智能鑽井理論與技術

石油鑽井、完井和採油正在進入信息化、智能化、自動化階段,並呈現快速發展的趨勢。我國隨着海上油氣資源的擴大開發,隨着陸上覆雜油氣田和難採難動用儲量開發的需求日增,複雜結構井(水平井、大位移井、多分支井)欠平衡鑽井、氣體鑽井等正在不斷髮展。國內外日益發展現代旋轉導向鑽井技術,以隨鑽測井和隨鑽地震技術爲依據的先進地質導向鑽井技術以及鑽井動態參數的井下診斷和控制等,越來越使得泥漿脈衝等無線隨鑽測量技術不能滿足上述鑽井新技術的要求。

近60年來國內外一直研究既能由地面向井下輸送電能,又能在井下使用電控鑽井硬件(含井下工具、儀表和傳感器等)並能建立有線隨鑽實時雙向閉環鑽井測控信息高速公路。近年,智能油井管的設計研製與生產應用已經和正在取得突破性進展。這項研究工作表明智能油井管(智能鑽桿、智能油管、智能柔性連續管等)是實現智能鑽井、完井、採油的必要條件和技術關鍵。

1、智能鑽井的基本理論

通過建立井下與地面之間的井下有供電保證的寬帶閉環高速信息公路以雙向雙工閉環系統來解決鑽井工程的“黑箱”難題,隨鑽監控鑽井對象(地層、儲層)和井下實時工況,實現準確、透明、可視、可控作業。

 

2、智能鑽井的原理

在地面用傳統和現代方法建立模糊地質模型(或地質設計)和工程模型(或工程設計)的基礎上,充分依據併科學利用隨鑽測量採集到的井下地質與工程衆多實時參數(而且是有目的地設置的參數)與信息,幾乎是零時差快速有效地傳輸到井下CPU 和地面信息處理中心的計算機進行處理,形成更符合井下實況的實時智能隨鑽模型與實時決策技術參數。

再隨鑽快速下達各種控制井底測控執行工具的實時指令,使井下測控執行工具準確動作,再反饋信息進行第二輪測量採集,這樣連續實現“測量採集——處理決策——控制執行——再測量採集——再處理決策——再控制執行……”如此連續進行,最終達到智能鑽井的目標。

3、智能鑽井的基本技術

(1)電信傳輸

信號線是有供電保證的寬帶閉環信息通道,信號傳輸速率高,損耗與干擾小信號穩定。

(2)傳感測控單元

在智能鑽柱下部組裝的隨鑽測井工具和各類電控智能工具中安裝有各種高端電傳感器,(如地層電阻率ρ、巖性特徵測量探頭伽瑪γ、中子-密度探頭N-D,聲波探頭S、核磁共振探頭NR、地層孔隙壓力傳感器P、井斜角θ、方位角α和導向工具的工具面角ω,鑽頭井底鑽壓Pb、井底轉數n、井底扭矩Tb、鑽柱不同截面處的測力傳感器等等,視鑽井需求可多達30-40個傳感器。

作者:SuZ

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