6随钻测量

1第六部分第六部分随钻测量技术随钻测量技术LiQiLiQiLiQiLiQi随钻测量与地质导向工具随钻测量与地质导向工具是一项钻井技术的“地下革命”是一项钻井技术的“地下革命”定向钻井技术在勘探、开发中的功用定向钻井技术在勘探、开发中的功用海上或海上或陆地丛陆地丛控制控制大位大位移定移定向井向井侧钻侧钻LiQiLiQiLiQiLiQi第第22页页盐丘式井式井工程工程救险救险井井因事故因事故复杂进复杂进行侧钻行侧钻多目标多目标勘探与勘探与开发开发控制控制断层断层钻探钻探水平井水平井进行开进行开发发地面地面条件条件限制限制向井向井侧钻侧钻分支分支井井随钻测量系统动态数据测量储存系统近钻头测量系统钻头前方探测系统地面监测录井系统地面与井下数据储存、（上行测量信息通道）6.1.1 6.1.1 随钻信息实时测量随钻信息实时测量--控制控制--通讯流程图通讯流程图6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述LiQiLiQiLiQiLiQi第第33页页MWDEM˙MWDFM˙MWD井下动态信息测储设备LWD空间姿态测量系统SWD综合录井仪八参数仪地面模拟器分析与显示系统地面或远方决策与总控系统微电脑一微电脑二微电脑三（下行测量信息通道）地面控制设备环空/钻柱井下控制机构井下执行机构钻头/工具MWDMWD————measurewhiledrillingmeasurewhiledrillingEM.MWDEM.MWD————eleetroniceleetronicmeasureMWDmeasureMWDFE.MWDFE.MWD————formtionformtionEvaluationMWDEvaluationMWD6.1.2 6.1.2 随钻测量系统发展随钻测量系统发展6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述LiQiLiQiLiQiLiQi第第44页页DWDDWD————DiagnosticDiagnostic--WhileWhile--DrillingDrillingLWDLWD————loggingwhiledrillingloggingwhiledrillingSWDSWD————seismicwhiledrillingseismicwhiledrillingGSTGST————GeosteeringGeosteeringToolTool••井斜、方位、工具面、井下钻压、井下扭矩、马达转速井斜、方位、工具面、井下钻压、井下扭矩、马达转速••井下振动、伽马射线、地层电阻率、密度井下振动、伽马射线、地层电阻率、密度••方位中子密度、中子孔隙度、环室温度方位中子密度、中子孔隙度、环室温度6.1.3 6.1.3 随钻测量参数随钻测量参数6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述LiQiLiQiLiQiLiQi第第55页页••探测各种异常地层压力、预测钻头磨损状况探测各种异常地层压力、预测钻头磨损状况••探测井下异常情况及故障分析探测井下异常情况及故障分析••通过井下存储可实现测井的全井图像分析通过井下存储可实现测井的全井图像分析泥浆脉冲传输方法泥浆脉冲传输方法zz涡轮发电机给系统供电涡轮发电机给系统供电zz接收系统、接收各部分传感器采集的数据接收系统、接收各部分传感器采集的数据zz连续脉冲波发生器连续脉冲波发生器由转子和定子组成，转子与定子之间切割泥浆产生不同的泥浆压力差。由转子和定子组成，转子与定子之间切割泥浆产生不同的泥浆压力差。6.1.4 6.1.4 随钻测量数据传输系统随钻测量数据传输系统6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述LiQiLiQiLiQiLiQi第第66页页利用钻杆传播应力波（声波）方法利用钻杆传播应力波（声波）方法BurneBurne和和Kirkwood(1972)Kirkwood(1972)、、DrumhellerDrumheller(1989)(1989)奠定了理论基础；奠定了理论基础；LeeLee和和RamaraoRamarao(1995)(1995)分析了充液钻杆中声波传输问题；分析了充液钻杆中声波传输问题；哈里伯顿（哈里伯顿（20002000）开发了声波遥传系统）开发了声波遥传系统ASTAST（（AcousticTelemetrySystemAcousticTelemetrySystem））昀有潜力的高速传输方式昀有潜力的高速传输方式zz电磁波（电磁波（EMEM）遥传系统载波频率一般在）遥传系统载波频率一般在30Hz30Hz以下以下zz泥浆脉冲遥传系统载波频率一般在泥浆脉冲遥传系统载波频率一般在100Hz100Hz以下以下zz声波遥传系统（声波遥传系统（ATSATS）载波频段在）载波频段在400400～～2000Hz2000Hz26.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述LiQiLiQiLiQiLiQi第第77页页6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述LiQiLiQiLiQiLiQi第第88页页探管脉冲发生器脉冲发生器6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述LiQiLiQiLiQiLiQi第第99页页由钻柱来的高速泥浆推动涡轮发电机叶轮旋转从而带动驱动磁铁旋转，驱动磁铁带动从动磁铁及固定连接在其上的主轴及旋转斜盘旋转，旋转斜盘转动使柱塞泵柱塞产生往复运动，实现柱塞泵工作。在主轴斜盘下端镶有磁铁即转子磁铁，转子磁铁旋转时在其下的定子线圈里就产生了交流电。活塞及蘑菇头的运动是由下部电磁控制阀控制。当电磁阀根据指令关闭柱塞泵流体通道时，活塞腔体里处于高压状态，活塞在高流体压力作用下向上运动，进而带动蘑菇头向上运动，实现脉冲信号传输。脉冲发生器本体系统6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述LiQiLiQiLiQiLiQi第第1010页页脉冲发生器本体系统6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述LiQiLiQiLiQiLiQi第第1111页页脉冲发生器外围件系统6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述LiQiLiQiLiQiLiQi第第1212页页36.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述LiQiLiQiLiQiLiQi第第1313页页6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述LiQiLiQiLiQiLiQi第第1414页页高粘泥浆环境蘑菇头牢牢粘死高粘泥浆将定子12个水眼中的8个堵死。泥浆流通受阻，冲击力变大这样6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述LiQiLiQiLiQiLiQi第第1515页页击力变大。这样转子转速偏高，同时对脉冲外围件冲蚀严重，大大减少使用寿命。6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述LiQiLiQiLiQiLiQi第第1616页页6.1 6.1 随钻测量信息系统概述随钻测量信息系统概述LiQiLiQiLiQiLiQi第第1717页页6.2 MWD 6.2 MWD 随钻测量系统随钻测量系统LiQiLiQiLiQiLiQi第第1818页页46.2 MWD 6.2 MWD 随钻测量系统随钻测量系统LiQiLiQiLiQiLiQi第第1919页页井下传感器组装工具A/D转换板温度校正换算,标定加速度X,Y,Z钻压,钻头扭矩磁力仪X、Y1000赫兹16位1000赫兹16位0.2赫兹0.2赫兹格式变换数字低频滤波付立叶变换处理集成平均值钻压扭矩弯矩转速环定压力井眼压力加速度静态矩（平方根、立方根）温度传输诊断标志静态的数据检测数字信号处理数据监测和处理框图数据监测和处理框图LiQiLiQiLiQiLiQi第第2020页页钻压校正环空压力井眼压力温度为研究用的仪表面板储存器1000赫兹16位0.2赫兹计算转换诊断处理记录速度200,100,40赫1跳钻2粘/滑3涡动、反转4扭振5轴向加速度6横向加速度7弯矩8钻头切削效率传输到地面0.2赫兹System for DiagnosticSystem for Diagnostic--WhileWhile--Drilling(DWD)Drilling(DWD)Sandia National LaboratoriesSandia National LaboratoriesMeasurementSub:LiQiLiQiLiQiLiQi第第2121页页•Three-axisacceleration•High-frequencyaxialacceleration•Angularacceleration•Magnetometer(rotaryspeed)•Weightonbit,torqueonbit,bendingmoment•Drillpipeandannuluspressure•DrillpipeandannulustemperatureSystem for DiagnosticSystem for Diagnostic--WhileWhile--Drilling(DWD)Drilling(DWD)Sandia National LaboratoriesSandia National LaboratoriesData-transmissionformatAstreamofdigital,bi-phaseencodedframesDatalinkDigitaldatarate=200,000bitspersecondAcommerciallyavailabledatalinkcalledWet-connectwirelineischosedSurfacedisplayLiQiLiQiLiQiLiQi第第2222页页6.3.16.3.1与电缆测井的比较与电缆测井的比较••使测井在地层被破坏或被污染之前完成使测井在地层被破坏或被污染之前完成••部分信息能实时测量，可使钻井过程更有效部分信息能实时测量，可使钻井过程更有效••使测井更安全保险（某些井环境恶劣、下电缆困难）使测井更安全保险（某些井环境恶劣、下电缆困难）避免了仪器落入井中又无法回收等事故避免了仪器落入井中又无法回收等事故6.3  LWD 6.3  LWD 随钻测井系统随钻测井系统LiQiLiQiLiQiLiQi第第2323页页••避免了仪器落入井中又无法回收等事故避免了仪器落入井中又无法回收等事故••几乎能完成所有电缆测井工作，且有相同的测量精度几乎能完成所有电缆测井工作，且有相同的测量精度••成本高、尺寸大成本高、尺寸大••海上钻井作业中，使用海上钻井作业中，使用LWDLWD的比例高达的比例高达95%95%••每年随钻测井服务产值已占整个测井行业产值的每年随钻测井服务产值已占整个测井行业产值的2525％％CDN——补偿中子密度CDR——补偿双电阻率6.3.2 6.3.2 系统组成及性能系统组成及性能6.3  LWD 6.3  LWD 随钻测井系统随钻测井系统LiQiLiQiLiQiLiQi第第2424页页5指指向向性性6.3  LWD 6.3  LWD 随钻测井系统随钻测井系统LiQiLiQiLiQiLiQi第第2525页页6.3  LWD 6.3  LWD 随钻测井系统随钻测井系统LiQiLiQiLiQiLiQi第第2626页页（（11）补偿双电阻率）补偿双电阻率CDRCDR（（Compensated  Dual  Resistivity)Compensated  Dual  Resistivity)6.3.3  6.3.3  随钻测井工具随钻测井工具••高频感应能在各种泥浆中工作高频感应能在各种泥浆中工作••补偿井眼的影响补偿井眼的影响••伽马射线能谱分析伽马射线能谱分析LiQiLiQiLiQiLiQi第第2727页页••伽马射线能谱分析伽马射线能谱分析••探测两种深度：（中深探测两种深度：（中深RPSRPS((？？))是相位测量，深是相位测量，深RADRAD（（放射的）放射的）是通过是通过衰感测量，使用目的是对比所钻地层，对地层进行评估）衰感测量，使用目的是对比所钻地层，对地层进