进行了紊流流场研究,并分析了流量、转速对涡轮流场的影响;最后,通过涡轮发电机地面单向水利实验验证了流量、转速、负载与涡轮发电机输出电压的关系。仿真结果表明:15叶片、叶片进口角30°以上、出口角45°以下、中弧线圆弧半径40mm以内对应的涡轮模型水力性能较好,但水力效率过高也会降低涡轮的工作寿命,因此,在一定范围内增大流量、转速对提高涡轮水力效率具有积极影响。所建立的涡轮模型能够提高涡轮的输出功率并保证其工作寿命。

随钻电磁波测井中极化角的形成机理及其影响因素模拟分析

在大斜度井和水平井环境中,由于井斜、地层产状以及测量模式等因素的影响,随钻电磁波测井资料在地层界面上容易出现极化角。极化角有助于储层界面的判断,但对电阻率的定量评价带来困难。通过分析指出极化角是由于穿过地层界面的电场不连续造成的。极化角的产生及其幅度受井斜、地层电阻率、泥浆滤液侵入及仪器精度等因素影响。考虑井斜、泥浆滤液侵入等因素的影响,据此建立随钻电磁波测井响应数学模型。井斜角越大、地层电阻率对比度越高,越容易出现极化角;同样电阻率对比度地层,低电阻率地层极化角更明显;低电阻率泥浆滤液侵入对极化角有弱化作用。该研究有助于正确认识复杂环境中随钻电磁波测井响应特征。

随钻地层测试技术的分析与思考

综述随钻地层测试技术的发展动态。以随钻地层测试仪器(Geo-Tap)为例分析随钻地层测试的技术特点、工作原理、仪器参数和在油气田工程中的应用前景。介绍目前我国随钻地层测试技术的现状、发展该技术的主要攻关方向和应该注意的问题。双封隔器模式结构具有流体取样和流体实时分析功能,是随钻地层测试仪器主要的发展方向。在我国随钻测量技术和电缆地层测试技术的基础上,应积极借鉴国外的先进技术,多单位联合攻关,大力开展基础工作,研发具有自主知识产权的随钻地层测试仪器。

随钻地层压力测量仪研究新进展

随钻地层压力测量仪是保证井下作业安全的重要仪器。为此,调研了国内外典型随钻地层压力测量仪的结构原理以及应用情况,重点介绍了国内2种自主研制产品已取得的重要进展:①西南石油大学和中海石油研究中心共同研制的随钻地层压力测量系统的样机,室内模拟实验表明,该仪器最高耐压70MPa,适用温度0～125℃,工作钻压0～250kN,扭矩0～10kN.m;②中国石油大庆钻探工程公司研制成的SDC-Ⅰ型随钻地层压力测试器,现场测试结果表明:该测试器设计合理,可靠性高,压力测量精度达到0.1%,温度测量精度达到±0.5℃,井下供电功率达到160W,实现了随钻数据上传和井下存储功能,地面可随钻获取井下准确的环空压力、温度、地层压力和地层流度,已初步具备商业化应用的条件。但与国外同类产品相比,国内研制的产品在技术指标上还有一定差距:产品规格少,局限在Φ215.9mm井眼中使用;仅适用最高耐压70 MPa,温度小于125℃的中深井井下环境。最后建议:国内应加大现场试验验证,加强合作交流,以便尽快商业化应用。

最新随钻声波测井仪的技术性能与应用实例

详细介绍了贝克休斯公司APX随钻声波测井仪、哈里伯顿公司CLSS随钻声波测井仪、斯伦贝谢公司新一代随钻声波测井仪sonicVISION的工作原理、技术优势及应用实例。重点介绍了APX随钻声波测井仪为声学仪器优化配置而设计的计算机模型(FEA)、与典型LWD仪器等单向有线测井仪不同的全向发射器、以实现径向多极子声源激发的6×4全向接收器阵列、具有多频调节功能的隔声带、有助于提高仪器信噪比的信号源、用于噪声探测的加速度计和用于不同地层不同测量模式的四极子波技术等。较全面地分析了三大公司最新研制的随钻声波测井仪器的技术性能和应用情况,为国内开展同类技术研究及仪器的研制,提供了可借鉴的资料,并建议我国应该研发具有自主知识产权的随钻声波测井仪器。

欠平衡钻井随钻监测系统的开发及应用

欠平衡钻井技术具有突出优点,因而得到了广泛应用,但欠平衡钻井条件下,施工设备、流程和钻井液体系等诸多变化常导致常规监测技术不能满足现场工作的要求。针对欠平衡钻井的特殊性,开发了一套适用于欠平衡钻井的随钻监测系统。该系统将地层和井筒看作一个系统,通过监测注入参数、返出参数和钻井工程参数,结合井筒多相流模型及地层渗流模型来对地面、井筒和地层进行综合监测与评价;通过对地层产出流体的监测,井筒压力及流态的监测,地层压力和孔隙度的监测,钻井安全、井控和有害气体的监测,实现了对欠平衡钻井状态下的包括流量、压力和气体组成等多参数的监测;结合地层渗流及井筒多相流耦合模型,可以实现对所钻井段井筒压力、地层压力、储层特性和流体特征进行全面监控与评价。通过在欠平衡钻井现场的多次实际应用,验证了该监测系统的合理性与实用性。该成果有助于提高欠平衡钻井的工艺水平和储层保护效果,同时还有利于早期识别和控制井下复杂情况。

钻井液压力正交相移键控信号沿定向井筒的传输特性

根据旋转阀的控制逻辑规则,利用门函数构成可变幅度逻辑控制脉冲序列函数,通过数学分析,结合通信原理,构成了钻井液压力正交相移键控(QPSK)信号数学模型,研究了QPSK信号的频谱特性及沿定向井钻柱内压力波的传播特性。根据声学理论,分析了压力波通过定向井造斜段钻柱的声学特征;通过建立沿定向井钻柱分布的信号强度表达式,针对水基钻井液,研究了信号载频、钻柱尺寸、钻井液特性和井眼轨道类型对信号传输的影响。数值计算和分析表明,使用QPSK调制方式,带宽内信号能量比较高,适合于频带传输;QPSK压力信号在传输中受钻井液黏度和含气率的影响较大,当钻井液含气率大于0.5%时,井眼轨道类型对信号传输的影响不可忽略,总井深相同时,浅垂直深井产生的信号损失大于大垂直深井。

液压信号发生器基本类型与信号产生的原理

将液压信号发生器概括为泄流型和节流型两大类。从流量压力特性方程出发,分析了节流型信号发生器信号产生的机理,指出了薄壁孔节流型信号发生器的分析计算依据和设计计算要点,并针对最常用的锥阀式信号发生器,进行了实例计算。提出了信号的类型取决于阀口开关的规律.控制方式是信号产生和变化的关键、采用比例伺服控制可提高信息传输量等观点。

钻井液压力多进制相移键控信号的数值建模及特性分析

通过理论建模和数值分析研究3种钻井液压力多进制相移键控(MPSK)调制方式应用于钻井液压力信号传输的可行性。利用二进制数据中相邻两位码元的组合形成携带四进制信息的数字基带控制信号,建立脉宽及脉位钻井液压力多进制相移键控调制以及正交相移键控(QPSK)多进制调制的旋转阀控制逻辑规则。通过构建钻井液压力多进制相移键控信号数学模型,研究3种MPSK信号的频域特性和传输特性。数值分析表明:由于脉位MPSK和QPSK调制方式带宽内信号能量比较大,适于数据传输;在井筒参数和载频相同条件下,钻井液信道对QPSK信号传输的影响要大于脉位MPSK调制,但从旋转阀转速控制角度分析,QPSK相对于脉位MPSK调制更容易实现,只是信号的检测和数据恢复技术相对要求较高。

用方位密度成像测井资料计算水平井钻遇地层倾角的方法

Schlumberger公司的随钻方位密度测井(ADN)可以提供井周16个方位的密度成像资料,为过井眼的地质界面产状的计算提供了方便。对于垂直井或大斜井,当井眼穿过一个有明显电测响应变化的地质界面时,利用井壁成像资料可以方便地描述地质界面的产状;对于水平井,由于井眼轨迹基本与地层平行,井眼轨迹常常只能穿越地层界面。传统的对界面产状的描述方法已不再适用。提出了一种利用方位密度成像测井计算水平井井旁地层产状的方法。希望随着测井新技术的出现不断完善新的解释方法,以提高随钻方位密度测井的使用范围和精度。

基于无线通信的钻井网络参数监测系统的设计与实现

针对目前油田钻井参数监测的现状及其存在的主要问题和目前油田钻井参数记录仪器仪表的相对落后的现状,为了避免现有的钻井参数仪所采用的有线数据传输的方式导致的系统可移动性差、系统扩充性能差和系统布置线缆繁琐、施工周期长等缺点,开发出了适应钻井队现场工作环境和目前钻机类型的基于无线通信的钻井网络参数监测系统。本系统采用了无线数据传输模块构成无线网络传输系统,在钻井过程中,可以做到,实时采集、记录与钻井过程有关的各项参数,无线传输,计算机分析处理等。使得现场仪器的拆卸、安装和移动比较方便,提高了钻井现场参数采集、记录与分析的准确性、可靠性,使钻井参数仪器仪表更具实用性。参数的检测采用了数字滤波算法,在系统抗干扰分析方面,对现场可能出现的干扰问题进行了较为全面的分析并给出了有效可行的抗干扰措施。本系统的设计完成可以极大地提高油田钻井工作的管理效率,降低管理人员的工作量,减少油田安全事故的发生,是现代化石油集团完善管理的有效选择,具有一定的实用性和社会推广价值。

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。

泥浆脉冲发生器研究现状

介绍了泥浆脉冲发生器的基本类型,分析了国内外研究现状,解释了连续波泥浆脉冲发生器发生机理,定性探讨了转子扭矩的影响因素,给出了转子优化设计原则。

随钻测量阀控式液压信号发生器动态数学模型

根据正脉冲液压信号发生器的基本结构和工作原理 ,简化出二通先导阀控式液压信号发生器的液压系统模型。以信号发生器液压系统工作原理为基础 ,应用液压阀的流量压力特性关系 ,建立了系统的入口和出口的动态流量平衡方程 ;在综合考虑运动件的液压力、稳态液动力、瞬态液动力 (阻尼力 )的情况下 ,建立了主阀心和溢流阀心的动态受力平衡方程 。

随钻声波测井数据存储技术研究

随钻声波测井数据量大,且受实时传输速率限制,需要采用大容量非易失FLASH存储器保存测量数据。根据随钻声波测井数据存储需求,采用NAND FLASH作为随钻声波测井仪的数据内存,设计了NAND FLASH接口电路,采用整页存储方式将数据存入NAND FLASH,并给出了NAND FLASH存储流程,实现了随钻声波测井的数据存储功能。

随钻声波遥测及其关键问题分析

为寻求更高数据传输速率和受工作环境影响更小的井下随钻无线传输技术,从传输信道特性、噪声干扰、码间干扰、换能器、电源及深井和超深井应用等方面对随钻声波遥测技术的关键问题进行了分析和讨论。结果表明,随钻声波遥测技术可以达到上百bps的数据传输速率,是一种非常有前途的井下随钻无线传输技术。

钻井液连续波随钻测量系统设计及风洞模拟试验

针对目前随钻测量系统数据传输速率低及设计过程中试验难度大等问题,设计基于调频传输模式的钻井液连续波随钻测量系统,并对其进行风洞模拟试验。设计基于钻井液连续波的数字通信系统,采用多进制数字频率调制方式实现井下数据上传。随钻测量系统结构包括地面信号收发装置、井底信号收发装置以及数据传输通道3个部分,给出扇形和圆形两种转阀结构的设计方案。根据相似性原理设计风洞试验的模型结构,并对数据传输进行一系列风洞模拟试验。试验结果表明,基于调频传输模式的钻井液连续波随钻测量系统可以实现更高的数据传输速率,提高工作可靠性,同时增强对环境的适应能力。

往复节流型正脉冲发生器脉冲产生过程模拟

脉冲发生器是钻井液脉冲无线随钻测量系统中关键的组成部分。在介绍往复节流型正脉冲发生器的结构与基本工作原理的基础上,基于流体有限元方法,应用ANSYS软件对其脉冲产生过程进行了数值模拟分析,并与理论计算结果进行了对比。结果表明:有限元数值模拟与理论计算结果吻合,与脉冲实际产生过程的压力变化一致,比理论计算结果更接近实际情况,且钻井液流量对脉冲强度影响显著。

SEMWD-2000电磁波随钻测量系统及现场试验

为了解决石油钻探过程中井下随钻信息的传输难题,电子科技集团第二十二研究所开发了SEMWD-2000电磁波随钻测量系统,它是国内首套此类装置。简述了电磁波随钻测量技术的工作原理和发展趋势;介绍了系统构成和试验情况,从试验数据上看,系统的数据采集、信号传输是可靠的,电磁波信号发射天线的绝缘性能良好;井斜、方位及随钻自然伽马等参数与其他仪器的对比试验数据吻合较理想。试验表明,该系统能够满足实际作业需求,初步实现了设计目标。

基于改进LS-SVM的随钻测量数据传输误码率预测

针对泥浆连续波随钻测量数据传输误码率预测精度低、数据传输过程中易受干扰信号影响等缺点,提出利用改进的最小二乘向量积(LS-SVM)对连续波数据传输误码率建立预测模型,并引用遗传算法对参数寻优,在建立模型过程中利用狄克逊准则对数据进行筛选,从而提高误码率预测的精度。在小样本数据的情况下,采用Matlab建立基于改进的最小二乘支持向量机泥浆连续波数据传输模型。仿真结果表明该模型能够有效地避免陷入局部最优问题,具有较强的泛化能力和预测能力。通过与误差反传前馈(Back propagation,BP)和Elman神经网络预测模型对比可知,该模型预测精度更高,预测值更接近于实际值,可以用于泥浆连续波数据传输误码率预测。