随钻分析

随钻分析（共7篇）

随钻分析 篇1

随钻测量 (Measurement While Drilling) 简称为MWD, 在正常的钻井作业情况下, 其是依靠安装在钻头附近的井底组合钻具中的测量仪器, 被测得的相关信息, 若要把信息传输到地面, 可利用信息传输通道进行传递, 从而整理分析的全过程。在当今国际上, 无线测量是得到普遍应用的技术手段, 在不干扰钻井作业的情况下, 它可以实时获取钻井、地质和轨迹参数等一系列数据, 并在专家的分析下, 相较完整的参照提供给接下来的钻井施工。现行有钻井液脉冲、电磁波和声波三种测量传输方式。前两种方法已经成功运用到生产实践当中, 想要在石油钻井、才有和完井等项目中实现信息化、自动化和智能化, 无线钻井测量需要测定的信息以及参数就被必须明确, 学习当今无线随钻测量技术, 熟悉各种方式方法中可能遇到的问题, 以及测量方法的相关不足。

1 钻井液脉冲式随钻测量信息传输

1.1 工作原理

在钻井作业时, 钻井液作为井底和地面之间的连续介质, 将随钻测量的相关数据信息通过这一介质源源不断的传输到地面上, 钻井液脉冲传输信息是通过钻井液的压力波来传送信号的, 原理就是钻进液在液压泵的压力下可以在钻柱水眼内高速流动, 同时也会对钻井液脉冲器的叶轮产生扭矩作用, 驱动电流驱动特定阀门由驱动电路按照先关指令产生, 并进而带动锁齿销轴运动。转过一个特定角度就是将一个控制机构的旋转锁齿释放的齿位, 反映到钻井液脉冲器的转子上, 钻井液流动阻力是通过触发钻井液脉冲发生器流道的开启或关闭改变的, 并因此产生钻井液压力脉冲, 使电子数据信号转变为钻井液脉冲信号, 并使其送至地面。

1.2 存在的问题

(1) 应用范围小。钻井液既是压力波的传输介质又是钻井产物和泥沙的载体, 因此在操作过程中对成分复杂的钻井液有着严格的要求, 通常钻井液要求其含气量小于7%, 含气量小于4%。一旦超出范围很可能会造成因无法检测正确信号而使得随钻测量失效。

(2) 信号衰减。钻井液脉冲是依靠能量完成的, 能量在受到钻井液粘性阻力以及管路系统弹性变形的影响下会逐渐衰减。

(3) 信号干扰。信号在传输过程中, 也会受到井底动力机, 活动钻具等发出的若干频率震荡波影响, 因此应当尽量避开干扰频率。

(4) 信号延迟。压力波因泥浆系统种种限制, 在泥浆中传播速度通常为1200m/s, 发生信号延迟。

(5) 传输容量低。受到当下产品的制约, 无法将所有信息悉数传输出来, 目前国内产品仅能同时上传7-8种信息。

(6) 测量点距钻头较远。由于随钻测量采用的多为井下涡轮发电机或井下电池, 因此很难达到近钻头测量。

(7) 成本比较高。其核心部件脉冲阀为价格昂贵的易损件, , 因此使用成本较高。

2 电磁随钻测量信息传输

2.1 工作原理

将电磁波作为数据信息传输的媒介, 并利用发送电磁波的形式达到数据传输的目的称为电磁随钻测量。整个系统主要有井下发射和地面接收两个部分, 其中电源、控制器、数据调制器和传感器构成井下发射;地面接收部分主要由接收机、数据处理计算机和司钻指示器组成。由井底涡轮发电机为井内测量仪器供电一般要借助钻井液发电或由电池组。传感器在接收井内的物理量数据再将它转变为模拟电信号, 然后通过井内随钻测量组件处理之后转变为数字信号, 将这些数字信号运送到处理器, 进而经过处理器处理后经过发射器以电磁波的形式向外发送。电磁波经过传输通道到达地面, 并通过距离井口一定距离的专用地下接收天线接收。在地面信号接收机通过接收天线获取电磁信号信息时, 噪声天线也接收传来的电磁干扰, 信号和噪声分别由噪声放大处理后, 通过数字信号处理模块进行统一解码、滤波处理后便能得到相应的测量数据。

2.2 优越性

(1) 应用范围广。钻井液成分不影响电测随钻测量, 在充气钻井, 欠平衡井以及环空压耗较大的水平井中更适用。

(2) 传输速度快。相对于钻井液脉冲的5b/s传输速度, 电测随钻测量信息传输能达到200 b/s, 相对而言确保了测控的实时准确性。

(3) 可靠性强成本低。由于电测脉冲结构简单, 井下仪器总成无活动零部件, 因此不易损坏, 且成本较低, 因此高效稳定。

2.3 存在的问题

(1) 信号衰减。电磁波传输途径为开放型通道, 而数据波传输过程中受到的干扰性衰减随地层电阻率的减小而增大, 当到达一定深度时地面无法接收到有效的电磁波信号。

(2) 测量深度。由于电磁波受地层电阻率干扰, 电磁波强度越大, 在电阻率低的地层干扰越大, 为了避免地面因无法接收电磁波而导致工程滞后, 应当及时调整激励源的工作频率。

(3) 电源问题。由于电磁波发射耗电量大, 而电池组的容量有限, 且电池组的正常工作温度在-25~75e之间, 所以井下涡轮发电机无法被电池组完全取代, 因此安装强度应当在安装涡轮发电机时提高, 以适应各种环境状态下井内可能发生的剧烈震动。

(4) 接收传感器的灵敏度。因为地层不均匀, 所以电磁波有不同程度的反射以及衍射现象在传输工程中存在, 从而致使形成多个电磁波先后抵达地面, 在任意一点都可能产生相位或幅值的叠加, 为接收带来了不便, 故应适情况增加接收器的灵敏度。

(5) 系统抗干扰能力。由于井下的震动或摩擦会在信号发射器中引起电噪声, 而井下传输上来的电磁信号又相当微弱, 为防止其他电磁干扰的介入, 优化发射和接收装置。

(6) 测量参数少。现有的电磁钻井测量只能测出角度, 地层电阻率等主要参数, 而当其应用于欠平衡井时, 由于缺少了地应力状态、地层强度、地层物性等参数, 还远远不能满足其需要。

3 声波随钻测量信息传输

3.1 工作原理

随钻测量的声波是在钻井施工中, 将声波定位为载体, 将具有较高弹性模量的物质, 如钻具系统、高压气体、井下流体和地层作为介质, 承载传输任务, 使得井下和地面能够成功构筑起无线信息双向传递平台。声信号由井下声波系统发出, 通过钻柱等介质传输出来, 由单一材料或多种材料混合而成的钻具连接形成的钻柱, 连接着地面和地底, 为声波传输提供了一个良好的不会受到钻井液以及外界底层特性影响的传输通道。相对来说, 井下流体和地层会随着不同工作环境和岩石层的变化而改变, 因此声波随钻测量主要利用的是钻柱来构建传输信息通道。井下和地面接收两部分组成了声波随钻测量仪器, 井下声波发射信号系统主要由驱动电路、信号产生电路、换能器、电源等主要部件组成。其中换能器就是负责将电能转化成声能进而发射到地面的, 井下的电能主要靠电池和井下发电机提供, 电池体积比较小, 供电持续, 而设置在井下的发电机大多为涡轮发电机。

3.2 存在的问题

(1) 码间干扰。钻柱接头之间具有的这种高发射特性导致了钻柱脉冲的影响时间持续达百毫秒, 这样会使码间有明显干扰产生, 此影响是制约信道传输能力的主要因素。

(2) 噪音干扰。钻井工程进行过程中产生的巨大噪音能够改变信噪比, 从而影响信道的传输。

(3) 声波衰减。声波在以球形方式扩散的同时会受到介质和障碍物的影响, 从而能量被介质或障碍物吸收从而转化成其他形式的能量。

(4) 电源问题。电池虽然体积小, 但电量还是有限, 提供不了大电流和长时间的供电, 而井下涡轮发电机虽然能够给与充分的电量, 但其自身振动所发出的噪音会影响声波传送, 而且发电机自身的稳固性和寿命仍需考虑。

4 结论

结合上述三种无线随钻测量传输方式, 我们不难看出, 在随钻测量作业中, 信息的及时准确高效传输仍然有待进一步的优化和处理, 随钻测量是为了保证工程作业的顺利高效安全完成, 因此结合上文, 分别论述三种方法的攻关研究方向如下:

(1) 钻井液脉冲传输方式应注重连续波信号发生器的研究, 在数据传输的高效性上寻找突破, 与此同时提高设备的整体可靠性与复杂环境适应性。

(2) 电磁传输方式应优化信号发生器的工作频率, 实时规避干扰频率对信息处理方面的影响, 会进一步解决微弱信号的接收和处理, 进而提高电磁信号传输距离。

(3) 声波传输方式应加强对噪音干扰和声波能量衰减等方面的研究, 加大力度改变可能影响数据准确性的噪音对真实数据带来的偏差。

摘要：为了及时准确的获取钻井作业时的随钻测量信息, 进而建立地面与井底之间的实时信息互动, 笔者对无线随钻测量的数据传输方式进行了归纳总结, 用千余字的文章为读者开辟了解随钻测量数据传输方面的途径。本文介绍了液脉冲、电磁波、声波三种无线随钻测量信息传输方法的工作原理, 并且对照各自的特点, 简要的归纳了其优缺点, 文章结尾总结性的针对现今无线随钻技术显露的缺点指出相应方法的研究攻坚方向。

关键词：无线随钻测量,液脉冲,电磁波,声波

参考文献

[1]欧阳志英.无线随钻测量信息传输的现状与问题[J].焊管, 2010, (10)

[2]廖明燕.钻井过程实时状态监测与诊断技术研究[J].2010, 04 (1)

[3]匡立新, 李涛, 张艳梅, 等.负脉冲MWD的原理及其在可泡沫钻井液中的应用[J].石油天然气学报, 2008, 30 (1) :362-364

随钻分析 篇2

水平井属于定向井家族的一个分支, 它的最基本特点是设计的井眼轨迹同油层的走向基本一致, 水平段的井斜角达到85度以上, 且在目的层内维持一定长度的水平或近水平井段。由于水平井段井斜角都大于80°为了井下安全和施工简便井眼一般均由增斜和稳斜井段组成 (无降斜井段) 以减少井下复杂情况发生。

水平井靶区的形状主要分为:圆柱型、矩形、梯形等三种 (见图1) 。

2 跃深平2井钻进过程中的地质导向

2.1 地质导向技术定义

地质导向是根据随钻过程中得出的地质参数 (地层岩性剖面、油气显示特征等) , 结合随钻MWD、LWD数据, 与导眼井或邻井综合对比分析, 超前预测和识别油气层, 并根据需要及时调整井眼轨迹, 准确钻达目的油层 (准确入窗或着陆) , 并保证水平段井眼始终在目的油层中穿行。随钻地质导向是水平井钻探成功的关建;地质导向的最终目的是油层追踪。

地质导向的技术关键有两个方面。一是随钻地层对比;二是结合综合录井资料综合分析进行导向。

2.2 跃深平2井实际地质导向过程

跃深平2井要求从3254.64m处沿184.94°方位缓慢造斜, 水平段井斜方位184.94o, 水平段井斜角88°, AB靶点水平段350米, 井底水平位移600m, 设计油层位置:3504.42-3514.72m (垂深) , 目的层位:E31 (Ⅳ-4小层) 。

2.2.1 造斜段

钻进过程中应甲方要求下入了LWD仪器, 加强了地层与邻井的对比。经同意我公司定向人员及时调整造斜点, 确保以设计的造斜率钻至目的层。当钻至3326m时, 补偿中子孔隙度和声波时差增大, 自然伽马值有所减小, 自然电位值突然减小, 这和已钻邻近直井14-11的Ⅰ-1小层的特征相符, 而且其他测井随钻测井资料的解释结果也和该层特点相符, 说明已经钻达Ⅰ-1小层。经计算, 预测该小层顶的深度为3310m, 而实际深度为3326m, 比预测深度更深, 除该小层外, 同理发现Ⅰ-4和Ⅰ-6小层 (预测深度3363m, 实测深度为3370m) 也比预测深度要深, 由此推算目的层也会比预测深度更深, 所以, 针得甲方同意后, 乙方公司降低了造斜率, 以便能顺利到达目的层, 按要求进入靶区。

2.2.2 水平段

至井深3668.97m时 (垂深3523.16m) , 电阻率由2-3ohm.m升至9ohm.m左右。伽玛值由110API降至60API左右, 气测全氢值增高, 钻时变小, 砂样由棕红色泥岩变为棕灰色泥质粉砂岩, 且有少量荧光。甲方地质人员根据LWD曲线和邻井电测曲线对比确定进入目的层。复合钻进20米确认此层未被水淹。井斜调至设计井斜。之后较多采用复合钻进, 复合钻进时井斜变化率0°-2.1°/30m。

钻至井深3668.97m时, 以82.4°井斜角入靶, 地层倾角4°-5.5°, 满足井斜要求 (井斜角与地层倾角之和小于90°) , 然后缓慢增斜, 钻至3700m时, 隋钻测井曲线显示自然伽马值突然增高, 电阻率突然减小, 全烃值明显下降, 综合多项录井资料分析认为钻穿了油层, 钻到了下部泥岩, 此时井斜角为83°, 双方协商后决定增大井斜角, 尽快回到油层中。当钻至井深3726.2m时, 自然伽马值减小, 电阻率值增大, 全烃值增大, 显示油层特征, 说明回到了油层中 (如图2所示) 。此时井斜角为88.4°, 继续缓慢增大井斜至93°, 钻至井深3899m时完钻。在后面的钻探中, 也钻遇有少量泥岩, 但是是油层中的泥岩夹层, 水平段始终在油层中穿行。

整个钻探过程中, 地质导向起到了非常关键的作用, 使技术人员做了相应的调整, 确保了钻探工作顺利开展。该井A靶点深度为3668.97m, B靶点深度3899m, 水平段长230.03m, 钻遇油层102.2m, 水平段油层钻遇率为44%。

3 结论与建议

(1) 地质是基础, 设计是关键。在部署水平井时, 进一步加强油藏研究和储层描述, 准确掌握储层分布规律。

(2) 加强工程地质的结合。从井位论证到设计, 及现场施工的油层随钻跟踪识别全过程中地质工程人员密切配合, 共同解决出现的问题。

(3) 及时测斜、准确计算、跟踪作图是井眼轨迹控制的关键。使用无线随钻测斜仪 (MWD) , 能够及时掌握井身轨迹的变化趋势;提前下入LWD仪器为准确着陆目的层做较好的技术支持。

(4) 钻进过程中, 应密切注意气测、岩屑及随钻测量的各种信息, 并在熟悉区块地质特征的基础上及时做出判断, 只有多信息综合分析, 才能确保达到地质钻探的目的。

(5) 优质的钻井液性能对于保证井下安全、井眼的稳定、充分携砂和快速安全钻进起到了积极作用。

(6) 针对水平井后期措施余地小的特点, 后期完井方式的确定, 不仅要符合油藏地质特征, 更重要的是要根据采油、后期措施改造等需要来综合考虑。

摘要：本文对青海油田尕斯库勒E31油藏跃深平2井的随钻地质导向进行分析, 阐明了定向井钻探的地质导向技术。

关键词：水平井,地质导向

参考文献

[1]何鲜.水平井定向井完井技术[M].北京:石油工业出版社, 2001.7

随钻分析 篇3

1连续波动的传递模型1

1. 1钻柱内连续波动的传递模型

对于钻柱内波动压力信号的传递,可以用经典的Allievi水击方程组表示,方程组描述的是钻柱内单个压力波动发生后水头H和流速V在时间上和空间上的分布情况[5],具体的方程组如下

式中c ———波动的传递速度,m/s;

D——— 管道等效水力直径, m ;

f ——— 与摩擦阻力相关的系数;

H——— 水头, m ;

V ———流速,m / s。

目前,式( 1 ) 只有数值解,这不利于分析连续性压力波传递 。 由于钻井过程中压力很大,而且流量相对较小,波速很大,而流速也相对较小,因而可以认为x ; 同时由于也相对较小,因此如果 忽略掉式 ( 1 ) 中的小量,并将流速V用流量Q ( Q = A'V )代替,则方程简化为:

由于研究对象是连续变化的信号,可以将流量和水头波动看作是不变量和变化量的组合,因此可将流量Q和水头H表示为,其中Q' 和H' 表示在波动情况下流量Q和水头H的变化量则表示流量Q和水头H的不变量 。

其中,表示在f不变的前提下钻柱对稳定流动流体的阻力,可以将其称为平均阻力 。

通过对比水力循环和电力循环发现,二者有很多相似之处,如: 水头H是驱动管道中流体流动的原因,而电压V是驱动电路中电流流动的原因; 流量Q和电流I都代表了物质的流动; 管道对流体的阻碍作用和电阻也有相似的定义。这些相似性揭示了自然界的一些基本规律,因此二者的分析方法也应该是可以相互借鉴的。

电力线输电方程为:

将式( 4) 与式( 5) 对比可以看出,两式非常相似,只是由于流体受重力影响多出了Q' sinβ /A' 项,当波动传递方向在水平面时,此项为0,可以认为式( 4) 、( 5) 具有相同的形式和相同的规律。 因此,在研究钻柱中的连续压力波传递特性时可以借鉴电力传输的分析方法。在这里可以认为在单位长度上与电容C相当的水力参数是g A' /c2, 定义为流容; 与电感L相当的水力参数是1 /g A', 定义为流感; 与电阻R相当的水力参数是fQ珚2/ g DA2,定义为流阻。流阻是单位管长上的线性化阻力,代表了稳定流动的流体在管路中所受的阻力; 流容代表了单位管路对流体的存储; 流感代表了流体惯性对流动的影响。

前面使用的模型中研究的水力参数是水头H,它在钻井工程中很少使用,根据水头H和压力p的定义可知,虽然压力和水头定义不一样,但是在只计算变化量的情况下二者是一致的。将式 ( 4) 中第一式分别对x求导,第二式对t求导,根据水头与压力的关系,可以认为在只研究变化量的情况下二者的变化是相同的,用p'替换H'后可以推导出:

从而可以推导出:

式( 8) 是平均阻力下压力波沿钻柱传递的数学描述,说明压力波动p'是时间和位置的函数。 考虑施加于管路一端的压力波动为正弦形式,即p' = pxejωt,其中px是位置x处的压力波幅,是关于x的函数。根据p'的表达式可以写出p'关于x和t的一阶导数和二阶导数,将它们代入式( 8) 并整理后可以推导出:

因此,很明显式( 8) 的解的形式应该为:

式( 9) 中的c1和c2为常量,由边界条件决定,γ1和 γ2定义如下:

根据p'和H'的关系,将p'代入式( 4) 的第二式可以求出:

从而可以求出:

将式( 11) 和式 ( 11) 关于x的导数代入式 ( 10) 后整理得到:

根据 γ1和 γ2的定义,可以计算出 γ1/ γ2+ gsinβ / c2γ2= 1,γ2/ γ1- gsinβ / c2γ1= 1,从而验证了Q'的确是方程组的解。所以方程组的解是:

式( 12) 中px和qx只与x相关,代表的是x位置的压力和流量的波动振幅。从式( 12) 可以看出,任意位置的流量与压力波动可以看作是两列波动的叠加。

与输电理论中的传播常数类似,可以定义 γ1和 γ2为管道流体传播常数,当管道处于水平位置时 γ1= γ2。但是在钻柱中,明显 γ1≠γ2,分别代表了上行波动和下行波动的传递常数,这是由重力影响造成的,也就是说,波动信号从井下传递到地面和从地面传递到井下,衰减是不一样的。可以模仿电力传输中阻抗的定义方式定义流体管道中的流体的阻抗为:

如果将上行波和下行波看作是并联的两列波动,可以定义出大倾角下钻柱的特征阻抗为:

对于特定的钻柱,γ1和 γ2的值是不变的,Zc只与角频率 ω 相关。

利用边界条件可以计算c1和c2,若已知起始端x = 0处的压力波动幅值为p0,流量波动幅值为q0,根据式( 12) 中px和qx的定义可得p0= c1+ c2,q0= - g A'( c1/ γ2- c2/ γ1) /jωc2,从而计算出c1和c2:

可以写出钻柱中任意点x处的压力和流量的波动幅值:

将式( 15) 、( 16) 写成矩阵形式:

其中A、B、C、D分别是式( 15) 、( 16) 中p0和q0的系数,可以计算出| M | = AD - BC = eγ1x - γ2x≠ 0,说明计算是可逆的,可以由终端的压力和流量振幅计算始端的压力和流量振幅。同时说明波动信号在钻柱中的传递是有方向性的,井下波动传递到地面和地面信号传递到井下所受钻柱的影响是不一致的。在机械振动中,通常用矩阵来分析力和扭矩的传递[18~20],在流体管道中压力信号的传递也可以用传递矩阵来描述[19,21],可以利用矩阵的特性分析压力波动的传递。由于钻井液的循环回路是由多个不同直径和材质的管道串联构成的,可以写出每个串联管段的传递矩阵,然后利用矩阵的乘法得出整个钻井流体回路的传递矩阵。 采用这种方法,可以很方便地描述钻井过程中波动信号在钻柱中的传递情况。

1. 2地面管道中连续波动的传递模型

MWD波动信号不但在钻柱中传递,到达地面后还会在地面管道中传递,下面推导地面管道中波动信号的传递矩阵。

1. 2. 1地面水平管道中的波动传递模型

由于地面管道一般处于水平状态,从前面的推导可知管道处于水平位置时有 β = 0,因此 γ1= γ2= γ,此时特征阻抗可以表示为:

由于 ( eγx- e- γx) /2 = sh ( γx ) ,( eγx+e- γx) /2 = ch( γx) ,因此水平管道中任意位置x处的压力和流量波动的振幅可以改写为:

可以很明显地看出| M | = 1,说明连续波在地面时,信号传递没有方向性,信号源在管道的任意一端产生波动,在另一端得到的输出是一样的。

1. 2. 2带封闭分支管的地面水平管道的波动传递模型

如果在地面钻井液管路的某个位置安装有一段终端封闭的分支管段,如图1所示,L1和L2是串联的钻井液地面管道,L3是一分管。可以看出,在管路中有连续压力脉动时,在L3和管路连接部位是有液体流动的,但是在L3的封闭端流量为0,这种结构在实际的钻井现场经常可以遇到, 在压力上升时分支管吸收少量的钻井液,在压力降低时可以释放少量的钻井液,从而影响管路中的信号传递。

图1 带有封闭分支短管的管路

封闭的L3对于连续压力波的传递来说相当于一个带阻滤波器,下面来推导带封闭端分支管对连续波动信号的影响。假设L1、L2和L3的长度分别为l1、l2和l3,L1的左端为输入端,在此叠加波动信号,信号的流量振幅和压力振幅分别为qi和pi,在L1、L2和L3的连接点处,流量振幅和压力振幅分别是q1、q2、q3和p1、p2、p3; L2的右端为输出端,设输出端的流量振幅和压力振幅为qo和po,并且假定L1和L2具有相同的特征阻抗Zc。在连接点处,很明显有p1= p2= p3,q2= q1-q3。可以写出连接点的传递矩阵:

由于分支管L3上端封闭,很明显有qo3= 0 ,根据式( 19) 写出的L3的传递矩阵为:

由于qo3= 0,故有CL3p3+ DL3q3= 0,从而有:

其中,γ 为分支管L3的传播常数,Zc3为L3的特征阻抗。定义G = q3/ p3,可以将连接点的传递矩阵写为:

从而得到分支管对信号传递影响模型,模型可用图2所示的四端口模型来表示,pi和qi表示L1信号输入端的压力和流量波动振幅,po和qo表示L2信号输出端的压力和流量波动振幅。

同时写出带分支短管的管道的传递矩阵:

整理后,得到合并后的传递矩阵表达式:

可以看出,相乘后的传递矩阵的行列式值仍然为1,即A*LD*L- B*LC*L= 1,说明传递矩阵是可逆的,即便是带有分支管的管道,在知道任意一端压力和流量变化的情况下,即可计算出另外一端压力和流量的变化。

2连续波传递的频率幅值特性

在实际应用中,经过调制的正弦压力波动信号从井下传递到地面,如果发送端的压力波动为pi,接收端的压力波动为po,那么主要关心的是输出和输入压力波波动幅值的比值po/ pi,po/ pi越大说明在信号接收端能够检测到的信号越强。定义Ro= po/ qo为终端阻抗,从式( 17) 可以推出:

可以看出,在信号传递过程中,终端阻抗对信号的传递有很大影响,终端阻抗主要体现在地面的压力和流量上。实践发现同频率的信号,在不同的流量和压力下po/ pi是不一样的,一般可以认为整个钻柱对于MWD信号而言类似于一个低通滤波器,它对高频信号有非常强的抑制作用。

2. 1钻柱内的频率幅值特性

钻柱相当于一直管,如果认为摩擦力不变,取终端阻抗为5倍特征阻 抗,波速1 200m/s,直径0. 127m,流体粘度2. 5m Pa·s,可以依据式( 24) 绘制出如图3所示的3种不同长度钻柱的幅值频率特性。图3的横坐标应该是角频率,但绘图时用频率f代替了角频率 ω,它们的关系是 ω =2πf。

图3 不同长度钻柱的频率幅值特性

从图3可以看出,在低频段,输出端波动幅值一般大于输入端波动幅值,但是随着频率的增加, 输出信号的波动幅值整体呈波动衰减状态。这说明如果要使用压力波动传递调制信号,必须找出合适的频点,也就是po/ pi尽可能大的频点,才能让波动信号传递更远,更容易被检测。而且对于短钻柱来说,可以看到很明显的波动衰减,对于长钻柱波动衰减只出现在频率非常低时,当长度超过1 500m、频率超过30Hz时,po/ pi的值只有约0. 1,已经非常微弱。

2. 2带封闭分支管的地面管道频率幅值特性

在WMD过程中,信号主要在钻柱内传递,但是地面管道也会对信号产生影响,地面单一直管的影响可以依据式( 19) 计算。如果在地面管道某个部位有封闭分支管,则这些分支管会对信号传递产生影响,这种影响可以依据式( 23) 计算, 这种影响可能是抑制也可能是增强信号,利用这种特性,如果选择合适的分支管参数,可以有效消除钻井液管道中某些频率的波动信号,管道结构与图1相同。

针对图1所示的管路结构,在管道入口端流体上叠加正弦波动信号,根据式( 20) 计算出带有封闭分支管钻井液管道的传递矩阵,从而以式 ( 24) 为基础绘制此时管路的幅值频率特性。由于在封闭分支管中,钻井液基本不流动,摩擦力对流动的影响很小,如果忽略掉分支管摩擦力,并且由于 β = 0,则L3的传递系数 γ 可以简化为jω/c, 从而将式( 21) 中的th( γl3) 简化为jtan( ωl3/ c) , 从式( 21) 可以看出,在 ωl3/ c = π /2和3π /2时, | G |为无穷大,此时分支管的阻抗为0,对应于 ω 的波动频率全部会被滤掉。

假设L1长67m,L2长25m,封闭分支管L3长度为l3,绘制带封闭分支管的地面管道的频率幅值特性曲线,图4是分支管L3在3种长度时对信号传递的影响,可以看出,在频率比较低时,分支管基本上不影响信号传递,但是频率超过10Hz后,分支管对信号传递产生很大影响,从图中可以看出,不同长度的分支管能够滤除不同频率的信号。当l3为12. 3m时,频率为24Hz和73Hz的信号在经过分支管后会被完全滤除。同时可以看出,滤波效果只是集中在某几个使| G | = 0的频率点上,在其他频率影响就比较小了。所以通过调整l3就可以改变滤波频率,但是当l3的选择有一定偏差时,滤波效果就要差很多。

图4 不同长度封闭分支管的频率幅值特性

通过分析与仿真可知,地面钻井液管道的安装结构,对井下MWD信号的传递有很大的影响, 不合理的布局布管,有可能会导致信号传递的失败。

3实验与频谱分析

3. 1地面单一管道频率幅值实验

为了验证前面计算的频率幅值特性,设计用于测量输入输出幅值的实验,实验用长67m、直径27mm的管道传递压力波动,在管道尾端安装旋转阀板作为压力波发生器,另一端连接恒压水箱, 在旋转阀板附近安装压力传感器,将测量压力记为pi; 在管道上游安装同样型号的压力传感器,将测量压力记为po。两个传感器之间的距离为信号的传递距离,通过控制阀板的转动频率,在管道中产生从1 ~ 50Hz的压力波动,将pi的最大值和最小值之差记为 Δpi,po的最大值和最小值之差记为 Δpo; 以频率为横坐标,Δpo/ Δpi为纵坐标,绘制如图5所示的频率幅值图。将曲线与前面的计算结果进行比较,可以看出数据的变化与计算是一致的。说明模型能很好地描述钻柱内波动信号的传递情况。

图5 地面管道的频率幅值实验结果

实验发现,在上游端压力和流量保持恒定的情况下,下游的旋转阀板转速越高 Δpi越小,如果要维持 Δpi恒定,则需要在上游端施加更大的压力和流量。

3. 2地面分支管的滤波实验

在某次MWD钻井过程中,地面横管有一个三通接口,在距三通接口200cm处安装有一只压力传感器。实验主要分为两个步骤: 首先用封堵将三通管的侧面出口堵死,测量正常钻井过程中钻井液管道的压力信号,并分析信号频谱; 然后在三通管的侧面出口接一根安装有多个阀门的分支管,依次调整各阀门的开关状态,这个动作相当于调整分支管的长度; 测量钻井液管道的压力信号, 并进行频谱分析。在没有接入分支管时,压力信号如图6所示,图6的时域图是传感器测量信号, 采样数200点,频域图是各个频率的能量,可以看出,钻井液管内的压力信号比较杂乱,而且主要集中在50Hz以下的低频段。信号的复杂性导致了对于井下MWD信号识别的困难,从图中可以看出,23Hz的MWD信号比较弱。

图6 没有分支管时的地面横管压力信号与频谱

安装分支管,并将长度调整为18. 6m后,在同样排量下测量到的管道压力信号如图7所示, 对信号进行频域变换后可以看出,12Hz的波动信号得到了很大的抑制,对于其他频段的信号基本没有影响。实验过程中发现,需要的分支管长度要小于计算的分支管长度。分析误差,认为主要是由于钻井液成分复杂且粘度较大,导致实际波速小于计算波速所致。在实际应用中可以设置能够自由调节长度的分支管,根据实际情况进行调整,完成对干扰信号的滤除。

图7 带有封闭分支管时的地面横管压力信号与频谱

4结论

4. 1钻柱中周期性的波动信号在传递过程中,会因频率不同而呈现出不同的衰减特性,其衰减规律为波动衰减,总体趋势是低频衰减小 、 高频衰减大 。

4. 2地面钻井液管道的布局与布管对信号的传递有很大影响,主要体现在对不同频率信号的衰减上,合理的管道结构有助于提高MWD信号的传递 。

随钻测井资料解释方法研究 篇4

1 随钻测井方法的工作原理

随钻伽马测井技术是最早被应用到随钻测井过程中的测量技术之一, 随着泥浆脉冲传输和控制系统成功的研制出, 并应用到测井仪器中后, 为以后井下测井仪器在石油钻井过程中实时的传递测量和控制数据奠定了坚实的基础。在随钻伽马测井过程中, 首先要将随钻伽马测井的井下仪器安装到随钻测量仪的底部, 在测量仪器下入到井中之前, 要在地面完成随着伽马测井仪的设置和参数的校核工作, 并且随着随钻测斜仪器一起下入到井底。在随钻测量的过程中, 由于不同的岩石会有不同的自然伽马变化范围, 地层岩石中固有的自然伽马射线, 会经过钻井液、钻铤、随钻伽马测量装置的外筒, 最终达到井下的伽马探测管。伽马探测管会探测到不同位置地层岩石发出的伽马射线, 并且把信号存储起来。伽马探测管会间歇性的发射一组组的电信号, 发射的电信号会传到脉冲发射器中, 脉冲发生器在电信号的作用下, 就会产生相应的机械振动, 产生的机械振动会导致钻井液在该处产生额外的波动, 由于钻井液压力的波动, 会产生对应波形的正弦压力波, 压力波随着钻井液的不断上返, 到达井口后, 会传到地面的压力传感器上, 压力传感器会将压力波在转换成电信号, 电信号经过信号处理系统后就传输到计算机中, 形成了可视化的随钻伽马测井数据, 通过对随钻测井伽马测井数据的分析就可以实时的了解到井下地层的信息, 同时在结合录井数据和气测录井的资料, 就可以及时的了解井下钻头所钻地层情况和钻头是否已经到达目的层。除了随钻伽马测井技术, 还有许多其他的随钻测量技术, 例如随钻电阻率测井技术、随钻中子测井技术以及随钻密度测井技术等, 虽然每种测井技术所测量的地层参数各有侧重点, 发射的信号各有差别, 测量地层参数的原理也不尽相同, 井下测量的工具结构各种各样。但是整体上的测量流程和随钻伽马测量技术基本一致。

2 随钻测井资料的预处理、标准化和斜井校正方法

在测井资料解释的过程中, 能够得到的准确的测井曲线, 是保证测井解释准确率的保证。但是由于石油钻井恶劣的工作条件, 井下地层信息的不确定性, 存在着许多随机的因素。同一口井各测井曲线的结果, 深度的一致性也很难得到保证。每个测井曲线在测量的过程中, 必然的会受到非地层测量因素的影响。因此测井资料的预处理工作是保证各个测井曲线结果能够准确和一致的前提。在随钻测井的过程中, 由于井眼形状的不规则, 会造成井下电缆对井下仪器的拉力不同, 这样电缆的拉伸长度就不同。而且在有些随钻测井仪器中, 采用的是推靠器方式, 这种测井方式会存在较大的深度误差。而且在仪器多次下井的过程中也会深度较校正的复杂性。测井曲线深度的校正方法可以采用平均差值的方法, 统一的测井曲线深度校正公式:

其中测井数据中开始的深度为0, i为第个取样点。

测井曲线的不准确性, 不但和环境的影响因素有关, 同时还有就是采用不同的测井仪器而产生的仪器误差, 在整个油田的测井数据分析中, 不可能保证油田每一口的测井数据都来同一类型和统一标准的测井一次, 而且在随钻测井的过程不可能都会同一种测量方法。因此对原始的测井曲线, 去掉环境的影响之后, 而且需要对测井曲线进行标准化修正。测井曲线的标准化处理方法, 就是在同一个油田地区, 或者同一个油层, 会具有相同或者相似的测井特性。通过对大量的测井资料分析, 就可以发现测井数据的本身会呈现出相似分布的特性。根据这些相似分布的特性, 可以对油井的测井数据划分出标准的分布模型, 利用相似分析的技术和方法, 可以实现油田各口井的分析, 从而校正由于仪器的使用不同而产生的仪器误差。随着石油钻井中, 定向井和水平井数量的增多, 随钻测量技术也被广泛应用到这些井的随钻测量中, 在水平井随钻测量中测得深度为实际钻井的深度, 而在实际的对比应用中, 需要阿井测井曲线中实钻井深转化成在垂直方向上的井深, 从而可以更好的直井的测井数据对比。

3 结束语

随着石油资源不断的枯竭, 石油勘探开发的方向逐渐的转向了一些开发困难、规模小、油层薄的油藏, 由于这些油藏的规模小, 结构复杂, 地层的物性差, 在测井的过程中普通的电测技术很难保证测井的准确性和成功率, 目前随钻测井技术可以有效提高该类油藏测井的准确度, 目前已经成为开采该类油藏主要成测井方法。文章通过调研, 研究了随钻伽马测井技术的工作原理和工艺流程。提出了随钻测井资料的预处理、标准化和斜井校正方法方法。通过研究为提高随钻测井技术的准确性和推动随钻测量技术的发展具有重要的意义。

参考文献

[1]王若.随钻测井技术发展史[J].石油仪器, 2001, (02)

随钻声波测井数据存储技术研究 篇5

2009年2月13日收到在随钻声波测井中,受传输速率限制,除了少量处理结果被实时传送到地面外,大量处理结果和原始波形数据被存储在仪器内存中。在钻井过程中,为了保证随钻声波测量分辨率,需要每隔几秒钟进行一次测量。在施工过程中随钻声波测井仪为间歇工作方式,每次测量循环中,处理结果通常有几十个字节,原始波形的数据量则以千字节计,因此需要采用大容量非易失FLASH存储器进行测井数据存储。本文介绍了用于随钻声波测井数据存储的NAND FLASH芯片,并介绍了存储系统接口电路设计方法、随钻声波数据存储方式及存储流程。

1 存储器件选择

NAND FLASH和NOR FLASH是目前最常用的两种非易失闪存芯片。NOR FLASH为并行结构,传输效率高,但写入和擦除速度较低,存储器结构及引脚信号定义方式难以解决存储容量增加的矛盾,存储容量的增加使系统连线复杂且可靠性降低。NAND FLASH为串行结构,数据线与地址线复用为8 条I/O线, 另外还分别提供了命令控制信号线,命令、地址和数据信息均通过8 条I/O 线传输,因此,NAND FLASH存储器不会因为存储容量的增加而增加引脚数目,便于系统设计和产品升级。

通过以上分析和比较,NAND FLASH具有写入速度较快、容量大、功耗低、体积小、接口简单等方面的优点,更适合于随钻声波测井大容量数据存储需要,因此本设计选用了三星公司的2G bit NAND FLASH芯片K9F2G08U0M,引脚功能如表1所示[1]。

K9F2G080M的主要特点如下:

(1) 电源电压为2.7～3.6 V;

(2) 读、写、擦除操作电流15 mA,待机电流10 μA;

(3) 读时间80 ns,页编程时间200 μs,块擦除时间2 ms;

(4) 存储单元阵列为(256M+8192)×8 bit,数据寄存器和缓冲存储器均为(2K+64)×8 bit;

(5) 按页读2 Kbyte/页,按页编程(2K+64) byte,按块擦除(128K+4K) byte;

(6) 具有指令/地址/数据复用的I/O口;

(7) 命令寄存器操作,写控制器能自动控制所有编程和擦除操作;

(8) 芯片可100 K次编程/擦除,数据可保存10年不丢失。

2 接口电路设计

数据存储系统接口电路如图1所示。

随钻声波测井仪采用DSP芯片TMS320LF2407,用于测量控制和数据处理。NAND FLASH芯片以页为单位进行读写操作,擦除操作以块为单位,写数据时,位数据只能由1变为0,对NAND FLASH进行写操作前必须把写单元所在块擦除。而在写操作时,所要擦除块的数据必须事先保存,然后再对该块进行擦除,并把数据写到指定单元,最后把其余部分恢复过来,因此,需要开辟一定的缓冲区对要擦除的块进行保存。由于K9F2G08U0M每页有2 048字节,考虑到随钻声波实时计算对存储空间的需要,因此扩展一片32 K×16位SRAM CY7C1020,数据采集器将采集到的原始波形数据和处理结果存入SRAM,达到一定的采集深度之后,从SRAM中将数据读出存入FLASH。

虽然K9F2G08U0M的容量达到了256MB,其容量和寻址范围远远超过DSP的寻址范围,但由于芯片上的写控制器能自动控制所有编程和擦除功能,提供必要的重复脉冲、内部确认和数据空间,而且K9F2G08U0M的命令、地址和数据信息均通过I/O 0～I/O 7传输,在FLASH的256M物理存贮空间中,28位地址分成5个地址周期(2字节列地址和3字节行地址),通过8位I/O口写入地址寄存器,不需要通过地址线寻址,因此无需考虑采用页面技术解决逻辑存储空间与物理空间的映射问题,大大简化了DSP与FLASH的硬件接口,实际操作起来非常方便[2]。由于DSP和FLASH的工作电压均是3.3 V,因此两者的引脚可以直接连接,不需要进行电平转换。在图1中,FLASH的8位I/O口直接与DSP的通用I/O口IOPB0～IOPB7相连,FLASH的CE、CLE、ALE分别由DSP的IOPF1～IOPF3控制。DSP的WE、RD 分别接FLASH的WE、RE,控制读、写操作。DSP的通用I/O口IOPF0接FLASH的R/B,监测存储器的工作状态,当R/B 处于低电平时,表示有编程、擦除或随机读操作正在进行,操作完成后,R/B自动返回高电平。

3 程序设计

由于随钻声波测井中一个波列的数据量较大,有可能超过FALSH的页长度,而K9F2G08U0M容量为256M,不可能将测井过程中的全部波列数据均保存下来,因此,FALSH主要保存处理结果,另外根据测井需要,每隔若干页保存一次原始波形数据,两种数据均按顺序结构保存。

由于写操作时,必须先擦除当前数据块,因此如果每次测量完成后存储一次,就需要将FLASH当前块中的数据保存到SRAM中,然后擦除该块,再读出存入SRAM中的历史数据,连同当前数据一起重新写入FLASH当前块。这种存储方式需要DSP频繁访问FLASH存储器,影响DSP处理声波测量数据的实时性,因此采用整页存储方式。在整页存储方式中,每次测量完成后将数据存入SRAM,并根据测量结果占用的字节数,设置一个低于FALSH页长度(2 048字节)的SRAM数据存储长度,当SRAM中数据达到该长度时,将数据从RAM中读出,转换成规定格式,再加上诊断状态和数据区标志等信息,一次性写入FLASH。存储流程如图2所示。

对NAND FLASH的操作主要包括按页读操作、页编程、块擦除等,读、写操作以页为基础,擦除按块进行,编程和擦除操作采用两级命令确认方式,以防止误操作。以下介绍NAND FLASH的主要操作方法。

3.1 按页读操作

读操作流程如图3所示,写入30H后,5个字节的行地址所指定的页中的数据将在25 μs内传输到数据寄存器中,在RE脉冲的作用下,不但可以从指定的列地址开始连续读到该页末尾,也可以按照流程图中的虚线部分输入随机读指令码,任意读取该页中的内容,并且不受次数限制。

3.2 页编程

页编程流程如图4所示。首先写入页编程命令80H,然后顺序输入行列地址以及待写入的数据。页编程确认命令10H用于实现数据从缓冲区到FLASH的编程操作。写入完成后,读状态寄存器(通过写入70H实现)判断操作是否成功,若未成功,将当前块声明为坏块,并进行块数据替换操作,以保证可靠性。

3.3 块擦除

块擦除流程如图5所示。擦除操作以块为单位进行,由于器件分为2048块,因此输入的地址码中只有A18～A28的11位有效,其余位将被忽略。装入擦除确认指令D0H和块地址即开始擦除,与页编程操作类似,擦除完毕后应检查写状态位I/O 0并处理返回结果。

3.4 坏块处理

在闪存的使用中,可能会产生坏块。在擦除和编程操作后,如果出现读失败,应当进行块置换。块置换由容量为一页的缓冲器来执行,可以通过发现一个可擦的空块和重新对当前数据对象进行编程来复制块中的剩余部分。为了提高存储空间的使用效率,当由单个字节错误而引起的读或确认错误时,应由ECC收回而不进行任何块置换。

4 结 论

由于随钻声波测井数据量大,且受实时传输速率限制,需要采用大容量非易失FLASH存储器对测井数据进行存储。根据随钻声波测井数据的技术需求,采用NAND FLASH芯片作为非易失数据存储,通过对NAND FLASH接口电路和存储程序的合理设计,实现了随钻声波测井的数据存储功能。

摘要：随钻声波测井数据量大,且受实时传输速率限制,需要采用大容量非易失FLASH存储器保存测量数据。根据随钻声波测井数据存储需求,采用NAND FLASH作为随钻声波测井仪的数据内存,设计了NAND FLASH接口电路,采用整页存储方式将数据存入NAND FLASH,并给出了NAND FLASH存储流程,实现了随钻声波测井的数据存储功能。

关键词：随钻声波测井,数据存储,NAND FLASH

参考文献

[1]K9F2G08UOM FLASH memory datasheet rev.0.8.Samsung Elec-tronics Inc,2005

现场钻井随钻录井技术探讨 篇6

1. 国内录井行业发展现状

国内近十余年来的录井技术虽然发展比较快,但是主要表现在单项录井技术上,如地化录井、定量荧光等,综合录井技术也接近国际先进水平。然而随钻录井技术的应用与发展却举步维艰。我国自20世纪90年代后期引进有限的几套MWD和LWD后,至今没有进行大批量的设备引进,关键是昂贵的仪器价格使人望而却步。现在我国随钻录井软硬件的研制和开发都还没有提上议事日程,从这一侧面看,我国在随钻录井仪器研发方面落后国外20余年。国内录井行业面对的仍旧是钻井液和岩屑,综合录井仪录井仍是各油田录井公司的主打招牌和基本手段,一旦失去钻井液和岩屑这两种载体,面对水平井钻井、欠平衡钻井、空气钻井、泡沫钻井等,录井行业将没有更有效的手段迎接钻井新技术的挑战。

2. 录井行业面临的技术难题

2.1 录井信息随钻测量技术

由于空气钻井、PDC钻头等钻井新工艺的应用,钻进速度大幅提升,现场捞取岩屑非常困难,有时甚至取不到岩屑,而且由于岩屑上返速度快,上下地层的岩屑混杂在一起,岩屑样的代表性变差,地层钻时可比性也大大降低,给现场地质人员快速准确评价地质状况提出了严峻的考验。

近几年获得快速发展的随钻测量技术(MWD/LWD),以其实时性、及时性、真实性可在一定程度上解决现场地质人员面临的难题,但是由于政策、制度方面的原因,加上从业人员的专业经验不足、知识结构不匹配不利影响等,大大限制了其在地质评价方面作用的发挥。

2.2 录井综合解释评价的定量化

目前,各油田都对录井综合解释评价做了大量工作,并取得了一定成效,但就整体而言,录井综合解释评价尚处于定性层面,准确度相对偏低,人为因素较大。为了进一步定量化,需要进一步引进和推广精度高、反应快、效果好的综合录井技术。因此,必须创新和发展新的录井项目,建立资料解释综合评价系统,深化录井综合解释研究工作,开发功能强大的资料解释系统,进行油气层精细描述及区块评价,为勘探开发提供更具说服力的决策依据和资料。

2.3 录井工艺和基础理论研究

当前录井行业的一些先进理论、技术,诸如随钻地震、钻具振动、MWD/LWD等大多是国外的发明、创新,国内从事录井基础理论研究的人员、机构偏少,创新性差,这些因素严重制约了录井技术、装备研发的进展,成为勘探开发取得突破、企业快速发展的瓶颈。例如,目前国内生产的综合录井仪,无论是配套的硬件设施、色谱技术还是软件采集系统,比进口的设备都不差,但缺少的是对资料的深层次应用开发和录井新工艺、创新技术的开发应用。这使得设备的档次无法提高,技术无法领先。

2.4 单一录井难以满足现场地质作业需求

随着钻井技术的快速发展,在解决地下地质问题和提高勘探效益以及产量方而有优势的大位移、大斜度井越来越多的被使用,尤其对于受自然条件的限制的海洋石油,大位移、大斜度井呈现出逐年增加的趋势。由于该类井大斜度的井身结构,使上返岩屑代表性变差,钻时不能正确反映地层可钻性,迟到时间不准确,同时为降低钻具“磨阻”常在钻井液中混油或直接使用油基钻井液,又会对荧光录井和气测录井产生影响。只靠单一录井很难满足现场地质作业的需求,而电缆测井其滞后于钻井,不能对钻井起到指示作用,而且易受泥浆侵入影响。

3. 解决途径的探讨

录井技术的发展面对许多技术难题,必须下决心予以解决,以提高录井行业的技术水平和服务能力。

3.1 随钻测量技术研发

钻井新工艺的应用、大位移井的地质导向、海洋深水区的勘探、勘探对象的复杂化、现场地质及工程决策都要求录井技术向地下、实时方向发展,提供强有力的技术支撑。

笔者认为,录井行业在引入、发展随钻测量技术方面,具有其他部门无法比拟的优势:一是人员优势,录井行业本身就有伴随钻井队24小时驻井工作的专业队伍,引入、发展随钻测量技术,不需要增加人员编制;二是设备优势,新型的综合录井仪均设置MWD/LWD的数据接口,不需要增加地面设备;三是技术优势,录井人员掌握石油地质理论,善于把握地下构造,录井系统集成了工程、钻井液、地质、油气显示等大量的地下地层信息,录井技术人员可以综合运用地质信息、工程信息、钻井液信息、井下随钻测量信息,对地下地层情况进行综合评价,最大限度地发挥技术优势。

3.2 综合录井仪软件系统新技术平台开发

现有综合录井仪软件系统大多基于WIN2000,其网络化、安全性、扩展性受到限制,不适应以后的发展趋势。由于新录井技术、钻井技术快速发展,信息接口技术需要开发。另外,应用软件、解释模型均固化,不适应再开发,因而急需开发新的综合录井仪智能化软件技术平台。

3.3 录井与随钻测井相结合的现场地质作业技术的开发

在现场的地质作业过程中,采用随钻测井与录井相结合,不但能有效解决由于钻井工艺的发展所带来的现场地质作业问题,而且可以对地层进行快速评价,对下步钻井、地质作业起到指示作用,减少风险。时至今日,随着全球原油价格的升高,费用较高的随钻测井也越来越多的被应用,而录井与随钻测井相结合正逐渐被国际上各大油公司作为主流现场地质作业技术来应用。相信随着科技的进步,在不久的将来,随钻测井也会如录井一样成为普通技术,能够把二者更好的结合起来,就能够得到更好的效益,这也将会是现场地质作业的发展方向。

3.4 录井综合解释评价的定量化研究

建立资料解释综合评价系统,深化录井综合解释研究工作,开发功能强大的资料解释系统,进行油气层精细描述及区块评价,为勘探开发提供更具说服力的决策依据和资料。

3.5 大力发展录井实时远程监控系统

一是随着勘探难度的增加,现场需要多元技术的联合识别油气显示,综合解释评价油气层,需要基地的专业人员及时支持现场施工作业,实施技术决策和技术指导等;二是随着信息化技术的不断发展,现场多元化技术的联合更需要数据交流、数据共享、实时动态数据库、智能专家系统、技术专家的支持;二是探区的分散,地表交通条件较差,为进一步降低生产成本和管理成本,及时解决现场的问题,因此需要发展录井实时远程监控系统。

结论:新储量勘探难度的增加,扩大海外市场份额的需要,都给作为技术服务业务的录井行业提出了新课题,促使录井行业必须解决所面临的难题,这就要求录井行业解放思想,加速改革和创新,不断提升自身在油气勘探开发中的地位和作用,进而较好地发挥推动和保障的主力军作用。

参考文献

[1]刘志刚,惠草雄,黄艳琼等.现代钻井条件下录井技术攻关课题及方向的探讨.录井技术,2004,15(3):1-5

[2]刘树坤.我国录井技术发展中面临的问题及对策.录井工程,2008, 19(2):1-4

[3]刘瑞文,郭学增.综合录井在安全钻井中的应用及发展趋势.录井工程, 2006,17(4):43-45

随钻分析 篇7

一、随钻测量的定义

随钻测量就是借用一定的仪器, 运用正确的方法来对钻井过程中所遇地层的岩石和地质进行测量, 得到完整的物理参数的过程。随钻测量需要用到声波、放射线、核磁和电阻率等测量技术。

二、随钻测量系统技术的国内外发展历程及现状

(一) 、随钻测量系统技术的国外发展历程及现状

20世纪30年代开始, 就有人对随钻测量技术投入研究, 但仅停留于电极测量和地层电阻率的测量上。到了50年代, 研究者开始考虑电磁波的应用, 但囿于地层信号传递的衰减性而未收到良好成效。同时, 借用钻杆来传送声信号的方法也因距离限制而宣告失败。在50年代后期, 正脉冲泥浆遥传系统被发明出来, 并在60年代初期的试用中取得了成功, 这是随钻测量系统技术在世界范围内的首个成功记录。60年代后期, EIF公司开始大力推广正脉冲泥浆遥传系统, 使随钻测量的概念问世, 并开始了商业服务。从70年代开始, 随钻技术引发了大范围的关注, Mobil R&D公司研制出正弦波泥浆遥传系统, Gerhart Owen公司则推出了自然伽马井下仪器。进入80年代, 随钻测量系统技术的革命时代真正来临, 很多公司都加紧研究步伐, 推出各类主导产品, 使测量仪器的质量得到大幅提升。在21世纪初期, 一种更为耐用的随钻测量系统由Westherford公司研发出来, 这种模块化的系统可以克服恶劣的钻井条件, 使平衡应用的多种需求得到满足, 并于2004年投产使用。总体来看, 国外的随钻测量系统技术始终向着更加先进、更加可靠的方向发展, 不仅在硬件工具上取得很大突破, 在参数解释和软件系统的研发上也取得了很大成功。

(二) 、随钻测量系统技术的国内发展历程及现状

我国对随钻测量系统技术的研究时间相对较短, 从20世纪80年代后期才正式开始。经过几十年的探索, 虽然有所收获, 但鉴于配套设施缺乏、基础条件薄弱等问题而与国外研究成果相去甚远。1999年, 我国的胜利石油管理局从国外引进了FEWD这种随钻地层评价测量仪, 用于塔里木油田和胜利油田的薄油层钻井, 在地质导向方面收到了一定的技术成效。在这一时期, 四川、大港等油田单位开始应用MWD系统, 使其为水平井钻井服务, 提升了地层判断效率。胜利石油管理局在引进测量仪之后, 也积极开展了技术研究, 已研制出了完整的无线随钻测井仪系统, 在信号采集、信号处理、电路设计等方面都有了很大的技术进展, 基本可以取代进口仪器。20世纪末, 经过对井下电磁信号短传技术的深入研究, NBLOG-1型测量短节被研制出来, 自然伽马、井斜角等都可以通过此项技术完成测量。在1999年的6月份, “地质导向钻井技术研究与应用”正式立项, 研发单位、制造商、应用单位都参与研究, 开展技术攻关。2001年, 我国拥有自主知识产权的感应电阻率测量仪、正脉冲MWD被研制出来。2002年推出的CGMWD系统满足了数据传输速率高、井深大的要求, 使CGDS-1系统研究获得阶段性成功, 同时也建立起了随钻测量系统技术发展的里程碑。2004年, 通过引进LWD和FEWD测量系统, 使我国的配套设备水准达到新的高度。2005年, 海蓝公司研发的多种测量仪问世, 在耐温、精度、方便性等方面优势明显, 逐渐替代进口仪器, 被应用于国内多个油田钻井当中。2007年, CGDS-1金钻头地质导向钻井系统被成功应用于工业当中, 是我国无线随钻测量技术发展史上的又一里程碑。

三、随钻测量系统技术的前景

经过多年的技术研究与发展, 国内外的随钻测量系统技术都取得了很大的进步, 收到了较好的应用成效。伴随着计算机技术、信息处理技术的发展与进步, 随钻测量技术必然会向着更加高新的方向发展, 推动钻井技术实现智能化与自动化。为了确保随钻测量系统技术的稳步前进, 在研发与探究的过程中还应注意以下几点:首先, 要更加关注采样密度和仪器的探测深度, 确保通过仪器的使用能够将地层实际情况更加精确、客观地反映出来;第二, 在供电系统设计方面投入更多精力, 研发耐压、耐温的高强度传感器, 使系统的运行时间得以有效延长;第三, 使系统向着成像化、组合化的方向发展, 控制好钻头与仪器探头之间的距离;第四, 提升测量信息的传输速率, 使系统的传输能力不断提升;第五, 注意克服壳体波和钻井噪声的干扰, 提升随钻测量系统的抗震性能, 保证工作的可靠性。满足了上述要求, 随钻测量系统技术就能够基本满足钻井要求, 当然, 随着勘探复杂性的增加和自动化程度的提高, 对随钻测量技术的相关要求也会不断提高, 需要研究者以实际需求为方向做好研究调整。

结束语:

随钻测量系统技术经过多年的发展, 取得了良好的成效, 在国内外的钻井工程中都具有很好的发展前景。在未来的研究中, 必须以实际钻井需求为方向, 从不同角度出发来完善随钻测量系统技术, 使其为钻井工程提供更优质的服务。

参考文献

[1]孟耀华.嵌入式钻井压力测量系统的研究[D].大庆石油学院, 2010 (07) .

[2]徐凤玲, 高学然.随钻方位电磁波电阻率未钻地层预测技术[J].录井工程, 2011 (02) .