LWD基础理论培训学习课程

1、公公 司司 简简 介介 1929 Sperry-sun 公司建立 1978 开始研究 MWD 1981 NL工业公司购买Sperry-sun 1994 与Dresser工业公司合并 1987 成为Dresser有限公司的一个部门 1999 Dresser公司与Halliburton 合并 1999 成为Halliburton能源公司的一个 部门 第1页/共73页第一页，编辑于星期六：五点 五十三分。LWDLWD功能简介功能简介 LWD井下仪器部分为随钻实时测量井眼轨迹参数和地层参数。 控制井下脉冲器传送脉冲信号，供地面仪器检测并解码，提供实时监测以利于调整作业参数、作业程序。 井下存储测量数据

2、，起钻至地面时可下载数据至地面仪器以供处理，提供作业者所需的各种准确报告及数据。第2页/共73页第二页，编辑于星期六：五点 五十三分。LWDLWD作业优势作业优势 满足各种定向井测量、地层评价和随钻录井 在地层没有受到进一步的污染前，提供更准确的地层数据，以利于对地层进行准确的判定及评估。 大大提高了钻井时效，降低了建井周期。 避免了因电缆测井而引起的各种潜在的作业危险性。第3页/共73页第三页，编辑于星期六：五点 五十三分。LWD LWD 系统系统 LWD的五个组成部分: 井下计算机系统 - Bus Master 脉冲器 定向传感器 地层评价传感器 地面计算机系统第4页/共73页第四页，编辑

3、于星期六：五点 五十三分。井下传感器井下传感器 按构造分为：- Sonde 型- Insert型InsertSonde仪器部件泥 浆仪器部件泥 浆第5页/共73页第五页，编辑于星期六：五点 五十三分。井井 下下 仪仪 器器 总总 成成第6页/共73页第六页，编辑于星期六：五点 五十三分。井下计算机系统井下计算机系统Bus MasterBus Master 什么是 Bus Master? 控制井下的传感器所有功能 控制井下脉冲器及传感器的所需电源 储存数据、传输、交换数据及信息第7页/共73页第七页，编辑于星期六：五点 五十三分。井下计算机系统井下计算机系统Bus MasterBus Maste

4、r 当前工具可以作为 Bus Master： HCIM（H 是指处理器的类型，CIM 是 Central Interface Module ) PCD Pressure Case Directional第8页/共73页第八页，编辑于星期六：五点 五十三分。HCIMHCIM（H-Central Interface Module)H-Central Interface Module)工具说明工具说明 HCIM的功能 与位于Upper Bus上的PCD通讯，通过PCD控制脉冲器传送各探管的实时数据 为井下探管提供电能，并具有过电电路保护功能第9页/共73页第九页，编辑于星期六：五点 五十三分。HCI

5、MHCIM（H-Central Interface Module)H-Central Interface Module)工具说明工具说明 HCIM的结构 HCIM内部包含5Mb闪存（Flash RAM) HCIM控制的总线地址可达到256，具有挂接256个探管的能力 HCIM锂电池提供Lower Bus探管的工作电源 内部时钟 电流控制电路（High Current Arbitration)第10页/共73页第十页，编辑于星期六：五点 五十三分。井下脉冲器井下脉冲器正脉冲发生器： 减小泥浆流道面积 增加钻具内钻井液压力 第11页/共73页第十一页，编辑于星期六：五点 五十三分。定向传感器定向传

6、感器 Sonde 型 正脉冲 - MEP Mud-pulse Electronic Probe (hardware switch) DEP Directional Electronic Probe (software switch) DEP II Directional Electronic Probe II (software switch) PCD Pressure Case Directional (software edit switch) - 提供井眼轨迹测量数据 控制脉冲器传送数 第12页/共73页第十二页，编辑于星期六：五点 五十三分。定向传感器定向传感器(PCD) 测量参数及精

7、度 最高温度: 150 最高压力: 18000PSI (125MPa) 井斜范围： 0 - 180 井斜精度: 0.2 方位范围: 0 - 360 方位精度: 1.5 工具面精度: 2.8 第13页/共73页第十三页，编辑于星期六：五点 五十三分。地层评价传感器的分类地层评价传感器的分类 按功能分类 Smart Sensor 探管内装有时钟、内存，可自行控制数据的采样周期以及存储测量数据 LWD仪器中Smart Sensor有SLD、PWD、DDS 与HCIM连接使用时，需定时与HCIM的时钟进行同步第14页/共73页第十四页，编辑于星期六：五点 五十三分。地层评价传感器的分类地层评价传感器的

8、分类 按功能分类 Dump Sensor 探管内只有传感器和相关电路，没有自己的时钟和存储器 数据的采用周期由HCIM时钟控制，测量的数据也存入HCIM内的存储器中 LWD中属于Dump Sensor的探管有DGR、CN第15页/共73页第十五页，编辑于星期六：五点 五十三分。地层评价传感器的分类地层评价传感器的分类 按功能分类 Semi Smart Sensor 探管内有自己的存储器，但没有时钟，数据采用周期由HCIM控制，测量数据存储于自身的存储器中 LWD仪器中属于Semi Smart Sensor的探管有EWR-P4 第16页/共73页第十六页，编辑于星期六：五点 五十三分。地层评价传

9、感器地层评价传感器 DGR Dump sensor 、 Insert 型 Dual Gamma Ray (DGR) - 测量来自地层的自然gamma 射线 - 使用两块9“长的Geiger-muller电离接受器 - Bank A 和Bank B为独立工作 - 如果有一块工作不正常，地面软件可利用 另一块接受器数据绘制准确的曲线图。第17页/共73页第十七页，编辑于星期六：五点 五十三分。地层评价传感器地层评价传感器 DGR 工作参数 - 最小采样率：8秒 - 测量范围： 0 380API - 测量精度： 3API - 垂直测量： 9英寸第18页/共73页第十八页，编辑于星期六：五点 五十三分

10、。地层评价传感器地层评价传感器 EWR Semi Smart Sensor 、 Insert 型 Electromagnetic Wave Resistivity (EWR) - 电磁波可以在地层中进行传播。 - 接受器测量的确为相移及信号强度。 - 相移是因为电磁波长改变 单位：度 - 信号强度是指电磁波在地层中传播时强 度的改变，单位：分贝DB 第19页/共73页第十九页，编辑于星期六：五点 五十三分。地层评价传感器地层评价传感器 EWR 第20页/共73页第二十页，编辑于星期六：五点 五十三分。地层评价传感器地层评价传感器 EWR 工作参数 - 最小采样率：4秒 - 测量范围： 0.05

11、 2000ohm-m - 测量精度： 1% - 垂直测量： 6英寸 - 探测范围: 0.2欧米 100欧米 XS 15” 35” S 18” 48” M 24” 70” D 30” 95”第21页/共73页第二十一页，编辑于星期六：五点 五十三分。地层评价传感器地层评价传感器 CN CN Dump Sensor、 Insert型 Compensated Neutron Porosity (CN) - Am241_Be中子源放出快中子 - 快中子与地层和空隙中的液体的原子核相碰撞 - 损失能量后，快中子变为热中子 - 不稳定的热中子被捕获放出gamma射线达到稳 定状态 - 从快中子到捕获的过程

12、主要与氢原子量有关第22页/共73页第二十二页，编辑于星期六：五点 五十三分。地层评价传感器地层评价传感器 CN CN 工作参数 - 最小采样率：10秒 - 测量范围： 0 70pu - 测量精度： 0.5 1pu - 垂直测量： 24英寸 第23页/共73页第二十三页，编辑于星期六：五点 五十三分。地层评价传感器地层评价传感器-SLD Smart Sensor、 Insert 型 Stabilized Lithology Density (SLD) 伽玛源Cs-137向地层放射出每束能量为662Kev的伽玛射线 NaI接收到经过地层传送过来的射线，并根据每束射线的能量大小放射出不同亮度的光脉

13、冲 每个光脉冲经过光电倍增管（PMT）被转化为不同强度的电流脉冲 预放大器将电流脉冲转化为电压脉冲第24页/共73页第二十四页，编辑于星期六：五点 五十三分。地层评价传感器地层评价传感器-SLD 在SLD内存中可记录到探测器接收到分布在不同能量段的伽玛射线的脉冲数（能谱） SLD内部微处理器对能谱进行分析，得出地层的密度第25页/共73页第二十五页，编辑于星期六：五点 五十三分。钻井效率传感器钻井效率传感器- DDS- DDS Smart Sensor 、Insert型 Drillstring Dynamics Sensor( DDS) - 提供实时井下振动 数据（X、Y、Z） - 判断井下钻

14、具工作 情况 Bit bounce Lateral shock Bit whirl Stick slip第26页/共73页第二十六页，编辑于星期六：五点 五十三分。钻井效率传感器钻井效率传感器- PWD- PWD Smart Sensor 、Insert型 Pressure While Drilling (PWD) - 提供精确的环空、钻具内压力 - 进行realtime 、recorded 、semi-realtime数据传输 - 主要用于井的控制（监测泥浆性能、井漏实验、用于欠平衡钻井、观测井喷、井涌等）和监测井眼清洁情况第27页/共73页第二十七页，编辑于星期六：五点 五十三分。数数 据

15、据 匹匹 配配井下系统记录数据: 时间 - 井下实测井眼数据地面系统记录数据: 时间 - 深度数据匹配: 深度 - 井下实测井眼数据第28页/共73页第二十八页，编辑于星期六：五点 五十三分。地面计算机系统地面计算机系统 INSITE系统 仍然在研发改进中(引进版本4.0505,现最高5.2.3) Windows NT 支持 MWD、LWD 等 第29页/共73页第二十九页，编辑于星期六：五点 五十三分。什么是什么是INSITE?INSITE? INSITE是基于技术和工程信息集成系统,其全为Integrated System for Integrated System for Informa

16、tion Technology and Engineering.Information Technology and Engineering. - 使用 Window NT操作系统 - - 支持所有由Sperry-sun研发的钻井仪器 - 支持单独单独及网络网络工作 - - 集成井场所有的数据到一个支持ODBC标准 的数据库中 ODBC （Open DataBase Connectivity)是由微软发展的一种标准 数据库,可接收来自EXCEL,Access等支持ODBC的数据。 第30页/共73页第三十页，编辑于星期六：五点 五十三分。什么是什么是INSITE?INSITE? - 处理及储存

17、已有的数据 - 进行实时数据监测 Real-time plotting,Real-time Table Real-time Display ,Real-time Alarm等 - 利用实测、处理数据及收集的数据提供所需要的各类功能强大 的数据计算及分析功能 Windows98程序 129MB INSITE程序 152MB - 提供客户所需的数据报告和地层曲线图第31页/共73页第三十一页，编辑于星期六：五点 五十三分。Real-time application 第32页/共73页第三十二页，编辑于星期六：五点 五十三分。网网 络络 工工 作作第33页/共73页第三十三页，编辑于星期六：五点 五

18、十三分。Caculation 应用程序应用程序第34页/共73页第三十四页，编辑于星期六：五点 五十三分。Caculation 应用程序应用程序第35页/共73页第三十五页，编辑于星期六：五点 五十三分。INSITE 现场操作流现场操作流程程第36页/共73页第三十六页，编辑于星期六：五点 五十三分。INSITE 现场操作流现场操作流程程第37页/共73页第三十七页，编辑于星期六：五点 五十三分。Triple Combo组合曲线图实例第38页/共73页第三十八页，编辑于星期六：五点 五十三分。INSITEINSITE菜单显示菜单显示第39页/共73页第三十九页，编辑于星期六：五点 五十三分。I

19、NSITEINSITE菜单显示菜单显示第40页/共73页第四十页，编辑于星期六：五点 五十三分。INSITEINSITE菜单显示菜单显示第41页/共73页第四十一页，编辑于星期六：五点 五十三分。INSITEINSITE菜单显示菜单显示第42页/共73页第四十二页，编辑于星期六：五点 五十三分。INSITE DataBase INSITE database(数据库)是地面软件系统的核心，主要是为了存储数据和从井下仪器进行数据交换。 - 储存多口井的数据 - 处理钻井参数，钻具组合的变化 - 处理实时数据（Real-time)和记录数据(recorded) - 来自不同传感器的数据信息 - 由于

20、ROP导致的数据密度问题第43页/共73页第四十三页，编辑于星期六：五点 五十三分。INSITE DataBase INSITE database同时与INSITE其他的应用程序保持通讯，用以确认整个系统的状态，并可自动接收实时数据，并以特定的格式及 单位传输给相应的应用程序，同时也为数据的处理提供必要的数据及信息。例如深度补偿值，数据的校正因数，所测的地层GAMMA数值等。第44页/共73页第四十四页，编辑于星期六：五点 五十三分。INSITE DatabaseINSITE Database结构结构 DatabaseDatabase 通常在第一次安装INSITE情况下，Database是空的

21、，但已被设定知道怎样存储及何种数据。其主要数据分为： - Bag Data 储存在工具参数（tool parameters) 井况数据（well data)等菜单下，主要存储工 工具系列号、校正因数、数据读取日期、井眼 数据等。 - Private Data 以一种INSITE不能显示的格式储 存，主要是工具的映像数据文件，如 HCIM Image File第45页/共73页第四十五页，编辑于星期六：五点 五十三分。第46页/共73页第四十六页，编辑于星期六：五点 五十三分。INSITE Database INSITE Database - Record Data 储存在Dataset中，主要

22、包含 来自工具和传感器的实时数据（Real-time)和 井下记录数据（Recorded data),环境数据等 Real-time data 是指由井下仪器测量并由脉 冲器发送到地面系统的井下数据。 Recorded data 是指由井下仪器测量但存储 在井下仪器的内存中，起钻后由井口读出的数 据。第47页/共73页第四十七页，编辑于星期六：五点 五十三分。DATABASE第48页/共73页第四十八页，编辑于星期六：五点 五十三分。INSITE Database INSITE Database Dataset Dataset 是储存在Database下的一组数据信息,每组Dataset 是根

23、据四个基本键(primary keys)来区分的。 Four primary keyFour primary key 是指井名、运行号、数据类型、数据描述（Well ID, Run Number, Record Type, Description) VariableVariable 是在description目录下的数据组。一些数据组与所有其他数据相关，如TVD Depth等；一些数据组只与这个类型数据相关，如DGR数据类型下的DGRA,DGRB等。 第49页/共73页第四十九页，编辑于星期六：五点 五十三分。DATASET第50页/共73页第五十页，编辑于星期六：五点 五十三分。第51页/共

24、73页第五十一页，编辑于星期六：五点 五十三分。Drilling Activity-钻井状态钻井状态 在INSITE软件中共分为：drilling,trip in,trip out,circulating,none等几种状态。 作为一个variable存在于任何一个dataset中。 一些dataset利用drilling activity作为标识找寻数据位置。 可以使用drilling activity 激发实时应用程序（real-time application)。例如：应用从下钻到钻进状态的改变来激发real-time plotting等的实时显示。第52页/共73页第五十二页，编辑于星

25、期六：五点 五十三分。INSITE DatabaseINSITE Database DescriptorDescriptor 作为一种dataset贮存在INSITE database中的well- based目录中。它是现场工程师建立的，主要用于产生整井的测量报告及曲线图。主要分为： - Run descriptor - Recor descriptor - Survey descriptor - Variable descriptor 第53页/共73页第五十三页，编辑于星期六：五点 五十三分。Run Descriptor 使用多个dataset从 每一趟钻中。 分为： - 基于深度数据

26、Desc Run Depth - 基于时间数据 Desc Time Depth第54页/共73页第五十四页，编辑于星期六：五点 五十三分。Record Descriptor 使用一个dataset从 每一趟钻中。 分为： - 基于深度数据 Desc Run Depth - 基于时间数据 Desc Time Depth - 带有特殊Description 如Drill modle Lithology Time/depth第55页/共73页第五十五页，编辑于星期六：五点 五十三分。Survey Descriptor 使用一个dataset 从每一趟钻中。 只有一个Survey Descriptor

27、第56页/共73页第五十六页，编辑于星期六：五点 五十三分。Variable Descriptor 使用一个dataset 从每一趟钻中。 根据Varible 的不同产生不 同的Descriptor 第57页/共73页第五十七页，编辑于星期六：五点 五十三分。Recorded DataRecorded Data处理流程图处理流程图第58页/共73页第五十八页，编辑于星期六：五点 五十三分。Recorded DataRecorded Data处理流程图说明处理流程图说明 仪器下井前，使用tool data editor输入不同的工具参数，如校正因数、钻头到测点距离。 使用CIM download

28、应用程序，同时将CIM的配置数据传输给井下的CIM短节及地面的INSITE Database。 钻进时，深度监测系统(depth-monitoring system)将时间-深度数据储存在Database中。 仪器出井后，使用CIM Read应用程序将原始的CIM image file存贮在Database中，同时按顺序激发processing manager和mini- processor,产生相应的mini image file。 Mini-processor处理相应的image file,同时将处理所得的数据传送给Database。第59页/共73页第五十九页，编辑于星期六：五点 五十三分。Real-time DataReal-time Data处理流程图处理流程图第60页/共73页第六十页，编辑于星期六：五点 五十三分。Real-time DataReal-time Data处理流程图说明处理流程图说明 仪器下井前，使用tool data editor输入不同的工具参数，如校正因数、钻头到测点距离。 使用CIM download应用程序，同时将CIM的配置数据传输给井下的C