智能鉆井技術(shù)

1主要內(nèi)容智能鉆柱2。3圖2自動(dòng)化鉆臺(tái)4圖3自動(dòng)化司鉆系統(tǒng)52.1鉆機(jī)和裝備的智能化、自動(dòng)化：①自動(dòng)給進(jìn)〔送鉆〕：從19世紀(jì)60年代就開(kāi)始研究，1935年Westinghouse公司第一個(gè)自動(dòng)送鉆專(zhuān)利，20世紀(jì)40年代氣動(dòng)送鉆控制，1955年有了第一個(gè)液壓動(dòng)力水龍頭和水力卷?yè)P(yáng)機(jī)，有恒鉆壓模式、恒給進(jìn)〔鉆速〕模式、智能優(yōu)化模式；②剎車(chē)系統(tǒng)：離合〔盤(pán)式/帶式〕片，比例控制電磁剎車(chē)等；③井口鐵鉆工〔IronRoughneck〕：“三吊一卡〞機(jī)械化；④井口－二層臺(tái)的井架〔管架〕機(jī)械手：起下立根〔鉆柱〕拉入/推出—扣/摘；⑤循環(huán)系統(tǒng)—固控系統(tǒng)：全自動(dòng)監(jiān)控密閉循環(huán)—凈化系統(tǒng)；6⑥井控－防噴及應(yīng)急系統(tǒng)：井口裝置、防噴器組、電液井控〔可控硅、音頻聲控〕、節(jié)流管匯系統(tǒng)；⑦頂驅(qū)系統(tǒng)：20世紀(jì)70年代Brown公司開(kāi)發(fā)了電驅(qū)水龍頭，現(xiàn)在以美Varco公司生產(chǎn)的TDS系列為最好，可以不開(kāi)轉(zhuǎn)盤(pán)而用頂驅(qū)鉆進(jìn)，例如荷蘭市區(qū)作業(yè)等；⑧信息與數(shù)據(jù)采集、處理、決策、貯存、傳輸、通訊、管理等功能的軟硬件裝備；⑨海洋：半潛式/浮式鉆井平臺(tái)及其專(zhuān)用裝備；⑩鉆具、管具、鉆頭等的相應(yīng)進(jìn)展。7自動(dòng)化石油鉆機(jī)都是“機(jī)電儀計(jì)〞一體的智能化、信息化、自動(dòng)化鉆機(jī)，具有完善的性能，集先進(jìn)性、可靠性、適應(yīng)性〔惡劣環(huán)境與地質(zhì)條件〕和經(jīng)濟(jì)性于一體。主要產(chǎn)品有：①德國(guó)Prostar-2000型自動(dòng)化鉆機(jī)〔鉆深7000m〕是當(dāng)代水平最高的，已商業(yè)化應(yīng)用；②美國(guó)NSCO及Apache、Pool等公司生產(chǎn)的A10-32型等自動(dòng)化鉆機(jī)〔鉆深6100m〕；③英國(guó)S&R公司生產(chǎn)的RD-D型自動(dòng)化鉆機(jī)〔鉆深6100m〕；④挪威、法國(guó)等也研制了中深井用自動(dòng)化鉆機(jī)；⑤我國(guó)寶石廠生產(chǎn)的ZJ70、ZJ90鉆機(jī)及廣漢生產(chǎn)的鉆機(jī)也都在向自動(dòng)化鉆機(jī)進(jìn)展。8①1979年首次應(yīng)用了MWD。被譽(yù)之為：MWDistheeyeofdrilling。是把鉆后有線測(cè)量及傳輸井下參數(shù)的方法改變?yōu)殡S鉆無(wú)線測(cè)量及傳輸?shù)姆椒?，隨鉆測(cè)量是一個(gè)重大進(jìn)步。無(wú)線傳輸方法主要有泥漿脈沖法和電磁波法。但它們目前仍有很多缺點(diǎn)：傳輸參數(shù)數(shù)目少、傳輸速率低〔10bps±〕、傳輸距離小〔應(yīng)用井深小〕以及循環(huán)流體性能受限等。9101112圖4PowerV整體結(jié)構(gòu)PowerV主要有2個(gè)組成局部，即上端的ControlUnit(電子控制局部，簡(jiǎn)稱(chēng)CU)、下端的BiasUnit(機(jī)械局部，簡(jiǎn)稱(chēng)BU)。在兩者中間還有1個(gè)輔助局部ExtensionSub(加長(zhǎng)短節(jié)，簡(jiǎn)稱(chēng)ES)，如圖4所示。13為了自主創(chuàng)新，我國(guó)從20世紀(jì)90年代中期開(kāi)始理論及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究RSS已10年。2002年承擔(dān)863工程研發(fā)的RSS/MRST并成立了國(guó)內(nèi)第一個(gè)SDI。MRSS是一套調(diào)制式全旋轉(zhuǎn)閉環(huán)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)，鉆柱旋轉(zhuǎn)時(shí)整個(gè)工具外筒與執(zhí)行機(jī)構(gòu)全都旋轉(zhuǎn)，與井壁沒(méi)有靜止點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)的巴掌拍打井壁產(chǎn)生可控的導(dǎo)向力以控制軌跡，具隨鉆測(cè)控傳貯等功能。14MRSS包括三個(gè)子系統(tǒng)：①智能型、機(jī)電儀自計(jì)一體化的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具〔MRST〕，由上下渦輪發(fā)電機(jī)和電子倉(cāng)組成的穩(wěn)定平臺(tái)、液控閥與液流分配系統(tǒng)及控制和執(zhí)行導(dǎo)向力的巴掌等組成〔圖5〕，具有導(dǎo)向和不導(dǎo)向兩種功能；②地面與井下雙向閉環(huán)通信子系統(tǒng)〔圖6〕；上行通信由電磁波短程把MRST的實(shí)時(shí)信息上傳至MWD，再由MWD傳至地面監(jiān)控中心；下行通信采用有規(guī)律的變排量方法下達(dá)指令；③智能化地面監(jiān)控顯示及信息管理、決策子系統(tǒng)。幾年來(lái)，經(jīng)過(guò)理論研究及多項(xiàng)單元試驗(yàn)，現(xiàn)已設(shè)計(jì)研制成樣機(jī)〔圖7〕。在此根底上，還可進(jìn)一步研發(fā)自主制導(dǎo)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。15圖5旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)原理圖16171-穩(wěn)定平臺(tái)上支撐聯(lián)接；2-上軸承保護(hù)器；3-上渦輪發(fā)電機(jī)；4-電子倉(cāng)；5-扭矩發(fā)生器〔下渦輪發(fā)電機(jī)〕；6-下軸承保護(hù)器及穩(wěn)定平臺(tái)下支撐聯(lián)接；7-工作液泥漿過(guò)濾裝置；8-工作液控制分配〔上、下盤(pán)閥等〕；9-柱塞、銷(xiāo)軸及“巴掌〞。圖7旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具三維CAD結(jié)構(gòu)圖18圖9下盤(pán)閥結(jié)構(gòu)圖

圖10推靠“巴掌〞結(jié)構(gòu)圖圖8上盤(pán)閥結(jié)構(gòu)圖

19圖11加工完成的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具功能樣機(jī)局部照片2021美國(guó)Grant公司研制的智能鉆桿用銅導(dǎo)線輸送電能，可以根據(jù)井下硬件用電量大小的要求來(lái)確定輸電功率的大小。智能鉆柱的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)104bps〔電導(dǎo)鉆桿ElectricDrillpipe〕、105bps〔導(dǎo)線式智能鉆桿，wiredIntellipipe〕和106bps〔光纖式智能鉆桿，Intellipipewithfibreopticcables〕，最大已達(dá)1.56×106bps。智能油管用光纖為主。222324圖12電子鉆柱25圖13電子鉆柱接頭26圖14感應(yīng)式電子鉆柱27這套工作可以概括為“模型－測(cè)值－指令〞的實(shí)時(shí)閉環(huán)鉆進(jìn)系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。圖15給出了智能SOD總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。圖15智能SOD總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)28圖15中，從井下采集的數(shù)據(jù)有地質(zhì)參數(shù)、井身軌跡幾何參數(shù)、井下鉆進(jìn)參數(shù)及評(píng)價(jià)參數(shù)四大類(lèi)約40～50個(gè)參數(shù)。在井下經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和數(shù)字信號(hào)處理等初步處理后，使用1000Hz的傳輸頻率經(jīng)過(guò)智能鉆柱上傳到地面信息監(jiān)控處理和可視化系統(tǒng)。再把地面CPU處理后的信息送入SOD〔鉆井導(dǎo)向－優(yōu)化－診斷〕集成系統(tǒng)以作出決策。29SOD系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：〔1〕把不確定和復(fù)雜的地質(zhì)因素隨鉆實(shí)時(shí)地確定下來(lái)使地質(zhì)情況透明化；〔2〕把井身剖面和井身軌跡的不確定性和復(fù)雜性隨鉆實(shí)時(shí)地確定下來(lái)并下達(dá)指令使導(dǎo)向按需要隨鉆精確控制并對(duì)井身軌跡可視化顯示；〔3〕把鉆頭、BHA、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具等的力學(xué)行為及井下不確定性工況在處理后以數(shù)字化顯示出來(lái)，供決策者下達(dá)指令和控制之用；〔4〕隨鉆實(shí)時(shí)地調(diào)整導(dǎo)向與優(yōu)化之間的矛盾，優(yōu)化鉆井過(guò)程，能實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)并診斷井下跳鉆、憋鉆、粘滑、渦動(dòng)、縱橫振動(dòng)等復(fù)雜情況，隨鉆量化確定所診斷現(xiàn)象的嚴(yán)重級(jí)別程度；30〔5〕SOD系統(tǒng)能兼顧“導(dǎo)向－優(yōu)化－診斷〞多方面需求，單獨(dú)或統(tǒng)一下達(dá)指令實(shí)現(xiàn)智能化處理；隨鉆測(cè)井可代替電纜測(cè)井因而使鉆井過(guò)程簡(jiǎn)化并提高鉆井效率；〔6〕SOD具有鉆前設(shè)計(jì)和隨鉆實(shí)時(shí)地進(jìn)行鉆井工程再設(shè)計(jì)和隨鉆生成電子報(bào)表及網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)管理的功能；〔7〕運(yùn)用智能鉆柱和SOD系統(tǒng)的綜合效果能降低鉆井本錢(qián)約20％。SOD系統(tǒng)是新一代的鉆井工程智能決策支持系統(tǒng)。圖15說(shuō)明基于智能鉆柱可使鉆井信息的采集、處理、決策及反響形成閉環(huán)和井下網(wǎng)絡(luò)；同時(shí)還表示了SOD與存儲(chǔ)器、動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、專(zhuān)家系統(tǒng)以及綜合錄井儀等地面儀表相互關(guān)連的關(guān)系等等。312.6信息、網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程自動(dòng)化鉆井32圖16橫跨大西洋的遠(yuǎn)程遙控鉆井作業(yè)33智能鉆柱必要性：智能鉆柱的原理、功能、優(yōu)點(diǎn)原理：研發(fā)電子鉆柱以建立地面向井下供電并同時(shí)在地面與井下之間雙向通信的油井網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該網(wǎng)絡(luò)再與Internet/Internet相聯(lián)形成油井與作業(yè)者、決策指揮者等學(xué)科及部門(mén)的立體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并配有機(jī)電儀一體化的專(zhuān)用硬件與相應(yīng)軟件，實(shí)現(xiàn)信息化、智能化、自動(dòng)化的智能鉆井系統(tǒng)，即智能鉆井。34智能鉆井應(yīng)選用電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)并配以先進(jìn)的輔助設(shè)備；智能鉆井系統(tǒng)本身主要包括三大子系統(tǒng)：①地面電氣及地面監(jiān)控子系統(tǒng)；②電子鉆柱系統(tǒng)；③井下專(zhuān)用電子硬件〔工具〕及其軟件子系統(tǒng)。智能鉆柱35主要功能與優(yōu)點(diǎn)：①由地面向井下供給電能，不必再在井下使用電池或渦輪發(fā)電機(jī)等；可以改進(jìn)井下工具〔為L(zhǎng)WD、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具等〕的結(jié)構(gòu)，提高它們的性能，還可以縮短它們的長(zhǎng)度，有利于實(shí)現(xiàn)“近鉆頭安置〞。智能鉆柱36智能鉆柱④隨鉆把鉆井、測(cè)井、錄井等作業(yè)實(shí)時(shí)集成起來(lái)并予以智能化同步處理，隨鉆測(cè)井可取代常規(guī)電纜測(cè)井作業(yè)，簡(jiǎn)化了作業(yè)程序，提高了自動(dòng)化程度，提高了時(shí)效，實(shí)時(shí)優(yōu)化智能分析鉆井綜合本錢(qián)可降低5%-20%。37⑤隨鉆實(shí)時(shí)診斷、識(shí)別、決策、控制井下動(dòng)態(tài)復(fù)雜情況，隨鉆實(shí)現(xiàn)在井場(chǎng)及鉆臺(tái)與管理指揮層顯示地層可視化、井眼及鉆柱系統(tǒng)可視化、井內(nèi)流體及流動(dòng)狀況可視化、井身軌跡可視化，可隨鉆監(jiān)視井下隱患的動(dòng)態(tài)變化，分析排除復(fù)阿情況，降低風(fēng)險(xiǎn)，確保鉆井平安，減少乃至消除鉆井事故?！怖纾涸诟邏簹鈱?，特別是高含硫氣層鉆進(jìn)時(shí)可以隨鉆實(shí)理監(jiān)視井下有無(wú)氣浸及氣浸程度是否到達(dá)井底井噴、井口井涌溢流等臨界狀況，從而給作業(yè)者實(shí)時(shí)進(jìn)行科學(xué)決策和控制提供依據(jù)，并能把事故及時(shí)消除在萌芽狀態(tài)；再例如對(duì)井下的漏噴塌卡斜和井身軌跡的偏差善都能隨鉆監(jiān)視實(shí)時(shí)處理等?！持悄茔@柱38智能鉆柱3940智能鉆井41訊自計(jì)儀電機(jī)智能鉆井的開(kāi)展4243傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸傳輸速率<10bps上傳參數(shù)<8個(gè)下傳指令<3個(gè)鉆井液體含氣量<3%不能用氣體欠平衡鉆井瓶頸變排量脈沖下傳指令地面錄井、測(cè)井隨鉆測(cè)量參數(shù)上傳現(xiàn)代數(shù)據(jù)傳輸上傳速率2Mbps上傳參數(shù)數(shù)十個(gè)且不受外部環(huán)境干擾4445464748底水油底油層夾層油層油頂氣頂蓋層標(biāo)志層巖心錄井巖屑妹井泥漿錄井綜合錄井鉆進(jìn)錄井地質(zhì)預(yù)告實(shí)鉆深度實(shí)外剖面鉆頭指標(biāo)(進(jìn)尺-時(shí)間)/鉆速鉆柱(分布式)傳感器測(cè)力(拉壓彎扭震)DDS短節(jié)鉆進(jìn)液參數(shù)Q、P泵、P環(huán)、ECD(實(shí)時(shí)鉆井液當(dāng)量密度)鉆頭工作參數(shù)(井底鉆壓、井底轉(zhuǎn)速、井底扭矩、彎矩、縱橫加速度)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具(井斜角、方位角、工具面角、井斜變化率、方位變化率)PWD(P井底孔隙壓力、氣體含量、氣體成份、P破裂)、TocLWD(ρ、γ、N-D、方位…)、井徑、NRWR防噴閥減震器震動(dòng)器推進(jìn)器反循環(huán)泵近鉆頭測(cè)斜SWD指令電力實(shí)時(shí)信息隨鉆測(cè)量信號(hào)實(shí)鉆三維井眼軌跡實(shí)時(shí)井下壓力剖面隨鉆氣測(cè)井底扭矩井底鉆壓鉆速/鉆時(shí)鄰井、地區(qū)、井史數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)庫(kù)專(zhuān)家系統(tǒng)管理效勞系統(tǒng)隨鉆實(shí)時(shí)確定實(shí)際地質(zhì)剖面實(shí)時(shí)決策待鉆井段軌跡三維井軌可視化(旋轉(zhuǎn)平移)隨鉆動(dòng)態(tài)診斷井下復(fù)雜情況鉆進(jìn)過(guò)程優(yōu)化參數(shù)調(diào)控ECD隨鉆井控隨鉆確定套管鞋位置其它塌斜漏卡卡塌硬噴漏噴ρ孔ECD密度窗口VC進(jìn)尺智能鉆井原理與功能示意圖隨鉆測(cè)井49井下測(cè)量系統(tǒng)電阻率、近鉆頭電阻率、自然伽馬、方位密度、補(bǔ)嘗中子密度、中子也隙度、聲波井斜角、方位角、工具面角、井斜變化率、方位變化率、方位變化率等井底鉆壓、井底轉(zhuǎn)速、井底扭矩、井底溫度、井底壓力、鉆桿內(nèi)壓等地質(zhì)參數(shù)軌跡參數(shù)鉆進(jìn)參數(shù)評(píng)價(jià)參數(shù)鉆柱彎矩、鉆柱振動(dòng)、鉆柱扭振、鉆頭磨損、井徑、機(jī)械轉(zhuǎn)速等井下數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)A/D轉(zhuǎn)換換算標(biāo)定校正井下數(shù)據(jù)信號(hào)處理格式變換低頻濾波付立葉變換計(jì)算轉(zhuǎn)換集成平均值量化分級(jí)地面測(cè)量綜合錄井泥漿錄井隨鉆動(dòng)態(tài)建模隨鉆實(shí)時(shí)確定地質(zhì)條件導(dǎo)向控制決策分析及可視化控制EPROM存儲(chǔ)器〔井下存儲(chǔ)〕鉆井過(guò)程優(yōu)化決策和智能決策隨鉆動(dòng)態(tài)診斷與預(yù)報(bào)鉆井復(fù)雜情況BHA、導(dǎo)向工具、鉆頭力學(xué)行為分析智能鉆柱決策控制指令井下執(zhí)行系統(tǒng)智能鉆頭導(dǎo)向工具電動(dòng)鉆具信號(hào)下傳數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)庫(kù)專(zhuān)家系統(tǒng)智能鉆柱信號(hào)上傳智能SOD總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)ThearchitecturediagramofSODsystem50對(duì)接式電子鉆柱由鉆桿本體和對(duì)接式電接頭組成，在鉆桿本體與電接頭中植入多芯的銅導(dǎo)線，多芯電導(dǎo)線在鉆柱中連續(xù)貫穿，它既可以從地面向井下傳送強(qiáng)電電力又可建立雙向雙工閉環(huán)信息通道。三種結(jié)構(gòu)51感應(yīng)式電子鉆柱由鉆桿本體和感應(yīng)線圈電接頭組成，它不能傳送電力，只能傳輸信號(hào)，且由于感應(yīng)線圈的發(fā)射與接收信號(hào)易衰減，不僅要加用放大器而且這種電子鉆柱的可用長(zhǎng)度〔鉆井深度〕受限。三種結(jié)構(gòu)52三種結(jié)構(gòu)53545556研究思路

57智能鉆井根本理論----運(yùn)用黑箱理論與方法隨鉆實(shí)時(shí)采集、處理、決策、執(zhí)行和控制閉環(huán)連續(xù)反響、隨鉆智能化解決諸多不確定性難題。井下采集井下執(zhí)行分析處理決策與指令連續(xù)反饋下傳ID下傳上傳IDID巖性、儲(chǔ)層、井軌、工況不確定性，非數(shù)值化黑箱信息輸入信息輸出連續(xù)反饋58智能鉆井的原理

59再隨鉆快速下達(dá)各種控制井底測(cè)控執(zhí)行工具的實(shí)時(shí)指令，使井下測(cè)控執(zhí)行工具準(zhǔn)確動(dòng)作，再反響信息進(jìn)行第二輪測(cè)量采集，這樣連續(xù)實(shí)現(xiàn)“測(cè)量采集——處理決策——控制執(zhí)行——再測(cè)量采集——再處理決策——再控制執(zhí)行……〞如此連續(xù)進(jìn)行，最終到達(dá)智能鉆井的目標(biāo)。智能鉆井的原理60電力在井口配有強(qiáng)電電源和帶有導(dǎo)電滑環(huán)結(jié)構(gòu)的頂驅(qū)裝置或電龍頭等，通過(guò)智能鉆柱向井下傳輸電力，電力線損耗小、發(fā)熱少、對(duì)信號(hào)干擾小并滿(mǎn)足井下測(cè)控工具用電要求。

電信傳輸

信號(hào)線是有供電保證的寬帶閉環(huán)信息通道，信號(hào)傳輸速率高，損耗與干擾小信號(hào)穩(wěn)定。

61傳感測(cè)控單元在智能鉆柱下部組裝的隨鉆測(cè)井工具和各類(lèi)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、巖性特征測(cè)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(dǎo)向工具的工具面角ω，鉆頭井底鉆壓Pb、井底轉(zhuǎn)數(shù)Nb、井底扭矩Tb、鉆柱不同截面處的測(cè)力傳感器等等,視鉆井需求可多達(dá)30-40個(gè)傳感器。62這些測(cè)控工具不再用井下電池和渦輪發(fā)電機(jī)，從而縮短了工具長(zhǎng)度，更能實(shí)現(xiàn)近鉆頭測(cè)量的效率。傳感器所測(cè)量的信息通過(guò)數(shù)據(jù)有線傳輸法的信號(hào)線，用串行總線等方式實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛?。在地面通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件及頂驅(qū)效勞器把信號(hào)分開(kāi)或集成并傳輸?shù)叫畔⒅行倪M(jìn)行處理、解釋、應(yīng)用。這樣，通過(guò)隨鉆采集并經(jīng)過(guò)處理后準(zhǔn)確得到真實(shí)的地層剖面完整資料。主要包括：地層巖性和深度、儲(chǔ)層特性及標(biāo)志層、氣頂、油層、夾層、油底、底水水層等巖性及其深度、地層流體深度和流體壓力、流體性質(zhì)、實(shí)鉆三維井身軌跡、鉆柱及其各組配件與鉆頭的實(shí)時(shí)工況、井下鉆井動(dòng)態(tài)工況等。6364從而發(fā)出相應(yīng)的下傳指令再通過(guò)智能鉆柱信號(hào)線控制井下各種有關(guān)智能電控工具的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使井下每個(gè)智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)及時(shí)準(zhǔn)確地動(dòng)作，甚至可在井下相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間傳送收發(fā)信號(hào)以協(xié)調(diào)與控制它們之間的動(dòng)作，從而減免風(fēng)險(xiǎn)，平安可靠、準(zhǔn)確快速、高效優(yōu)質(zhì)地完成智能鉆井的任務(wù)，并兼收環(huán)保、節(jié)能、降低本錢(qián)等綜合效益。6566機(jī)遇與挑戰(zhàn)67正在研發(fā)的對(duì)接式電接頭電子鉆柱，是在鉆桿本體植入多芯銅導(dǎo)線，并在銅導(dǎo)線周?chē)笠越^緣材料構(gòu)成在鉆桿內(nèi)壁的環(huán)形的復(fù)合層內(nèi)的電子通道。電接頭是雙錐體雙臺(tái)肩結(jié)構(gòu)，由電接頭的第一錐體承受力學(xué)載荷，第二錐體內(nèi)植入由絕緣材料和密封材料屏蔽和包裹的多芯銅導(dǎo)線。公母接頭對(duì)扣后，強(qiáng)弱電路均導(dǎo)通。對(duì)接式電接頭電子鉆柱68對(duì)接式智能鉆柱能夠雙向雙工傳輸幾十個(gè)參數(shù)與指令，其雙向傳輸速率可以高達(dá)1×104~~2×106bps，在BHA中最大限度地集成電控的隨鉆測(cè)井〔LWD〕、隨鉆測(cè)壓〔PWD〕、隨鉆核磁共振測(cè)井〔NRWD〕等地質(zhì)導(dǎo)向鉆井工具和電控的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具〔RST〕等先進(jìn)工具并充分發(fā)揮它們的作用，徹底解決第一代智能鉆井的瓶頸問(wèn)題。對(duì)接式電接頭電子鉆柱69對(duì)接式多芯智能〔電子〕鉆柱提高了智能鉆井的功能與水平，在鉆進(jìn)時(shí)，可實(shí)時(shí)進(jìn)行測(cè)井錄井等隨鉆作業(yè)，可取消現(xiàn)用常規(guī)電測(cè)井等作業(yè)，簡(jiǎn)化鉆完井工序，提高了作業(yè)效率，可大幅度降低鉆完井本錢(qián)。對(duì)接式電接頭電子鉆柱70智能鉆井系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并通過(guò)地面模擬實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)井下試驗(yàn)完善設(shè)計(jì)；智能鉆柱方案論證與設(shè)計(jì)研制，并按試件、樣件、產(chǎn)品三步進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)；研發(fā)智能鉆井的地面軟硬件設(shè)計(jì)與配套；井下智能工具模塊設(shè)計(jì)與研制；智能鉆井理論研究、隨鉆建模方法與應(yīng)用的研究。對(duì)接式電接頭電子鉆柱主要研究?jī)?nèi)容71

電子鉆桿及其對(duì)接式接頭為雙芯銅導(dǎo)線。根據(jù)已經(jīng)研究的結(jié)果采用直流電方案。電力參數(shù)初步確定為380/220V、50A，地面向下傳送功率約150kw。環(huán)境溫度1250C、環(huán)境液體壓力及密封壓力為20Mpa、抗震性能15g。72

設(shè)計(jì)雙向傳輸信息的傳輸速率大于1×104bps；能同時(shí)向上傳輸40個(gè)參數(shù)，向下傳輸?shù)闹噶顓?shù)可完全滿(mǎn)足工程要求。7