智能钻井技术.ppt

智能钻井技术;主要内容;。;;图3 自动化司钻系统;2.1钻机和装备的智能化、自动化：;⑥井控－防喷及应急系统：井口装置、防喷器组、电液井控（可控硅、音频声控）、节流管汇系统； ⑦顶驱系统：20世纪70年代Brown公司开发了电驱水龙头，现在以美Varco公司生产的TDS系列为最好，可以不开转盘而用顶驱钻进，例如荷兰市区作业等； ⑧信息与数据采集、处理、决策、贮存、传输、通讯、管理等功能的软硬件装备； ⑨海洋：半潜式/浮式钻井平台及其专用装备； ⑩钻具、管具、钻头等的相应进展。;自动化石油钻机都是“机电仪计”一体的智能化、信息化、自动化钻机，具有完善的性能，集先进性、可靠性、适应性（恶劣环境与地质条件）和经济性于一体。主要产品有： ①德国Prostar-2000型自动化钻机（钻深7000m）是当代水平最高的，已商业化应用； ②美国NSCO及Apache、Pool等公司生??的A10-32型等自动化钻机（钻深6100m）； ③英国SR公司生产的RD-D型自动化钻机（钻深6100m）； ④挪威、法国等也研制了中深井用自动化钻机； ⑤我国宝石厂生产的ZJ70、ZJ90钻机及广汉生产的钻机也都在向自动化钻机进展。;① 1979年首次应用了MWD。被誉之为：MWD is the eye of drilling。是把钻后有线测量及传输井下参数的方法改变为随钻无线测量及传输的方法，随钻测量是一个重大进步。无线传输方法主要有泥浆脉冲法和电磁波法。但它们目前仍有很多缺点：传输参数数目少、传输速率低（10bps±）、传输距离小（应用井深小）以及循环流体性能受限等。;② 从20世纪90年代中期起，相继研发应用了LWD、PWD、IWD、NRWD等，形成了随钻地质导向钻井和随钻工程服务技术，适应了复杂地质与环境条件下钻复杂结构井、特殊工艺井实时处理井下复杂情况和不确定性难题，以及实时控制三维井身轨迹入窗中靶等高难技术的要求。而SWD还能探测钻头前方地层参数，起到了“车前灯、探照灯”作用。;基于螺杆钻具等井底动力钻具的滑动导向钻井工具与井壁的摩阻很大，可用井深受限，且方位控制不准，不能满足复杂结构井，特别是大位移井和多分支井的钻井要求；超深井等特殊工艺井要求打井斜小于1～2°的垂直井而传统的“防斜打直”技术不能应付。从20世纪90年代初国际上就开始研究旋转导向钻井工具及其系统（RSS）。1990～1995德国首先研究和成功应用了世界上第一个自动垂直旋转钻井系统（VDS）,钻成了井深为9101m的KTB井。90年代中期，斯伦贝谢（Slb）等多家大公司先后研究成功了PD等系列RST/RSS。;它能在一趟钻井中完成造斜、增斜、稳斜、降斜及准确控制三维井身轨迹的作用，在北海Watch farm等油田钻成了井深12200多米的超大位移井。中海油1996年在XJ24-3-A18井用PD.创造了当时世界纪录8610m的大位移井。RSS被誉为“对地钻井导弹与制导技术”，“是人类继实现空间和水域制导技术之后的又一个重要里程碑”。第21世纪之交国际上又提出了“PV”等钻垂直井工具（我国克拉2气田和四川黑池1井以日服务费高达1.5万美元租用“PV”,图4）。RSS还成功地应用于小尺寸油管（98.4～114mm）的过油管侧钻和套管钻进。RSS本身并依靠RSS的相关技术取得了钻井技术的持续突破。;自动化钻井关键技术;为了自主创新，我国从20世纪90年代中期开始理论及室内实验研究RSS已10年。2002年承担863项目研发的RSS/MRST并成立了国内第一个SDI。MRSS是一套调制式全旋转闭环导向钻井系统，钻柱旋转时整个工具外筒与执行机构全都旋转，与井壁没有静止点，旋转的巴掌拍打井壁产生可控的导向力以控制轨迹，具随钻测控传贮等功能。;MRSS包括三个子系统： ①智能型、机电仪自计一体化的旋转导向钻井工具（MRST），由上下涡轮发电机和电子仓组成的稳定平台、液控阀与液流分配系统及控制和执行导向力的巴掌等组成（图5），具有导向和不导向两种功能； ②地面与井下双向闭环通信子系统（图6）；上行通信由电磁波短程把MRST的实时信息上传至MWD，再由MWD传至地面监控中心；下行通信采用有规律的变排量方法下达指令； ③智能化地面监控显示及信息管理、决策子系统。几年来，经过理论研究及多项单元试验，现已设计研制成样机（图7）。在此基础上，还可进一步研发自主制导的旋转导向钻井系统。;图5　旋转导向钻井系统原理图;图6　旋转导向钻井技术信息传输流程图;1-稳定平台上支撑联接；2-上轴承保护器；3-上涡轮发电机；4-电子仓；5-扭矩发生器（下涡轮发电机）；6-下轴承保护器及稳定平台下支撑联接；7-工作液泥浆过滤装置； 8-工作液控制分配（上、下盘阀等）；9-柱塞、销轴及“巴掌”。 图7　旋转导向钻井