《地質(zhì)導向技術(shù)》PPT課件

,第二部分地質(zhì)導向鉆井技術(shù),地質(zhì)導向鉆井技術(shù)是在導向鉆井技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。地質(zhì)導向鉆井技術(shù)由地質(zhì)導向儀器和導向工具共同組成。地質(zhì)導向儀器和導向工具的每一次發(fā)展，都會帶動地質(zhì)導向鉆井技術(shù)向新的境界發(fā)展。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，地質(zhì)導向鉆井技術(shù)也越來越完善，應用領(lǐng)域也越來越廣泛，由此推動了現(xiàn)代鉆井工業(yè)的不斷發(fā)展。,地質(zhì)導向鉆井技術(shù),60年代初期，ARPS公司和LANEWELLS公司聯(lián)合研制出了自然伽瑪和電阻率隨鉆測井儀器，在有限的幾口井中成功投入使用。由于遙測技術(shù)沒有發(fā)展成熟，井下工具性能受到限制，鉆井工藝落后，該技術(shù)沒有廣泛推廣，但為以后的地質(zhì)導向鉆井技術(shù)打下了基礎(chǔ)。,地質(zhì)導向鉆井技術(shù),60年代后期到70年代，人們認識到了測量技術(shù)在鉆井工業(yè)中的重要地位，開始重點研制井下測量儀器，先后開發(fā)出有線隨鉆測量儀器(SST)和無線隨鉆測量儀器（MWD/DWD）。這一時期，井下作業(yè)工具也開始蓬勃發(fā)展，井下動力鉆具的性能得到了極大的改善，并生產(chǎn)出了即可轉(zhuǎn)動又可滑動的異向雙彎（DTU）動力鉆具，導向鉆井技術(shù)在鉆井工業(yè)中進入應用階段。地質(zhì)導向儀器也開始著手研制，但沒有達到商業(yè)應用地步，沒有投入使用。,地質(zhì)導向鉆井技術(shù),80年代，MWD/LWD技術(shù)已經(jīng)成熟，導向鉆井技術(shù)進入大規(guī)模應用階段，地質(zhì)導向鉆井技術(shù)也開始應用于生產(chǎn)。各種性能優(yōu)良井下導向工具開始出現(xiàn)，如SPERRY-SUN公司的可調(diào)彎度動力鉆具、可變徑動力鉆具AGM、可變徑扶正器AGS、近鉆頭井斜傳感器ABI等，HALLIBURTON公司的TRACE可變徑穩(wěn)定器等。各種地質(zhì)測量儀器也相繼出現(xiàn)，如SPERRY-SUN公司先后推出具有具有商業(yè)應用價值的電磁波感應電阻率、中子孔隙度、地層密度等隨鉆測井工具，HALLIBURTON公司的CWRGDX系統(tǒng)等。這一時期地質(zhì)導向儀器能滿足部分地質(zhì)評價需要，但不能進行全面的地質(zhì)評價，地質(zhì)導向鉆井技術(shù)沒有全面發(fā)展。,地質(zhì)導向鉆井技術(shù),90年代，地質(zhì)導向鉆井技術(shù)進入大規(guī)模應用階段。井下導向工具功能更全，出現(xiàn)了近鉆頭地質(zhì)儀器動力鉆具，如SPERRY-SUN公司的EWR/ABI、DGR/ABI儀器動力鉆具等。各種功能全面、性能優(yōu)良、能滿足各種井眼尺寸的地質(zhì)測量儀器相繼出現(xiàn)，如SPERRY-SUN公司四極多深度電磁波電阻率、聲波、井徑、井下壓力測井儀器等系列隨鉆測井儀、HALLIBURTON公司的SCOUT隨鉆聲波測井儀等。這一時期地質(zhì)導向儀器全面發(fā)展，能實時進行全面的地質(zhì)評價，地質(zhì)導向鉆井技術(shù)進入了極盛時期。,地質(zhì)導向鉆井技術(shù),現(xiàn)在，在已經(jīng)成熟的地質(zhì)導向基礎(chǔ)上，人們又開始了性能更優(yōu)越的旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)和閉環(huán)鉆井技術(shù)的開發(fā)和研究。相信在不久的將來，旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)、閉環(huán)鉆井技術(shù)一定會成為鉆井工業(yè)的主導技術(shù)。,地質(zhì)導向鉆井技術(shù),地質(zhì)導向鉆井技術(shù),導向鉆井鉆具由導向儀器和導向工具共同組成導向儀器是MWD，在我國有線隨鉆測量儀SST也用于導向鉆井。導向工具主要是井下動力鉆井具其它的配套鉆井工具包括鉆頭、定向接頭、彎接頭、定向彎接頭、無磁鉆桿、井下儀器MWD懸掛短節(jié)、無磁鉆鋌、短無磁鉆鋌、鉆鋌、短鉆鋌、加重鉆桿、斜坡鉆桿、井下加力器、震擊器、扶正器、單向閥和其它無磁/非無磁配合接頭等右圖為兩種典型的導向具組合,地質(zhì)導向鉆井技術(shù),導向鉆井技術(shù)的導向工具主要是馬達其它配套鉆井工具包括鉆頭、定向接頭、彎接頭或定向彎接頭、無磁鉆桿、井下儀器MWD懸掛短節(jié)、無磁鉆鋌、短無磁鉆鋌、鉆鋌、短鉆鋌、加重鉆桿、斜坡鉆桿、井下加力器、震擊器、扶正器、單向閥和其它無磁/非無磁配合接頭等。,地質(zhì)導向鉆井技術(shù),有線隨鉆工作原理和施工工藝SST地面儀器給井下儀器通過電纜供電井下儀器完成對數(shù)據(jù)的實時采集后，按一定數(shù)據(jù)格式通過電纜傳送至地面，地面儀器對接受到的信號經(jīng)解碼、處理、計算后得到井下實時數(shù)據(jù)，并在司鉆閱讀器上顯示。需要利用SST進行導向鉆進或測量時，將井下儀器通過電纜下放到井底進行測量或座鍵后隨鉆施工。測量完畢或地面所接單根鉆完后，起出儀器。根據(jù)施工需要重復上述過程進行測量或接單根繼續(xù)施工。在大位移、大角度井段，儀器難以下放到井底，需要采用開泵泵沖儀器到井底、開泵座鍵等施工工藝。,地質(zhì)導向鉆井技術(shù),井下儀器隨鉆具下到井底，系統(tǒng)進入工作狀態(tài)以后，隨時可以根據(jù)施工的需要進行測量或隨鉆施工。,MWD/DWD工作原理及施工方式,地質(zhì)導向鉆井技術(shù),四種信號傳輸方式連續(xù)波方法連續(xù)發(fā)生器的轉(zhuǎn)子在泥漿的作用下產(chǎn)生正弦或余弦壓力波，由井下探管編碼的測量數(shù)據(jù)通過調(diào)制系統(tǒng)控制的定子相對于轉(zhuǎn)子的角位移使這種正弦或余弦壓力波在時間上出現(xiàn)相位移，在地面連續(xù)地檢測這些相位移的變化，并通過譯碼、計算得到測量數(shù)據(jù)。優(yōu)點：數(shù)據(jù)傳輸速度快、精度高。缺點：結(jié)構(gòu)復雜，數(shù)字譯碼能力較差。,地質(zhì)導向鉆井技術(shù),四種信號傳輸方式正脈沖泥漿正脈沖發(fā)生器的針閥與小孔的相對位置能夠改變泥漿流道在此的截面積，從而引起鉆柱內(nèi)部的泥漿壓力的升高，針閥的運動是由探管編碼的測量數(shù)據(jù)通過調(diào)制器控制電路來實現(xiàn)。在地面通過連續(xù)地檢測立管壓力的變化，并通過譯碼轉(zhuǎn)換成不同的測量數(shù)據(jù)。優(yōu)點：下井儀器結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小，使用操作和維修方便，不需要專門的無磁鉆鋌。缺點：數(shù)據(jù)傳輸速度慢，不適合傳輸?shù)刭|(zhì)資料參數(shù)。,地質(zhì)導向鉆井技術(shù),四種信號傳輸方式負脈沖泥漿負脈沖發(fā)生器需要組裝在專用的無磁鉆鋌中使用，開啟泥漿負脈沖發(fā)生器的泄流閥，可使鉆柱內(nèi)的泥漿經(jīng)泄流閥與無磁鉆鋌上的泄流孔流到井眼環(huán)空，從而引起鉆柱內(nèi)部的泥漿壓力降低，泄流閥的動作是由探管編碼的測量數(shù)據(jù)通過調(diào)制器控制電路來實現(xiàn)。在地面通過連續(xù)地檢測立管壓力的變化，并通過譯碼轉(zhuǎn)換成不同的測量數(shù)據(jù)。優(yōu)點：數(shù)據(jù)傳輸速度較快，適合傳輸定向和地質(zhì)資料參數(shù)。缺點是：下井儀器的結(jié)構(gòu)較復雜，組裝、操作和維修不便，需要專用的無磁鉆鋌。,地質(zhì)導向鉆井技術(shù),四種信號傳輸方式電磁波電磁波信號傳輸主要是依靠地層介質(zhì)來實現(xiàn)的。井下儀器將測量的數(shù)據(jù)加載到載波信號上，測量信號隨載波信號由電磁波發(fā)射器向四周發(fā)射。地面檢波器在地面將檢測到的電磁波中的測量信號卸載并解碼、計算，得到實際的測量數(shù)據(jù)。優(yōu)點：數(shù)據(jù)傳輸速度較快，適合于普通泥漿、泡沫泥漿、空氣鉆井、激光鉆井等鉆井施工中傳輸定向和地質(zhì)資料參數(shù)。缺點是：地層介質(zhì)對信號的影響較大，低電阻率的地層電磁波不能穿過，電磁波傳輸?shù)木嚯x也有限，不適合超深井施工。,地質(zhì)導向鉆井技術(shù),導向鉆井技術(shù)施工特點導向鉆井技術(shù)在提高鉆井速度、縮短建井周期、精確控制軌跡幾何走向方面發(fā)揮積極的作用，但不能確保軌跡一直在產(chǎn)層中穿行，對于油氣的運移不能識別，在碰到意外地質(zhì)變化的情況下仍需要借助電測儀器來確定真實的目的層或重新評價其開發(fā)價值,地質(zhì)導向鉆井技術(shù),地質(zhì)導向鉆井技術(shù)鉆具的組成地質(zhì)導向鉆井技術(shù)由地質(zhì)導向儀器和導向工具共同組成地質(zhì)導向儀器包括LWD，此外還有井徑測量儀、鉆壓/扭矩傳感器、井下壓力傳感器等導向工具主要是井下動力鉆具、近鉆頭井斜傳感器、可調(diào)徑穩(wěn)定器、儀器馬達等其它的配套鉆井工具與導向鉆井技術(shù)的相同右圖為兩種地質(zhì)導向具組合實例。,地質(zhì)導向鉆井技術(shù),地質(zhì)導向鉆井工具導向鉆井技術(shù)的導向工具主要是馬達為了滿足施工的需要，又陸續(xù)開發(fā)除了可調(diào)徑馬達、儀器馬達、可調(diào)徑穩(wěn)定器、近鉆頭井斜傳感器、井下加力器等先進工具。其它配套鉆井工具與導向鉆井的相同。,地質(zhì)導向鉆井技術(shù),地質(zhì)導向儀器地質(zhì)導向儀器主要包括電阻率測量儀、自然伽瑪測量儀、中子孔隙度測量儀器、地層密度測量儀、隨鉆聲波測井儀、井徑測量儀等。如右圖所示。為了滿足施工的需要，現(xiàn)在又出現(xiàn)了ABI、EWR/ABI、DGR/ABI等新的地質(zhì)儀器，同時還有鉆頭壓力/扭矩測量儀、井底壓力測量儀等鉆井參數(shù)測量儀。其它配套鉆井工具與導向鉆井的相同,地質(zhì)導向鉆井技術(shù),LWD工作原理、施工工藝,井下儀器隨鉆具下到井底，系統(tǒng)進入工作狀態(tài)以后，隨時可以根據(jù)工程或地質(zhì)施工的需要進行測量或隨鉆施工，以有效控制軌跡在產(chǎn)層中的走向。,地質(zhì)導向鉆井技術(shù),地質(zhì)導向鉆井技術(shù)施工特點地質(zhì)導向鉆井施工過程中，任何時候地面都可以得到所需要的實時工程、地層、巖性等方面的參數(shù)，工程、地質(zhì)人員根據(jù)這些參數(shù)，可以對所鉆地層的性質(zhì)、軌跡所處的位置進行實時分析和評價，及時采取措施對軌跡按地質(zhì)要求進行調(diào)控，使軌跡能最大限度地在產(chǎn)層中穿行，在提高產(chǎn)層暴露程度、高效開發(fā)復雜油藏、節(jié)省鉆井時間、提高采收率及回避風險等方面具有重要意義。地質(zhì)導向不能有效克服井下動力鉆具轉(zhuǎn)動施工時高扭矩、滑動施工時高摩阻的限制，由此導致其鉆進深度有限、施工安全不能得到有效保障、不適于大位移延伸井施工。,地質(zhì)導向鉆井技術(shù),旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)簡介,滑動鉆進不利于井眼清潔和有效克服摩阻，軌跡控制難度增加，井深和施工安全都受到限制，使地質(zhì)導向鉆井技術(shù)在大位移井、深水平井或復雜多側(cè)向井、超長水平段水平井中的應用受到限制。旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)就是為了克服上述缺陷而產(chǎn)生的，其目的就是為了取消滑動鉆進工作方式、使鉆具在旋轉(zhuǎn)鉆進的同時，實現(xiàn)軌跡的控制。旋轉(zhuǎn)導向鉆井是通過井下旋轉(zhuǎn)導向工具實現(xiàn)的。旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)采用MWD實現(xiàn)幾何導向，采用LWD實現(xiàn)地質(zhì)導向。,工作原理在靠近鉆頭的地方安裝一個穩(wěn)定器,使近鉆頭鉆具居中。在近鉆頭穩(wěn)定器上方安裝一個偏心穩(wěn)定器，使鉆具產(chǎn)生一個偏心效果。這樣就使鉆頭產(chǎn)生了一個側(cè)向力。偏心控制裝置控制偏心穩(wěn)定器的偏心方向，其方向由測角裝置測出，由地面或井底工具進行控制。偏心方向不同，鉆頭受到的側(cè)向力不同，轉(zhuǎn)動鉆具就可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)導向。,旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)簡介,鉆具的組成旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)由導向儀器和旋轉(zhuǎn)導向工具共同組成導向儀器包括MWD或LWD導向工具主要是井下旋轉(zhuǎn)導向工具，其它的配套工具都相同。,旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)簡介,旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具之一：靜態(tài)可調(diào)式旋轉(zhuǎn)導向工具,旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)簡介,靜態(tài)可調(diào)式旋轉(zhuǎn)導向工具工作原理靜態(tài)可調(diào)式旋轉(zhuǎn)導向工具的靜態(tài)穩(wěn)定器套裝在鉆具外面，不隨鉆具轉(zhuǎn)動。穩(wěn)定器套外面均勻分布三個可以控制其伸縮的、由液壓提供動力的可伸出翼片。根據(jù)施工需要，在地面可以控制該旋轉(zhuǎn)導向工具穩(wěn)定器上的翼片伸出或縮回，從而形使鉆具軸心偏向，在鉆頭處形成一個側(cè)向力，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)導向。,旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)簡介,旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具之二動態(tài)可調(diào)式旋轉(zhuǎn)導向工具,旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)簡介,動態(tài)可調(diào)式旋轉(zhuǎn)導向工具工作原理動態(tài)可調(diào)式旋轉(zhuǎn)導向工具由測角控制裝置、控制閥、旋轉(zhuǎn)偏心裝置共同組成。測角控制裝置測量并控制旋轉(zhuǎn)偏心裝置的偏心方向，控制閥控制旋轉(zhuǎn)導向裝置在鉆具旋轉(zhuǎn)時翼片輪流伸出，由旋轉(zhuǎn)導向裝置實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)導向。翼片在控制閥的控制下伸出