智能钻杆遥测系统课件.ppt

1、智能钻杆遥测系统简介智能钻杆遥测系统简介（IntelliServTM）石工研石工研10-2班班 陈亚男陈亚男研究意义研究意义n随着旋转导向、地质导向以及随钻地震技术的不随着旋转导向、地质导向以及随钻地震技术的不断发展，断发展，钻井液脉冲信息传输技术钻井液脉冲信息传输技术已经远远不能已经远远不能满足井下随钻测量数据的实时传输满足井下随钻测量数据的实时传输 传输速率低（标准传输速率是传输速率低（标准传输速率是412bit/s）发生井控问题以及进行欠平衡钻井不能使用发生井控问题以及进行欠平衡钻井不能使用n钻杆接头间形成电缆钻杆接头间形成电缆“硬连接硬连接”有缆钻杆有缆钻杆实现电缆的准确对接和确保其绝

2、缘非常困难实现电缆的准确对接和确保其绝缘非常困难 n钻杆接头间形成电缆钻杆接头间形成电缆“软连接软连接”有缆钻杆有缆钻杆Intelliserv公司的智能钻杆遥测系统投入商业应用公司的智能钻杆遥测系统投入商业应用n系统由井下到地面依系统由井下到地面依次为：次为：钻头传感器（钻头传感器（Bit Sensors）LWD/MWD位置反馈及位置反馈及控制器控制器传输线路传输线路信号中继短节信号中继短节（IntelliLink）顶驱旋转短节顶驱旋转短节（SwivelLink）数据传输水龙头数据传输水龙头（Data Swivel）地面服务器地面服务器（IntelliServer）智能钻杆遥测系统的组成智能钻

3、杆遥测系统的组成智能钻杆的原理智能钻杆的原理n关键技术：关键技术：无接触线性耦合器无接触线性耦合器（IntelliCoils）电缆安装钻具内电缆安装钻具内 电缆两端各有一个电缆两端各有一个感应线感应线圈圈,分别嵌入钻具公扣前端分别嵌入钻具公扣前端和母扣台肩上和母扣台肩上钻具的两端彼此靠近但不直钻具的两端彼此靠近但不直接接触接接触双台肩设计保护感应线圈双台肩设计保护感应线圈n利用电磁感应原理传输数据利用电磁感应原理传输数据公、公、母接头螺纹旋紧后母接头螺纹旋紧后,前前一个接头内的耦合器产生交一个接头内的耦合器产生交变磁场变磁场,使后者产生感应电使后者产生感应电流流，从而跨越接头间隙传，从而跨越接

4、头间隙传递数据递数据感应电流感应电流交变磁场交变磁场n电缆在钻柱中的放置电缆在钻柱中的放置铠装到不锈钢管中，穿过工具接头本体进入钻柱加厚内径铠装到不锈钢管中，穿过工具接头本体进入钻柱加厚内径不锈钢管受张力作用靠向管壁，没有与管壁接触，防止钻杆弯曲时损伤不锈钢管受张力作用靠向管壁，没有与管壁接触，防止钻杆弯曲时损伤电缆电缆感应线圈感应线圈铠装电缆铠装电缆n耦合器线圈的横截面图耦合器线圈的横截面图线圈外层有聚合物密封材料，与泥浆和钻杆绝缘线圈外层有聚合物密封材料，与泥浆和钻杆绝缘含有铁氧体聚焦材料的含有铁氧体聚焦材料的U形槽：绝缘但能够传递磁感线，感应环形槽：绝缘但能够传递磁感线，感应环嵌入其中嵌

5、入其中线圈线圈聚合物密聚合物密封材料封材料U形槽形槽n感应线圈的外观图感应线圈的外观图线圈通过剑形物与电缆相连接线圈通过剑形物与电缆相连接剑形物剑形物信号中继短节信号中继短节（IntelliLink）n在钻柱上每隔一段距在钻柱上每隔一段距离安装，用以增强信离安装，用以增强信号强度号强度 n可传输数据可传输数据n为井下工具连入为井下工具连入IntelliServ网络提供网络提供通道通道n如安装类似于随钻测如安装类似于随钻测量工具的传感器量工具的传感器，采，采集温度、压力等数据集温度、压力等数据顶驱旋转短节顶驱旋转短节（SwivelLink）n安装在顶驱下方或安装在顶驱下方或者方钻杆上方者方钻杆上

6、方 n顶驱转环不随钻柱顶驱转环不随钻柱一起旋转一起旋转n信号采集装置信号采集装置,将信将信号从钻柱电缆中拾号从钻柱电缆中拾取出来，通过电缆取出来，通过电缆传入地面计算机系传入地面计算机系统统 数据传输水龙头数据传输水龙头（Data Swivel）n位于钻柱传输线位于钻柱传输线的最上部的最上部n由旋转和固定装由旋转和固定装置组成置组成n数据在旋转部分数据在旋转部分传输传输n与顶驱旋转短节与顶驱旋转短节配合使用，以增配合使用，以增强信号强度强信号强度智能钻杆遥测系统的工作原理智能钻杆遥测系统的工作原理n系统核心：地面服务器系统核心：地面服务器n服务器给每个井下工具分服务器给每个井下工具分配一个地址

7、配一个地址 n工具通过信号中继短节工具通过信号中继短节（IntelliLink）连接到网）连接到网络中络中n顶驱旋转短节将数据信号顶驱旋转短节将数据信号从旋转钻柱传递到地面数从旋转钻柱传递到地面数据收集系统据收集系统 智能钻杆遥测系统的工作原理智能钻杆遥测系统的工作原理n网络协议软件和硬件控制着各种设备之间的信息交流网络协议软件和硬件控制着各种设备之间的信息交流n每一个工具都有一个不同的地址每一个工具都有一个不同的地址,具有唯一可辨性具有唯一可辨性,可以可以确定发生事故的井段位置确定发生事故的井段位置n系统的双向传递结构系统的双向传递结构井下的信息高速地传到地面井下的信息高速地传到地面地面的指

8、令也能快速地传到井下设备地面的指令也能快速地传到井下设备 井下设备之间也可以相互传递、接收和执行指令井下设备之间也可以相互传递、接收和执行指令n地面服务器能够把信息发送到钻机的指定位置或者经由万地面服务器能够把信息发送到钻机的指定位置或者经由万维网传达给世界各地的工程师和操作者维网传达给世界各地的工程师和操作者,在需要做出决策在需要做出决策的任何时候提供关键信息的任何时候提供关键信息智能钻杆遥测系统的优缺点智能钻杆遥测系统的优缺点n优点：优点：数据传输速率高（大于数据传输速率高（大于1Mb/s）、容量大、实时）、容量大、实时 真正实现双向通讯真正实现双向通讯 n缺点：缺点：成本要比普通钻杆高成本要比普通钻杆高 不能通过软连接电缆为井下供电不能通过软连接电缆为井下供电 n发展方向：发展方向：进一步提高数据传输速率进一步提高数据传输速率 提高井下工具耐温能力提高井下工具耐温能力 开发无缆的顶驱旋转短节开发无缆的顶驱旋转短节