随钻测井仪器培训.ppt

随钻测量仪器原理及地质导向技术;目 录;一. 概述; Exxon Mobil公司在前几年钻井勘探开发中45?以上大斜度井占45%，70 ?以上的井占36%。近年来，海洋钻探、大斜度井、水平井钻井活动推动了随钻测井技术的发展,随钻测量及其相关技术发展迅速，应用领域不断扩大，在海上钻井中几乎100％使用随钻测井。 当前，国内油田水平井数快速增长，2005年完成201口，2006年完成522口，2007年完成806口。2008年集团公司实施水平井1000口以上，力争达到1100口。各油田定向井服务公司对普通随钻测量仪器的应用已经普及，随钻测井仪器的应用已逐步展开。;;二. 随钻测量仪器数据传输; 信号遥测通道 MWD随钻测量仪井下测量数据主要以无线方式传输。MWD按传输通道分为钻井液脉冲、电磁波、声波、导线传输四种方式。其中泥浆脉冲和电磁波方式已经应用到生产实践中，以泥浆脉冲式使用最为广泛。 传输速率用bps表示（bits per second）。 ;2.1 钻井液脉冲传输方式 目前普遍应用的是钻井液脉冲法，这是因为此法简单，对正 常钻井作业影响很小。它是借助MWD井下脉冲发生器使钻井液压力变化，由此形成的钻井液压力波以1200～1500 m／s的速度通过钻杆内液柱向地面传输。 2.1.1 连续波方式 连续波脉冲发生器的转子在泥浆的作用下产生正弦压力波，由井下编码后的测量数据通过调制系统控制的定子相对于转子的角位移使这种正弦或余弦压力波在时间上出现相位移或角位移。在地面连续地检测这些相位或频率的变化，并通过译码、计算得到测量数据。优点：数据传输速度快，传输速率最高可达25bps 。 ;2.1.2 负脉冲方式 泥浆负脉冲发生器安装在专用的无磁短节中使用，开启泥浆负脉冲发生器的泄流阀，可使钻柱内的泥浆经泄流阀从无磁钻铤上的泄流孔流到井眼环空，从而引起钻柱内部泥浆压力降低，泄流阀的动作是由井下编码的测量数据通过驱动控制电路实现。在地面通过连续地检测立管压力的变化，并经过译码转换成不同的测量数据。传输速率最高可达5bps。 ;2.1.3 正脉冲方式 泥浆正脉冲发生器的针阀与小孔的相对位置能够改变泥浆流道在此的截面积，从而引起钻柱内部泥浆压力的升高，针阀的运动是由井下编码的测量数据通过驱动控制电路来实现。由于用电磁铁直接驱动针阀需要消耗很大的功率，通常利用泥浆的动力，采用小阀推大阀的结构。在地面通过连续地检测立管压力的变化，并经过译码转换成不同的测量数据。传输速率国内5bps，国外10~12bps。 ;2.2 电磁波传输方式 电磁波信号传输主要是依靠地层介质来实现的。井下仪器将测量的数据调制到载波信号上，测量信号随载波信号由电磁波发射器向四周发射。地面检波器在地面将检测到的电磁波中的测量信号解调并译码、计算，得到实际的测量数据。 ; 这种方法的优点是：数据传输速度较快，可达10bps左右，适合于 泡沫泥浆、空气钻井等钻井施工中传输定向和地质资料参数。 缺点是：地层介质对信号的影响较大，低电阻率的地层电磁波衰 减明显电磁波传输的距离有限，不适合深井和海上施工。 下面几种商业应用的电磁遥测系统： ◇ Precision Drilling Computalog公司的区域扩展电磁随钻测井系统。 ◇ Schlumberger的E-pulse电磁遥测系统，应用垂深4183m时能有效传输数据。 ◇ Halliburton的Sperry—Sun公司的电磁随钻测井系统 ◇ Weatherford在2004年推出TrendSET?。 ◇ 俄罗斯地平线有限责任公司生产的ZTS系列电磁波随钻测量系统 EM-MWD，其测量最大深度已接近6000m。; ;2.3 声波传输方式 利用声波或地震波通过钻杆或地层来传输信号是一种传输方法。声波遥测能显著提高数据传输率，使随钻数据传输率提高一个数量级，达到100bps。声波遥测和电磁波遥测一样，不需要通过泥浆循环，该系统利用声波传播机理来工作。由于信号在钻杆柱中传播衰减很快，所以在钻杆柱内每隔 400～500m要装一个中继站。声学信息通道的缺点：井眼产生的低强度信号和由钻井设备产生的声波噪声使探测信号非常困难；信号随深度衰减很快。 ;2.4 导线传输方式 在美国天然气研究所的测试中，光纤传输成功达到915m深度。光纤遥测技术能以大约1M bps的速率传送数据，比其它商用的随钻遥测技术快5个数量级。法国一家公司曾研制在钻杆壁中安装电缆来传输信号，传输速度高，缺点是钻杆是特制的。