LWD基础理论培训.pptx

L W D公司简介LWD 简介井下系统介绍地面系统及软件说明数据管理器公 司 简 介1929 Sperry-sun 公司建立1978 开始研究 MWD1981 NL工业公司购买Sperry-sun1994 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 LWD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，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。LWD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。LWD 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 浆井 下 仪 器 总 成井下计算机系统Bus 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、交换数据及信息井下计算机系统Bus Master 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 DirectionalHCIM（H-Central Interface Module)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HCIM（H-Central Interface Module)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)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 定向传感器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 定向传感器(PCD)测量参数及精度 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 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的时钟进行同步地层评价传感器的分类按功能分类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 地层评价传感器 DGRDump 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。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英寸地层评价传感器 EWRSemi 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 地层评价传感器 EWR 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 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”地层评价传感器 CNDump 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主要与氢原子量有关地层评价传感器 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 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，得出地层的密度钻井效率传感器-DDSSmart Sensor、Insert型Drillstring Dynamics Sensor(DDS)-提供实时井下振动 数据（X、Y、Z）-判断井下钻具工作 情况 Bit bounce Lateral shock Bit whirl Stick slip钻井效率传感器-PWDSmart 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数 据 匹 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 什么是INSITE?INSITE是基于技术和工程信息集成系统,其全为Integrated System for Information Technology Integrated System for Information Technology and Engineering.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。什么是INSITE?-处理及储存已有的数据 -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Real-time application 用于显示钻井参数和用于显示钻井参数和MWDMWD工作的工作的R-TR-T模板模板 网 络 工 作Caculation 应用程序Caculation 应用程序Triple Combo组合曲线图实例组合曲线图实例INSITE菜单显示INSITE菜单显示INSITE菜单显示INSITE菜单显示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ROP导致的数据密度问题INSITE DataBaseINSITE 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。INSITE Database结构DatabaseDatabase 通常在第一次安装INSITE情况下，Database是空的，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 FileINSITE Database -Record Data 储存在Dataset中，主要包含 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。DATABASEINSITE Database Dataset Dataset 是储存在Database下的一组数据信息,每组Dataset 是根据四个基本键(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。DATASETDrilling Activity-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。INSITE DatabaseDescriptorDescriptor 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 Run Descriptor使用多个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 DepthRecord 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/depthSurvey Descriptor使用一个dataset 从每一趟钻中。只有一个Survey DescriptorVariable Descriptor 使用一个dataset 从每一趟钻中。根据Varible 的不同产生不 同的Descriptor Recorded Data处理流程图Recorded Data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。Real-time Data处理流程图Real-time Data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CIM短节及地面的INSITE Database。钻进时，利用Depth card将时间-深度数据储存在Database中，同时将此数据及先前tool data、CIM参数传输给应用程序pulse detection。Pulse detection使用这些数据产生一个real-time dataset,并传输给database。Database可以利用产生的real-time数据及信息进行real-time plotting,real-time table,real-time display,real-time monitoring。INSITE 数据管理器使用数据管理器:输入和输出数据。-只能以只有INSITE可以识读的ADI文件。-文件大小可以从一个dataset到整个的database。-利用输出功能备份数dataset,传输dataset到其他客户 计算机并进行评价。拷贝、移动和重命名dataset。ADI -Application Data Interface输 入 ADI 数 据输 出 ADI 数 据INSITE 数据管理器 浏览和编辑 dataset 谢谢！谢谢！Tool Parameter