利用钻杆传输电信号的钻井控制技术初探

王 磊

胜利油田川东北工委，四川达州 635000

利用钻杆传输电信号的钻井控制技术初探

王 磊

胜利油田川东北工委，四川达州 635000

钻井过程从最初的由井口的钻井控制到由井底电信号的钻井控制，已经取得了非常巨大的成就。尤其是最近几年随着遥测控制的发展和应用，使得在井底利用电信号来完成井底的钻井控制成为可能。本文详细介绍了利用钻杆传输电信号钻井控制技术的发展现状，同时介绍了一种能够保证电信号在钻杆间传输所用到的连接装置，该装置可以保证电信号从井口传输到井底，从而实现井底的钻井控制。

钻杆传输；电信号；钻井控制；连接装置

1 利用钻杆传输电信号的钻井控制技术发展现状

在钻井过程中，利用电信号来实现对钻井过程控制并不是新课题，在前苏联，它已被应用到实践中。如图1所示，前苏联利用该方法已经钻了320多口井和64 224km的进尺。然而由于各种原因，使得它没有能进行商业运营。俄罗斯和美国通用电气公司利用在钻杆中心悬挂电力电缆的方法，来完成电信号的传输。该方法的优点是可以使用传统的电力电缆，然而，由于有较大的钻具和电力连接器，使得钻井液的流动面积较小，钻井液的能量损耗严重。

图1 前苏联电信号控制钻井状况

在俄罗斯的钻井作业中，当电气系统刚开始使用时效果较好。然而在使用过几次后，连接器失效的几率增加到了每一千米就损坏一个。损坏的主要原因是由于钻井液的流动和井下的振动导致了弹性体的失效，同时还有钻井液的侵入和短路的影响。

另外还有两个利用有线钻杆传输电信号来实现在井底的控制钻井的项目，一个是由壳牌石油公司组织进行的。它主要包括在钻铤中装入铠装电缆，然后通过一个连接器连接到钻井系统中。铠装电缆的顶部悬挂在钻杆中，尾部连接着钻杆接头。从井口传输的电信号就从这个装有电线的钻杆传输到井底。这些都是从井口特殊的有线球阀然后通过钻杆到达井底。另一个是由法国石油研究院组织进行的，这个项目的重点是在井口获取井底传感器传输上来的电信号，从而实现在井底的钻井控制。该系统的试验深度较浅，大约在1 000m左右，整个钻杆中只有一条导线。导线使用橡胶粘结在钻杆的内表面，同时使用膨胀式封隔器固定。在钻具接头处有一公螺纹，同时在另一侧有一个母螺纹与其配合。系统采用唇形密封，阻止了外部的压力和流体的影响。

电信号控制钻井研究在前人研究的基础上，结合最近几年新技术的发展，尤其是钻杆接头工具的发展。这些都为在井下复杂条件下，设计加工一种全新的，实用的电信号控制钻井装置打下了基础。

2 传输电信号的钻杆接头

经过长时间可行性的评价，我们设计了一种能够可靠的传输电信号的钻杆接头。它最大的设计特点就是使结构尽可能的做到简单，而且外观和使用起来都和普通的连接器相同。

该电信号传输的钻杆接头包括一个金属与金属密封以及弹性体的面密封。这个改进的密封结构是根据高压泵的密封结构设计的，该密封要能承受较大的操作应力，还应该具有高度的可靠性。密封装置的顶部每隔120°有一个孔，一共有三个孔，每个孔内有一条金属覆盖的绝缘导线。这些都被焊接到连接各自的环中，该装置都被密封在绝缘硅弹性体中。利用金属面密封来密封装置顶部，如图2所示。

图2 弹性体面密封公接头底部

为了确保电信号传输连接装置的密封较好，在螺纹和剩余空间中充满了不导电的粘接剂，这样避免了空气的影响，提供进一步的电气连接绝缘。该的粘结剂在以后的测试中取得了良好的效果，同时不导电的管子涂层可以缓解钻杆所受到的扭矩。

3 结论

1）前苏联利用钻杆传输电信号的钻井控制技术，已经钻了320多口井和64 224km的进尺，壳牌石油公司和法国石油研究院也进行过这方面的研究与试验；

2）电信号传输的钻杆接头包括一个金属与金属密封以及弹性体的面密封，密封装置的顶部每隔120°有一个孔，每个孔内有一条金属覆盖的绝缘导线。这些都被密封在绝缘硅弹性体中。

[1]Paul Lurie，BP Exploration.Electric Coiled Tubing Drilling: A Smarter CT Drilling System.SPE，52791.

[2]顾波.GZD1245水平定向钻机电气控制系统[J].建筑机械，2003，10(4)：42-47.

TE2

A

1674-6708（2011）36-0085-01