石油钻井设备与工具王镇全第六节闭环钻井技术简介.pptVIP

优选石油钻井设备与工具王镇全第六节闭环钻井技术简介ppt 当前第1页\共有27页\编于星期二\12点 前言 环指钻井作业过程。闭环钻井是指钻井过程的整体优化。 闭环钻井的目标是实现钻井过程的全面自动化、智能化, 解放钻井人员、提高整体经济效益。 当前第2页\共有27页\编于星期二\12点 钻井自动化发展趋势 传统转盘钻具 螺杆钻具 MWD 计算机 导向马达 自动化钻井 PDC钻头 井下遥 控工具 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2005 2010 常规转盘钻井 喷射钻井 最优化钻井 定向井 丛式井 水平井 小井眼井 多分枝水平井 大位移井 地质导向钻井 自动化钻井 当前第3页\共有27页\编于星期二\12点 一、钻井作业自动化的发展过程 钻井作业自动化的发展过程可划分为井下开环、井下半闭环、井下闭环和全闭环四个技术发展阶段： 1、 井下开环钻井阶段 指井下操作全部由人来完成, 只有一般的井下测量工具。井眼轨迹的控制只能利用预测技术和更换井底钻具组合来进行。井眼轨迹质量差, 钻井效率低, 安全性差。 如果井下开环钻井用自动化钻机, 就成为地面闭环、井下开环钻井; 否则为地面开环、井下开环钻井。 当前第4页\共有27页\编于星期二\12点 2、井下半闭环钻井阶段 有较先进的井下测量工具(如MWD)，有地面可控的井下工具。测量数据向地面传输, 经过计算机处理及地面模拟, 通过传输通道向井下传送操作指令, 随后对井下操作进行控制。 与井下开环系统相比, 测量精度高、实时性强、信息量大。操作指令更大程度上依靠计算机处理得到, 人为经验减少。井下可控工具(包括可变径稳定器、可调弯接头、可变弯角井下动力钻具、可伸缩偏心块等) 使得起下钻操作大幅度减少, 钻井效率显著提高。目前许多水平井、定向井都是利用井下半闭环钻井技术完成的。 当前第5页\共有27页\编于星期二\12点 3、 井下闭环阶段 指井身轨迹控制完全可以离开人的干预(特殊需要时例外) , 井下信息测量、传输、处理以及控制指令的产生和执行完全自动进行。有先进的随钻测量工具(MWD 等) 和功能较强的井下可调控工具。同时, 必须有性能很好的微电脑(能承受井下的恶劣环境)。 当前第6页\共有27页\编于星期二\12点 井下闭环钻井作业可分为两类: (1) 中心电脑放在地面。通常是测量信息通过传输通道传到地面, 经中心处理机处理后, 控制指令传给顶部驱动钻机, 由顶部驱动钻机来改变井下工具的工具面。也可以是中心电脑发出的控制指令传给井下可控工具, 从而改变井下工具的结构参数。 (2) 中心电脑放在井下。随钻测量信息传给井下电脑, 由井下电脑发出控制指令来控制井下可控工具的工作状态。测量信息同时传给地面计算机进行模拟研究, 用来监测井下作业效果。 当前第7页\共有27页\编于星期二\12点 4、全闭环钻井阶段 这是钻井技术发展的最高阶段。井下采用智能化钻井系统, 地面监控和操作采用规范的自动化系统。地面中心控制计算机控制整个钻井作业系统, 井下智能钻井系统则带有独立的井下微电脑。此时, 作业人员就可全部或大部分从作业环节中解放出来, 从而实现钻井的整体优化。目前离实现全闭环钻井还有一段距离。 当前第8页\共有27页\编于星期二\12点 执行机构 测量系统 控制系统 双向通讯 当前第9页\共有27页\编于星期二\12点 闭环钻井技术的流程框图 当前第10页\共有27页\编于星期二\12点 二、闭环钻井技术的必要条件 要实现闭环钻井作业的全过程, 必须具备以下六个条件: 地面测量,主要包括泥浆录井, 钻井参数地面测量; 井下随钻测量, 目前主要采用MWD、LWD 等井下测量工具; 数据采集, 同时包括地面计算; 当前第11页\共有27页\编于星期二\12点 (4) 数据的整体综合解释, 主要包括把测量数据解释成有用的参数以指导作业, 同时用“人工智能”把全世界范围内的专家经验应用于井场; (5) 地面操作控制自动化, 把人从钻井作业过程中解放出来; (6) 井下操作自动控制, 主要是利用“智能”型井下工具和自动的井底钻具组合进行控制 。 当前第12页\共有27页\编于星期二\12点 三、实现闭环钻井的核心技术 油气井钻井将发展为像航天、航海领域的自主导弹那样高水平的“自主钻井导弹”和双闭环(井下与地面之间的大闭环及井下导向工具与井下测量系统之间的井下小闭环) 系统。实现这一目标的核心技术主要有： 当前第13页\共有27页\编于星期二\12点 1、先进的导向钻井工具 (1) 滑动式