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自动化钻井新阶段的进展与趋势[1].ppt

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自动化钻井新阶段的 进展与趋势 2006年4月 钻井发展简史 钻井发展简史 自动化钻井阶段的关键技术 自动化钻井阶段的关键技术 自动化钻井阶段的关键技术 自动化钻井阶段的关键技术 自动化钻井阶段的关键技术 自动化钻井阶段的关键技术 自动化钻井阶段的关键技术 SOD系统的主要优点是: (1)把不确定和复杂的地质因素随钻实时地确定下来使地质情况透明化; (2)把井身剖面和井身轨迹的不确定性和复杂性随钻实时地确定下来并下达指令使导向按需要随钻精确控制并对井身轨迹可视化显示; (3)把钻头、BHA、旋转导向钻井工具等的力学行为及井下不确定性工况在处理后以数字化显示出来,供决策者下达指令和控制之用; (4)随钻实时地调整导向与优化之间的矛盾,优化钻井过程,能实时预报并诊断井下跳钻、憋钻、粘滑、涡动、纵横振动等复杂情况,随钻量化确定所诊断现象的严重级别程度; 自动化钻井阶段的关键技术 (5)SOD系统能兼顾“导向-优化-诊断”多方面需求,单独或统一下达指令实现智能化处理;随钻测井可代替电缆测井因而使钻井过程简化并提高钻井效率; (6)SOD具有钻前设计和随钻实时地进行钻井工程再设计和随钻生成电子报表及网络化生产管理的功能; (7)运用智能钻柱和SOD系统的综合效果能降低钻井成本约20%。 SOD系统是新一代的钻井工程智能决策支持系统。图14表明基于智能钻柱可使钻井信息的采集、处理、决策及反馈形成闭环和井下网络;同时还表示了SOD与存储器、动静态数据库、知识库、专家系统以及综合录井仪等地面仪表相互关连的关系等等。 自动化钻井阶段的关键技术 人类在进入第21世纪之交时,石油钻井系统正由机械化和科学化钻井阶段向半自动化再到自动化钻井阶段进展,这是发展大趋势。 1.钻井发展简史 1.1中国古代钻井史:中国对人类的五大发明之一,早在公元前3世纪在四川“火井”、“卓筒井”、1041年使用简单的机械顿钻掘井。 1.2近代钻井:1859年,美德雷克在美宾夕法尼州,钻出69英尺深的第一口油井。近160年来,近代钻井的发展(Lummus,Monti,pegpote等)可划分为: ①1859—1920 经验钻井阶段(萌芽兴起时期),顿钻到旋转钻; ②1920—1950 钻井的发展阶段(大规模、全球性、生产广泛、快速发展); ③1950—1965—1973—1982—1994(2000) 科学钻井—机械化钻井阶段; ④1994—2000—现在—今后(21世纪中叶) 自动化钻井新阶段。 2.自动化钻井阶段的关键技术 由机械化和科学化钻井阶段发展到自动化钻井阶段的关键技术有六个方面,它们是钻井重大革命的里程碑和标志。 。 图1 自动化钻井及其与关键技术的关系图 图2 自动化钻台 图3 自动化司钻系统 2.1钻机和装备的智能化、自动化: ①自动给进(送钻):从19世纪60年代就开始研究,1935年Westing house公司第一个自动送钻专利,20世纪40年代气动送钻控制,1955年有了第一个液压动力水龙头和水力卷扬机,有恒钻压模式、恒给进(钻速)模式、智能优化模式; ②刹车系统:离合(盘式/带式)片,比例控制电磁刹车等; ③井口铁钻工(Iron Roughneck):“三吊一卡”机械化; ④井口-二层台的井架(管架)机械手:起下立根(钻柱)拉入/推出—扣/摘; ⑤循环系统—固控系统:全自动监控密闭循环—净化系统; 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。 自动化钻井阶段的关键技术 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等公司生产的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

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