旋转导向+地质导向+水平井工具仪器介绍
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SL6000地质导向仪器的应用摘要:本文首先阐述了SL6000地质导向仪器的组成、工作原理和应用领域,并结合现场应用实例介绍了SL6000地质导向仪器的优点,最后分析了SL6000地质导向仪器的应用前景。
SL6000地质导向仪器具有性能稳定、故障率低、使用和维护成本较低等特点,其整体技术性能指标在国内处于领先地位,有广阔的应用前景。
关键词:SL6000地质导向仪器,水平井,应用实例一、SL6000地质导向仪器简介1.1组成SL6000系统主要由地面系统和井下仪器两部分组成。
地面系统包括数据处理系统INSITE和其它进行数据采集、通讯、传输的辅助设备。
井下仪器由MWD系统和施工所需要的测量地质参数的传感器组合而成,地质参数传感器包括随钻电磁波电阻率及自然伽玛测井仪主体、电磁波电阻率接收电路和中控电路短接、电磁波电阻率发射电路和自然伽玛电路短接、电池短接等。
1.2结构井下地质参数传感器部分采用一体化结构,所有测量控制电路和电阻率发射、接收天线,安装在一支5.53m(未接双公)的无磁钻铤内。
仪器包括电磁波电阻率发射和接收天线,仪器电子线路和自然伽玛探头装入连接筒,结构见下图。
图1 SL6000地质导向仪器结构示意图仪器上部为中控/电阻率接收电路短接和电池装入筒,通过环空转换器与探管连接。
仪器下部为电阻率发射电路和自然伽玛电路短接装入筒,由仪器锁紧盘固定。
下部根据需要连接其它钻具。
1.3基本原理仪器有中央控制单元电路、电阻率接收控制电路、电阻率发射电路、自然伽玛测量电路和自然伽玛高压电路等电路组成。
中央控制单元电路、电磁波电阻率接收处理电路安装在仪器上部中控电路支架上。
电阻率发射电路及自然测量控制电路和自然伽玛探头安装在下部自然伽玛电路骨架上。
仪器以中央控制单元电路(以下简称中控)为主控电路,采用等时工作方式等间隔发送数据采集命令和数据发送命令,电阻率和自然伽玛仪器接收到命令后,完成数据采集并发送到中控,由中控完成数据存储,并且在整理后发送到探管由探管控制泥浆脉冲发生器发送地面系统。
“钻头导向”旋转导向系统Geo-Pilot TM早期的第一代旋转导向工具时采用“侧推钻头”的方式,利用工具外部的零部件侧推钻头,给钻头施加一个强大的外力,迫使钻头偏离钻具轴心运动而切入地层,从而达到定向钻井的效果。
这种工作方式,由于钻头是在强大外力的作用下工作的,钻头受力不均匀,井眼有扩大的趋势,容易造成井眼螺旋。
同时业由于钻头是在强大外力的作用下工作的,还会导致很多问题发生,最主要的一点就是推动钻头侧向运动的零部件往往容易损坏,同时容易导致钻头螺旋、涡动、高振动,以及MWD/LWD的非正常损坏。
其后果是井眼质量受到限制,清洁井眼、反划眼都要浪费大量的时间,测井、下套管、完井作业困难,难以体现施工效益。
由此Sperry-Sun加强了对系统的不断改进,终于设计制造出了目前世界上性能最为可靠的钻头定位旋转导向钻井系统Geo-Pilot TM。
该系统并不是利用系统外部的零部件推动钻头来达到定向效果,取而代之的是一套偏心装置,该偏心装置使钻头驱动轴弯曲,驱动轴弯曲就会使使钻头轴心偏离钻具轴心,从而达到定向钻进的效果。
Geo-Pilot TM是美国斯派里森公司(现为美国Halliburton一分公司)和日本国家石油有限公司JNOC联合开发的产品。
相对于第一代“侧推钻头”旋转导向工具而言,该工具是第一代“钻头导向”旋转导向工具。
系统的斜向驱动轴部分由JNOC设计,斜向轴外部的旋转导向部分由斯派里森公司设计。
在获得JNOC专利授权的情况下,该系统由美国斯派里森公司加工制造并投入商业化运营。
1 系统结构系统主要由驱动轴、外壳、驱动轴密封装置、非旋转设备、上下轴承、偏心装置、近钻头井斜传感器、近钻头稳定器、控制电路和传感器等部件构成,如下图1。
驱动轴贯穿整个系统,其两端安装在轴承上,上部和钻具连接,下部和钻头连接,是整个系统的动力传输部分。
外壳是系统的外尾部结构,相对于地层不转动。
其上端和系统的非旋转设备连接,下端装有一个近钻头稳定器。