石油鑽井、完井和採油正在進入資訊化、智慧型化、自動化階段,並呈現快速發展的趨勢。我國隨著海上油氣資源的擴大開發,隨著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發展。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**技術為依據的先進地質導向鑽井技術以及鑽井動態引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體(含井下工具、儀表和感測器等)並能建立有線隨鑽實時雙向閉環鑽井測控資訊高速公路。近年,智慧型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慧型油井管(智慧型鑽桿、智慧型油管、智慧型柔性連續管等)是實現智慧型鑽井、完井、採油的必要條件和技術關鍵。
1、智慧型鑽井的基本理論
通過建立井下與地面之間的井下有供電保證的寬頻閉環高速資訊公路以雙向雙工閉環系統來解決鑽井工程的「黑箱」難題,隨鑽監控鑽井物件(地層、儲層)和井下實時工況,實現準確、透明、可視、可控作業。
2、智慧型鑽井的原理
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,充分依據並科學利用隨鑽測量採集到的井下地質與工程眾多實時引數(而且是有目的地設定的引數)與資訊,幾乎是零時差快速有效地傳輸到井下cpu 和地面資訊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慧型隨鑽模型與實時決策技術引數。
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,再反饋資訊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,最終達到智慧型鑽井的目標。
3、智慧型鑽井的基本技術
(1)電信傳輸
訊號線是有供電保證的寬頻閉環資訊通道,訊號傳輸速率高,損耗與干擾小訊號穩定。
(2)感測測控單元
在智慧型鑽柱下部組裝的隨鑽測井工具和各類電控智慧型工具中安裝有各種高階電感測器,(如地層電阻率ρ、岩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、地層孔隙壓力感測器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感測器等等,視鑽井需求可多達30-40個感測器。
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