旋转导向钻井技术在HD10-1-H2井的应用

【作者机构】中国石油渤海钻探塔里木钻井分公司； 中国石油长城钻探钻井液公司 【分 类 号】TE242 【分类导航】工业技术->石油、天然气工业->钻井工程->钻井工艺 【关 键 词】旋转导向钻井 Geo-Pilot工具 哈得区块 薄油层 双台阶水平井 井眼轨迹 【摘 要】为了加快塔里木盆地满加尔凹陷北部哈得逊构造带钻井提速提效,引进并推广应用了具有当今全球引领地位的Geo-Pilot旋转导向钻井技术。通过在哈得逊构造带哈得1号构造HD10-1-H2井试验应用,验证了利用Geo-Pilot7600旋转导向工具,针对施工难点而制定的对策的有效性,保证了轨迹控制在剩余油相对富集范围内最佳产油位置。哈得区块HD10-1-H2井薄油层旋转导向钻井施工经验值得借鉴与推广。 推靠式旋转导向系统底部钻具组合动态安全评价方法[J].中国石油大学学报(自然科学版),2020,第2期 推靠式旋转导向钻进时巴掌对井壁的间歇性推靠致使钻柱处于非线性阻尼激励的复杂工作状态,剧烈的振动易引发钻柱的疲劳失效。建立考虑巴掌与井壁的接触碰撞及动态激励的底部钻具组合动应力计算模型,分析钻柱转速对钻柱动应力和钻头侧向力的影响。结果表明:钻井过程中底部钻具组合动应力和钻头侧向力处于剧烈波动状态,尤其在临界转速下运动的钻柱将产生剧烈的振动及较高水平的动应力,导致钻柱出现疲劳破坏;通过调节钻柱转速至两阶相邻转速中间值,可显著降低钻柱的振动加速度。现场试验验证了通过调节钻柱转速提高底部钻具组合动态安全的可行性,为推靠式旋转导向及同类工具安全钻进参数的优化设计提供了依据。 基于专利数据的深层油气藏改造与开发技术发展趋势研究^①[J].高技术通讯,2019,第7期 以德温特创新索引(DII)专利数据库中收录的与深层油气藏改造与开发技术相关专利进行计量分析,对深层油气藏改造与开发技术的发展趋势、区域分布、重点技术领域和主要申请机构的专利战略布局等多方面进行探讨。研究发现,美国和中国是深层油气藏改造与开发最主要的技术来源国和目标市场,主要技术方向集中于驱油技术、旋转导向钻井、聚合物在油气生产中的应用和压裂技术,后期的旋转导向钻井和压裂技术引领油气行业的第4次技术革命;主要申请机构为大型油气公司或油服公司,国外企业较注重专利的全球布局,国内企业反之;最后提出相关建议,为提升中国在该领域的核心竞争力提供决策支撑。 指向式旋转导向系统内外环转速对PDC钻头破岩效率的影响[J].石油钻探技术,2019,第6期 为了提高指向式旋转导向钻井工具的破岩效率,在钻头运动学研究的基础上,利用Matlab软件建立了数字化PDC钻头模型和数字化岩石模型,结合岩石模型的离散化处理,模拟了旋转导向钻进条件下,PDC钻头与岩石的相互作用过程,并给出了破岩效率的定量计算方法;分析了指向式旋转导向系统内外偏心环转速对PDC钻头破岩效率的影响,得到了不同时间步长下的破岩规律。研究结果表明,抗剪强度为11 MPa、内摩擦角为22°、摩擦系数为0.2的岩石,其最佳破岩转速比在1.0左右,且指向式旋转导向系统在钻进过程中均存在稳态切削,其破岩效率与内外偏心环的转速比密切相关,随着内外偏心环转速比增大,破岩效率也相应增大,但最终趋于稳定。研究结果对提高指向式旋转导向系统的钻井效率具有一定的理论指导作用。 旋转导向钻井通讯与控制系统设计与软件开发[J].钻采工艺,2019,第1期 旋转导向是当前油气钻采井下工具导向控制的关键性技术,在长水平段水平井、大位移井、分支井等复杂井结构中应用广泛。钻井液脉冲为旋转导向钻井的主要通讯方式,其传输缓慢、有延迟、易误码等传输特性,使得对通讯编码和传输同步的要求更为严格。另外,为方便现场工程技术人员直观掌握导向头状态和井眼轨迹的控制情况,需要建立有效的地面监控系统。针对这些问题和旋转导向钻井工程中的具体情况,考虑指令传输时间短、井下识别准确率高的原则,设计了旋转导向系统上下位机的通讯协议,并给出下行控制指令编码方案;开发了相应的通讯与控制系统,可实现控制指令下传和钻井参数实时显示,解决了旋转导向钻井设备的软件系统集成问题。系统提供了实际旋转导向控制接口和地面测试接口,满足工程实际要求。 动态指向式旋转导向钻井工具测控系统设计与性能分析[J].石油钻探技术,2018,第6期 为了开发高性能的旋转导向钻井工具系统,进行了动态指向式旋转导向钻井工具测控系统设计与性能分析。在自行设计的动态指向式旋转导向钻井工具原理样机的基础上,设计了测控系统,分析了其关键技术;通过模拟实际钻井工况,测试分析了测控方案的可行性,检验了测量信号处理与控制算法的有效性。测试结果表明,应用互补滤波算法,能够将工具面角动态测量波动降低84%;采用永磁同步电机电流环、电机转速环、稳定平台对地转速环和稳定平台位置环的四环控制系统,除满足导向钻井的性能指标外,在粘滑度为200%工况下,还可以将系统工具面角波动控制在±5°范围内。研究结果表明,互补滤波算法能够有效提高工具面角的动态测量精度,四环控制系统能够实现工具面角的快速稳定控制,测控性能指标能够满足钻井工程技术要求。 基于可控弯接头钻井工具的偏心机构控制方法[J].西安石油大学学报(自然科学版),2017,第4期 基于可控弯接头工具的偏心机构提出了一种控制方法。通过分析,得出导向轴偏置方位和角度与内外偏心环转动角度的关系。运用逆解法,得到了内偏心环顺时针转过角度和外偏心环顺时针转过角度唯一对应的偏心机构偏置目标。通过该方法可以实现预先想要设定的偏心机构偏置目标位置。 旋转导向钻井工具系统的研究及应用[J].环球市场,2016,第11期 对三维控制的旋转方向和现场测试其进步钻井技术的国家863项目"研究总结,根据旋转导向钻井技术的技术特点、旋转导向偏心工具和引导机制,钻井液脉冲,井下测量数据传输技术、钻井地质参数测量技术.旋转导向钻井工具系统钻井参数测量技术4个方面的关键技术研究.通过实验室模拟实验验证了刀具系统设计原理的合理性.试验表明,陆上和海上石油的钻井,偏差约为60.高角度稳定边坡和方位控制偏差控制,满足控制要求;旋转导向工具提高钻压、最大钻压力可达240 kN.为五至第十一年期间旋转导向钻井工具系统的进一步改进和应用打下了坚实的基础. 可控弯接头导向控制理论研究[J].西安石油大学学报(自然科学版),2016,第3期 提出了一种动态偏置指向式旋转导向钻井工具的工具角与工具面角调节的控制方法。通过建立运动学模型,分别对钻井工具的工具角调节方法与工具面角调节方法进行了理论论证,并将2种不同参数的调节方法加以合并,对导向工具的整个控制过程进行分析,提出3种对可控弯接头工具角与工具面角的控制方式,利用MATLAB软件分别对工具角和工具面角调节过程进行轨迹仿真。研究实现了导向工具根据工作需要对工具角和工具面角的灵活调节,并且在工具角与工具面角调节完成后使整个系统处于稳定状态。 旋转导向工具稳斜钻进井眼轨迹控制方法设计[J].石油管材与仪器,2016,第3期 提出了一种旋转导向工具在稳斜钻进作业时井眼轨迹控制方法。稳斜钻进作业中需要控制井斜和方位两个参数。控制方法由井下闭环和井上闭环两部分组成。井下闭环利用井下近钻头设备实时测量的井斜角信息,并通过液压控制系统闭环控制井斜,保证井眼轨迹在井斜方向按照井眼轨迹设计方向前进。井上闭环利用随钻测量设备向地面提供的井斜角、方位角信息,经过地面软件处理得到实钻轨迹并同设计轨迹进行比较,得出方位调整策略,通过数据下传技术下传到井下旋转导向工具,旋转导向工具依据方位调整策略进行扭方位操作,以保证实际轨迹和设计轨迹的重合。控制方法中根据导向能力需求不同,将导向力分成多个档次,以适应不同钻井条件下对全角变化率的要求。试验验证了控制方法的有效性。 可控偏心器中非接触感应电能传输系统的研究与实现[J].橡塑技术与装备,2015,第20期 为了解决旋转导向偏心器中电泵机和发电机之间的物理间隙所造成的电能传输问题,设计出了非接触感应电能传输系统,并对影响电能传输效率的主要因素进行了研究。结果表明:耦合器的间隙距离越大,耦合器的传输效率越低;耦合器的最佳工作频率为38 KHz;高频逆变电源的输出功率在280~300 W之间时,系统间电能的传输效率可以达到85%。

文章来源：《江汉石油职工大学学报》 网址: http://www.jhsyzgdxxb.cn/qikandaodu/2020/0520/360.html