王維凱 楊明清 張衛(wèi) 杜玉秋 張安順 (勝利油田地質(zhì)錄井公司)

俄羅斯МЕГА-АМТ綜合錄井儀

王維凱 楊明清 張衛(wèi) 杜玉秋 張安順 (勝利油田地質(zhì)錄井公司)

МЕГА-АМТ綜合錄井儀是俄羅斯秋明石油公司的最新產(chǎn)品,代表著俄羅斯現(xiàn)有綜合錄井儀的最高水平。介紹了該綜合錄井儀的作用、功能、結(jié)構(gòu)、傳感器的種類及相關(guān)參數(shù)、氣體檢測(cè)設(shè)備及相關(guān)參數(shù)等,并與國內(nèi)的綜合錄井儀進(jìn)行了比較。通過本文所提供的信息,使我國地質(zhì)錄井工作者對(duì)俄羅斯綜合錄井行業(yè)有了進(jìn)一步的了解,并借鑒俄羅斯綜合錄井儀的優(yōu)點(diǎn),逐步完善我國的綜合錄井儀。

綜合錄井儀 配套設(shè)備傳感器參數(shù) 性能比較

1 前言

俄羅斯是世界第二大原油生產(chǎn)國,年產(chǎn)原油5.5×108t左右,僅次于沙特阿拉伯。原油是俄羅斯的首要能源,也是重要的出口物資,年出口量約1×108t左右。石油工業(yè)在俄羅斯國民經(jīng)濟(jì)中居重要地位,是重要的支柱產(chǎn)業(yè)。俄羅斯還是世界上天然氣資源最豐富、產(chǎn)量最多、消費(fèi)量最大的國家,也是世界上天然氣管道最長、出口量最多的國家,有“天然氣王國”之譽(yù)。

“秋明石油公司”是國家控股91%的股份公司,成立于1995年9月。1996年公司擁有石油儲(chǔ)量為18.11×108t,石油年產(chǎn)量為2 150×104t,原油加工量為400×104t。雇員人數(shù)為5.39萬人。秋明石油公司設(shè)有10家子公司,其中有2家采油分公司、1家地質(zhì)錄井公司、2家煉油廠、5家油品銷售公司。其中“鄂畢石油天然氣地質(zhì)錄井公司”成立于1976年,主要從事油氣田的勘探和開發(fā),現(xiàn)有雇員4 000人。

地質(zhì)公司下屬的“秋明地球物理公司”是一家專門生產(chǎn)石油設(shè)備的高新技術(shù)企業(yè),主要生產(chǎn)鉆井、固井、測(cè)井、地質(zhì)錄井、井下測(cè)試等各種石油工具、儀器、儀表等設(shè)備。

2 МЕГА-АМТ綜合錄井儀的作用

МЕ Г А-АМ Т綜合錄井儀用于自動(dòng)監(jiān)測(cè)油氣井的鉆進(jìn)過程;進(jìn)行探井的地質(zhì)及工藝研究;確保鉆井過程安全無事故;獲取完整客觀的數(shù)據(jù)資料;優(yōu)化鉆井;油氣田的勘探開發(fā)管理。

2.1 基本作用

連續(xù)自動(dòng)接收來自傳感器及氣測(cè)儀的信號(hào);自動(dòng)處理所接收的信號(hào),對(duì)獲取的信息進(jìn)行解釋,并以圖表或文件報(bào)表形式顯示出來;對(duì)異常情況、工程事故及油氣顯示的早期識(shí)別和預(yù)報(bào);鉆進(jìn)過程監(jiān)控,包括鉆進(jìn)及灌漿、固井中的起下鉆作業(yè);鉆進(jìn)過程中巖性剖面的確定,儲(chǔ)集層的劃分,鉆進(jìn)過程中地層壓力的確定,地層壓力的預(yù)測(cè),異常高壓層的預(yù)測(cè)和劃分;氣測(cè)錄井參數(shù)的測(cè)定,儲(chǔ)集層的產(chǎn)能;根據(jù)鉆井過程中收集到的資料,建立準(zhǔn)確的地質(zhì)剖面,以及對(duì)巖屑、巖心的研究 (資料的輸入、計(jì)算、巖屑剖面的打印、巖屑草圖、碳酸鹽巖圖表、熒光系列分析、巖屑巖心分析、氣測(cè)錄井結(jié)果);井眼軌跡的控制和預(yù)測(cè);在建井過程中,完成地質(zhì)及相關(guān)工藝的計(jì)算;將每口井所錄取的資料顯示在屏幕上;積累和保存所有收集到的油井信息;編制并打印每口井的完井報(bào)告;將采集的信息以無線、網(wǎng)絡(luò)或有線的方式實(shí)時(shí)傳輸?shù)讲杉行?為了資料的后續(xù)解釋和研究,將資料進(jìn)行備份。

表1 綜合錄井儀相關(guān)參數(shù)

2.2 其他功能

綜合錄井儀的操作間 (鉆井工程師、地質(zhì)師、平臺(tái)經(jīng)理工作間)由2臺(tái)或更多高配置的計(jì)算機(jī)組成,對(duì)鉆井過程進(jìn)行監(jiān)控,收集數(shù)據(jù),用于觀察數(shù)據(jù),完成數(shù)據(jù)的運(yùn)算,打印及校訂等。

在監(jiān)測(cè)鉆井過程中所獲取的信息可以通過一定的方式實(shí)時(shí)傳送給客戶。獨(dú)特的技術(shù)使接收者即使處于油井幾十公里以外也可監(jiān)測(cè)鉆進(jìn)過程,迅速對(duì)工藝流程的最優(yōu)化做出決定,保證不同水平的操作者快速獲取油井資料。

在鉆井監(jiān)控過程中, МЕ Г А- АМ Т綜合錄井儀可以自動(dòng)測(cè)量和計(jì)算90余種參數(shù),用于描述工作狀態(tài)、鉆井狀況和鉆井剖面。其中包括:懸重、鉆壓、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、泵沖速、鉆井液入口出口排量、鉆井液體積、鉆井液入口出口密度、立壓、鉆頭水功率、井深、井底壓力等。

МЕ Г А- АМ Т綜合錄井儀為專家提供最精確最客觀的信息,包括鉆井狀態(tài),根據(jù)鉆井資料分析和預(yù)測(cè)鉆頭的使用壽命?，F(xiàn)代化高科技的設(shè)備確保鉆頭工作及鉆井狀態(tài)最優(yōu)化:每米進(jìn)尺成本最低,使用壽命和機(jī)械速度最高,單個(gè)鉆頭進(jìn)尺最高。實(shí)現(xiàn)對(duì)控制參數(shù)的綜合分析,可以預(yù)測(cè)異常事故。

МЕ Г А- АМ Т綜合錄井儀有一個(gè)很重要的優(yōu)點(diǎn):其中的異常事故預(yù)報(bào)等分析儀器,是和俄羅斯工藝勘探學(xué)院的專家共同研制開發(fā)的,并在俄羅斯和其他國家進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)。發(fā)生異常事故時(shí),根據(jù)提示,可以排除人為因素的干擾。異常事故包括:油氣顯示、井噴、井漏、鉆頭泥包、井底落物、井壁坍塌、井下動(dòng)力停止、鉆頭超載、卡鉆、鉆具旋轉(zhuǎn)扭矩超載、鉆具刺穿、斷鉆具 (上部和下部)、立壓超載、泥漿泵故障等。

3 綜合錄井儀在鉆進(jìn)過程中自動(dòng)解決的問題

3.1 地質(zhì)勘探

確保完成氣測(cè)錄井及其領(lǐng)域的拓寬;根據(jù)D指數(shù)和巖屑密度,計(jì)算出地層壓力和上覆巖層壓力;氣測(cè)錄井參數(shù)的解釋和判斷;完成氣測(cè)、巖屑和井深的捆綁分析。

3.2 完成井斜的自動(dòng)測(cè)量 (自動(dòng)或手動(dòng)輸入數(shù)據(jù))

確定油井在鉆進(jìn)層段的坐標(biāo);預(yù)測(cè)指定層段的坐標(biāo);檢查井位的落點(diǎn);制作油井投影圖 (垂直方向、水平方向及3D投影圖);確定接近鄰井時(shí)是否會(huì)發(fā)生碰撞等危險(xiǎn)。

3.3 在鉆井過程中確保迅速、高效獲取所有信息

實(shí)時(shí)顯示來自傳感器的信息,并提供異常事故通知;操作者可以根據(jù)需要,任意選取技術(shù)參數(shù);以表格、數(shù)字的形式顯示參數(shù)信息;利用指針圖的形式,模擬大鉤和井下鉆具的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),還可以模擬其他設(shè)備的工作狀態(tài);屏幕上實(shí)時(shí)顯示各種圖形,且數(shù)量不受限制;將巖性剖面、巖屑草圖、地層評(píng)價(jià)資料、井筒軌跡投影圖及其他存檔資料輸出到顯示器上。

4 文件的分析與編制

4.1 建井資料的分析、文件編制及自動(dòng)存檔

包括:深度參數(shù)和時(shí)間參數(shù);監(jiān)控參數(shù)的數(shù)據(jù)分析 (地層評(píng)價(jià)、地層孔隙壓力評(píng)價(jià)、巖性剖面、儲(chǔ)集層信息、氣測(cè)錄井信息和井筒軌跡坐標(biāo))等;起下鉆的綜合資料。

4.2 起下鉆的綜合存檔資料

包括:工況參數(shù);技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo);工作進(jìn)度表;鉆頭磨損 (軸承及其他部件的磨損);起下鉆過程中的事故 (時(shí)間數(shù)據(jù)和井深數(shù)據(jù)綜合分析)。

4.3 報(bào)表打印

從計(jì)算機(jī)上可以編制各種文本形式的文件,也可以編制其他文件,包括計(jì)算機(jī)制圖文件。根據(jù)井的不同,操作員可以創(chuàng)建一個(gè)固定的文件模板和報(bào)表 (包括地質(zhì)、儀器和經(jīng)濟(jì)效益分析),并把感興趣的時(shí)間資料和井深資料按照設(shè)置成的模式打印出來。

4.4 傳感器組

包括:大鉤負(fù)載、轉(zhuǎn)盤扭矩、氣動(dòng)卡瓦工作狀態(tài)、鉆井液入井壓力、鉆井液入口流量、鉆井液出口流量、鉆井液位、補(bǔ)充罐鉆井液位、鉆井液進(jìn)出口密度、鉆井液進(jìn)出口溫度等。

4.5 氣測(cè)錄井設(shè)備組

鉆井液中全烴分析儀,烴類氣體組分分析儀。

4.6 信息預(yù)交換設(shè)備組

問訊;傳感器信號(hào)的預(yù)處理;與顯示設(shè)備的連接 (司鉆控制臺(tái),地質(zhì)師、鉆井工程師和監(jiān)督的自動(dòng)監(jiān)控臺(tái))。

4.7 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備軟件組

信息的接收、處理、解釋、存儲(chǔ)和顯示等。

5 傳感器

5.1 絞車傳感器

用于計(jì)算脈沖數(shù)量,脈沖數(shù)量和絞車軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度成正比。用于記錄鉆頭在井內(nèi)的位置、大鉤在轉(zhuǎn)盤面上的位置、井深、機(jī)械鉆速、鉆具上下移動(dòng)過程中的大鉤速度。

5.2 懸重傳感器

借助于測(cè)量起吊系統(tǒng)死繩端的拉力來測(cè)量大鉤的質(zhì)量。這是一種測(cè)量應(yīng)力的傳感器。

表2 絞車傳感器相關(guān)參數(shù)

表3 懸重傳感器相關(guān)參數(shù)

5.3 壓力傳感器

用于測(cè)量鉆井泵壓力管線的壓力。

表4 壓力傳感器相關(guān)參數(shù)

5.4 鉆井液密度、液位、溫度傳感器

用于監(jiān)控指定的鉆井液罐內(nèi)鉆井液的性能。密度的測(cè)量原理是借助于鉆井液靜壓差來實(shí)現(xiàn)的。

表5 密度、液位、溫度傳感器相關(guān)參數(shù)

5.5 機(jī)械液位傳感器

用于測(cè)量敞口罐和封閉罐內(nèi)鉆井液的位置。液位的測(cè)量是借助于測(cè)量浮子的位置來實(shí)現(xiàn)的,而浮子是由鉆井液面控制的。工作原理是測(cè)量滑動(dòng)變阻器的電阻變化。

5.6 出口流量傳感器

借助于測(cè)量出口鉆井液流量,來準(zhǔn)確評(píng)價(jià)循環(huán)鉆井液的進(jìn)出平衡情況。該裝置的工作是靠傳感器靶板傾角的變化來實(shí)現(xiàn)的。

表6 機(jī)械液位傳感器相關(guān)參數(shù)

表7 出口流量傳感器相關(guān)參數(shù)

5.7 泵沖、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速傳感器

用于測(cè)量泥漿泵沖程數(shù)量和鉆井轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)量。

表8 泵沖、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速傳感器相關(guān)參數(shù)

5.8 轉(zhuǎn)盤扭矩傳感器

用于測(cè)量轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)扭矩的大小。

表9 轉(zhuǎn)盤扭矩傳感器相關(guān)參數(shù)

5.9 卡瓦工作狀態(tài)傳感器

用于記錄氣動(dòng)卡瓦的工作狀態(tài)。

表10 卡瓦工作狀態(tài)傳感器相關(guān)參數(shù)

6 氣測(cè)錄井配套設(shè)備

6.1 色譜分析儀 “хромопласт”

該分析儀 (認(rèn)證號(hào)17148)的功能是:鉆井液脫氣器脫出的氣體經(jīng)氣管線送達(dá)色譜分析儀,確定烴類氣體各組分含量。

表11 色譜分析儀相關(guān)參數(shù)

6.2 紅外氣體分析儀

用于連續(xù)測(cè)量來自脫氣器的甲烷和全烴的百分含量。除了設(shè)備的感應(yīng)元件,樣氣泵以及給感應(yīng)元件輸送純凈空氣的電磁閥也是重要的組成部分。純空氣的作用是控制零位。

表12 紅外氣體分析儀相關(guān)參數(shù)

7 地質(zhì)化學(xué)部分

地質(zhì)化學(xué)設(shè)備和器具是巖屑分析的輔助設(shè)備?？梢酝瓿傻墓δ馨?巖屑蒸餾分析;顯微鏡分析;碳酸鹽巖分析;熒光分析;巖屑孔隙度及密度測(cè)量。

8 信息交換設(shè)備

綜合錄井儀能為司鉆等非綜合錄井人員提供顯示儀32個(gè)。

8.1 外設(shè)資料采集系統(tǒng)“МЕГА-ССД”

用于信號(hào)的詢問和預(yù)處理,信號(hào)為初級(jí)的傳感器技術(shù)參數(shù),或者是記錄系統(tǒng)送過來的脈沖信號(hào)。該系統(tǒng)在井場安裝了設(shè)備,主要有信號(hào)處理程序、通訊控制、傳感協(xié)議。數(shù)字信號(hào)的處理程序可以對(duì)任何類型的信號(hào)資料進(jìn)行詢問和處理。

表13 外設(shè)資料采集系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)

8.2 司鉆顯示儀“ МЕГА-Табло”

該顯示儀 (防爆認(rèn)證號(hào)5240935)對(duì)所記錄的數(shù)據(jù)以數(shù)字信號(hào)或者模擬信號(hào)的方式進(jìn)行顯示。該系統(tǒng)可以安裝幾個(gè)顯示儀。根據(jù)記錄參數(shù)的數(shù)量,安裝相應(yīng)數(shù)量的顯示儀。顯示儀的調(diào)節(jié)要根據(jù)實(shí)際輸出信號(hào)來確定 (輸出范圍的調(diào)節(jié)、使用單位的調(diào)節(jié)〗、邊界的調(diào)節(jié)等)。當(dāng)輸出的信號(hào)可能超出界線時(shí),顯示儀會(huì)發(fā)出光信號(hào) (顏色和強(qiáng)度的改變)和聲音信號(hào)。

表14 司鉆顯示儀相關(guān)參數(shù)

8.3 數(shù)字顯示儀“ МЕГ-Табло”

該顯示儀 (防爆認(rèn)證號(hào)520981)能夠用數(shù)字信號(hào)顯示8種參數(shù),根據(jù)不同的工作方式,調(diào)節(jié)顯示儀,以滿足實(shí)際需要。

表15 數(shù)字顯示儀相關(guān)參數(shù)

9 網(wǎng)絡(luò)儀表系統(tǒng)

9.1 井位確定

在鉆井過程中,該系統(tǒng)直接自動(dòng)完成井斜測(cè)量數(shù)據(jù)的處理 (自動(dòng)記錄資料或手寫資料),確定周圍井的間距,并預(yù)測(cè)井的坐標(biāo),完成周圍井位落點(diǎn)的檢查,建立投影圖。該系統(tǒng)確保所有資料的收集,對(duì)已經(jīng)給定數(shù)據(jù)的井實(shí)行有效的井眼軌跡控制,包括水平井。該系統(tǒng)利用衛(wèi)星進(jìn)行傳輸。

9.2 自動(dòng)記錄顯示裝置“Р А ПП”

該裝置安裝在鉆井操作人員的操作間里,直接顯示鉆井參數(shù)。帶有內(nèi)置資料自動(dòng)采集系統(tǒng)的該裝置,是公司自行開發(fā)的,是該綜合錄井儀的重要組成部分。

自動(dòng)記錄顯示裝置 Р А ПП的標(biāo)準(zhǔn)配置包括兩種儀表,一種是主顯示儀表,另一種是輔助顯示儀表,分別為 МЕ Г А儀表盤和司鉆數(shù)字顯示儀。一臺(tái)自動(dòng)記錄顯示裝置可以安裝多個(gè)儀表。МЕ Г А儀表盤的最大特點(diǎn),是屏幕的光亮度隨外界的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié),操作人員非常容易辨析。除此之外,自動(dòng)記錄顯示裝置 Р А ПП還可以根據(jù)參數(shù)的顯示情況進(jìn)行個(gè)別的調(diào)整 (根據(jù)操作人員的要求而定)。自動(dòng)記錄顯示裝置 Р А ПП已經(jīng)通過了防爆認(rèn)證,可以在非安全區(qū)域使用。配套的儀表裝置 (為了滿足自動(dòng)工作而進(jìn)行的改型產(chǎn)品),是利用新技術(shù)而開發(fā)的,可以監(jiān)控異常事故的發(fā)生。Р А ПП的改型產(chǎn)品可以使用現(xiàn)在的傳感器 (傳感器由客戶來確定)。

9.3 事故的預(yù)報(bào)

該系統(tǒng)在事故發(fā)生前自動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)來自傳感器的信號(hào)超過設(shè)定的界線時(shí),自動(dòng)記錄顯示系統(tǒng)會(huì)用一定的形式提醒操作人員:顯示顏色由綠變紅,光的強(qiáng)度也發(fā)生變化,同時(shí)伴有聲音報(bào)警。

10 與國內(nèi)綜合錄井儀的比較

該綜合錄井儀與國內(nèi)的綜合錄井儀完成的功能基本相同,但還是存在著一定的差異,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

10.1 安全防護(hù)措施方面

國內(nèi)的綜合錄井儀大多采用正壓防爆系統(tǒng),儀器房具有增壓功能,具有火災(zāi)報(bào)警、可燃?xì)怏w報(bào)警、有毒氣體報(bào)警、電源自動(dòng)切斷等功能;儀器房和傳感器還采用了防雷裝置。最大限度地保護(hù)工作人員的健康和安全,避免儀器設(shè)備遭受雷擊而造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。而俄羅斯生產(chǎn)的綜合錄井儀還沒有使用這些防護(hù)措施,這一點(diǎn)我們的綜合錄井儀優(yōu)于他們。

10.2 傳感器方面

在傳感器的使用上,各有優(yōu)劣:①我們?cè)缫烟蕴母∽邮揭何粋鞲衅?他們還在繼續(xù)使用,且是市場上的主流;②國內(nèi)的鉆井液密度傳感器,主要使用壓差式,而俄羅斯的鉆井液密度傳感器,除了壓差式傳感器以外,還有重錘式、伽馬射線式等等,這一點(diǎn)優(yōu)于我們;③俄羅斯使用的氣動(dòng)卡瓦傳感器,在國內(nèi)還沒有出現(xiàn);④從性能指標(biāo)可以看出,俄羅斯所使用的傳感器粗大笨重,安裝、使用、維護(hù)、保養(yǎng)、維修不夠方便,但俄羅斯的傳感器適應(yīng)現(xiàn)場溫度較寬。

10.3 氣體檢測(cè)方面

俄羅斯的色譜儀通常用空氣作載氣,而國內(nèi)的色譜儀通常用氫氣作載氣,這是值得國內(nèi)同行考慮和借鑒的地方。

在最小檢知濃度、載氣壓力、助燃?xì)鈮毫Φ刃阅苤笜?biāo)上,中國與俄羅斯的色譜儀沒有大的區(qū)別,雖然俄羅斯有的色譜儀可以檢測(cè)到己烷,但是以延長分析周期為代價(jià)的。綜合評(píng)價(jià),該方式是否可取值得商榷。

俄羅斯色譜儀的分析周期較長,一般為80～100 s,有的甚至長達(dá)3 min,而國內(nèi)色譜儀的周期則短得多,可以達(dá)到30 s,甚至更短,有利于油氣藏的評(píng)價(jià)及薄油氣層的發(fā)現(xiàn)。這一點(diǎn)國內(nèi)的色譜儀明顯優(yōu)于俄羅斯的色譜儀。

在俄羅斯,采用 TCD作為檢測(cè)方式的色譜儀占有一定的比例;而國內(nèi)的色譜儀大多都采用FID的檢測(cè)方式,TCD的檢測(cè)方式目前多數(shù)用于非烴檢測(cè)。TCD的檢測(cè)方式的色譜儀優(yōu)點(diǎn)是體積小,質(zhì)量輕,但是精度較差。

HP6890色譜儀是世界公認(rèn)的較先進(jìn)的色譜儀之一,具有性能穩(wěn)定、檢測(cè)精度高、易于維護(hù)保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn),在國內(nèi)已應(yīng)用于綜合錄井行業(yè)中,如勝利油田地質(zhì)錄井公司生產(chǎn)的SL-ALS 2.2綜合錄井儀。而到目前為止,還未發(fā)現(xiàn)該色譜儀出現(xiàn)在俄羅斯的錄井行業(yè),這一點(diǎn)是我們優(yōu)于俄羅斯錄井設(shè)備的地方。

11 結(jié)束語

我們應(yīng)該多了解俄羅斯的綜合錄井行業(yè)的發(fā)展,加強(qiáng)同俄羅斯錄井行業(yè)的交流與合作,關(guān)注俄羅斯生產(chǎn)的綜合錄井設(shè)備,取長補(bǔ)短,完善我國的綜合錄井儀,促進(jìn)我國綜合錄井行業(yè)快速發(fā)展。

[1]周方榮.SDL 9000 CHINA綜合錄井儀簡介 [J].錄井技術(shù),2001,6(2):62-65

[2]胡延忠,鄒向陽,胥東宏.DrillByte綜合錄井儀系統(tǒng)改進(jìn) [J].吐哈油氣,2006,9(3):286-288

[3]С е л и в а н о в Ю А. О т ч ё тп ор е з у л ь т а т а мг е о л о г о- т е х н о л о г и ч е с к и х иг е о х и м и ч е с к и х с л е д о в а н и й в п р о ц е с с е б у р е н и я № 35 п л о щ а д иС а з а н к у р а к. С а м а р а,2005

10.3969/j.issn.1002-641X.2010.1.013

2008-11-13)