闭环钻井由地面向井下通讯的一种实现方法

认为井眼轨迹井下闭环控制的地质导向钻井技术是集钻井、机械、电子、微电子、传感器、控制等技术于一体的高科技工程项目 ;井下闭环控制必需双向通讯通道 ,从井下到地面的上行通道已有现成的商品 ( MWD) ,而从地面向井下通讯的下行通道却无成熟的商品 .研究探讨下行通道的实现一种方法 :在地面按一定的规律对钻柱施加激励 ,井下检测激励造成的响应 ,通过一定的编、解码处理 ,即构成下行信号 .室内与油田试验证明 ,这种方法在正常的井况条件下可以实现信息传递 .

AutoTrak旋转导向闭环钻井系统在赵东平台的应用

Auto Trak旋转导向闭环钻井系统以其出色的性能,在赵东平台的现场应用中取得了显著的效果。文章介绍了Auto Trak系统的总体结构及工作原理等,阐述了其在赵东平台的应用,并对其应用效果做了说明,可为旋转导向闭环钻井系统的学习、研究提供参考。

旋转导向闭环钻井技术在Janice油田的应用

Janice油田位于北海 30 / 17a断块 ,油藏构造复杂。为适应复杂油层条件 ,油井设计多为三维复杂开发井 ,采用常规钻井工艺不能顺利完钻 ,为此 ,决定采用旋转导向闭环钻井系统。该系统可提高井眼轨迹的平滑度 ,提高钻速 ,降低成本。在Janice油田 3口水平井的应用表明 ,将旋转导向闭环钻井工具和常规钻井工具相结合 ,应用效果最佳。

钻井液正脉冲信号的衰减分析

地面与井下的信息传输是井眼轨迹监测与控制的重要环节。目前 ,大多数的无线随钻测量系统都采用钻井液脉冲的传输方式 ,而如何提高传输深度和传输速率一直都是钻井液脉冲传输系统的研究主题。文中根据钻井液脉冲传输的静、动态理论模型 ,研究了正脉冲信号衰减规律。结果表明 ,脉冲信号在井眼中的往复传播类似于阻尼振荡 ,并逐渐衰竭 ;信号频率和钻井液粘度是影响钻井液脉冲信号衰减的主要可控因素。

自动化钻井关键技术进展与发展趋势

为了促进自动化钻井技术的整体快速发展,国外各大公司及研究团体加大了相关技术的研究力度,并主动走向协同整合。SPE自动化钻井技术部、IADC的先进钻机技术委员会、世界领先的油服公司及石油公司共同发起成立了自动化钻井路线图计划,从系统架构、通信、传感器与测量系统、钻机设备、控制系统、建模与模拟、人机系统、标准及认证等8个方面阐述了最新进展及努力方向。钻井过程模拟仿真、智能优化决策与远程控制已成研究热点,准确全面的井下测量和地面与井下的双向高速可靠通信技术仍然存在技术瓶颈,各单项技术之间的接口标准化是走向集成应用的关键。国内在地面设备自动化、测量系统和远程作业支持系统方面都有研究,但与国际先进水平差距很大,尤其是在全套技术协同发展方面,急需进行顶层设计及项目群布局,同时还要加强行业交流。

钻井液脉冲沿井筒传输的多相流模拟技术

在随钻测量系统和闭环钻井系统中,把钻井液看作气相、液相和固相的多相流体,研究了钻井液脉冲的传输速度计算方法,分析了钻井液的组份含量和特性对脉冲信号传输速度的影响。根据多相流的动力学方程,建立了模拟钻井液脉冲动态传输特性的数学模型。研究结果表明,钻井液中的气相和固相将对钻井液密度和压缩性产生影响,进而影响钻井液脉冲的传输速度和传输特性。随着钻井液密度和压缩性的提高,脉冲信号的传输速度降低。脉冲传输速度对含气量非常敏感,随着含气量的增加,传输速度迅速下降;沿井筒往复传播的钻井液脉冲在系统边界处将产生折射和反射,类似于阻尼振荡;钻井液粘度是影响脉冲信号衰减速度的一个重要因素。该数值模拟方法简便易行,可以替代部分室内实验,对现有钻井液脉冲传输系统的改进以及新系统的开发都具有参考价值。

21世纪中国石油钻井技术发展战略研究

石油钻井技术发展的总趋势是以信息化、智能化、自动化为特点 ,最终实现自动化钻井。提出了 2 1世纪初期 (2 0 0 1～ 2 0 2 0年 )应加速研究与自动化钻井有关的主要技术 :复杂结构井的产业化技术 ,钻井信息技术 ,新型绿色无污染钻井液 ,随钻测量和随钻地层评价技术 ,井下动态数据的采集、处理与应用系统 ,信息流闭环系统及旋转导向闭环钻井技术 ,现代平衡钻进技术 ,柔管技术等 ,继续解决深井、超深井钻井技术难题 ,进一步完善和推广油气层保护技术和小井眼产业化技术 ,加强钻井理论研究。

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。

导向钻具组合动力学方程建立及传递函数求解

井下闭环钻井技术是近年来在国内外得到普遍重视的新技术，是大位移井钻井必不可少的技术。作为井下闭环钻井系统核心部分的下部导向钻具组合的力学特性，则成为形成井下闭环控制的基础。从控制机理上讲，旋转导向钻具组合的控制特点与该动式导弹的控制具有一定的相似性。本文参考导弹飞行力学分析方法，通过对导向钻具组合的受力分析，探讨下部钻具组合的运动学、动力学方程的建立方法。并在此基础上，利用小扰动理论，对导向销具组合动力学方程进行线位化处理，并求出了导向钻具组合的传递函数，为实现井下闭环钻井系统提供参考。

随钻信息的有线钻杆传输技术发展历程和最新进展

本文回顾了有线钻杆传输技术的发展历程,介绍了有线钻杆传输技术原理、工作方式及发展方向,指出了制约其推广的技术和经济因素。重点对其关键技术即接头处导线连接方式和管壁中导线的绝缘、密封可靠性进行分析研究,提出了开发有线钻杆传输系统的思路和建议。

国外典型的旋转导向钻井系统

旋转自动导向闭环钻井技术代表了当今世界钻井技术发展的最高水平。本文概述了国外闭环自动旋转导向钻井系统的发展 ,列举了国际上已经商业化的旋转导向钻井系统的特点 ,详细描述了三种最具有代表性的旋转导向钻井系统的原理和主要技术特性。本文根据调研情况将这些旋转导向钻井系统的导向方式分为指向式和推靠式 ,并描述了这两种旋转导向方式的特点。本文可以为旋转导向钻井系统研究提供参考 。

泥浆液脉宽调制方法实现下行通道

下行通道是闭环钻井不可缺少的一环 ,在多种实现方法中 ,并在任务明确的情况下 ,应以安全可靠、传输效率高、误码率低作为下行通道方案选择的主要指标。文章通过在前期有关下行通道研究的基础上 ,对照国外现行的方案进行了方案的重新选择。分析了新方案的基本原理 ,介绍了实现方法及它的继承性和创新性 ,给出了新方案室内与油田的初步试验结果。