钻井多参数监测系统

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1、..1绪论1.1本课题的研究意义1.1.1钻井工程仪表的重要意义在复杂层段和新探区，凭经验打井往往事故不断，造成资金和时间的巨大浪费。而钻井参数监测仪提供了丰富的钻井工程信息，不仅可对钻井工况及有关参数进行实时监测，而且可及时预报可能出现的复杂情况和钻井事故，从而为钻井工程技术人员的现场决策提供了可靠的实时资料。①提高了钻井安全性。钻井参数监测仪检测异常地层压力，掌握了比较准确的地层压力资料，就可以正确地选用钻井液密度和适当的套管程序，实现平衡钻井，防止油层污染，保护产层。在钻井过程中，监视钻井液总

2、体积、立管压力、转盘扭矩等参数及其异常各类工程事故，实现安全作业。②提高钻井效率，降低钻井成本。应用钻井参数监测仪资料，可以选择合理的钻井液密度、套管下入深度、钻头类型、确定最优化钻井技术措施，提高钻压传递效率，选择最佳起钻时间，以及日常工程事故预报，从可以缩短建井周期、降低钻井成本，提高了钻井效率。③提高了钻井作业的自动化程度和数据可信度。钻井参数监测仪配置有各种精度高、可靠性好的传感器，大大丰富了它的功能。可以在线连续测量的参数很多，又采取集中监测、显示和记录，从而大大方便了钻井作业中各种参数的

3、综合评价和应用。随着电子基础产品的性能不断提高，仪器得到足够的硬件、软件支持，有效利用率可达90%。④获取的钻井信息量大，提高了钻探井的可观测性和可控制性。传统的钻井作业，各工种分工很细，各类参数(钻井参数、钻井液参数、气体参数、地质参数、井身参数等)通常由几个作业面分别测量和记录，因此，钻井新技术需要对它们进行相关分析和综合评价十分不便，尤其是许多参数采用人工离线测量读数，准确性和实时性差，数据处理能力弱，致使钻井软科学和地质评价的先进成果难以应用。钻井参数监测仪的各种配备了微型计算机数据采集处理

4、系统，实时采集的功能很强，又可以通过系统配置的各种应用软件完成钻井工程CAD和成果解释，可以实时打印、屏幕显示、记录和回放各种数据和资料，直接指导钻井施工作业。⑤...便于实现井场信息的网络通讯，推广应用各种专家系统，提高油气藏早期评价能力。钻井信息的获取、处理和共享，是当前进一步提高钻井效率，降低钻井成本的关键。建立计算机网络和数字通讯，是我国石油勘探开发中推广应用计算技术的内容。钻井参数监测仪作为井场数据采集系统，可实现作业点与油田中心站有效的通讯联系，共享油田中心站拥有的软件资源，对地层特性和

5、油气构造进行早期预测和评价，指导钻井施工，及时预报和发现异常情况，保证钻井作业顺利进行。⑥有利于整个钻井过程的科学化、实时化和网络化。油气井大多在交通不方便的野外，井队主管部门和有关上级部门的领导和技术人员要了解钻井进度和工况很不方便。本系统提供了Modem对连方式，通过内部电话线拨号上网，处于不同地理位置的井队主管部门和有关上级部门可及时掌握钻井现场的情况，从而及时进行科学指导。⑦为国家节约大量外汇目前我国不少井队使用的钻井监测系统是从美国马丁和加拿大的DATALOG等公司引进的，价格昂贵，每套约

6、130万元，比我们自行开发的这套系统贵60万元(近1倍)。显然，若系统得到成功的推广应用，可大大减少引进，为我国节约大量外汇。⑧可提高我国钻井参数仪表的技术水平，占领国内市场，打入国际市场。本系统由于在参数测量数学模型上有很大改进，再加上采用客户/服务器、现场总线、数据库等技术，使系统的技术水平处于国内领先并赶上了世界先进水平，为系统占领国内市场，打入国际市场创造了很好的条件。1.2钻井工程仪表的研究现状1.2.1钻井工程仪表的发展历史钻井工程有着悠久的历史，它的发展过程及技术特征基本可分为两个时期

7、。①顿钻时期...最古老的钻井方式是顿钻。其技术特征是：用重的钻头，靠重力冲击岩石，使之破碎；而后起出钻头，下捞砂筒捞砂；如此反复地操作，使井加深。当井下遇到复杂情况时，下入套管，而后再冲、再捞；直至钻达目的层，下入套管后完井。由上可见，顿钻时期，破碎岩石和清除岩屑是明显的两个不同的工艺过程，当时人们还不懂得洗井，是一个无仪表的时期，司钻本人靠耳听、目睹、嗅觉、感觉等进行直接监测钻井情况；一切工作全凭经验判断，由于钻井效率极低，对付不了流砂层等，其不得不被旋转钻井工艺所取代。②旋转钻井时期由旋转钻井

8、概念的形成发展到今天的钻井水平，经历了八十多年的历史，从美国钻井工艺发展过程来看，其间可分为四个发展阶段。1)概念形成阶段(1900~1920年)旋转钻井的原理启蒙于1900年，在美国的Mpindletop地区，曾用顿钻打井，由于流砂层的坍塌。井眼无法加深下去，无意间用搅混的泥浆灌入井眼，结果坍塌现象明显减轻，使井得以加深下去。由此得到两个启发：a.粘土浑浊液，可以减轻坍塌现象；b.浑浊液可以带出部分岩屑，从此开始把钻井和洗井两个工艺结合在一起。1908年，Hughe