Q∕SY 1287-2010 地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)

1、O/SY中國石油疏氣鯉飼企業(yè)標準Q/SY 12872010地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)Geosteering drilling system2010-05-25 發(fā)布2010-08-01 實施中國石油天然氣集團公司發(fā)布Q/SY 12872010 IQ/SY 12872010 #目 次 TOC o 1-5 h z 縮n1 麵1 HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 2規(guī)范性引用文件13術(shù)語、定義和符號14對規(guī)格35技術(shù)要求36試驗方法與檢驗項目 57檢驗規(guī)則108 標志、包裝、運輸和貯存 10附錄A （資料性附錄）實際地層電阻率與模擬地層電阻12赫 13Q/SY

2、12872010 #Q/SY 12872010 II本標準的附錄A為資料性附錄。本標準由中國石油天然氣集團公司石油石化設(shè)備與材料專業(yè)標準化技術(shù)委員會石油鉆采設(shè)備標準 化分技術(shù)委員會提出并歸口。本標準起草單位：北京石油機械廠、中國石油天然氣集團公司鉆井技術(shù)研究院井下控制研究所、 中國石油天然氣集團公司渤海鉆探定向井公司。本標準主要起草人：黃衍福、陶詩凱、張春華、周智勇、范育昭、竇修榮、運志森等。Q/SY 12872010 Q/SY 12872010 地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)1范圍本標準規(guī)定了地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的命名、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則和標志、包裝、運輸、 貯存等。本標準適用于石油探井和生產(chǎn)井作業(yè)

3、的地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有 的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據(jù)本標準達成協(xié)議的各方 研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。 GB/T 2222006鋼的成品化學(xué)成分允許偏差GB/T 223.31988鋼鐵及合金化學(xué)分析方法二安替比林甲烷磷鉬酸重量法測定磷量 GB/T 223.722008鋼鐵及合金硫含量的測定重量法GB/T 2282002 金屬材料 室溫拉伸試驗方法(eqv ISO 6892:1998)GB/T 229一20

4、07 金屬材料 夏 比擺錘沖擊試驗方法(Metallic materials一Charpy pendulum impact testParti:Test method, ISO 1481:2006, MOD)GB/T 231.12009 金屬布氏硬度試驗 第1部分：試驗方法(eqv ISO 6506-1:1999)GB/T 173941998金屬里氏硬度試驗方法GB/T 22512.22008石油天然氣工業(yè)旋轉(zhuǎn)鉆井設(shè)備第2部分：旋轉(zhuǎn)臺肩式螺紋連接的加工 與測量(ISO 10424-2:2007, MOD)SY/T 51442007 鉆鋌SY/T 53832009 螺桿鉆具SY/T 670220

5、07隨鉆測量儀通用技術(shù)條件API Spec 7-1旋轉(zhuǎn)鉆井鉆柱構(gòu)件規(guī)范3術(shù)語、定義和符號3.1術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本標準。3.1.1測量短節(jié) survey sub搭載有測量儀器、控制電路、供電單元和無線(或有線)發(fā)送單元的短節(jié)。在工作過程中，能夠隨時檢測地層特性且在需要時能把這些信息部分上傳。3.1.2測傳馬達 instrumented motor system (IMS)帶有測量短節(jié)的井下動力馬達。3.1.3側(cè)向電阻率 lateral resistivity測量短節(jié)環(huán)周一定深度范圍內(nèi)地層的平均電阻率。通過環(huán)狀線圈發(fā)射器在鉆柱上將一定頻率的電流向地層發(fā)射，形成測量電流場。在發(fā)射器下方

6、特 定位置設(shè)置一個環(huán)狀電極，測量流經(jīng)地層的測量電流，所測電流的大小與環(huán)狀電極周圍地層的電阻率 有關(guān)，根據(jù)歐姆定律和儀器系數(shù)，即可確定側(cè)向電阻率。3.1.4方位電阻率 azimuthal resistivity測量短節(jié)環(huán)周一定深度范圍內(nèi)地層在測量（紐扣）電極所處方位附近地層的平均電阻率。通過環(huán)狀線圈發(fā)射器在鉆柱上將一定頻率的電流向地層發(fā)射，形成測量電流場。在發(fā)射器下方特 定位置設(shè)置一個測量（紐扣）電極，該測量（紐扣）電極安裝在測量短節(jié)圓周上與定向傳感器呈一固 定相位角，測量該方位流經(jīng)地層的測量電流，所測電流的大小與測量（紐扣）電極所在方位地層的電 阻率有關(guān)，根據(jù)歐姆定律和儀器系數(shù)，即可確定方位電

7、阻率。3.1.5鉆頭電阻率 bit resistivity測量短節(jié)至鉆頭間環(huán)周以及鉆頭前方尚未鉆遇一定深度范圍內(nèi)地層的平均電阻率。通過環(huán)狀線圈發(fā)射器在鉆柱上將一定頻率的電流向地層發(fā)射，形成測量電流場。在發(fā)射器下方 特定位置有一個測量線圈，測量經(jīng)鉆頭返回的測量電流。所測電流的大小與鉆頭周圍的平均電阻率有 關(guān)，根據(jù)歐姆定律和儀器系數(shù)，即可確定鉆頭電阻率。3.1.6方位自然伽馬 azimuth natural gamma在測量短節(jié)伽馬探測器所處方位附近一定深度范圍內(nèi)地層的平均伽馬射線計數(shù)值。自然伽馬探測器采用閃爍晶體加光電倍增管測量來自地層的伽馬射線，當它偏離測量短節(jié)中心位 置被安裝在與定向傳感器呈

8、一固定相位角的側(cè)壁時，可以測量自然伽馬探測器所處方位地層的特性。3.1.7無線接收系統(tǒng)（短節(jié)）wireless receiver搭載有無線接收線圈、控制電路、供電單元的短節(jié)。無線接收系統(tǒng)（短節(jié)）接收來自測量短節(jié)無線發(fā)送的信息并將其送往MWD測量儀。3.1.8數(shù)據(jù)連接器data link把無線接收系統(tǒng)（短節(jié)）或測量短節(jié)的信息送往MWD測量儀的數(shù)據(jù)對接裝置。3.1.9MWD 測量儀 measurement while drilling instrument能與無線接收系統(tǒng)（短節(jié)）或測量短節(jié)相匹配的無線隨鉆測量儀。3.1.10地面處理系統(tǒng) surface signal processing syst

9、em由地面?zhèn)鞲衅鳌⑶岸诵盘柼幚硌b置、計算機及外圍設(shè)備與相關(guān)軟件組成的系統(tǒng)。該系統(tǒng)接收和采集井下儀器上傳的（鉆井液壓力脈沖、電磁波或聲波）信號，經(jīng)濾波降噪、檢測 識別、解碼、顯示和存儲等處理，處理后的數(shù)據(jù)供鉆井工程師和地質(zhì)師決策參考同時送往鉆臺司鉆顯 示器。3.1.11地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng) geosteering drilling system由井下動力導(dǎo)向（彎）馬達、測量短節(jié)、數(shù)據(jù)連接器、MWD測量儀、地面處理系統(tǒng)構(gòu)成的隨鉆 測量井底工程參數(shù)及地質(zhì)參數(shù)的系統(tǒng)。系統(tǒng)利用實時的地質(zhì)、工程參數(shù)測量和隨鉆控制手段來保證實際井眼穿過儲層并取得最佳位置， 使系統(tǒng)具有隨鉆識別油氣層、導(dǎo)向功能等特點。3.1.12

10、近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng) geosteering drilling system near bit由測量短節(jié)設(shè)置于井下馬達動力輸出端與鉆頭之間的測傳馬達、無線接收系統(tǒng)（短節(jié)）、數(shù)據(jù)連 接器、MWD測量儀、地面處理系統(tǒng)構(gòu)成的系統(tǒng)。系統(tǒng)對實時的近鉆頭電阻率、自然伽馬等地質(zhì)參數(shù)進行處理和分析，對新鉆地層性質(zhì)作出解釋和 判斷，并對待鉆地層（鉆頭下方某一深度內(nèi)）進行前導(dǎo)模擬；再根據(jù)實時的工程參數(shù)，對井眼軌道作 出必要的調(diào)整和隨鉆控制。3.2符號下列符號適用于本標準。RedF.聚焦電極與參考電極間電阻（Q）;RedBtn:紐扣電極與參考電極間電阻（Q）；RedBit:鉆頭電極與參考電極間電阻（Q）;Ried

11、:接收電極與參考電極間電阻1（0）；R2ed:接收電極與參考電極間電阻2（0）；Ru上部圍巖電阻率（O m）；R -.真實地層電阻率（Q -m）；Rd-下部圍巖電阻率.m）。4型號規(guī)格4.1命名準則地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的命名應(yīng)體現(xiàn)出其井下部分的工具規(guī)格。MWD測量儀及測傳馬達命名、型 號、對外連接方式等應(yīng)滿足相關(guān)產(chǎn)品標準規(guī)定。4.2型號編制規(guī)則地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的型號編制方法組成如下：特征代號測量短節(jié)的位置：NB：近鉆頭省略：非近鉆頭 名義尺寸（外徑，mm）名稱代號：地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)5技術(shù)要求5.1基本參數(shù)地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的基本參數(shù)見表1，近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的基本參數(shù)見表2。表1地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)

12、的基本參數(shù)規(guī)格型號CGDS95CGDS120CGDS172CGDS203名義尺寸（外徑），mm95120172203mm108-149149200213-216241-311in4 V 5 7/1 4Z85?/87 788%8V29 /2 12 V4地質(zhì)測量參數(shù)側(cè)向電阻率、方位電阻率、方位自然伽馬工程測量參數(shù)井斜角、工具面角、方位角、溫度耐振動150 m/s2（10 Hz 200 Hz）耐沖擊5 000 m/s2（0.2 ms,半正弦波）耐溫125 C耐壓140 MPa上端母螺紋2V8IF3 V2 IF4 */2 IF6 5/8 REG下端公螺紋2VF3 V, IF4 V7 IF6 REG表2

13、近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的基本參數(shù)規(guī)格型號CGDS95NBCGDS120NBCGDS172NBCGDS203NB名義尺寸（外徑），mm95120172203鉆頭mm108149149200213216241311尺寸in4 V 5 7/1 48587 7/88 m9 /2 - 12 /4近鉆頭測量參數(shù)鉆頭電阻率、方位電阻率、方位自然1加馬、近鉆頭井斜角、近鉆頭方位角工程測量參數(shù)井斜角、工具面角、方位角、溫度耐振動150 m/s2（10 Hz 200 Hz）耐沖擊5 000 m/s2（0.2 ms,半正弦波）耐溫125 C耐壓140 MPa測傳上端母螺紋2V8IF3 V2 IF4 /2IF6 78

14、 REG馬達下端母螺紋2 3/s REG3 V2 REG4 V2 REG6 5/s REG5.2零部件的要求5.2.1產(chǎn)品主要零件材料的硫、磷含量均不得大于0.030%,熱處理后的力學(xué)性能應(yīng)符合 API Spec 7-1的相關(guān)規(guī)定。注：產(chǎn)品主要零件是指產(chǎn)品在使用過程中承受工作載荷和液壓腔液體壓力的金屬零件。5.2.2產(chǎn)品主要零件應(yīng)進行無損探傷，缺陷等級應(yīng)符合SY/T 51442007的規(guī)定。5.2.3測傳馬達、接收短節(jié)、與MWD配套的無磁鉆鋌的上、下接頭螺紋及接頭螺紋緊密距應(yīng)符合GB/T 22512.22008的有關(guān)規(guī)定；各連接螺紋應(yīng)進行螺紋防黏處理。5.3部件的性能要求構(gòu)成地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的

15、各子系統(tǒng)應(yīng)符合如下要求：a）MWD測量儀和地面處理系統(tǒng)應(yīng)符合SY/T 67022007ob）井下動力馬達部分應(yīng)符合SY/T 53832009。c）測量短節(jié)在室溫和125 C高溫條件下應(yīng)分別符合側(cè)向電阻率、鉆頭電阻率（見表3）、方位電 阻率（見表4）以及自然伽馬的要求（見表5）。表3側(cè)向電阻率、鉆頭電阻率基本技術(shù)要求測量范圍0.2 1，m 2 000 Q m測量精度0.1 O - m（電阻率 2 Q - m）士 8% FS（2 O m 電阻率 200 O . m）士 15% FS（200 O - m 電阻率 0.4 m表4方位電阻率基本技術(shù)要求測量范圍0.2 Q m 200 Q - m測量精度0

16、.1 O m（電阻率 2 Q m）士 8% FS（2 O m 電阻率 0.2 m表5方位自然伽馬基本技術(shù)要求測量范圍0API 250 API測量精度 士 3% FS靈敏度 4API/cps分層能力20 cm5.4整機性能的要求在子系統(tǒng)分別滿足技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，整個系統(tǒng)應(yīng)符合下列要求：a）（近鉆頭）地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)整機的各項測量參數(shù)的測量誤差應(yīng)在各子系統(tǒng)單獨測試狀態(tài)的測 量精度范圍內(nèi)。b）（近鉆頭）地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的地面處理系統(tǒng)應(yīng)能正確接收和采集井下儀器上傳的信號，且能 夠正確實時處理和解析。6試驗方法與檢驗項目6.1材料化學(xué)分析材料化學(xué)分析的試樣應(yīng)按GB/T 222-2006中的有關(guān)規(guī)定進行，

17、其磷、硫含量的分析應(yīng)按 GB/T 223.31988和GB/T 223.722008中的有關(guān)分析方法進行。6.2材料力學(xué)性能拉伸試驗和沖擊試驗的試樣均應(yīng)從試樣中心線且距零件表面的距離大于25 mm處，或者在零件 壁厚中間處，兩者選取較小者，沿縱向切取，試樣、試驗方法按GB/T 2282002和GB/T 2292007 中的有關(guān)規(guī)定；里氏硬度的試驗方法按GB/T 173941998中的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行；布氏硬度的試驗方法 按GB/T 231.12009中的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。如對試驗結(jié)果有異議，可按GB/T 231.12009規(guī)定復(fù)檢， 并以此試驗結(jié)果為準。6.3無損檢測無損檢測應(yīng)按SY/T 514420

18、07中所規(guī)定的方法進行。6.4鉆桿接頭螺紋緊密距接頭螺紋檢驗所用量規(guī)應(yīng)符合GB/T 22512.22008中9.2的要求，接頭螺紋緊密距的檢驗方法 按GB/T 22512.22008中8.2規(guī)定的方法進行。6.5自然伽馬傳感器測試對自然伽馬傳感器本底和0.5 u Ci 137Cs放射性測試源進行對比測試。6.6電阻率測試6.6.1測試模型對側(cè)向電阻率和鉆頭電阻率以及方位電阻率的測量性能進行評價的模擬地層模型見圖16.6.2測試步驟測試步驟如下：a）按圖1將模擬地層模型與測量短節(jié)相連。b）啟動系統(tǒng)，按模擬地層電阻進行測試。6.7無線短傳測試6.7.1測試模型儀器上部發(fā)射天線紐扣電極接收天線儀器下

19、部圖1測量短節(jié)和模擬地層結(jié)構(gòu)示意圖圖2無線接收系統(tǒng)（短節(jié)）及短傳模型和測量短節(jié)及測量模型結(jié)構(gòu)示意圖對無線短傳性能進行評價的模擬地層模型見圖2虛線左邊。6.7.2測試方法測試方法如下：a）按圖2將模擬地層模型（測量模型）與測量短節(jié)相連。b）按圖2將模擬地層模型（短傳模型）與無線接收系統(tǒng)（短節(jié)）相連。c）啟動系統(tǒng)。d）改變測量模型（至少三次），測量短節(jié)與無線接收系統(tǒng)（短節(jié)）顯示的數(shù)據(jù)應(yīng)完全一致。6.8系統(tǒng)聯(lián)合測試6.8.1主要目的主要目的包括：檢驗各子系統(tǒng)組合成全系統(tǒng)后，整個系統(tǒng)能否正常工作，信號和數(shù)據(jù)通道能否可靠無誤地傳 輸信號和數(shù)據(jù)。一一檢驗各測量數(shù)據(jù)是否達到了技術(shù)指標。一一檢驗各子系統(tǒng)的傳感

20、器在其技術(shù)指標范圍內(nèi)的復(fù)現(xiàn)性，即子系統(tǒng)單獨測試時，在某一點上獲 取的數(shù)據(jù)與連接成全系統(tǒng)后在同一點上獲取的數(shù)據(jù)相同。6.8.2方法說明全系統(tǒng)聯(lián)合測試是在各子系統(tǒng)測試合格的基礎(chǔ)上，全系統(tǒng)連接后進行的整體測試。因為在聯(lián)合測 試中各子系統(tǒng)已脫離原有的測試條件或使用環(huán)境（如定向傳感器不在“無磁檢測標定架”上，脈沖發(fā) 生器被“模擬盒”替代），因此全系統(tǒng)的聯(lián)合測試僅根據(jù)系統(tǒng)的擺放位置及環(huán)境取技術(shù)指標范圍內(nèi)的 各點進行測試。6.8.3測試條件測試條件如下：a）側(cè)向電阻率、鉆頭電阻率測試條件，根據(jù)模擬地層專用電纜中的定值電阻測試。b）方位電阻率測試條件，根據(jù)模擬地層專用電纜中的定值電阻測試。c）伽馬探管測試條件

21、，根據(jù)系統(tǒng)擺放位置及環(huán)境測試。d）無線短傳測試條件，根據(jù)短傳模擬專用電纜中的定值電阻測試。e）近鉆頭工程參數(shù)傳感器測試條件，根據(jù)系統(tǒng)擺放位置及環(huán)境測試。f）井下探管及地面主機測試條件，根據(jù)系統(tǒng)擺放位置及環(huán)境測試。6.8.4測試步驟測試步驟如下：a）將系統(tǒng)擺放并連接或?qū)雍茫ㄒ妶D3或圖5）。b）將各測試線連接好（見圖4或圖6）。c）啟動系統(tǒng)測試程序。d）通過地面主機的顯示屏觀察和記錄各測量參數(shù)。e）將記錄各測量參數(shù)與相應(yīng)的技術(shù)指標進行比對。6.9系統(tǒng)臺架試驗6.9.1試驗條件系統(tǒng)臺架試驗條件應(yīng)符合SY/T 53832009中6.1的有關(guān)要求。6.9.2試驗流程系統(tǒng)臺架試驗流程見圖7。6.10檢驗

22、項目6.10.1 （近鉆頭）地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)試驗項目按表6的規(guī)定。表6 （近鉆頭）地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)試驗項目試驗項目出廠檢驗型式檢驗連接螺紋緊密距測試Va/自然伽馬測試VV電阻率測試Va/無線短傳測試VV系統(tǒng)聯(lián)合測試VV系統(tǒng)臺架試驗Aa/注：V為必試項，為抽試項。6.10.2凡有下列情況時應(yīng)進行型式檢驗:-新產(chǎn)品試制鑒定時；-工藝、材料、功能重大改進時； 用戶要求進行驗證時。圖3地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)室內(nèi)示意圖圖5近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)室內(nèi)示意圖MWD圖6近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)室內(nèi)測試連接示意圖傳試纜短測電1 一供液箱；2供液泵；3旁路調(diào)節(jié)閥；4一流體介質(zhì)入口溫度計和流量計; 5流體介質(zhì)壓力傳感器；6

23、MWD測量儀；7測量短節(jié)或測傳馬達。圖7系統(tǒng)臺架試驗流程7檢驗規(guī)則7.1總則出廠檢驗應(yīng)按表6規(guī)定的試驗項目進行檢驗。7.2抽樣原則每2套中抽取1套，不應(yīng)少于1套。7.3判定規(guī)則7.3.1成批出廠的產(chǎn)品應(yīng)按表6要求進行檢驗，有一項不合格均不應(yīng)出廠，并將抽檢改為全檢。 7.3.2所有檢驗項目，有一項不合格，判定為不合格。8標志、包裝、運輸和貯存8.1初志8.1.1在產(chǎn)品的標志部位，應(yīng)有以下標志：一一中國石油天然氣集團公司統(tǒng)一品牌標志；產(chǎn)品型號及規(guī)格；接頭螺紋代號；出廠編號。8.1.2包裝外表面宜有如下標志：收貨單位名稱及地址；發(fā)貨單位名稱及地址；產(chǎn)品名稱及型號；重量、箱體尺寸（長x寬x高）。8.2

24、包裝包裝應(yīng)符合以下要求：a）產(chǎn)品出廠應(yīng)包括下列文件：產(chǎn)品合格證；使用說明書：裝箱清單； 以上文件用塑料袋封裝后裝在箱內(nèi)。b）產(chǎn)品的配件、備件應(yīng)分類用防潮材料（如塑料袋等）封裝，然后放人箱內(nèi)。8.3運輸產(chǎn)品在運輸過程中嚴禁摔碰，測量短節(jié)、測傳馬達以及無線接收系統(tǒng)（短節(jié)）不應(yīng)產(chǎn)生彎曲變 形。8.4貯存貯存應(yīng)符合以下要求：a）產(chǎn)品應(yīng)水平存放在干燥、清潔、通風的環(huán)境中。測量短節(jié)、測傳馬達以及無線接收系統(tǒng)（短 節(jié)）允許露天存放但應(yīng)加遮蓋物，有防銹蝕措施。b）橡膠密封件應(yīng)存放在干燥、避免陽光直曬的庫房內(nèi)，保存期不應(yīng)超過18個月。c）整機人庫三個月后發(fā)貨，應(yīng)重新進行出廠前的檢測。整機存放超過18個月后，應(yīng)更換密封件 和易變質(zhì)的工作介