维普资讯 http://www.cqvip.com 第３２卷第４期 石 油 钻 探 技 术 Ｖｏ１．３２，Ｎｏ．４ ＰＥＴＲＯＩ ＥＵＭ ＤＲＩＩ Ｉ １ＮＧ ＴＥＣＨＮ１ＱＵＥＳ Ｊｕ１．，２００４ ．．Ｉ工具与设备 ＱＤＴ—ＭＷＤ在大位移井导向钻井中的应用 岳宗杰 ，郭庆明 ，舒振家 （１．辽河石油勘探局钻井一公司，辽宁盘锦 １２４０１０；２．滇黔桂石油勘探局第一钻探公司，山东临邑 ２５１ ５００） 摘 要：ＱＤＴ—ＭＷＤ无线随钻测斜仪是一种比较先进的井眼轨迹跟踪控制设备，是优质高效地完成大位移井钻井 施工的基本条件，介绍了该测斜仪的结构、工作原理及其对工作条件的要求。ＱＤＴ—ＭＷＤ无线随钻测斜仪在海南区块 大位移定向井中的应用结果表明，该仪器能加快钻井速度，提高井身质量。该区块井身质量合格率１ＯＯ ．剖面符合率 ９９ ，中靶率１００ 。 关键词：ＭＷＤ；大角度斜井；导向钻井；井身质量； 井眼轨迹；海南１３－５井；海南１３－３井 中图分类号：ＴＥ９２７ ．６；ＴＥ２４３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１ＯＯｌ一０８９０（２００４）０４—００５２—０３ 海南区块位于辽海西部凹陷的海南断裂构造带 上，邻近生油洼陷，背靠凸起，北与海外河油田 器也同时把井下仪器的这一物理姿态相对于地磁场的 变化，从３个相互垂直的方向转换成电信号，温度传感 器把当时井下仪器的工作环境温度转换成电信号，这 相接，南与锦州９—３油田相邻。该区块处于海滩地区， 最大潮水时水深３～４ｍ。为减少建设投资，降低开发成 本，采用大位移井技术实现海油陆果。该区块井网密 些电信号经它们相应的电子线路的放大整理后，由脉 冲多路调制器收集起来，把它们输送到井下计算机中， 在计算机的控制下，采集数据，分离出各个参数，并 把各参数转换成数字，按一定的数学模式进行计算，形 成井斜、方位、高边等数据，并按特定的方式进行编 码后存贮在贮存器里。同时，井下计算机始终监视流 体开关的检测状态，当检测到“停泵”，钻井液不流动 时，经过相应的延迟，把数据按特殊的编码向脉冲发 生器输送，控制脉冲发生器的动作。 脉冲发生器包括充油的脉冲源部分和电子脉冲驱 动器部分，充油脉冲源部分包含２个线圈，一个是提拉 线圈，一个是保持线圈。通电时，提拉线圈拉动连接 的活塞提升后，保持线圈工作，保持到设定的脉冲宽 度后释放，这样就完成了一个脉冲的发送。该动作控 制下面蘑菇头的动作，当蘑菇头伸出时，减少了蘑菇 头与限流环之间钻井液流动空间，这样在钻柱中就产 集，防碰难度大，造斜点浅（２５０．ＯＯ～３５０．００ｍ），位 移大（１５００．ＯＯ～ｌ９２０．００ｍ），井斜大（４０。～６Ｏ。），造 斜段与稳斜段较长，上部地层松散，造斜率低，下部 稳斜井段长，设计控制半径小（３Ｏ．ＯＯ～５０．００ｍ），造 成井眼轨迹控制和中靶难度大。因此，辽河石油勘探 局引进并应用了ＱＤＴ—ＭＷＤ无线随钻测斜仪（简称 ＱＤＴ—ＭＷＤ），达到提高井身质量和钻井速度，确保准 确中靶的目的。 １ ＱＤＴ—ＭＷＤ的结构与工作原理 ＱＤＴ—ＭＷＤ是一种比较先进的井下测斜系统，它 以钻井液压力波的形式传送信号，目前广泛应用于高 难度定向井的井眼轨迹控制方面。 １．１ 结构 ＱＤＴ—ＭＷＤ分地面部分和井下部分，井下部分由 井下探管、电池筒、脉冲发生器和磨菇头４部分组成； 地面部分由地面计算机和司钻阅读器２部分组成。 １．２工作原理 生了一个正的压力脉冲，这个压力脉冲通过钻井液传 输到地面，由装在钻台上的压力传感器将其转换成电 子信号传送给地面计算机进行处理。 司钻阅读器包含２个计算机系统，一个负责分析、 识别、解码，一个负责数据显示。当司钻阅读器接收 井下探管是整个ＭＷＤ测斜系统的核心部件，它 由磁通门传感器、加速度计传感器、温度传感器、井 下计算机、脉冲多路调制器等多种电子组件组成。工 作时，井下仪器中的３个垂直安装的石英电容式加速 度计把井下仪器当时的物理姿态相对于重力的变化， 从３个相互垂直的方向转换成电信号，３个磁通门传感 收稿日期：２００４—０３—０９ 作者简介：岳宗杰（１９７３ ）．男，１９９６年毕业于石油大学（华东） 石油工程专业，工程师。 联系电话：（０４２７）７８２１ ７０３ 维普资讯 http://www.cqvip.com 第３２卷第４期 岳宗杰等：ＱＤＴ—ＭＷＤ在大位移井导向钻井中的应用 到压力传感器的电信号后对其编码进行译码，解调，形 成井斜、方位、高边等数据，并将结果显示在司钻阅 读器上和地面计算机上，通过计算机记录、绘制带有 测量深度的实时ＡＰＩ自然伽马曲线和带有深度的机械 钻时图，并通过相应井眼轨迹参数控制井眼轨迹的走 向。整个系统是以钻井液作为信号载体，把井下仪器 所测量的各种信息以钻井液压力波的形式传输至地 面，因此，它能够在不间断钻井作业的情况下及时获 得井眼轨迹的相关数据。 ２ ＱＤＴ—ＭＷＤ的优点及对工作条件的要求 ２．１ 优点 １）ＱＤＴ—ＭＷＤ以钻井液做为信号载体，能在不中 断钻井作业的情况下，及时获得井眼轨迹的各种监测 参数，从而有效控制井眼轨迹的走向。 ２）克服了有线随钻不能应用于转盘钻进的缺点， 而能有效地应用于深井、大位移延伸井、大位移侧钻 井、导向钻井、水平井和侧钻水平井。 ３）可以实现动力钻具与转盘钻井２种钻井方式， 可以不改变钻具组合，实现稳斜和扭方位双重工 作。 ４）定向造斜速度快，数据连续传递，精度高，能 钻出平滑的井眼轨迹，控制狗腿严重度。 ５）不浪费有效井段，工作效率高，减轻了人工定 向扭方位的劳动强度，加快了钻井速度。 ６）采用正脉冲传输方式，信号强，抗干扰强，可 满足深井及井身质量要求高的特殊工艺井施工。 ７）抗振性能好，使用弹簧稳定器，钻铤振动被稳 定器弹簧吸收，井下仪器不随之振动，从而延长了井 下仪器使用寿命，测量数据准确。 ８）可打捞，在仪器上面有打捞头，在卡钻时可将 井下仪器打捞出来，需要时，可用电缆放至井底。 ２．２对工作条件的要求 ２．２．１对钻井液的要求 １）只适用于油基钻井液或水基钻井液。 ２）含砂量小于０．３％，越小越好。 ３）钻井液要干净无杂物，以防卡堵井下仪器或泵 的滤网节等，造成仪器的蘑菇头卡死，不能正常工作。 ４）钻井液粘度应小于６０ｓ，否则将直接影响仪器 信号的传输质量。 ５）钻井液密度为１．（）（）～２．１６ｋｇ／Ｉ 。 ６）钻井液中不能有大量气泡，否则信号衰减严 重，噪声大，无法译码。 ７）钻井液中不能加堵漏剂、塑料球等大颗粒物 质，以免损坏或堵卡井下仪器。 ８）在进行伽马测量时，钻井液中不要加入含钾元 素等具有放射性的添加剂以避免与实际测量结果产生 误差，造成数据不准。 ９）若改变钻井液参数需考虑钻井液添加剂的性 能。 ２．２．２对钻具的要求 １）钻杆要通径，内部干净无杂物，否则会造成仪 器损坏或不工作。 ２）必须使用钻杆钻井液滤网，以防杂物或大颗粒 物质掉入，卡住或损坏仪器。 ３）不同尺寸的短节上扣扭矩不同。 ４）在下钻前一定要量好ＱＤＴ—ＭＷＤ定向接头与 螺杆弯的角差以防测量结果错误。 ５）稳定器的外径应与无磁钻铤的内径一致。 ６）仪器上下所有内径应大于稳定器外径。 ７）要求使用内径７１～７６ｍｍ标准无磁钻铤。 ８）在ＭＷＤ特殊接头上面不准接内径不同的接 头，以免破坏仪器内部压力平衡系统，造成仪器损坏。 ２．２．３对钻井泵的要求 钻井泵工作状况一定稳定可靠，上水良好，使用 ３缸单作用泵或双缸单作用泵，泵效要求在９０ 以上， 进入井眼的有效排量要准确。 ３ ＱＤＴ—ＭＷＤ的室内调试设备 为了能在地面模拟井下环境，调整好系统的参数 配置及限流环组合，确保仪器井下工作可靠，辽河石 油勘探局制作了井下流体开关动作模拟器和泵压压差 变化模拟仪。 ３．１ 井下流体开关动作模拟器 脉冲发生器有个流量传感器，为双向动作机械开 关，当开泵有钻井液流动时，由于蘑菇头与限流环的 作用，产生一个附加压差，使流体开关动作，控制探 管中的“中心处理器”处于不同的工作状态，即“测 量”和“发送”两种工作方式。该开关的动作压差为 １７．２３～２７．５６ｋＰａ，低于１７．２３ｋＰａ时开关关闭，探管 中的处理器接到信号后处于“测量”状态；高于 ２７．５６ｋＰａ时处于“发送”状态，但是脉冲发生器压力 平衡系统充油后，产生附加拉力，流体开关动作压差 往往不在１７．２３～２７．５０ｋＰａ之间。井下流体开关动作 模拟器将脉冲发生器压力平衡系统密封，然后用手压 泵注油，油压通过脉冲发生器的感应膜传递至流体开 维普资讯 http://www.cqvip.com 石 油 钻 探 技 术 关，通过压力表及万用表检查其动作压差是否在１７．２３ ～进入稳斜井段。其间转盘钻进与滑动钻进交替使用，轨 ２７．５０ｋＰａ之间，也可检查整个系统是否充油饱满或 迹一直控制在设计中线，全井钻速快，质量控制精度 高，轨迹成一条直线，与设计剖面完全吻合，实钻井 眼轨迹与设计井眼轨迹符合率达９９ 。在整个ＭＷＤ 跟踪监测过程中，脉冲幅值０．４８～０．５９ＭＰａ，脉冲质 量９５ ９／６，可信度９８ ，解码率９５ ９／６，总工作时间１２５ｈ 无故障。 ４．２海南ｌ３—３井 有大量气泡，因为该系统中有气泡时，气泡受压收缩， 开关动作迟缓。通过该模拟器的检验可保证脉冲发生 器在井下工作准确无误。 ３．２泵压压差变化模拟仪 脉冲发生器是ＱＤＴ—ＭＷＤ系统信号的发送部分， 为了使其在井下可靠地发送信号，将脉冲发生器密封 在泵压压差变化模拟仪之中，用水泥车代替钻井泵进 行流体循环。压力传感器安装在泵压压差变化模拟仪 的分压管上，并连接好地面接收系统，对压力传感器 的信号进行解码并把结果显示出来。该项试验很好地 模拟了井下环境，同时，可通过水泥车调整排量，改 变限流环组合调整脉冲幅度。通过该项检验后，ＱＤＴ— ＭｗＤ仪器井下工作一般不会出问题。 完钻井深３１７５．００ｍ，垂深２４００．９９ｍ，最大水平位 移１９１２．１４ｍ，油层中部垂深２２８６．００ｍ，油层中部闭合 位移１８３９．３７ｍ，闭合方位２７３．４１ｍ，最大井斜４７．６３。， 造斜点井深２６８．１３ｍ，靶心距１３．００ｍ。根据２５Ｌ／ｓ的 钻井液排量，选择内外限流环组合为４３８．１Ｏｍｍ和 ４２８．５０ｍｍ。二开从井深２３０．００ｍ开始导向钻进，定向 造斜，导向钻具组合配合ＱＤＴ—ＭＷＤ跟踪监测井眼轨 迹，造斜钻进至井深８４９．ＯＯｍ，井斜４２。，方位２７５。，进 入稳斜井段。其间转盘钻进与滑动钻进同时进行，轨 迹控制在设计中线，全井井身质量良好，钻速快，轨 迹成一条直线，与设计剖面相吻合，实钻井眼轨迹与 设计井眼轨迹符合率９８％。ＱＤＴ—ＭｗＤ跟踪监测１９６ｈ 无任何故障，脉冲幅值０．４１～０．５５ＭＰａ，脉冲质量 ９７ ，可信度９９％，解码率９７ ９／５。 ４ 应用实例 ＱＤＴ—ＭｗＤ无线随钻测斜仪在海南区块１０口大 位移井钻井过程中进行了应用，井身质量合格率 １ＯＯ％，剖面符合率９９ 。 ４．１ 海南ｌ３—５井 完钻井深３１１７．００ｍ，垂深２３６１．４９ｍ，最大水平位 移１８１４．３１ｍ，油层中部垂深２２８５．００ｍ，油层中部闭合 位移１７４０．２５ｍ，闭合方位２５６．６３ｍ，最大井斜５１。，造 斜点井深２２０．００ｍ，靶心距２４．９６ｍ。 根据３０Ｉ ｓ的钻井液排量，选择内外限流环组合 为，１，２７．５８ｍｍ和＋３５．５６ｍｍ。二开从井深２２０．００ｍ开始 导向钻进，定向造斜，导向钻具组合加ＱＤＴ—ＭＷＤ跟 踪监测，造斜钻进至井深９４９．ＯＯｍ，井斜４４。，方位２６５。， ５ 结 论 １）ＱＤＴ—ＭＷＤ无线随钻测斜仪的应用不但保证 了大位移井的井身质量，而且提高了钻井速度，缩短 了钻井周期。 ２）ＱＤＴ—ＭＷＤ无线随钻测量技术解决了海南区 块高难度大斜度井井眼轨迹控制方面的技术难题。 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＱＤＴ—ＭＷＤ ｉｎ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｏｒ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｒｅａｃｈ Ｗｅｌｌｓ Ｙｕｅ Ｚｏｎｇｊｉｅ ，Ｇｕｏ Ｑｉｎｇｍｉｎｇ ，Ｓｈｕ Ｚｈｅｎｊｉａ （１．１ｓｔ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｉａｏｈｅ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ Ｂｕｒｅａｕ，Ｐａｎｊｉｎ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，１２４０１０，Ｃｈｉｎａ；２．１ｓｔ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｄｉａｎｑｉａｎｇｕｉ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ Ｂｕｒｅａｕ，ｌｉｎｙｉ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，２５１５００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ＱＤＴ—ＭＷＤ ｉｓ ａｎ ａｄｖａｎｃｅｄ ｗｅｌｌ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｔｒａｃｉｎｇ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｔｈｅ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｆｏｒ ｃｏｍｐｌｅｔｉｎｇ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｒｅａｃｈ ｗｅｌｌ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｉｔｓ ｄｅｓｉｇｎ， ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ａｎｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｉｔｓ ｆｉｅｌｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏ ｓｕｃｈ ｗｅｌｌｓ ｉｎ Ｈａｉｎａｎ ｂｌｏｃｋ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｉｔ ｃａｎ ｓｐｅｅｄ ｕｐ ＲＯＰ，ｉｍｐｒｏｖｅ ｗｅｌｌ ｐｒｏｆｉｌｅ ｗｉｔｈ １ ００ ｑｕａｌｉｆｉｅｄ ｗｅｌｌｂｏｒｅ ａｎｄ ９９ ｗｅｌｌ ｐｒｏｆｉｌｅ，１ ００％ｓｔｒｉｋｉｎｇ ｔａｒｇｅｔ ｒａｔｉｏ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＭＷＤ；ｈｉｇｈ ａｎｇｌｅ ｄｅｖｉａｔｅｄ ｈｏｌｅ；ｎａｖｉｇａｔｉｏｎａｌ ｄｒｉｌｌｉｎｇ；ｗｅｌｌｂｏｒｅ ｑｕａｌｉｔｙ；ｈｏｌｅ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ； Ｈａｉｎａｎ １３—５ ＷｅｌＩ；Ｈａｉｎａｎ １３—３ Ｗｅｌｌ 欢迎订阅２ ０ ０ ５年《石油钻 探技术 》
