利用鉆桿傳輸電信號的鉆井控制技術初探

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展和應用，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的發展現狀，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到井底，從而實現井底的鉆井控制。

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發展現狀

在鉆井過程中，利用電信號來實現對鉆井過程控制并不是新課題，在前蘇聯，它已被應用到實踐中。如圖1所示，前蘇聯利用該方法已經鉆了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。該方法的優點是可以使用傳統的電力電纜，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 前蘇聯電信號控制鉆井狀況

在俄羅斯的鉆井作業中，當電氣系統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。從井口傳輸的電信號就從這個裝有電線的鉆桿傳輸到井底。這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，從而實現在井底的鉆井控制。該系統的試驗深度較淺，大約在1 000m左右，整個鉆桿中只有一條導線。導線使用橡膠粘結在鉆桿的內表面，同時使用膨脹式封隔器固定。在鉆具接頭處有一公螺紋，同時在另一側有一個母螺紋與其配合。系統采用唇形密封，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上，結合最近幾年新技術的發展，尤其是鉆桿接頭工具的發展。這些都為在井下復雜條件下，設計加工一種全新的，實用的電信號控制鉆井裝置打下了基礎。

2 傳輸電信號的鉆桿接頭

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

該電信號傳輸的鉆桿接頭包括一個金屬與金屬密封以及彈性體的面密封。這個改進的密封結構是根據高壓泵的密封結構設計的，該密封要能承受較大的操作應力，還應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，每個孔內有一條金屬覆蓋的絕緣導線。這些都被焊接到連接各自的環中，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。該的粘結劑在以后的測試中取得了良好的效果，同時不導電的管子涂層可以緩解鉆桿所受到的扭矩。

3 結論

1）前蘇聯利用鉆桿傳輸電信號的鉆井控制技術，已經鉆了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）電信號傳輸的鉆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，每個孔內有一條金屬覆蓋的絕緣導線。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[J].建筑機械，2003，10(4)：42-47.

TE2

A

1674-6708（2011）36-0085-01