贝克休斯随钻测井工具
旋转导向钻井智能钻井介绍 Auto Trak,Power Drive, Geo Pilot
目录
旋转导向钻井技术概况
背景：为克服滑动导向技术的不足，从20世纪80 年代后期，国际上开始研究旋转导向钻井技术。 发展：20世纪90年代初期,多家公司形成了商业化 的旋转导向技术，目前有三种比较成熟导向系统。 组成：旋转导向钻井系统实质上是一个旋转导向 工具与测量传输仪器（MWD/LWD）联合组成的井下 闭环工具系统。 应用：非常适合目前开发特殊油藏的超深井、高 难度定向井、水平井、大位移井和水平分支井等。
3、动态指向式旋转导向钻井工具
4、基于旋转导向钻进方式的可控弯接头系统 5、指向式旋转导向钻井工具
动态推进式旋转导向钻井工具
• 胜利油田承担国家“863”计划“旋转导向钻井系统关键
技术研究”后,与西安石油大学联合开发 • 原理：斯伦贝谢的PowerDrive基本一样。
• 现状：进行了20 多次的地面试验,2006 年8 月在营122斜
动态指向式旋转导向钻井工具
由海洋石油工程股份有限公司及西南石油大学，结合了哈 里伯顿的Geo–Pilot的指向式结构和斯伦贝谢的Power Drive的随钻的下盘阀结构，提出了动态指向式旋转导向
钻井工具的设计思想,目前还停留在理论阶段。
基于旋转导向钻进方式的可控弯接头系统
由西安石油大学机械工程学院中原油田第三采油厂在CNPC
典型旋转导向钻井工具介绍
• Baker Hughes推出的Auto Trak不旋转外筒式 闭环自动导向钻井系统。
• Schlumberger Anadrill公司的Power Drive
全旋转导向钻井系统。 • Sperry-Sun 产品服务公司推出的Geo-Pilot 旋转导向自动钻井系统。
1.Auto Trak 旋转导向钻井系统
Baker Hughes无线随钻多路电阻率测井仪
!国外石油机械#Baker Hughes 无线随钻多路电阻率测井仪于 江 李瑞营 杨海波(大庆石油管理局钻井工程技术研究院) 摘要 介绍了Baker Hughes 公司无线随钻多路电阻率测井仪的系统组成、主要技术参数和工作原理。
该仪器依靠钻井液脉冲传输信号,信号传输速度快,便于定向控制,同时实时传输地层参数数据进行实时测井,具有操作方便、测量准确、应用范围广泛等特点。
在50余口水平井的应用表明,该仪器减少了由于钻井液污染地层而造成的测井误差,从而降低成本,节约作业时间,具有广阔的应用前景。
关键词 无线随钻测井仪 多路电阻率 应用引 言大庆石油管理局钻井工程技术研究院于2001年初从美国贝克休斯公司(Baker Hughes )引进一套无线随钻多路电阻率测井仪,经过3年多的应用,在国内外及大庆油田内部共完成50余口水平井的随钻测量。
该仪器具有操作方便、测量准确、应用范围广泛等特点,它不仅可以完成水平井的定向测量,还可以进行随钻地质参数测量(伽玛及电阻率);依靠钻井液脉冲传输信号,传输速度快(11s ),便于定向控制,同时实时传输地层参数数据进行实时测井,从而实现随钻测井。
系统组成及技术参数1.系统组成无线随钻多路电阻率测井仪系统主要由硬件部分和软件部分组成。
硬件部分又分为地面控制设备和井下管串工具,软件部分主要由Advantage 和Case 集成软件包组成。
(1)井下管串 井下管串主要由主阀总成、控制阀总成、无磁钻铤、转换头、多路电阻率总成、下部柔性短节等几大模块体组成(见图1)。
主阀总成、控制阀总成产生钻井液正脉冲,把信号从井下传输至地面。
多路电阻率总成中含有多路电阻率探管,测量地层电阻率。
下部柔性短节中含有伽玛探管和近钻头井斜探管,测量岩性和近钻头井斜,工具总长13102m 。
图1 井下管串示意图1—无磁钻铤;2—钻铤接头;3—模块接头;4—多路电阻率总成短节;5—防磨带;6—存储器外接口;7—上部发送器;8—接收器;9—下部发送器;10—井斜传感器;11—伽玛传感器;12—下部柔性短节(2)地面硬件控制设备 地面硬件控制设备主要由计算机、S ARA 控制箱、传输盒、电源盒、线路连接转换器、轴编码、司钻显示器以及连接电缆等组成。
贝克休斯特殊钻井工具介绍
13
Competitive Advantage竞争优势
• 碳化钨(TC)和PDC切削结构的工程优化提高了划眼速度
• 用常规的PDC钻头也能很快钻穿 • 独特的凹性设计避免掉落物到井底 • 用于注水泥的安全旁通孔 • 钢结构比铝结构更可靠 • 360º 规径覆盖确保稳定性.
Downhole Penotrator Caledus BridgeBuster
EZCase™实质是在套管或者尾管底部安装 实质是在套管或者尾管底部安装 PDC钻头 钻头 EZCase™ 用于： 用于： - 在已钻井眼中划眼到井底 - 在下套管的同时，钻入新地层 在下套管的同时， EZCase™有两种操作方法： 有两种操作方法： 有两种操作方法 - 通过尾管与钻杆连接 - 通过套管与顶驱连接
16
6.000 5.750
6.125 5.875
6.500 6.250
6.750 6.500
8.500 8.250
11.000 10.750
12.250 12.000
17.500 17.250来自20.000 19.750
24.000 23.750
26.000 25.750
RWD2 RWD2 Ream While Drilling Technology Ream While Drilling Technology 随钻扩眼钻井技术 随钻扩眼钻井技术
结果： 结果： 13 3/8”套管钻进成功钻至目的层，并完成固井作业。 套管钻进成功钻至目的层， 套管钻进成功钻至目的层 并完成固井作业。 EZCase对比表现，其机械钻速优于对手50%，且进尺比对手长250m。 对比表现，其机械钻速优于对手 ，且进尺比对手长 。 对比表现
8
产品系列
Baker Hughes INTEQ公司测量仪器
第三节Baker Hughes INTEQ公司测量仪器Baker Hughes INTEQ公司的定向钻井工具在世界上也是处于领先水平。
其Navi-Drill系列井下动力钻具，能适用于不同尺寸的任何井眼施工。
同时，该公司和Agip Spa公司联合研制成功的旋转导向闭环钻井系统AutoTrak TM已经获得了商业性的应用，其卓越的旋转导向功能带来了钻井工业一场新变革。
其NaviGator TM地质导航系统集地质评价仪器和井下动力钻具于一体，实现了钻井过程中对地层进行更早期的实时评价，为安全、高效钻井施工提供了更可靠的依据。
关于旋转导向钻井系统AutoTrak TM将在第四章的“旋转地质导向钻井技术”中和其它旋转导向工具一起对比介绍，NaviGator TM地质导航系统将在本章第五节“地质导向钻井工具”中和其它的地质导向工具一起对比介绍。
本节将着重介绍该公司的MPR TM、MNP TM、MDL TM、MDP TM、SDN TM及ORD™等系列仪器。
一、MWD测量系统Baker Hughes INTEQ公司的MWD测量仪器有很多种，但总的来说可以分为3类：1、常规定向MWD系统Baker Hughes INTEQ公司的常规定向MWD系统采用井下涡轮发电机供电，可为钻井施工实时提供井斜、方位、工具面、仪器工作环境温度等参数，同时也是其它井下MWD/LWD 测量仪器向上传输实时数据的基本工具。
该MWD测量仪器有4-3/4”、6-3/4”、7-3/4”、8-1/2”、和9-1/2”五种尺寸，可广泛用于5-7/8”以上的井眼施工。
2、带伽玛参数的MWD系统Baker Hughes INTEQ公司的NaviTrak SM/NaviGamma SM (NT/NG) MWD 测量系统可以加挂伽玛测量段节，从而可随钻提供定向参数和/或自然伽玛参数。
该系统结构采用模块化设计，结构简单，在现场可以根据施工的需要组装，仪器钻铤尺寸从3-1/8”到9-1/2”，可广泛用于3-1/2”以上井眼的任何钻井施工。
最新随钻声波测井仪器的技术性能
最新随钻声波测井仪器的技术性能近年来，声波测井技术已成功应用于随钻测量(MWD)和随钻测井(LWD)中。
随钻声波测井技术为钻井施工和储层评价提供了全面的数据支持和测井解释。
目前，国外三大公司分别推出了最新的随钻声波仪器，它们分别是贝克休斯公司的APX随钻声波测井仪，哈里波顿Sperry Drilling Service公司研制的双模式随钻声波测井仪器（BAT）和斯伦贝谢公司研制的新一代随钻声波仪器sonicVISION。
下面我们对三种仪器的性能分别进行介绍和对比。
1．APX随钻声波测井仪APX随钻声波测井仪由贝克休斯公司INTEQ公司生产，其结构简图见图1。
该仪器声源以最佳频率向井眼周围地层发射声波，声波在沿井壁传播的过程中被接收器检测并接收。
接收器采用了先进的嵌入技术，将接收到的声波模拟信号转换为数字信号，以获取地层声波时差(△t)，而后将原始声波波形数据和预处理的声波波形数据存储在高速存储器内。
仪器的主要技术性能●计算机模型(FEA)：该模型是为声学仪器的优化配置而设计，同时具备有助于不同窗口模式的评价和解释。
●全向发射器：与典型的LWD仪器等单向的有线测井仪不同，APX发射器使用一组圆柱形压电晶体，对井眼和周围地层提供3600的覆盖范围，其声源能够在10～18，000Hz频率范围内调频，并可以单极子和偶极子发射。
●全向接收器阵列：6×4接收器阵列，间距228.6mm。
这种全向结构类似于XMAC电缆测井系统，接收器阵列与声源排成一条线，以实现径向多极子声波激发。
●接收器。
该仪器的声源具有优化发射频率功能，其接收器有几个比仪器本身信号低很多的波段，可以显著减少接收器及钻柱连接的干扰。
在关掉发射源的情况下，该仪器测试到的信号主要来自于频率低于5KHz的PDC钻头噪音。
●较大的动力范围。
该仪器具有较大的信号采集动力范围，能够显著提高信号穿越地层的能力，有助于信号的提取。
●四极子波技术。
首次采用四极子波发射技术，同时兼容单极子和偶极子的信号发射和接收。
BAKER HUGHS 旋转导向简介
70
Inclination (deg)
60
50
- AutoT rak RCLS - Conventional
40
30
20
10 0.00
1000.00
2000.00
3000.00
4000.00
5000.00
6000.00
Normalized M D (ft)
Auto Trak G3 旋转导向小结
结构紧凑。旋转导向系统总长（包含供电、脉冲发生器，随钻测量、测井系统 和旋转导向系统）不超过16米； 模块化设计。位置可根据实际需要，进行条换； 钻柱振动、冲击、环空压力（ECD），并能实时传输该数据； 具备方位伽玛成像功能，可广泛应用于储层地质导向； 具有旋转导向和近钻头井斜测量功能，在钻具连续旋转的状况下实现井眼轨迹 精确控制； 具有地面与井下仪器指令、命令双向通讯功能，实现地面指令对井下工具姿态 控制； 自动电脑控制下发指令系统；钻进过程中下发指令，不额外占用作业时间； 旋转导向系统具备多种控制模式：导向模式、稳斜模式等；井下闭合环路自动 控制系统； 工具维修简单，在作业现场即可进行旋转导向短节的拆装作业，从而保证现场 作业的顺利进行； 现场配钻具需要2-3小时，快捷、方便。
Thank you
谢谢！
三、 BCPM简介
全系统自动发电 功率：250瓦特；提供33伏直流电 指令发送功能
高速泥浆脉冲数据传输
四、 ONTRAK简介
OnTrak集成传感器模块包括： 定向控制和测量 多相位电磁波传播电阻率 方位伽玛（伽玛成像 ） 环空和钻具内动/ 静压力 监控振动和粘滑振动 存储及数据高速下载Leabharlann 一）定向测量GAMMA LOG
左图井眼进入砂岩薄层 低边首先探测到该地层 （较高边提前5米） 伽玛成像更加真实、显 像化反应地层变化
随钻测井仪器介绍
发展历程
精品课件
定向井、水平井施工特点
1、井下信息的间接性 2、施工连续性 3、施工环境的恶劣性
精品课件
钻井过程中测量施工的特点
1、测量施工的连续性
2、数据获取的及时性
3、测量数据的真实性
4、测量方式多样性
5、仪器尺寸多样化
6、仪器类型多样化
精品课件
发展历程
精品课件
国内测量技术发展历程
精品课件
MWD / LWD
整套仪器由 井下数据测量系统、 数据传输系统、 地面数据采集和处 理系统组成。
精品课件
MWD / LWD
传输方式: 一、水力脉冲
正脉冲 负脉冲 连续波
二、电磁波
精品课件
泥浆正脉冲
精品课件
泥浆负脉冲
泥浆
泥浆
阀门关
阀门开
精品课件
连续波
泥 浆
立管压力
叶片连续转动，波形连续变化
3. 下井仪器受到地层和泥浆的高压, 而且还应具备一定的安全系数。 4. 具有良好的抗高温性能, 一般称耐温 125℃ 以下的仪器为常温或常规仪器,称耐 温 182℃ 以下的仪器为高温仪器。 5. 要承受冲击 (如单多点测斜仪的投测)、钻具转动 (如转盘钻具中的 MWD 仪器)、 钻头和钻具在钻进过程中的振动 (如 MWD 和有线随钻测斜仪) 等。
精品课件
有线随钻测量仪器
精品课件
无线随钻测量仪器
精品课件
地质导向作业
地质参数随钻测量仪器
精品课件
MWD / LWD
MWD – Measurement While Drilling . LWD – Logging While Drilling. FEWD – Formation Evaluation While Drilling.
贝克休斯钻井及随钻地层评价技术交流
TruTrak 工作图示
造 斜!
TruTrak 指令
稳 斜!
TruTrak 指令
降 斜 钻 下 直 段!
TruTrak 指令
多重选择: • 垂直钻井模式 • 造斜模式 • 稳斜模式 • 灵活的导向力 • 左/右方位力 • 导向肋板收回模式
TruTrak 垂直钻井服务
• 自动垂直钻井 • 服务:
电阻率/伽玛 /压力随钻测井 Resistivity / Gamma / Pressure LWD 传感器模块 OnTrak Sensor Module
随钻测量脉冲器和 MWD Pulser & Power 发电机 - BCPM Supply
中子孔隙度 /密度随钻测井 Neutron Porosity / Density LWD
贝克休斯钻井及随钻地层评价技术交流
大庆，2013年8月8日
© 2010 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
定向钻井及地层评价技术交流内容
1. 垂直钻井技术 VertiTrak 2. 自动定向井技术TrueTrak 3. 旋转导向钻井技术 AutoTrak G3.0 4. 马达动力旋转导向钻井技术 AutoTrak Xtreme 5. 便捷旋转导向钻井技术 AutoTrak eXpress 6. 高造斜率旋转导向技术 AutoTrak Curve 7. 旋转导向垂直钻井技术 AutoTrak-V 8. 钻井优化服务Copilot 9. OnTrak MWD/LWD平台和LWD技术
OnTrak Sensor Sub
总结
VertiTrak/TruTrak 是一种非旋转垂直钻井系统, 钻柱扭矩小,尤其适合在硬地层使 用 井眼质量好 VertiTrak可独立工作,不需另外的MWD系统 4 ¾” 工具用于 5 ½” – 6 ½ ” 井眼 6 ¾” 工具用于 8 ½” – 9 7/8” 井眼 9 ½” 工具用于 12 ¼” – 28” 井眼
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SoundTrak™
MagTrak™
TesTrak™
OnTrak–随钻自然伽玛和电阻率测井
7 © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
2 MHz补偿电阻率
• 注意: 400kHz 具有相同的模式
长源距
短源距
井下工具 计算相位差和衰减电阻率
23” 39”
90” 82”
探测半径
衰减
衰减 2MH
减 衰 2M短H 源距
22” 33” 59”
17” 26” 49”
21” 30” 47”
16” 24” 35”
18” 23” 36”
13” 18” 28”
Rt=1 / Rxo=0.1 Rt=10 / Rxo=1 Rt=100 / Rxo=10
钻头电阻率 ZoneTrakTM
21 © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
ZoneTrakTM – Resistivity at Bit
LWD Resistivity
at Bit
Enables geostopping by formation change detection Casing point selection Core point selection Wellbore stability / over-pressured zones Geological interpretation with seismic correlation Salt drilling applications – exit and entry
Reservoir Navigation – Challenges in Wellbore Placement
Shale
Shale
Modeled OnTrak Tool Response
Curve separation indicates approaching bed boundary Do we steer up or down?
Pressure Management
5 © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
GeologicImalaIgnitnegrpretation
Rock Fluid
Quality Typing
贝克休斯英特随钻测井工具组合
AutoTrak G3 导向短节
相位差
位差 相 400kH
相位差 400短kH源距
相位差 2MH
相位差 2M短H 源距
随钻测井与电缆测井的电阻率对比
12 © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
OnTrak Raw Data + Advanced Processing = Enhanced Reserves
自然伽玛成像(OnTrak)
8 扇区内存成像 8扇区实时传输 实时层界面和地层倾角解释
15 © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
•AziTrak --方位电阻率
16 © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
随钻地层评价技术
随钻测量
数据传输
电阻率
放射性测井 声波
高级地层评价: 地层压力 伽玛成像 电成像 核磁共振 地震测井
Teleco NaviTrak OnTrak GyroTrak BCPM II EM Telmetry 数字钻杆
侧向电阻率 (RGD) 双频传播电阻率 (DPR) 多频传播电阻率 (MPR) DeepTrak
A31HM
井下工具 计算相位差和衰减电阻率
P41HM A41HM
P32HM A32HM
PD34HM AT34HM
PDBCSHX ATBCSHX
RPCSHM RACSHM
RPCSHX RACSHX
T3
3 地面电脑的处理步骤
1) 应用空气零长
T1
2) 电阻率转换 3) 井眼校正
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Copyright Baker Hughes Inc. 2008
AziTrakTM – Real-time Deep Azimuthal Resistivity Imaging
20 ©Cop2y0r0ig9hBtaBkaekreHr uHguhgehseIsnIcnocr.p2o0ra0t8ed. All Rights Reserved.
Advanced Processed OnTrak Resistivity
Gamma Ray – Azimuthal Imaging
Gamma Ray
Sectored Gamma Ray Image
14 © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
内容提要
1. 随钻测井地层评价技术概述 2. 随钻定量评价砂泥薄互层油气藏 3. 随钻地震和井间压裂实时监测
2 ©©20200909BaBkaekreHr uHguhgehseIsnIcnocroproproartaetde.dA. lAl Rll iRgihgthstRs eRseesrevrevde.d.
三重组合随钻测量 LithoTrak
SoundTrak TesTrak Az. Gamma
StarTrak
MagTrak Seismic Checkshot
3
Copyright Baker Hughes Inc. 2007
© Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved. | 3
贝克休斯随钻测井地层评价技术系列
• 随钻自然伽玛和电阻率测井 – OnTrak（LWD/MWD) • 随钻方位电阻率测井 – AziTrak • 随钻中子密度孔隙度测井 – LithoTrak • 随钻声波测井 – SoundTrak • 随钻地层压力测试器 – TesTrak • 随钻高分辨率电阻率成像测井– StarTrak • 随钻核磁共振测井– MagTrak • 钻头电阻率 – ZoneTrakTM
10 © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
探测深度
探测半径(in)
29” 48”
400kH 衰减
90 80 70 60 50 40 30 20 10
0
衰减 400短k源H 距
11 © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
RFelsuierdveSatEsutriatmiaotnes
ReFslueirdveSaEtsutrimataiotens
RWeseellrbvoorier NPlaavciegmateionnt
FlRuiodckTyQpuianligty (k)
Pressure Management ImGaegoilnoggical Interpretation
17 © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
AziTrak™ - Bed Boundary Detection
wPlacing two receivers coils fully orthogonal in a Multiple Propagation Resistivity tool, allows us to measure azimuthal information of the surrounding environment while the tool rotates
BCPM
体积密度+密度成像
井径
井径校正中子孔隙度 声波
15.6m (51.2ft) 16.0m (52.5ft) 18.0m (59.0ft) 22.1m (72.5ft)
核磁共振 34.3m (112.5ft)
地层压力测试器 45.0m (147.6ft)
LithoTrakTM
6 © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
Operates in both WBM and OBM environments Currents at receiver used to determine apparent resistivity
22 © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
18 © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
AziTrakTM – Real-time Deep Azimuthal Resistivity Imaging
19 © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
井斜 1.0m (3.1ft)
OnTrak 传感器模块
井筒压力
电阻率
4.7m (15.4 ft) 6.1m (20.0ft)
方位 7.8m (25.6ft)
ATK G3
自然伽玛+自然伽玛成像
5.0m 16.4ft)
OnTrak™