旋轉(zhuǎn)閉環(huán)鉆井系統(tǒng)簡(jiǎn)介BakerHughes&Agip聯(lián)合開(kāi)發(fā)的AutoTrak系統(tǒng)技術(shù)概要序言

在過(guò)去的十幾年里,石油工業(yè)中的勘探、開(kāi)發(fā)領(lǐng)域取得了許多重大的技術(shù)進(jìn)步.從鉆柱接扣到正容積式馬達(dá),從泥漿泵到完井設(shè)備,各方面的改進(jìn)綿綿不斷.較近的重大改進(jìn)包括導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)和地層評(píng)價(jià)MWD.我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的鉆時(shí)最高、井眼最清潔有很長(zhǎng)一段時(shí)間了;而另一方面,用泥漿馬達(dá)滑動(dòng)鉆進(jìn)已經(jīng)成為最有效的導(dǎo)向系統(tǒng),因?yàn)橛盟梢糟@很長(zhǎng)的水平井段,這是傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)的.對(duì)這兩項(xiàng)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)使我們的鉆井工程師們確信:聯(lián)合兩方面的優(yōu)勢(shì)有充分改善鉆井工藝的潛力.另外,加上地層評(píng)價(jià)MWD的技術(shù)狀態(tài),事實(shí)上我們已經(jīng)擁有了一套非常有吸引力的鉆井系統(tǒng).

我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的鉆時(shí)最高、井眼最清潔有很長(zhǎng)一段時(shí)間了;而另一方面,用泥漿馬達(dá)滑動(dòng)鉆進(jìn)已經(jīng)成為最有效的導(dǎo)向系統(tǒng),因?yàn)橛盟梢糟@很長(zhǎng)的水平井段,這是傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)的.對(duì)這兩項(xiàng)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)使我們的鉆井工程師們確信:聯(lián)合兩方面的優(yōu)勢(shì)有充分改善鉆井工藝的潛力.另外,加上地層評(píng)價(jià)MWD的技術(shù)狀態(tài),事實(shí)上我們已經(jīng)擁有了一套非常有吸引力的鉆井系統(tǒng).

AutotTrak聯(lián)合了新式的導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)閉環(huán)鉆井系統(tǒng)和最新最先進(jìn)的地層評(píng)價(jià)MWD技術(shù).一、什么是AutotTrak?1、是一種旋轉(zhuǎn)閉環(huán)鉆井系統(tǒng)--閉環(huán)是指該系統(tǒng)的信息處理方式(詳見(jiàn)下文解釋).2、是從三項(xiàng)以被證實(shí)的技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的--直井鉆井系統(tǒng);--帶有多重電阻率和伽馬射線的MWD測(cè)量技術(shù);--DrillByte地面系統(tǒng)

3、是與Agip合作開(kāi)發(fā)的二、為什么開(kāi)發(fā)AutotTrak?1、不斷增加的挑戰(zhàn)性的井眼軌道設(shè)計(jì)--應(yīng)用于大位移井;--特殊的井身剖面;--油藏探索.2、現(xiàn)有技術(shù)的局限性--為了將造斜率更改成想要的數(shù)值需要起下鉆來(lái)調(diào)節(jié);--為了調(diào)整井斜或方位需要滑動(dòng),這就導(dǎo)致了:總ROP的降低&井眼清潔變差;--使用能快速鉆進(jìn)的PDC鉆頭會(huì)導(dǎo)致造斜能力變差;--由于井眼的不正常扭曲導(dǎo)致扭矩和磨阻增加--深井中造斜能力差三、AutoTrak

的特色1、在旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的同時(shí)可進(jìn)行井眼軌跡三維任意調(diào)整.2、鉆頭上的側(cè)向力是由被液壓能量控制的可擴(kuò)張的三個(gè)扶正器肋板提供并控制的.3、憑借連在立管上的負(fù)脈沖傳達(dá)系統(tǒng),底部鉆具在鉆進(jìn)過(guò)程中可接受到最新的指令信息.4、完整的MWD系統(tǒng)有完成全部定向作業(yè)、多重電阻率、伽馬射線、震動(dòng)、近鉆頭井斜等測(cè)量任務(wù)的能力并可提供兩種信息通訊方式.5、如果需要給鉆頭提供額外扭距可用納維馬達(dá)驅(qū)動(dòng)該系統(tǒng).基本工具構(gòu)造AutoTrak技術(shù)數(shù)據(jù)普通工具規(guī)格井眼尺寸81/2″/83/8″216mm/213mm最大造斜率6.5°/100ft6.5°/30m工具外徑63/4″170mm導(dǎo)向扶正器73/4″197mm長(zhǎng)度37ft

11.2m重量1.55t3,500lbs鉆具壓降

450gpm時(shí)500psi800l/min時(shí)35bar

10ppg泥漿重度1.2kg/l泥漿重度能量來(lái)源渦輪發(fā)電機(jī)工作參數(shù)最大推薦鉆壓550lbs250KN最大推薦扭矩17,000ft-lbs

23KNm最大工作壓力20,000psi1,380bar最大流量范圍370~630gal/min1,400~2,400/minl最大鉆頭壓降2,000psi

140bar溫度正常工作302°F

150°C最高329°F

165°C推薦砂含量最大含量1%堵漏材料中細(xì)大小的核桃殼堵漏劑<40lb/bbl<115千克/立方米傳感器規(guī)格井斜三個(gè)加速度計(jì)±0.1°方位三個(gè)磁通門(mén),±1.5°(井斜>3.5°)伽馬射線閃爍，API自然伽馬電阻率多頻.2MHz&400KHz相位轉(zhuǎn)換&衰減振動(dòng)三個(gè)加速度計(jì)±50g，0.3Hz~1KHz井斜3ft0.9m方位31.5ft9.6m伽馬射線16.4ft5.0m電阻率17.7ft5.4m振動(dòng)21.7ft6.6m傳送規(guī)格遙輸數(shù)據(jù)到地面正泥漿脈沖傳輸速度1到5秒每個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)向下部裝置遙傳指令負(fù)泥漿脈沖持續(xù)的時(shí)間2.5~8.5min,不會(huì)影響鉆進(jìn)非旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向扶正器鉆頭驅(qū)動(dòng)軸在與旋轉(zhuǎn)鉆柱不連接的非旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向扶正器內(nèi)旋轉(zhuǎn),裝在扶正殼體內(nèi)的組件有：近鉆頭井斜儀、導(dǎo)向控制電子元件和控制閥——通過(guò)水力來(lái)操縱扶正器肋板。在非旋轉(zhuǎn)扶正器上由導(dǎo)向肋板施加的力是受活塞控制的，而活塞由內(nèi)部?jī)?chǔ)存的高壓流體來(lái)操控。有一種非常慢的旋轉(zhuǎn)趨勢(shì)的套子的相對(duì)位置是受連續(xù)監(jiān)控的，AutoTrak使用這種信息來(lái)調(diào)整在每個(gè)導(dǎo)向肋板施加的力的量，這樣就能在希望的方向上向鉆頭施加穩(wěn)定的側(cè)向力。在油田的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)套子以大約每半小時(shí)一圈的速度旋轉(zhuǎn)，具體情況與地層和鉆時(shí)相關(guān)聯(lián)。AutoTrak的內(nèi)部微處理系統(tǒng)計(jì)算出必須向每個(gè)活塞施加的壓力大小——為把導(dǎo)向肋板移到正確的位置并借此來(lái)獲得滿意的工具面。向肋板施加的力的大小也要考慮為被鉆井的井眼軌跡制定的狗腿嚴(yán)重度的限制。地面設(shè)備與Auto該系統(tǒng)中的MWD/LWD地面系統(tǒng)中有一套連接在鉆井?dāng)?shù)據(jù)計(jì)算機(jī)體系上的標(biāo)準(zhǔn)的TR700解碼部件。與Autotrak的井下部件的通訊聯(lián)系既可由鉆井?dāng)?shù)據(jù)系統(tǒng)自動(dòng)控制也可通過(guò)鍵盤(pán)人為控制。井下系統(tǒng)被設(shè)定為由地面的旁通激勵(lì)器制造的副脈沖遙控。

旁通壓力激勵(lì)器被連接在立管上并且可以轉(zhuǎn)移多達(dá)20%的泥漿流，通常13%~15%的流體被轉(zhuǎn)移來(lái)在鉆柱中產(chǎn)生一系列的負(fù)脈沖信號(hào)。井下工具檢測(cè)到這些信號(hào)從而接收到它的指使。下傳一個(gè)脈沖的時(shí)長(zhǎng)根據(jù)深度和泥漿性質(zhì)的差異可以在8，12和16秒三種之間調(diào)整。下傳一個(gè)完整的指令可能需要2到8.5分鐘，這是由傳輸?shù)闹噶畹膹?fù)雜性和為適合外圍操作條件所選擇的脈沖時(shí)長(zhǎng)來(lái)決定的。下傳指令的操作可以在鉆進(jìn)過(guò)程中自動(dòng)執(zhí)行，這就決定了AutoTrak的操作不會(huì)打斷鉆井行為。AutoTrak的使用好處1、在旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)連續(xù)導(dǎo)向-改善井眼清潔;-增加總鉆時(shí);-減少不同類(lèi)型的卡鉆;-按工作情況而不用按造斜能力選擇PDC鉆頭.

2、自動(dòng)定向控制-改善了水平井垂深難控制的狀況