利用鉆桿傳輸電信號的鉆井控制技術(shù)初探

王 磊

勝利油田川東北工委，四川達州 635000

利用鉆桿傳輸電信號的鉆井控制技術(shù)初探

王 磊

勝利油田川東北工委，四川達州 635000

鉆井過程從最初的由井口的鉆井控制到由井底電信號的鉆井控制，已經(jīng)取得了非常巨大的成就。尤其是最近幾年隨著遙測控制的發(fā)展和應(yīng)用，使得在井底利用電信號來完成井底的鉆井控制成為可能。本文詳細介紹了利用鉆桿傳輸電信號鉆井控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，同時介紹了一種能夠保證電信號在鉆桿間傳輸所用到的連接裝置，該裝置可以保證電信號從井口傳輸?shù)骄祝瑥亩鴮崿F(xiàn)井底的鉆井控制。

鉆桿傳輸；電信號；鉆井控制；連接裝置

1 利用鉆桿傳輸電信號的鉆井控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

在鉆井過程中，利用電信號來實現(xiàn)對鉆井過程控制并不是新課題，在前蘇聯(lián)，它已被應(yīng)用到實踐中。如圖1所示，前蘇聯(lián)利用該方法已經(jīng)鉆了320多口井和64 224km的進尺。然而由于各種原因，使得它沒有能進行商業(yè)運營。俄羅斯和美國通用電氣公司利用在鉆桿中心懸掛電力電纜的方法，來完成電信號的傳輸。該方法的優(yōu)點是可以使用傳統(tǒng)的電力電纜，然而，由于有較大的鉆具和電力連接器，使得鉆井液的流動面積較小，鉆井液的能量損耗嚴重。

圖1 前蘇聯(lián)電信號控制鉆井狀況

在俄羅斯的鉆井作業(yè)中，當(dāng)電氣系統(tǒng)剛開始使用時效果較好。然而在使用過幾次后，連接器失效的幾率增加到了每一千米就損壞一個。損壞的主要原因是由于鉆井液的流動和井下的振動導(dǎo)致了彈性體的失效，同時還有鉆井液的侵入和短路的影響。

另外還有兩個利用有線鉆桿傳輸電信號來實現(xiàn)在井底的控制鉆井的項目，一個是由殼牌石油公司組織進行的。它主要包括在鉆鋌中裝入鎧裝電纜，然后通過一個連接器連接到鉆井系統(tǒng)中。鎧裝電纜的頂部懸掛在鉆桿中，尾部連接著鉆桿接頭。從井口傳輸?shù)碾娦盘柧蛷倪@個裝有電線的鉆桿傳輸?shù)骄住＿@些都是從井口特殊的有線球閥然后通過鉆桿到達井底。另一個是由法國石油研究院組織進行的，這個項目的重點是在井口獲取井底傳感器傳輸上來的電信號，從而實現(xiàn)在井底的鉆井控制。該系統(tǒng)的試驗深度較淺，大約在1 000m左右，整個鉆桿中只有一條導(dǎo)線。導(dǎo)線使用橡膠粘結(jié)在鉆桿的內(nèi)表面，同時使用膨脹式封隔器固定。在鉆具接頭處有一公螺紋，同時在另一側(cè)有一個母螺紋與其配合。系統(tǒng)采用唇形密封，阻止了外部的壓力和流體的影響。

電信號控制鉆井研究在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合最近幾年新技術(shù)的發(fā)展，尤其是鉆桿接頭工具的發(fā)展。這些都為在井下復(fù)雜條件下，設(shè)計加工一種全新的，實用的電信號控制鉆井裝置打下了基礎(chǔ)。

2 傳輸電信號的鉆桿接頭

經(jīng)過長時間可行性的評價，我們設(shè)計了一種能夠可靠的傳輸電信號的鉆桿接頭。它最大的設(shè)計特點就是使結(jié)構(gòu)盡可能的做到簡單，而且外觀和使用起來都和普通的連接器相同。

該電信號傳輸?shù)你@桿接頭包括一個金屬與金屬密封以及彈性體的面密封。這個改進的密封結(jié)構(gòu)是根據(jù)高壓泵的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計的，該密封要能承受較大的操作應(yīng)力，還應(yīng)該具有高度的可靠性。密封裝置的頂部每隔120°有一個孔，一共有三個孔，每個孔內(nèi)有一條金屬覆蓋的絕緣導(dǎo)線。這些都被焊接到連接各自的環(huán)中，該裝置都被密封在絕緣硅彈性體中。利用金屬面密封來密封裝置頂部，如圖2所示。

圖2 彈性體面密封公接頭底部

為了確保電信號傳輸連接裝置的密封較好，在螺紋和剩余空間中充滿了不導(dǎo)電的粘接劑，這樣避免了空氣的影響，提供進一步的電氣連接絕緣。該的粘結(jié)劑在以后的測試中取得了良好的效果，同時不導(dǎo)電的管子涂層可以緩解鉆桿所受到的扭矩。

3 結(jié)論

1）前蘇聯(lián)利用鉆桿傳輸電信號的鉆井控制技術(shù)，已經(jīng)鉆了320多口井和64 224km的進尺，殼牌石油公司和法國石油研究院也進行過這方面的研究與試驗；

2）電信號傳輸?shù)你@桿接頭包括一個金屬與金屬密封以及彈性體的面密封，密封裝置的頂部每隔120°有一個孔，每個孔內(nèi)有一條金屬覆蓋的絕緣導(dǎo)線。這些都被密封在絕緣硅彈性體中。

[1]Paul Lurie，BP Exploration.Electric Coiled Tubing Drilling: A Smarter CT Drilling System.SPE，52791.

[2]顧波.GZD1245水平定向鉆機電氣控制系統(tǒng)[J].建筑機械，2003，10(4)：42-47.

TE2

A

1674-6708（2011）36-0085-01