外文翻译--非开挖水平定向钻机操作性能分析 中文版

1 翻 译 非开挖水平定向钻机操作性能分析 摘要： 水平定向钻机在城市管道环境或者非常复杂的地理环境位置成为越来越受欢迎的管道安装装置 ， 例如：河道下面和地铁下面。这种科学装置先定向挖一个小洞然后扩大到允许后面的管道装置进入 。 对于非开挖水平定向钻机控制动力头的运动路径很困难和难以保持动力头的运动位置是阻止这种新型装备取代传统装置的主要难点。 两种类型的动力头在现在的水平定向挖掘机中广泛应用 ， 喷嘴式的钻头和安装在弯曲管道由泥浆驱动的钻头。前者应用与较松的土壤环境，后者应用于较紧的土壤环境。这篇文章分析对实验钻头在用 泥浆驱动的 54 水平定向钻机 装置的调查数据来研究参数对于动力头挖掘位置的影响。操作过程分解为旋转挖掘和滑动直线挖掘 ， 分开进行研究。钻井实践、挖掘设备、挖掘长度和挖掘地质情况会影响控制动力头位置的能力。 1、前言 水平定向挖掘机是一种通用设备，适用于油田科技，越来越多的用于安装河流下面的线缆和管道和其他基础设施建设。水平定向挖掘机现在常用两种钻进工具，一种是使用松土的由泥浆驱动的刀片形切削钻头，另一种是用于较紧土壤的由泥浆驱动的螺杆钻。 文章主要集中于水平定向钻机用泥浆驱动的实验动力头位置的控 制，调查54 水平定向钻机装置，由 86 节组成超过 42 千米。通过对调查数据进行分析，通过对比水平定向钻机操作者的操作记录和动力头位置数据的记录，来分析水平定向钻机在不同土质环境下的性能。 三锥辊使用的设施调查 (细胞 )位不稳定元素在井下组装。那些设施使用金刚石复合片 (PDC)位 ,稳定器或作为 “ 问题 ” 进行地面条件没有调查。每个驱动器的数据被组织成部分描述每个旋转钻探和滑动钻井长度用来建立。实际的比率转向性能对性能被确认为每个部分对转向控制的因素的影响在硬盘安装 (以下的做法浅色印花布 ,1999；瑞士思德利公司 ,2007)。研究确定了许多因素 ,影响硬盘驱动器的控制转向的能力包括 :钻滑动部分的长度 ,从钻井平台的距离井下组装 ； 钻头类型和弯曲角地质的 类型 。 之前调查的结果的表示这些因素 ， 井下的简要总结使用硬盘安装程序集和需要控制操舵在硬盘驱器。 2 2、用于井下马达控制操舵的水平定向钻孔装置 容积式井下马达纳入钻字符串 ， 权力旋转钻头 , 合并一个钻头 ， 可以旋转不考虑钻柱的旋转导致的发展两个钻井实践 ； 钻探 (或旋转钻探 )和滑动 (或滑动钻井 )(图 1)。钻井是指旋转钻机的钻柱 ， 同时提供推力和滑动指的是仅提供推力。在这两种情况下 ， 泥浆马 达驱动钻头。连续钻井创建部分孔而滑动创建弯曲部分(面向通过管理工具的角度的脸和控制的角度 )。在钻柱的存在导致旋转钻部分有大孔直径比由滑动钻井 (图。 1)， 这可能产生影响的能力来控制钻头的位置。 设备可以连接到井下组装和允许创建弯曲部分同时旋转钻探 ， 虽然这是很少纳入 水平定向钻机 安装 ， 不考虑。 3、水平定向钻机通常所用的钻头类型 油田行业利用 PDC 比特 (剪切形成 ),或细胞碎片 (泥和粉碎形成 )； 位 (MT)或碳化钨插入位 (TCI)。然而 ，水平定向钻机 安装往往是由细胞碎片随着 PDC 产生巨大扭矩和侧向切削能力 ， 和 相对较弱的地质条件与 水平定向钻机 安装 PDC 位遭受过度。描述钻头的横向漂移由于旋转力量作用于钻头 (刘和 ， 2002)。细胞碎片将经历但下级 PDC 钻头 ,由于减少了转矩产生的水平位 (诺里斯 ， 1998)和减少侧向切削潜在。然而 ,为了有效地减少 ,相比 PDC 碎片 ,细胞碎片的经验减少机械钻速 (ROP)和需要更大的最小力应用于钻头 ；称为钻压 (钻压 ),为了有效地减少 ， 相比 PDC 碎片。 4、 监测井下组装的位置 在钻井井下马达装配的使用不是没有问题 ， 传感器用于监视的位置钻的电动机 (使用产生的干扰传统的 水平定向钻机 设备 )， 必须放置 几米后面的 (图 2)。因此 ， 运营商不准确知道实时的位置点 ， 必须等到传感器达到所需的点来获得准确的位置数据。很明显有潜在的钻头偏离理想的路径和运营商要么钻柱和撤军生或正确的钻头的位置 ， 因为它往前移动。的将偏离线和水平有可能破坏钻柱或产品管大调的 -荷兰国际集团后续安装。 (2006 年 ， 2006 年 )和查普曼。 (2007)主张研究改善的必要性控制井下组件如果 水平定向钻机 的位置普遍采用 ， 代替开放切割方法 ， 在连续实现长距离驱动器 。 5、在实验钻探期间建立所需路径 3 转向模式通常是由硬盘操作符飞行员指导钻孔机之前 ,允 许预测位置的井下组装期间任何时候驱动器 ， 确保所需的成立 。 这些指导模式是按照创建的温度对井下组装的技术数据。当开发转向模式在弯曲部分 ，水平定向钻机 运营商传统上利用序列交替驱动短长度的钻孔和滑动的喜欢竟连续滑动钻井。这是由于担忧关于准确的位置控制的能力井下长距离组件同时滑动。 收集的数据从传感器在井下组装被比作监控井下指导模式装配位置 ； 提供方位 ， 倾向 ， 距离位 ， 距离传感器和工具面角是已知的。 频率 、以及所采取的战略 ，测量的位置井下组装可能导致偏离所需的孔 -路径。目前的做法是在设置点 (每个静态调查时间引入一个新的钻杆 字符串 ， 或一套笔 ， 之后距离 ， 最 多 10 米调查点之间通常用于 水平定向钻机 行业 )。施托克豪森和浅色印花布 ( 2003 a， b， c )进行连续测量油田镗能够说明假设钻头必须削减受访生两个点 ( 近似调查距离30 米 )是无效的 ， 并可能导致重大偏差内孔如果偏差不确定并且允许的结合孔的长度。这是推荐的图 1。插图的钻探 (旋转钻探 (左 )和滑动在 水平定向钻机 (滑动钻井 ， 右 )。改变需要调查的策略 ， 即增加调查或走向连续测量、改善控制钻头的定位。本文的作者认为 ， 同时测量距离的 水平定向钻机 小于油田行业 (10 米的间隔 ， 而不是每隔 30 米 )连 续苏尔 -不同 ， 扎成静态调查每 10 米 (或安装新钻杆钻柱 )， 将同样适用 水平定向钻机 安装并提供确定性的增加位置控制的井下组装。 6、 确定油田钻井 中 影响转向控制 的 因素 先前的研究 ， 进行位置控制孔组件往往是指油田应用和关注在使用 PDC 位 ，不觉得直接相关 水平定向钻机 行业。然而 ， 许多因素已经 辨明 ， 可能是 水平定向钻机 安装 ， 包括相关 ； 岩石的抗压强度 ； 岩石强度的变化 ； 井下的类型装配使用钻压工具的脸角 ； 稳定器的大小由迁移远离线和创建的级别。 瑞士思德利公司针对装置之间的关系进行调查使用 （ 在油田行业 ） 和转向反应 。 调查 水平 定向钻机 的平均指导驱动器的性能 ， 然后进行聚类分析。创建有限元模型预测的行为 “ 典型的 ” 井下总成 (基于集群的结果分析 )和模型被用来进行参数化研究确定重要参数对转向响应 (如上面所描述的那样 )。图德博土开发的一个程序可用于钻井性能进行调查。打破一个驱动器分门别类 ， 比较预测模型性能与实际 (由用户提供的变量 )的性能。 根据之前的研究进行转向控制在油田钻井 、 分析控制操舵的硬盘安装摘要颁布的报道 广泛遵循的方法由瑞士思德利公司 (2007) 的数据集被分解成几部分 ,调查值 不值 与理论价值。修改后的数据集用于参数研究评估的相 对重要性欠4 条因素对控制 水平定向钻机 的位置井下代号。参数研究包括滑动钻的长度部分 ,从钻井井下代号的距离 -布莱 ,钻头类型和所述井下的性能组装的弯曲角度。使用的方法创建模型参数的数据和结果论文的研究报告在以下部分 。 7、分析水平定向钻机实验钻头转向功能 在这项研究中使用的数据由三种格式 ； 钻探信息 (位置、钻井条件下钻井泥浆压力和流率、井下组装使用 、 传感器的长度等 )指导正式描述符的信息整个安装过程和调查数据。数据跨越十年并描述了 水平定向钻机 安装在 13 个国家的 20家公司承担。据悉 10 年来 ， 技术和实践的变化可能效应分析 。然而 ， 数据是包括意义的数据集需要调查哪些参数影响转向的控制 ， 这是觉得 水平定向钻机 引导荷兰国际集团技术在这一时期则无明显变化。 8、 制备研究中使用的数据集 本研究中使用的大多数位没有细胞。因此基于 PDC 的数据集 ， 稳定从数据集用于井下总成被移除这项研究。如果提供的信息数据也被删除是对项目需求的不足。有时候 ， 演习凌记录状态 ， 遇到的战役条件崇拜或 “ 有问题的 ”, 尽管进一步的信息提供了解为什么这可能是没有提供。 在这些情况下 ， 钻井记录也被拒绝了数据集 ， 因为它是不可能量化为什么地上是 “ 有问题的 ”, 也没有 “ 困难 ” 地面引导影响如何荷兰国际集团控制 ， 它被认为是不适当的在分析这些数据。 据悉地面条件将是困难的感兴趣的任何调查 ， 认为 水平定向钻机 的控制操舵 ； 这种情况下可能导致极端偏离 -生。 “ 困难 ” 的地面是一个术语通常用来描述。这些结构偏差造成的困难估计没有先验知识的取向相对钻对齐。预测偏差的困难被认为是不切实际的 ,没有详细的映射的逻辑结构的正在钻。多弧离子镀方法会编译此类信息地球物理测井设备通过完成 ； 一些作者都不知道 ，水平定向钻机 正在采取的当然没有安装封闭的。 总共大约 16 安装不删除适合本研究 (72 安装 ， 130 个驱动器最初调查 )。 水平定向钻机 项目位置、数量的驱动器在安装期间 ,近似最大驱动长度内安装表 1中可以找到。为目的分析安装数据表格式和二进部分描述钻井或滑动 (的变化在安装期间由司钻日志 )。调查数据 (方位和倾角数据 )结合形成了在安装期间创建 ，尽管对于本研究分析了数据在两架飞机 (水平和垂直 ， 分别称为转变和构建 ， 图5 2)， 签署公约构建 ， 把这里定义为 ： 构建移动时是积极的对高压侧和负向低端 ；转积极转向右边 ， 负向左边。 曲率 (/ m) 的速度在两架飞机 (表计算 2)每个部分钻井 (钻井速度和钻井构建率 ； 分别 DTR 和 DBR)和 滑动 (滑转率分别和滑动率 ； STR 和 SBR)。测量表 2 距离是指在每个旅行的距离阶段的钻探和滑动 (变化的计算例如从钻机钻头 )。达到预期的坏蛋 的能力开车期间被分裂曲线率评估在每个部分 (STR 和 SBR)的预测曲线转身构建井下组装的飞机。构建和利率最初使用制造商的利率每个井下曲率引用相关文献组装 (称为建立率、钻 )。由此产生的比率描述了 “ 滑动效果 ”( 无量纲 )驱动 ， 转身构建组件称为 ： 滑动有效 转洛克 (STE)和滑动构建有效性 (分别的参数研究 ， 主要集中在关系二层价值观和各种参数进行调查 ， DBR 和 DTR 也考虑。等效钻井 参数滑动效果没有派生不应该有偏离线和水平钻井时 ， 虽然这些规划设计确实存在 (见本文的后续部分 )。 9、 所建立的井下程序集滑动效果的影响的预测 水平定向钻机 安装考虑此处进行使用各种井下马达 有 不同的 情况 尽管不是所有的数据集包括制造商的安装中使用的类型信息。每个井下马达都有一个关联的芒刺 ， 由制造商决定 ， 虽然用于计算钻头的方法不同 ， 这些没有一定公开。有可能时所用援引钻的引导 的预测产生影响年龄控制在地上。这是难以评估大多数的设施利用井下马达从一个制造商 (尽管可能会改变在类型安装 )。一个安装使用两个制造商的井下 马达一个网站 ， 由多个驱动器。在整个安装运营商没有记录任何困难的地面条件 ； 前这个数据集被用来引用钻如何进行调查在本研究产生影响。图 3 展示了差异两个马达的 SBE 使用制造商的钻和引用一个通用钻 (定义符合提供的通用钻降低部分 )。这个盒子情节说明参数的数量 使用数据集 ：箱子的描述与 50%的数据平均值强调内部和情节上的误差线 。 凯特变异的 100%。括号内的值上数据在本文描述的数量下滑钻 -规划设计对于一个给定的条件下 ，进行在图 3 钻滑动部分的数量给定的驱动器。的变化钻只有电机用于最初的影响有限驱动器 ， 但显著影响 SBE 第二电 机使用在后来的驱动器的影响应用通用钻在计算 STE 可以在表 3（ 调查驱动部分的数量吗代表的数量滑动钻井部分进行的每个电机的硬盘安装调查 )。的使用通用钻不普遍与改善 STE 计算。然而 ， 产生的STE 的增加采用一个通用的钻是远远低于经验丰富的折痕 ， 常见的方法是在创建SBE 和 STE 值允许调查的影响欠条参数的转向响应硬盘安装利用井下马达。鉴于此 ， 一般钻在制造商的数据研究的地方。因此 ， 本文的其余 SBE 和 STE(图 3 除6 外 )将基于通用钻的决定每滴剂。安装 ， 不包括汽车上的数据也转换为使用泛型钻。如果井下组装数据 (弯曲角度 、 距离从传 感器等 )不足来计算一个通用钻从研究安装就被拒绝了。 10、 开发一个通用的井下率程序集 通用钻了三点弯曲钻计算方法假设 (2006)幻灯片的路径跟随电弧通过中枢 钻洞钻井组装。对 水平定向钻机 组装很少集中 。 内孔所以假设钻柱的通用方法在接触表面的孔在三个地方低孔。如果井下组装的几何形状 (角位传感器的距离、直径等等 )已知钻头可以计算 (图 4)。因此 ， 一个值通用钻没有采用 ； 相反 ，它是为每一个决定安装使用制造商的引用几何井下组装。图 4 中的曲线代表了 -路径由滑动钻井和钻头由描述作关于起源的一个角度为钻头往前移动。 钻通常表示为度每 30 米 ， 或 100 英尺测量距离在硬盘 ， 但每将显示为度米。点钻柱 (图 4)中 1 - 3 被认为相同的曲率。可以计算的曲率半径 (r)使用 其 提出的关系。 (2)说明了解决这个几何方程的井下组装在图 4。提供长度 A 和 B 都知道然后 C 和 D 长度和角度 c 和 d(图 4)可以使用毕达哥拉斯的定理和其他派生简单的三角关系。钻可以预测井下组装使用 (3)(指的是长度弧和弧的对 角 )。 11、 当钻 头 偏离理想的线和水平滑动 图 5 给出了分布 DBR DTR 和 SBESTE 分别 (一个理想化 SBE 和 STE 应该有价值1.0， 这个值在适 当的数字 )。这两个数据集的分布尖峰的 (通常 分布 曲线叠加在图 5 进一步说明物的性质分布 )， 建议指导 水平定向钻机 是可控的 ， 可以无效使用统计数据通常与通常 分布 有关 的 数据集 (布朗 ， 1997)。 图 5 说明了 SBE STE 值大于 10 的前郊区故事的事件 ， 为便于查看 ， 随后 SBE或 STE 的阴谋仅限于 A10 的最大射程 10(除了图 8)， “ 极端 ”SBE ， STE 事件被确定应用三个标准差的意思 (高斯 -伊恩 分布所描述的区域范围内应用包含至少99%的标准差数据集 )。据悉 ，分 布在这个研究尖峰的 ， 因此该模型不能直接适用。然而 ， 在尖峰的 曲线表现出更大的数据集的分布意味着比遇到附近态分布曲线认为 ， 尽管应用边界上的不准确发行版使用标准差 ， 外面的数据边界仍然可以被认为是 “ 极端 ” 出现。这是考虑到这一点 ,“ 极端 ” 限制的数据集应用。 图 6 演示了构建之间的关系 ， 将钻井和太滑 TCI， 一个理想 SBE 和 STE 之间应该协调 (1， 1)散点图里 ， 理想的距离就越大从计划的位置点偏差就越大。旋转一对钻探的理想情况下应该为构建和返回值为零无花果。 5 和 6， 钻柱的旋转的7 结果直。很明显从无花果。 5 和 6 小德格力的变异水平可以预期。提供一个上下文弯曲的程度与旋转钻探马克 斯最小值平均值和标准偏差的相融合 RTR随着 SBR和 STR 展示在表 4。很明显 在 最大曲率利率 (大约 0.14/ m) 范围内 ，水平定向钻机 运营商的选择当滑动钻一个曲线 ,虽然平均曲率几乎一个数量级低于滑动钻井。 图 7 演示了从基准与高程的变化距离在滑动钻井理想化例 (安装有一个假定的一个钻 ， 曲率半径 955 米 )和表 5 礼物的差异之间的高度增加 SBE 价值观对 SBE 1。共同的距离滑动钻井 钻 了 10 米反映了最大可能的距离测量 水平定向钻机 。可以看出越频繁轨迹 -受访的井下组装是就越大多弧离子镀重大偏离期望的路径 ，需要收缩的钻柱和孔 ， 修正 管道 的路径 ， 允许局部常位置或纠正措施的演习提出恢复井下组装的位置到所需的位置。 12、 参数研究 反复交替滑动和演习的实践 ， 在短距离创建的弯曲部分孔 ， 来代替滑动钻井整个曲线在一个连续动作 ， 是是可以承受更大的控制地位钻头。这种技术可以利用长度的滑动远远低于钻头和传感器之间的距离 ， 通常 短于 一米。合并的做法这样短幻灯片钻部分可以归因于大 SBE -在调查数据集问题。图 8 演示了关系船之间对有效构建 (SBE 弯曲部分的长度建立通过滑动钻井 )， 有一个明确的对应关系在返回 SBE 之间有效的构建和改进。图 9 介绍了分布 SBT， STE 的数据集有效 构件 1 米或更少。虽然这两个发行版在图 9 中仍然尖峰的他们正接近正常 分布 。 5和 9 表明 ， 发生 -芮妮的极端事件 ， 最初考虑 SBE 或 STE 值超过现在似乎 4 或更高的值。相信重大 SBE 和 STE 值与短滑动距离是两个参数的函数。首先 ， 实验 的创建通过旋转钻探大于那滑动钻井 (包含在 图 1)。不存在显著的钻压 ， 没有保证钻头而不是 “ 走 ” 在钻孔时钻柱的旋转终止 (改变从钻井到滑动 )和滑动演习会偏离理想的线和水平。其次 ， 功率对传感器整合在井下组装背后的重要的距离 (图2)， 因此这些偏差不太可能确定 ， 除非静态位置调查吗在这一 点上。如果短的交替开采和滑动 ， 那么这些偏差可以很快和钻孔机有一个非常可怜的理解实际的创建 (更不用说井下的实际位置装配在任何点之间调查 )和整体偏移从理想的线水平可以相当大 (如所示施托克豪森 (2003 a， b， c)， 尽管他们的研究焦点油田行业的静态位置点少比 水平定向钻机 )。这将是确定感兴趣的协议中的重复偏差引入弯曲部分对产品的拉片部队在安装管道 。 还没有完全理解如果这些偏差在平滑或仍有影响在产品的拉片管。 8 如果一个指定半径的曲线形式所需的孔的一部分在安装路径 ， 钻孔机选择建立使用交替的钻探和滑动角必须将更大 ， 因 此曲线创建纯滑动 ， 短规划设计的滑动所需角就越大。图 8 说明使用短长度的滑动钻井结果大型 SBE 和 STE 值。据了解 ， 偏差并通过极端 SBE 值在短距离可能相对小 (图 7 和表 5)， 但这样的重复包含戴维 -我们将有可能增加摩擦力和弯矩作用于产品在拉片管。然而 ， 作者认为 ，使用更大的长度的滑动 (需要较低的钻 )在创建弯曲部分的孔将导致减少 SBE 或STE 值改变从什么时候凌滑动 (上面列出的原因 )。因此 ， 增加滑动长度减少了潜在的偏差的数量包括在 钻头 ， 降低 SBE / STE 的严重程度 (图 8)， 并提供了一个更加清晰的认识实际孔需求情况。然而 ， 增加滑动的长度增加了风险的严重程度的放大 (图 7)， 孔装配背离。 因此 ， 建议应滑动的长度足够长 ， 以避免积累 钻头 中的多个未入帐的偏差 ，而减少重大偏离线和水平可以避免这种情况的发生 。 如果实时对整个 系统 拥有主权位置监控 (结合静态监控 )是使用传感器 ， 可以直接定位 的 是后位。 14、钻进距离 长度的滑动时控制 显然是一个重要的参数位置 ， 但这种关系在图 8 不占钻头的位置关系钻井平台。在钻柱将保持在理想条件孔的中心和摩擦损失将会由于流感阻力 (城 和波兰人 ， 2007)， 导致相对较小损失 。 因此 ， 降低钻压。在现实中钻柱将接 触孔壁 (如果只生的锡箔部分路径 )和摩擦损失将更高 ， 比射流阻力(皇家 ， 2010)。 因此 ， 钻压会减少。细胞部分要求钻压有效运作和有潜在的损失与 增加 转向控制荷兰国际集团的距离钻机的摩 擦损失。 分组测量距离的滑动数据范围从入口点 (图 10)之间的关系测量距离和转向响应调查。图 10 展示了盒须图中的数据格式 ， 类似于图 3(50%框中的数据 ， 意味着显示框内 )。 很显然 ， 方差在数据集 ，这 样很难得到任何特定的的趋势。这是加剧了有限的数据集无与伦比的距离 1000 米 (只有 8 安装超过这 ， 例如只有其中的一个延伸过去的 1500 厘米 )。不过 ， 检查每个范围的测量距离的平均值 ， 建议有一个减少转向响应距离。 15、 钻头、弯曲角度和地质学 由于井下隔离的转向控制行为装配或地质地质条件是有问题的安装的不完全的特征。大多数的装置利用一种井下组装和多个驱动器进行了地质条件 的勘测。 9 相关数据的变化在英蒂 井下总成守寡的设施是有限的 ； TCI 太具体的选择条件 (TCI 用于难度比太岩层 ) 通常不会改变。图 11 显示了 95%的置信区间的意思对于三个安装 ， 角或改变钻头。由于变化影响钻头类型似乎不重要 ，又 似乎没有一个相关性的严重性角度和转向反应。很明显 ， 数据集生成从三个 安装很小 ， 进一步的研究将会重新确凿的发现之前报道的影响给定角度的或者有效的钻头类型赖斯 -规划设计。这样的研究可能会在实验室更成功 ， 在控制和准确的监测 ，水平定向钻机 安装。 图 11 说明了地质转向的影响能力 (特别是混合土壤状况和泥 -石头 )， 尤其是在转弯的能力。在调查对 水平定向钻机 进行协议的条件以前 ， 但这些往往主要聚焦于稳定生 (例如夏和摩尔 ,2006)。然而 ， 作者无法识别在文献调查报告调查转向响应在不同地质条件。图 12 展示了 SBE 地质条件并提供了置信区间 (95%的意思 )。一个数量置信区间的小数据集 ， 额外的数据 ， 包括 当前的外部限制内进行丹斯间隔很可能被证明是 “ 极端 ” 事件 ， 增加预测的距离的意思 。 电机驱动部分在表层土壤中很少使用 ， 可以成功地用于建立孔 。 尽管很明显 ，使用井下马达在 “ 土壤 ”,