Analysis on current status and key technology of miniaturization design of near-bit MWD systems
-
摘要: 近钻头随钻测量技术是石油钻井领域最具有发展前景的高新技术之一，它以近钻头地质参数与工程参数的随钻测量、传输、信息解释、决策控制为主要技术特征，能有效提高油气层钻遇率、降低钻井成本。本文介绍了近钻头测量系统国内外的发展与应用现状，阐述了系统的工作原理、结构组成与特点，为满足小口径钻进对近钻头测量技术的需求，提出了小型化设计亟待攻克的关键技术难题，包括电磁波无线通信抗干扰技术、小直径涡轮发电技术、井下MEMS传感器技术等，为今后小直径近钻头测量系统研发提供技术基础。Abstract: Near-bit MWD technology is one of the most promising new technologies in the field of petroleum drilling. It is characterized by near-bit geological and engineering parameter measurement while drilling， transmission， data interpretation and decision control， which can effectively improve the oil and gas zone intersection rate and reduce drilling cost. In this paper， the development and application status of near-bit measurement systems at home and abroad are introduced， and the working principle， structure composition and characteristics of the system are described. In order to meet the demand of small diameter drilling for near-bit measurement technology， the key technical problems to be solved in miniaturization design are put forward. They includes electromagnetic wave wireless communication anti-interference technology， small-diameter turbine power generation technology， downhole MEMS sensor technology， near-bit measurement data interpretation technology， etc， which provides technical basis for the research and development of small diameter near-bit measurement systems in the future.
-
-
[1] 苏义脑.地质导向钻井技术概况及其在我国的研究进展［J］.石油勘探与开发，2005，32（1）：92-95.
SU Yinao. Geosteering drilling technology and its development in China［J］. Petroleum Exploration and Development， 2005，32（1）：92-95.
[2] [2] 伍晓龙，朱芝同，董向宇，等.小口径油气地质调查井的问题与工程实践［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2019，46（11）：27-32.
WU Xiaolong， ZHU Zhitong， DONG Xiangyu， et al. Problems and field cases of small-diameter oil and gas geological survey wells［J］. Exploration Engineering （Rock＆Soil Drilling and Tunneling）， 2019，46（11）：27-32.
[3] [3] 吴纪修，尹浩，张恒春，等.水平定向勘察技术在长大隧道勘察中的应用现状与展望［J］.钻探工程，2021，48（5）：1-8.
WU Jixiu， YIN Hao， ZHANG Hengchun， et al. Application status and R & D trend of horizontal directional investigution technology for long tunnel investigution［J］. Drilling Engineering， 2021，48（5）：1-8.
[4] [4] 潘兴明，石倩，路胜杰，等.小口径近钻头地质导向仪器的研制及应用［J］.钻采工艺，2018，41（1）：69-71.
PAN Xingming， SHI Qian， LU Shengjie， et al. Development and application of slim-hole near-bit geosteering tool［J］. Drilling ＆ Production Technology， 2018，41（1）：69-71.
[5] [5] 张宁.近钻头数据无线电磁波短传输系统研究与设计［D］.济南：山东大学，2017.ZHANG Ning.Reserch and design on wireless electromagnetic short-hop transmission system of down-hole near-bit data［D］. Jinan： Shandong University， 2017.
[6] [6] 张云.随钻测量数据的近钻头传输系统研究［D］.青岛：中国石油大学（华东），2016.ZHANG Yun. The research of near-bit mwd date transmission system［D］. Qingdao： China University of Petroleum， 2016.
[7] [7] 杨志坚，齐悦，吴党辉，等.DQNBMS-1型近钻头随钻测量系统的研制与应用［J］.石油钻采工艺，2013，35（1）：48-50.
YANG Zhijian， QI Yue， WU Danghui， et al. Development and field application of DQNBMS-1 near-bit measurement while drilling［J］. Oil Drilling＆Production Technology， 2013，35（1）：48-50.
[8] [8] 孙精明.新型近钻头随钻测量仪的研制［D］.沈阳：东北石油大学，2016.SUN Jingming. New types of near bit geological steering system［D］. Shenyang： Northeastern University， 2016.
[9] [9] 胡斌，马鸿彦，黄秉亚，等.近钻头方位伽马随钻测量系统的研制与应用［J］.石油钻采工艺，2021，43（5）：613-618.
HU Bin， MA Hongyan， HUANB Bingya， et al. Development and application of near-bit azimuth gamma MWD system［J］. Oil Drilling & Production Technology ，2021，43（5）：613-618.
[10] [10] 刘科满，刘修善，杨春国，等. EM-MWD系统的电磁波衰减特性［C］//中国石化石油勘探开发研究院.
中国石化石油勘探开发研究院2010年博士后学术论坛 .北京 ：2010.LIU Keman， LIU Xiushan， YANG Chunguo， et al. Research on attenuation characteristic of electromagnetic wave based on EM-MWD［C］//Research Institute of Petroleum Exploration and Development .Research Institute of Petroleum Exploration and Development， SINOPEC Postdoctoral Academic Forum .Beijing ： 2010.[11] [11] 王成立.深孔地质钻探EM-MWD样机设计及邻井接收方法研究［D］.武汉：中国地质大学（武汉），2020.WANG Chengli. Design of EM-MWD prototype for deep geological drilling and study of adjacent well receiving method［D］. Wuhan： China University of Geosciences， 2020.
[12] [12] 喻洪群.井下微弱信号的采集与处理技术研究［D］.成都：电子科技大学，2021.YU Hongqun. Research on the high resolution micro-resistivity imaging logging acquisition circuit［D］. Chengdu： University of Electronic Science and Technology of China， 2021.
[13] [13] 王家豪.煤矿井下电磁波随钻测量系统关键技术研究［D］.武汉：中国地质大学，2015.WANG Jiahao. Research on key technology of EM-MWD in underground coal mine［D］. Wuhan： China University of Geosciences， 2015.
[14] [14] 王岚.随钻测量信号中继器的设计与实现［J］.煤田地质与勘探，2013，41（1）：82-83.
WANG Lan. Application of signal relay in MWD［J］. Coal Geology ＆ Exploration， 2013，41（1）：82-83.
[15] [15] 王立双，郑俊华，刘鹏，等.电磁随钻测量中继器研制与应用［J］.石油矿场机械，2018，47（5）：43-46.
WANG Lishuang， ZHENG Junhua， LIU Peng， et al. Development and application of electromagnetic measurement repeater while drilling［J］. Oil Field Equipment， 2018，47（5）：43-46.
[16] [16] 庞东晓，韩雄，潘登，等.中继传输技术在井下无线地面直读中的应用［J］.油气井测试，2016，25（6）：43-45，75.
PANG Dongxiao， HAN Xiong， PAN Deng， et al. Application of relay transmission technology in underground wireless surface direct reading［J］. Well Testing， 2016，25（6）：43-45，75.
[17] [17] 宋继伟.ZTS系列电磁随钻测量系统小直径涡轮发电机设计研究［D］.武汉：中国地质大学（武汉），2008.SONG Jiwei. Study on design of small-diameter turbine generator of zts series electromagnetic measurement while drilling system［D］. Wuhan： China University of Geosciences， 2008.
[18] [18] 陈龙，张冀冠.煤矿井下钻孔内涡轮发电机的设计［J］.煤矿机械，2020，41（5）：28-30.
CHEN Long， ZHANG Jiguan. Design of turbine generator in coal mine borehole［J］. Coal Mine Machinery， 2020，41（5）：28-30.
[19] [19] 刘爽.随钻测量井下发电机涡轮的参数化设计研究［D］.青岛：中国石油大学（华东），2017.LIU Shuang. Study on the turbine parametric design for MWD downhole generator［D］. Qingdao： China University of Petroleum， 2017.
[20] [20] 沈跃，苏义脑，李林，等.井下随钻测量涡轮发电机的设计与工作特性分析［J］.石油学报，2008，29（6）：907-913.
SHEN Yue， SU Yinao， LI Lin， et al. Design of downhole turbine alternator for measurement while drilling and its performance analysis［J］. Acta Petrolei Sinica， 2008，29（6）：907-913.
[21] [21] 张先勇，冯进.井下水力涡轮的研究现状及发展［J］.机械工程师，2012（10）：26-29.
ZHANG Xianyong， FENG Jin. Present research stalus and development of downhole hydraulic turbine［J］. Mechanical Engineer， 2012（10）：26-29.
[22] [22] 鄢泰宁，吴翔，季锋，等.俄罗斯电磁波随钻测量系统（MWD）及其应用前景分析［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2007（S1）：52-57.
YAN Taining， WU Xiang， JI Feng， et al. Russian EM-MWD and analysls of application prospects［J］. Exploration Engineering （Rock ＆ Soil Drilling and Tunneling）， 2007（S1）：52-57.
[23] [23] 孙云涛，底青云，张文秀，等.基于MEMS加速度计的近钻头动态井斜测量［J］.中国石油和化工标准与质量，2017，37（12）：134-135.
SUN Yuntao， DI Qingyun， ZHANG Wenxiu， et al. Near-bit dynamic inclination measurement based on MEMS accelerometer［J］. China Petroleum and Chemical Standard and Quality， 2017，37（12）：134-135.
[24] [24] 燕斌.MEMS加速度传感器在矿用随钻轨迹测量系统中的误差校正［J］.煤田地质与勘探，2017，45（4）：144-148.
YAN Bin. Error correction of MEMS acceleration sensor used for trajectory measurement while drilling system［J］. Coal Geology ＆ Exploration， 2017，45（4）：144-148.
[25] [25] 于浩，王璐，胡远彪.基于MEMS的随钻测斜精度提高方法研究［C］//中国地质学会探矿工程专业委员会．
第二十届全国探矿工程（岩土钻掘工程）学术交流年会论文集 .北京：地质出版社，2019：349-358.YU Hao， WANG Lu， HU Yuanbiao. MEMS based MWD accuracy improvement method［C］//Mineral Engineering Committee，
Geological Society of China .Special for the Twentieth National Exploration Engineering （Rock & Soil Drilling and Tunneling） Academic Conference . Beijing： Geological Publishing House， 2019：349-358. -
计量
- 文章访问数: 121
- PDF下载数: 4
- 施引文献: 0
下载: