贝克休斯钻井及随钻地层评价技术交流

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©2010BakerHughesIncorporated.AllRightsReserved.•CopyrightBakerHughesInc.2007定向钻井及地层评价技术交流内容1.垂直钻井技术VertiTrak2.自动定向井技术TrueTrak3.旋转导向钻井技术AutoTrakG3.04.马达动力旋转导向钻井技术AutoTrakXtreme5.便捷旋转导向钻井技术AutoTrakeXpress6.高造斜率旋转导向技术AutoTrakCurve7.旋转导向垂直钻井技术AutoTrak-V8.钻井优化服务Copilot9.OnTrakMWD/LWD平台和LWD技术•CopyrightBakerHughesInc.2007贝克休斯定向钻井技术发展历程马达技术自动滑钻系统闭环旋转导向系统连续管下部钻具组合导向经验CoilTrak新一代马达6¾”VTKVertiTrakTruTrakAutoTrak1.5ATK4-3/4”AutoTrak2.5AutoTrakG3.0ATKX-TremeNavi-DrillUltraSeriesX-TremeUltraXT31/8”USATKCoilTrak4贝克休斯闭环控制自动钻井系统®滑动导向钻井系统旋转导向钻井系统V贝克休斯旋转导向钻井系统家族©201旋转导向钻井系统垂直钻井系统3D旋转导向钻井系统5CopyrightBakerHughesInc.2007螺杆驱动的自动钻井系统螺杆驱动的自动钻井系统功能•井下闭环提供连续的轨迹修正•近钻头井斜传感器•大功率高效动力节提高机械钻速•具有在不影响钻井参数的情况下保持井眼垂直的能力•一体化的设备包括:–井斜–导向–动力节•双模式:–滑动–旋转划眼PulserHydraulicsAlternatorInclinometer/ElectornicsControlSubMotorSectionDriveTrain&SteeringSectionSteeringRibsX-treme动力节•强大的功率和扭矩输出–比常规泥浆马达高60%•更高的效率•予成型定子技术•降低了90%的橡胶用量–更低的磨阻–更小的变形寿命更长,使用次数更多CopyrightBakerHughesInc.200705010015020025030035040045050019851990199520002005PowerOutput(kW)43/463/491/2Navi-DrillULTRAX-treme马达动力的发展动力输出（KW）井下VTK工具MWD压力传感器地面控制系统井下闭环控制导向力/目标井斜自动闭环井斜控制排量变化序列自动闭环控制井斜,并随钻测量井斜、井温及井下工具工作状态等参数如何工作?导向稳定器钻进工作模式（SteerMode）-该工作模式下有1个或2个肋板在液压的作用下伸出；划眼工作模式(Ribs-offMode)-该工作模式下三个肋板全部收回3个可伸缩高推力导向肋板(每片3吨)可靠的独立液压驱动提供不受钻井参数和地层特性影响的连续井斜控制ABC导向原理-向量合成示意图offoffoffABCoffoffon导向矢量导向原理-向量合成示意图AConoffonB导向原理-向量合成示意图导向矢量导向力16”井眼VertiTrakBHA例子9½”VertiTrak工具15½”上稳定器9减震器5.96m+(NC611*830)X/O接头0.46m+11钻铤*2+(831*730)X/O接头+9钻铤×4+(731*630)X/O接头+8钻铤×1+(631*NC560)X/O接头+8震击器7.03m+柔性短节2.67m+(NC561*630)X/O接头+8钻铤*3+X/O接头(631*520)5½”钻杆TruTrak系统=•MCLS+SensorSub+AdapterSub(定向)或•MCLS+StopSub(垂钻)TruTrak系统导向节X-treme动力节控制短节脉冲发生器短节MWD短节配合节头MCLSTruTrak工作图示造斜!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指令TruTrak垂直钻井服务•自动垂直钻井•服务:–自动、独立的垂直钻井系统–双向通讯–井斜与系统诊断MCLS(TruTrak)orVertiTrakToolMCLS(TruTrak)ToolMWDSensorSubTruTrak定向钻井服务•定向钻井•服务:–自动导向•井斜0°-30°/100’(6¾”,8”,9½”工具)•井斜0°-90°/100’(4¾”工具)–定向服务–选项•伽玛（实时）•CoPilot钻井优化服务MCLS(TruTrak)ToolOnTrakSensorSubBCPMLWDTruTrak+定向钻井+LWD服务•定向钻井+LWD•服务:–自动导向–高级随钻测斜服务–钻井优化（CoPilot)–标准LWD服务–高级LWD服务可选总结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4¾”工具用于5½”–6½”井眼6¾”工具用于8½”–97/8”井眼9½”工具用于12¼”–28”井眼连续管4¾“VertiTrak/TruTrak服务AutoTrak闭环旋转导向钻井系统(RCLS)•CopyrightBakerHughesInc.2013•OnTrak™•BCPM•导向头•导向装置AutoTrak•LWD传感器模块•双向通讯和动力模块•优化旋转密度仪(ORD)•测径校正中子仪(CCN)•近钻头井斜•1.0m(3ft)•环空压力/ECD•4.7m(16ft)•伽马及伽马成像(5.0m16ft)•电阻率•6.1m(20ft)•方位/旋转方位、井斜•7.8m(25ft)•测径•14.9m(49ft)•中子孔隙度•18.0m(59ft)•密度•15.6m(51ft)•振动与粘滑•(7.8m25ft)动态诊断与压力•20.1m(66ft)•Co-Pilot•声波探测仪(SoundTrak)闭环旋转导向钻井技术AutoTrakG3.0概述29旋转驱动轴非旋转可导向稳定器滑套导向肋板液压模块控制电路与近钻头井斜泥浆润滑轴承无线电源与通讯链路导向力旋转导向钻井技术AutoTrak导向原理©20130高边方向矢量方向旋转导向钻井技术AutoTrak导向原理旋转导向钻井技术AutoTrak导向原理©20131目标矢量目标矢量矢量分解矢量分解各肋板得到分力各肋板得到分力力1力3力2©2010BakerHughesIncorporated.AllRightsReserved.32“指向式”还是“推靠式”？旋转导向钻井技术AutoTrak导向原理©2010BakerHughesIncorporated.AllRightsReserved.33旋转导向钻井技术AutoTrak导向原理可导向螺杆与AutoTrak®计划轨迹弯螺杆所钻轨迹AutoTrak®所钻轨迹Slide•CopyrightBakerHughesInc.2013和其他一些旋转导向系统不同，AutoTrak系统真正实现连续导向并打出平滑的井眼轨迹导向模式：–可提供7500个矢量的选择–工具按给定的工具面和给定的导向力进行导向–可随时调控制轨迹的能力稳斜模式：–高精确度–发送精确的井斜目标指令–自动按照井斜目标指令进行平滑导向–在新指令到达之前，将保持在目标井斜角±0.1º之内–井身轨迹可同步转弯–可随时调整目标井斜或同步转弯的曲率旋转导向钻井技术-连续导向的能力AutoTrak钻进轨迹非连续旋转导向工具轨迹开环和闭环控制提高钻井效率©201不停钻指令下传•减少非生产时间•提高机速•更快的指令下传速度•实际最深下传测深112500米指令下传确认•降低钻井风险•增加泻油面积•有利的油藏部位井下闭环控制•自动导向•平滑的井眼和精确的垂深控制•CopyrightBakerHughesInc.2013通讯-下行联络•进行从地面到井下的负脉冲信号传送•旁路执行器分流15%的泥浆流量•自动电脑控制操作•随钻测量速度快（~3到5分钟）•各工具数据完全确认•11公里测深的实证经验•可靠性强•CopyrightBakerHughesInc.2013导向控制•行业内最精确的导向控制•不受“粘滑”影响•不受钻头压降影响•冗余造斜•在硬岩层和软岩层以及大位移井中都已得到充分证明Inclinationcontrolintangentsections1020304050607080900.001000.002000.003000.004000.005000.006000.00NormalizedMD(ft)Inclination(deg)-AutoTrakRCLS-Conventional•CopyrightBakerHughesInc.2007应用：•高效率钻井•精确导向，钻达或钻穿小或薄的靶点•以复杂的井身轨迹钻达圈闭油藏•用大位移井击中远距离靶点•CopyrightBakerHughesInc.2007世界上最具挑战性的三维井身轨迹挪威TROLL油田提高采收率使用AutoTrakRCLS闭环旋转钻井系统钻出世界上最具挑战性的井眼轨迹•连续的闭环导向•精确的靶点击中•精确的地质导向•收益最大化•产量最大化•开采最大化CopyrightBakerHughesInc.2007AutoTrakX-treme–马达动力旋转导向钻井技术CopyrightBakerHughesInc.2007高动力马达旋转闭环系统•集成式带通讯能力的X-treme模块马达•钻头输出高转速和大扭矩•地表转速低较低的转速较高的转速双向通讯X-treme模块马达随钻测量/测井-OnTrakAutoTrakX-treme钻井系统CopyrightBakerHughesInc.2013AutoTrakX-treme–典型的下部钻具组合设计Resistivity/Gamma/PressureLWDSensorModuleAutoTrakSteeringUnitMWDPulser&PowerSupplyX-tremeTechnologyMotorPowerSectionNeutronPorosity/DensityLWDResistivity/Gamma/PressureLWDSensorModuleAutoTrakSteeringUnitMWDPulser&PowerSupplyX-tremeTechnologyMotorPowerSectionNeutronPorosity/DensityLWDAutoTrak导向装置X-treme模块马达电阻率/伽玛/压力随钻测井传感器模块-OnTrak随钻测量脉冲器和发电机-BCPM中子孔隙度/密度随钻测井•优点结合了旋转导向系统和超级马达的优点。输出功率更强大，钻头转速更快；采用旋转钻进因此使井眼更光滑(6¾’’模块马达/低速：转速55-135RPM，功率160马力；4¾’’模块马达/低速：转速50-155RPM，功率97马力)与旋转导向系统相比，在相似的钻井环境下械钻速更快，因此节省大量的工程时间和费用降低工具振动、粘滑级别，因此减轻钻具和钻头的磨损和疲劳，同时减轻套损需要的地面转速更低，因此延长地面设备的使用寿命，相反能得到更快、更稳定的钻头转速项目背景和挑战甲方：中国海洋石油天津有限公司地点：渤海湾，中国，北亚日期：2011年1月两口井的8½’’井段；三口井的6’’井段甲方遇到如下困难：当钻遇东营2-东营3时，(该地层几乎全是泥岩，垂深1400-1700米)，常规旋转导向系统钻具组合的机械钻速最低降至3.9米/小时；尝试了一系列方法来提速，没有效果•AutoTrakX-treme在8.5’’&6’’井段以更低的振动、粘滑和地面转速提供更快