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钻井液井筒循环温度与压力测量及分析方法研究

钻井液井筒循环温度与压力测量及分析方法研究

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作者：王振中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

随着勘探开发的不断深入,钻完井工程目标井深呈持续增长态势,面对的油气藏地质条件越来越复杂。复杂的井下环境,特别是窄安全密度窗口等难题会导致漏失、井涌等复杂频发,为了防止复杂发生,工程师需要准确掌握钻井参数及井底状况,特别是... 详细信息

随着勘探开发的不断深入,钻完井工程目标井深呈持续增长态势,面对的油气藏地质条件越来越复杂。复杂的井下环境,特别是窄安全密度窗口等难题会导致漏失、井涌等复杂频发,为了防止复杂发生,工程师需要准确掌握钻井参数及井底状况,特别是井筒流体的温度和压力,其可以反映出地层与井筒动态平衡。当前监测井筒温度和压力主要是使用随钻测量仪器进行实时测量,但随钻测量仪器具有一定的局限性,主要体现在测量成本高昂,以及测量信息主要是底部钻具组合处的工程参数信息,缺乏对全井筒温度与压力的立体测量。为解决此难题,本文在综合考虑经济成本和测试效率的基础上,设计完成了一种新型的井筒温压测量微型芯片系统。该系统分为硬件和软件两部分。硬件为一个内部集成各类传感器、处理器和电源的类球状温压测量微型芯片工具,可在井筒钻井液循环过程中对温度与压力进行测量。软件采用C#语言编写,能将工具内的存储数据进行读取与分析处理。基于微型芯片工具的工作原理,进行了整体结构、硬件选型和封装设计,设计的微型芯片工具结构紧凑,尺寸小,强度高。同时为了对微型芯片工具功能进行测试,进行了一系列室内实验,实验结果表明设计的微型芯片工具可以抵抗恶劣的井筒环境,实现钻井液井筒循环温度与压力的测量。针对测量过程中产生的误差,分析了系统测量过程的误差来源,根据不同误差来源建立了相应的处理方法。首先是对温度与压力数据采用中位值平均滤波与滑动平均滤波算法进行处理,有效地去除噪声干扰。然后对温度和压力传感器进行标定,建立误差补偿模型,有效地提高了测量精度。同时使用深度定位方法将温度和压力与深度对应起来,建立全井筒温压剖面参数。当井下发生复杂工况时,测量工具测得的井筒剖面参数会有相应的异常变化,直观的展示在参数变化趋势图上,为钻井工况判断提供参考。该技术是一项石油钻井工况检测的创新技术,设计的微型芯片工具可以针对全井筒进行连续测量,有效弥补现有技术局限。对于保证施工安全、提高作业效率至关重要。

关键词：井筒微型芯片井筒温压测量误差补偿深度定位

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