定向天线技术环境监测论文范文第1篇
【摘 要】本文浅述了移动通信中传统天线的局限性、多波束智能天线的基本情况、自适应天线阵、智能天线的发展概况及智能天线的应用实例，并简述了它们在日常维护和网络优化中的作用。
【关键词】移动通信；智能天线
1.传统天线的局限性
近年来，随着通信需求的不断发展，智能天线技术成为人们关注的焦点，它帮助无线网络运营商达到了2个极具价值的目的：提供更高的数据传输速率和增加了网络的容量。在GPRS、EDGE和3G网络中，运营商开始利用无线网络为用户提供分组数据业务。与话音业务一样，数据业务要达到规定的传输速率同样需要一定质量的无线信号，这就取决于网络的载干比（C/I）。载干比过低将严重影响传输速率和服务质量；而在GSM网络的中后期，系统容量不断增加，小区不断分裂，而随之增加的干扰则阻碍了系统容量的进一步增加，传统的全向天线和定向天线已不能满足需要。智能天线利用数字信号处理技术产生空间定向波束，为每个用户提供一个窄的定向波束，使信号在有效的方向区域内发送和接收，充分利用信号的有效发射功率，降低信号全向发射带来的电磁污染和相互干扰，从而提高了载干比，而载干比提高了，就可以提供更高的数据传输速率和更大的网络容量。
干扰是蜂窝系统性能和容量限制的重要因素，它引起串音、通话丢失或通话信号跌落并使用户心烦意乱，最重要的是干扰限制了经营商可复用频率的紧密度，因此也限制了从固定射频频谱中提取通信承载容量的程度。干扰可来自另一移动终端、在同一频率工作的其它蜂窝站址、或泄入分配频谱的带外射频能量。蜂窝干扰最通常的种类有同信道干扰和相邻信道干扰。同信道干扰是由使用同一频率的非相邻蜂窝的发射引起的。这种干扰在接近蜂窝边界时最明显，此时与使用相同频率的邻近蜂窝的物理分隔处于最低程度。相邻信道干扰是由使用相邻频率的邻近蜂窝对用户信道的漏泄而造成的。在相邻信道，用户在极靠近电话用户接收机处工作时，或者用户信号大大弱于相邻信道用户的信号时会发生这种情况。载干比是通话质量的重要标志，对用户而言，较高的C/I比就是较低的干扰、更少的掉话以及改善的音频质量；对经营商而言，较高的C/I比可以使信号距离延伸以及采用更为紧密的频率复用方式，因此增加了整个系统的容量。
2.多波束智能天线
在介绍智能天线前，先简单介绍下空间分集接受技术，有利于理解。
由于传播环境的恶劣，无线信号会产生深度衰落和多普勒频移等，使接收电平下降到热噪声电平附近，相位亦随时间产生随机变化，从而导致通信质量下降。对此，我们可以采用分集接收技术减轻衰落的影响，获得分集增益，提高接收灵敏度。分集天线有空间分集、方向分集、极化分集和场成分分集等。空间分集是利用多副接收天线来实现的。在发端采用一副天线发射，而在接收端采用多副天线接收。接收端天线之间的距离d≥λ/2（λ为工作波长），以保证接收天线输出信号的衰落特性是相互独立的，也就是说，当某一副接收天线的输出信号很低时，其他接收天线的输出则不一定在这同一时刻也出现幅度低的现象，经相应的合并电路从中选出信号幅度较大、信噪比最佳的一路，得到一个总的接收天线输出信号，如图1所示。这样就降低了信道衰落的影响，改善了传输的可靠性。该技术在模拟频分移动通信系统（FDMA）、数字时分系统（TDMA）及码分系统（CDMA）中都有应用。
智能天线是一个天线阵列，如图2所示。它由N个天线单元组成，每个天线单元有M套加权器，可以形成M个不同方向的波束，用户数M可以大于天线单元数N。根据采用的天线方向图形状，智能天线可以分为2类：多波束天线和自适应天线阵。
多波束天线利用多个并行波束覆盖整个用户区，每个波束的指向是固定的，波束宽度随阵元数目而定。随着用户在小区中的移动，基站相应选择不同的波束，使接收信号最强。但是由于它的波束不是任意指向的，而只能对当前传输环境进行部分匹配。当用户不在固定波束的中心处，而处于波束边缘时，且干扰信号处于波束中心时，接收效果最差，所以多波束天线不能实现信号最佳接收。但与自适应天线阵相比，它具有结构简单、无须判断用户信号到达方向以及响应速度快等优点。更主要的是，上行链路的同一波束也可用于下行链路，从而在下行链路上也能提供增益。但是由于扇形失真，如波束间方向图的区别，多波束天线获得的增益与角度成非均匀分布。它在波束间的区别有时会达到2dB，还有可能由于多径或干扰的影响，它们锁定在错误的波束上，因为它们无法抑制和有用信号处在同一波束内的干扰信号。多波束天线又称波束切换天线，实际上我们可将其看作是介于扇形定向天线与全自适应天线间的一种技术。多波束天线中值得研究的有以下内容：如何划分空域，即确定波束的问题，包括数目和形状；挑选波束的准则；波束跟踪的实现，主要指的是实现快速搜索算法等；切换波束与自适应波束成型的理论关系等。
3.自适应天线阵
自适应天线阵（Adaptive Antenna Array），最初应用于雷达、声纳、军事方面，主要用来完成空间滤波和定位，如相控阵雷达就是一种较简单的自适应天线阵。自适应天线是通过反馈控制方式连续调整本身方向图的天线阵，其方向图与变形虫相似，没有固定的形状，随着信号及干扰而变化。一般采用4～16个天线阵元结构，阵元间距1/2波长，间距过大则各接收信号相关程度降低，间距过小则会在方向图形成不必要的副瓣。智能天线采用数字信号处理技术（DSP）识别用户信号到达方向，并在此方向形成天线主波束，提供空间信道。由于自适应天线能形成不同的天线方向图，并且可以用软件设计完成自适应算法更新，自适应地调整方向图，可以在不改变系统硬件配置的前提下，增加系统灵活性，所以又被称为软件天线。自适应天线阵的缺点是算法较复杂，动态响应速度较慢
自适应天线研究的核心是自适应算法，目前已提出很多著名算法，概括地讲有非盲算法和盲算法两大类。非盲算法是指需借助参考信号（导频序列或导频信道）的算法，此时收端知道发送的是什么，进行算法处理时要么先确定信道响应再按一定准则，比如最优的迫零准则（Zero Forcing）确定各加权值，要么直接按一定的准则确定或逐渐调整权值，以使智能天线输出与已知输入最大相关，常用的相关准则有MMSE（最小均方误差）、LMS（最小均方）和LS（最小二乘）等。盲算法则无需发端传送已知的导频信号，判决反馈算法（Decision Feedback）是一类较特殊的盲算法，收端自己估计发送的信号并以此为参考信号进行上述处理，但需注意的是应确保判决信号与实际传送的信号间有较小差错。盲算法一般利用调制信号本身固有的、与具体承载的信息比特无关的一些特征，并调整权值以使输出满足这种特性，常见的是各种基于梯度的使用不同约束量的算法。非盲算法相对盲算法而言，通常误差较小，收敛速度也较快，但需浪费一定的系统资源，将两者结合的有一种半盲算法，即先用非盲算法确定初始权值，再用盲算法进行跟踪和调整，这样做一方面可综合两者的优点，一方面也是与实际的通信系统相一致的，因为通常导频符不会时时发送而是与对应的业务信道时分复用的。
需要注意的是，智能天线对每个用户的上行信号均采用赋形波束，但当用户没有发射，仅处于接收状态时，又是在基站的覆盖区域内移动（空闲状态），基站是不可能知道该用户所处的方位，只能使用全向波束进行发射（如系统中的同步、广播、寻呼等物理信道），即基站必须能提供全向和定向的赋形波束。这样一来，对全向信道来说，将要求高得多的发射功率，这是系统设计时所必须考虑的。
4.智能天线的应用实例
目前已经有一些智能天线投入了商用，如上海联通使用了美国Metawave公司的SpotLight GSM智能天线系统，取得了良好的效果。SpotLight GSM天线属于多波束智能天线，它用4个30°天线代替一个120°扇面天线。系统依靠专利的最佳波束选择算法转换发射和接收波束。射频能量在每一时隙在一指定的30°波束内而不是整个120°扇面中作下行线发射，所以同信道干扰在邻近蜂窝中大大减少。同样，对接收同信道干扰的开放波束也有效地从120°减到30°。这样，相对于单一120°扇面天线，30°天线有效地降低了4倍的同信道干扰，理论上相当于6dB的C/I改善。这个增益使得通信信道的上行（手机-基站）和下行（基站-手机）都得到了改善。在上行方面，安装了智能天线系统的小区的载干比得到了增加；而在下行方面，原有的那些可视范围内的同频小区的载干比得到了增加。如果要保持原有的C/I值，则可以采用更密集的频率复用方式，从而提高了系统容量。SpotLight GSM执行波束转换，无须与基站的额外通信，所以SpotLight GSM系统的安装不增加基站通信负荷。事实上，由于无效试呼以及干扰或不良覆盖引起的重拨减少，基站处理器的负荷也降低了。此外，在测试中还发现在使用了智能天线的小区中，不仅小区中的网络容量和质量都得到有效地提高，小区中手机的平均接收功率和发射功率都下降了2～3dB，尤其是手机的发射功率，下降为原来的54%，而手机以满功率发射的比率也从22%下降到8%。SpotLight GSM智能天线通过降低手机的收发功率减少了手机电磁波对人体的辐射，并通过提高网络的容量和质量，减少了小区中所需建立的新基站，因此有“绿色天线”之美称。
5.总结
天线作为移动通信的重要组成部分，在提高网络性能、改善网络质量等方面起着巨大的作用。近年的智能天线更是代表了移动通信天线技术的发展方向，它已经在实际应用中表现出了极大的优势，但在加快波束赋型响应速度及切换等方面还需进一步的研究和改进。
参考文献：
[1]W.C.Y.Lee.移动蜂窝通讯/模拟和数字系统[M].电子工业出版社，1996.
[2]赵荣黎.数字蜂房移动通信系统[M].电子工业出版社，1997.
[3]卢尔瑞，等.移动通信工程[M].人民邮电出版社，1988.
[4]赵爱民，等.分集技术及在联通移动网中的应用[J].电信科学，1999（11）.
[5]谈振辉，等.智能天线技术[J].中国无线通信，2001（5）.
[6]杜志敏，等.智能天线技术简介[OL].http：//www.mobileclub.com.
作者简介：高峰（1975—），女，大学本科，山东省广播电影电视局蒙山转播台工程师，从事广播电视发射转播技术方面的工作。
定向天线技术环境监测论文范文第2篇
1 套管钻井技术的过程和优势
与传统的钻井技术相比, 套管钻井更有更高效和安全的钻井效果, 以套管作为钻柱进行钻井, 通过套管的作用向井下进行机械能和水能的传递, 从而得到更好的钻井效果。在套管钻井技术中, 钻具组合是必不可少的一部分, 一般安装在套管柱的下面, 在钻井过程中一般是可以回收的。当完成了一定阶段的钻井距离之后, 将套头留在井眼里, 井底部的钻具组合则需要采用钢丝绳等从井底去除。而套管柱还是留在井内的, 然后进行固井作业。在使用套管钻井技术钻井的过程中, 不需要进行常规的起下钻作业, 传统钻井过程中的下套管以及气钻等过程都可以省略, 不仅可以有效的节约钻井时间, 钻机的费用也可以节省, 从而有效的控制了钻井成本。很多研究都表明, 和传统的钻井技术相比, 套管钻井可以节约30.0%左右的钻井时间。在使用套管钻井技术钻井的过程中, 套管一直停留在井眼中, 因此可以使井内的流体流动的速度大大增强, 提高了井内看起的流通, 有效的避免了空气膨胀的现象, 提高了钻井过程中的安全性。不仅如此, 通过套管钻井技术的使用, 还可以有效的减少井壁坍塌事故的发生, 减少钻井过程中安全事故的发生。
2 套管钻井技术在定向井中的应用
2.1 可回收钻具组合在定向井钻井中的应用
可回收钻具组合套管钻井技术是属于套管钻井技术的一种, 之所以称之为可回收钻具组合套管钻井技术是因为其在钻井过程中, 钻具组合是可以回收的。在钻井过程中同时也进行下套, 实现一边钻井一边下套, 可以有效节约钻井时间, 提高钻井效率。在完成钻井之后, 只需要将套管留在井内, 而钻具组合则进行回收, 将其回收至地面。钻具组合的回收一般通过钢丝绳来实现, 回收之后又可以将其使用到下一轮的钻井过程中。采用可回收钻具组合套管钻井技术进行钻井, 在钻井过程中, 钻具组合在套管内侧会发生大幅度的摆动, 这种摆动会影响整体的钻井效率, 还会对钻具组合造成一定的损害。因此在钻井过程中, 应该对这种摆动进行有效的解决。钻具组合的摆动是由稳定器来减弱的, 通过稳定器的使用, 可以有效的减少钻具组合摆动的幅度, 从而有效提高钻井过程中的效率。在使用可回收钻具组合套管钻井技术进行定向井的钻井时, 在技术上面临着两个问题, 套管由于长时间运行导致的损伤以及套管上的弯曲载荷问题。因此研究工作人员应该加强研究, 解决这两个技术问题, 从而提高可回收钻具组合套管钻井技术的钻井效率。
2.2 可钻钻头套管钻井技术在定向井钻井中的应用
可钻钻头套管钻井技术就是在定向井的钻井过程中, 按照事前设计好的钻井轨道进行钻井, 当钻到目的层之后, 将钻头停留在井底, 而并不会将其提到地面上, 固定钻井继续钻井。在完成固定工作之后, 将下一段的钻具组合放下到井内, 将上一级的钻头钻碎就可以开始下一阶段的钻井工作, 并不需要重新安装钻头, 因此称为可钻钻头套管技术。在可钻钻头套管技术中, 在钻井过程中同样会遇到一些问题, 当遇到问题时, 为了有效的解决这些问题, 就需要不断进行技术的创新和设备的创新。在我国科学技术不断发展的背景下, 我国的可钻钻头套管钻井技术也越来越成熟, 在中硬地层的钻井中以及钻软地层中都得到了广泛的应用。可钻钻头套管钻井技术中使用的可回收钻具组合套管中主要包括定向马达、稳定器和扶正器等, 都得到了不断的完善, 使整个钻具套管组合可以发挥更强的作用, 提高使用的效率和效果。近年来随着扩眼器、导向泥浆马达等的研发和应用, 套管钻井技术已经发展非常成熟, 在钻井过程中使用起来也非常方便。
3 结语
与传统钻井技术相比, 套管钻井技术在定向井的钻井过程中表现出很多优势, 可以有效的改善钻井液的水力参数, 并且更好的控制钻井液的密度, 还有效的节约了钻井时间, 提高了钻井效率, 因此得到了广泛的应用。
摘要：近年来, 在定向井钻井中, 套管钻井技术得到了广泛的应用。套管钻井技术由于在井眼中一直有套管对井壁进行强化, 从而大大提高钻井效率, 不仅可以有效的节约钻井时间, 还可以有效提高钻井的安全性, 减少钻井过程中安全事故的发生。
关键词：套管钻井技术,定向井,钻井
参考文献
[1] 吴晓亮, 徐小峰, 冯京海.套管钻井技术在定向井上的应用[J].石油钻采工艺, 2007, S1:21-24+120.
[2] 袁超, 杨波.套管钻井技术在定向井上的应用[J].化工管理, 2014, 15:123.
定向天线技术环境监测论文范文第3篇
1 设计概况
1.1 布井
根据对地热井开采多以地下含水层压力的消耗为代价, 是开采过程中地层压力逐年下降, 地热回灌技术作为有效减缓地层压力的最有效的手段之一, 甲方决定开采一口或多口与之热储层相通的定向从式井, 所布井能够增加水层的预热面积, 提高热储产量, 完善注采水一体化工艺的同时也能满足甲方的建筑供暖需求。
1.2 地层
故城县城区在构造上位于沧县隆起南部武城凸起上, 武城凸起面积1362km2, 东、西分别以沧东断裂和武城断裂为界, 东部为德州凹陷, 西部为大营镇凹陷。故城城区东北部发育一条大断层, 走向近北西, 倾向东北, 基岩断距1000m以上。武城凸起高点位置基岩埋深小于1000m, 故城城区基岩埋深2000m左右, 为奥陶系、寒武系地层。本区分布的地层由新至老分述如表1-1。
1.3 井身结构设计
依据《河北绿源地热能开发有限公司钻井工程招标任务书》、《井身结构设计方法》 (SY/T5431-2008) 进行井身结构设计。井身结构数据见表1-2。
2 技术难点
2.1 井眼轨迹控制难度大:
地热井定向井不同于常规定向井, 定向段设计要求不允许使用润滑剂, 所以在造斜的时候随着井深不断的增加位移也就随之增大, 相应的磨阻也就越来越大, 井眼轨迹不好控制。
2.2 井漏对仪器的正常工作影响大:
稳斜段所钻遇的目的层为基岩热储层, 钻至该井段会发生井漏。工程上采用常规堵漏时, 由于堵漏材料的固态颗粒大会造成造成MWD仪器驱动头堵塞导致信号弱, 严重时会导致驱动头卡死而无法工作。
3 主要定向施工措施
3.1 优选钻具组合 (BHA) 的组合方式
采用柔性双驱钻具组合。
3.2 优选钻井参数
使用PDC, 控制钻压;
控制转速, 降低地层对方位角Φ的影响;
高泵量, 有效清楚井筒内的岩屑。
3.3 定向措施
3.3.1 选用匹配的螺杆, 配合稳定的工具面来控制造斜率来达到施工要求;
3.3.2通过邻井地层资料的对比, 利用Navigator轨迹定向软件及时的控制和预测轨迹变化情况, 复合、滑动钻进相结合来使得全角变化率平稳;
3.3.3 及时的做好井眼轨迹的模拟和预测工作, 做好预留轨迹控制提前量, 避免预留量不够造成无法挽回地步;
3.3.4 控制钻压能够有效的防止井斜角过快的变化, 确保井眼轨迹光滑;
3.3.5 控制转盘转速可以防止钻具摆动幅度过大对方位造成影响。
3.3.6 及时预测井斜角α、方位角Φ提前量变化情况;
3.4 测量措施
3.4.1 优选测量仪器
考虑地热井会发生井漏状况, 在选用仪器上采用结构简化、易操作、抗干扰能力强、可打捞的正脉冲无线随钻仪器 (MWD) 。
3.4.2 优化测量方式
目前普遍采用的两种测量方式:
动态测量:所谓动态测量就是在钻完一根单根后, 上下活动好钻具无需停泵直接测量。
静态测量:每钻完单根后上下活动好钻具后在确保井下无异常的情况下, 静止钻具1分钟左右, 开泵测量。
由于故城地区上部地层蠕动快, 井壁不稳定, 易沙卡, 钻具在井内静止时间不易过长, 所采用动态的测量方法进行测量。
3.4.3 测量施工措施
对于下井仪器进行地面的组装和测试, 坚决做到测试不正常坚决不入井的原则;
每钻进一根单根时都要及时的清理钻杆滤清, 确保水眼通畅;
在测量过程中发生井漏时可停止测量工作, 强行钻穿漏层后, 观察待井下安全时再进行测量;
在测量作业时, 上下活动钻具或循环泥浆确保井下正常的前提下方可进行测量工作, 避免在测量时发生卡钻事故;
在井漏发生时, 如条件允许的情况下最好把仪器先取出再进行堵漏作业。
4 应用效果分析
目前故城已钻完2口地热井。信誉1井直井, 井深3000.33米, 井斜角偏大最大井斜角7°, 施工周期30天;信誉2井定向井采用三段制的井深结构, 完钻井深3130米, 完钻周期25天。结合邻井的实钻资料对比, 优化定向、测量措施来完成该井的施工。2井定向应用效果如下:
4.1 信誉2井施工设计
信誉2井位于河北省故城县信誉家园小区部署的一口从式定向井, 该井设计井斜19.88°井底闭合位移800米。
4.2 信誉2井定向技术
本井直井段井斜控制好, 位移小, 确保下部定向施工能够顺利进行, 按照设计要求从620米开始定向造斜钻进。
(1) 钻具组合:121/4″钻头+1.25°螺杆+308mm扶正器+定向接头+61/2″无磁钻铤*1+5″加重钻杆*14根+5″钻杆
(2) 钻进参数:钻压40-60KN转速60rpm泵量42l/s泵压15MPa
(3) 施工措施
理论上螺杆造斜工具造斜能力要大于井眼的10%-20%, 选择1.25°单弯螺杆能满足4-6°/30米的造斜率, 定向时控制好工具面左右不得超过10度左右;
定向井段:620m-827m, 设计全角变化率5°/30m。实际平均全角变化率为3.8°/30m, 最高4.5°/30m井眼轨迹控制效果好。如图4-1。
利用有利的地层倾角, 采用少定向多复合的原则, 基本复合滑动比为80%.利用复合加压自然增斜的理念。必要时进行短程起下钻, 及时的清理井壁上吸附的岩屑, 保证一个良好畅通的井眼有利于定向施工。
钻进过程中如遇到快钻时必须紧跟钻压防止掉井斜, 相反慢钻时控制钻压防止增井斜。
因为地层倾角的变化, 转盘转速的快慢能够有效的控制方位的左右摆动, 实际作业过程中方位角的变化率为1-2°/30m。
根据软件计算控制好井斜角α, 方位角Φ的提前量。中靶前方位控制在高边2-3°, 井斜控制在低边3度左右, 利用地层倾角的自然变化优势复合中靶。
定向前仪器要做地面组装、地面测试、井口测试、入井后中途测试, 到底后要和多点仪器测量结果做对比, 如遇井斜、方位误差超过1-1.5°时, 则坚决不能使用。
4.3 信誉2井稳斜段定向技术
(1) 钻具组合:8 1/2″PDC钻头+172mm螺杆+扶正器 (208-210mm) +5″无磁WDP*1根+5″加重*21+5″钻杆
(2) 钻进参数:钻压40-60KN转速60rpm泵量32l/s泵压10MPa
(3) 施工措施:
采用PDC+螺杆+欠尺寸的扶正器组合能够有效的防止井斜的增大趋势;
由于定向段良好的控制, 稳斜段小钻压, 高转速能够有效的避免井眼轨迹大幅度的发生变化;
更换钻具组合, 改变近钻头稳定器与相邻钻铤之间的距离。改变的范围为10-30米, 距离越短, 增斜率越低, 距离越长, 增斜率越高;
稳斜段施工排量控制在设计排量的上限能够有效的清除井底岩屑, 降低滑动时的磨阻;
控压、控速的方法钻进稳斜井段:872m-3130m, 整个稳斜段井斜控制在设计线上下2°左右, 方位控制在设计方位线1-2°之间, 设计全角变化率为3°/30m, 实际全角变化率平均为2°/30m, 最高2.2°/30m。由此采用上述施工方法来进行稳斜段的施工效果非常显著。如图4-2。
为了防止泥浆药剂里的固体颗粒进入到仪器内部, 在每次加单根时都要在钻杆母扣里放上匹配的滤网, 以防干扰仪器正常工作。
稳斜井段长, 在该井段测量时易发生卡钻事故, 如遇卡反应小可上下反复活动钻具, 活动开后进行测量作业, 如反应大测量, 确保安全测量。
5 认识与建议
(1) 地热井设计轨迹要简单。采用柔性定向钻具组合能够合理的解决不加润滑剂克服磨阻的作用。
(2) 通过该井的施工从中了解到了该区块地层倾角的变化规律, 今后针对类似井时能够更好的利用自然的地层优势, 结合先进的定向技术进行地热井定向井的施工
(3) 在定向段优选PDC钻头可以提高机械钻速, 减少平凡跟换钻头所消耗的时间。
摘要：随着从环保角度出发, 新能源的有效合理利用, 地热需求市场的不断扩展, 六普钻井分公司为了提高地热资源的有效产能, 不断的加大地热井水平位移来提高采收率。依靠现在不断成熟钻井施工工艺, 在此区块采用定向井工艺来满足市场的需求, 本文针对地热定向井的一些工艺和施工措施做出了一些阐述。
关键词：地热井,定向井,钻具组合,施工措施
参考文献
[1] 李小军.《河北信誉家园2井工程设计》, 2014.10.
定向天线技术环境监测论文范文第4篇
1 定向钻井技术常见问题分析
1.1 定向仪缺陷
就定向钻井技术应用实际情况来看, 定向仪作为关键设备, 主要控制石油开采方向, 是整个勘探工作的重中之重, 如果在应用过程中, 一旦出现故障, 势必会影响整个工作, 定向仪在使用过程中, 一般会出现轨道偏离问题, 影响其准确性, 难以达到预期目标, 使得工作效率大打折扣, 且会造成资源及能源浪费现象, 与我国现代石油事业发展方向相违背[1]。
1.2 定向井缺陷
定向井作为影响石油开采效率的主要因素之一, 在使用过程中, 出现问题, 严重情况下, 会造成整个开采工作搁浅, 通常情况下, 定向井出现的问题主要是轨迹、钻井旋转及井眼清洁等问题, 究其根本, 是受到钻井技术没有发挥积极作用, 进而影响到石油开采效率及速度。
1.3 定向井轨迹缺陷
定向井轨迹控制是整个过程不可缺少的环节, 且是整个施工的重要技术, 定向井轨迹技术主要是指促使钻井眼按照设计轨道运行, 促使其最终达到靶区, 具有综合性等特点, 是否按照轨迹运行直接影响钻井施工的成败, 但是, 在实际施工过程中, 实钻井眼不按照轨迹运行现象普遍存在, 并进行二次施工, 在很大程度上增加了施工成本。
1.4 钻井井斜缺陷
目前, 气体钻井技术以其自身能够实现油气层保护及提高钻井速度等优势, 在石油开采工作中得到了广泛应用, 虽然, 取得了一定成效, 但是, 美中不足的是, 钻井井斜问题始终存在, 并没有得到有效解决, 不仅如此, 国外针对于这方面的研究也不够完善, 使得系统理论及技术体系尚未构建。
1.5 井眼清洁缺陷
在石油开采工作过程中, 受到岩屑及完井电测等因素的影响, 极易产生岩屑床, 特别是井斜角45°至60°区域, 在顺着井壁下滑后, 堆积在这一区域, 直接导致井眼堵塞, 如果不能够对岩屑床进行及时清理, 会使得定向井技术效果难以有效发挥出来。
2 解决定向钻井技术常见问题的有效措施
2.1 加强技术应用宣传, 规范设备使用行为
设备能够发挥最大效用的前提是正确使用, 为了实现这一目标, 相关人员要加强定向井技术宣传, 规范人员设备使用行为, 以此来减少人为因素造成的问题, 避免设备不入键现象, 提高工作效率和质量。首先, 加强对造斜弯曲位置的调整和控制, 落实好上提与下放工作, 并控制好速度;其次, 要对现场施工环境进行及时情况, 构建良好工作环境, 并适当采取圆柱物进行施工, 最大程度上减少仪器运行过程中产生的阻力, 提高开采工作效果, 确保施工安全、可靠。
2.2 结合相关原理, 准确定位轨迹
针对井身轨迹偏离问题, 要结合相关原理及数学公式等, 将造斜点击目标点作为基础, 进行科学计算, 得出准确数据信息, 并在保证轨迹光滑的前提下, 对曲线曲率等方面进行有效控制, 不仅如此, 要建立与井身一致的泛函, 利用极值曲线方式获取结果, 为实践工作提供支持和帮助, 从而保证轨迹运行准确性[2]。
2.3 控制气体指数, 避免井斜问题
造成地层斜力主要因素在于地层倾斜角极其指数, 基于此, 针对这一问题, 可以从两方面入手:一方面, 控制气体钻井各类异性指数;另一方面, 减小地层造斜力, 进而避免井斜问题。在钻井过程中, 高速气体长期存在, 会对井壁造成一定影响, 出现冲蚀现象, 由此, 在具体施工过程中, 要加强对各个环节的管理和控制, 为石油开采工作顺利进行奠定坚实的基础。
2.4 制定定期维护方案, 及时清理井眼
针对井眼清洁工作, 要结合实际情况, 制定定期维护方案, 及时清理井眼, 主要避免振动筛的返出, 确保钻屑量正常, 并积极引进先进技术, 充分利用钻井液处理剂, 并合理调整钻井液性能等方法, 保持井眼清洁, 保证施工质量和效率。除了上述措施之外, 还需要加强对施工人员的培训, 侧重对技术操作、安全施工规章制度等方面的教育, 引导施工人员树立安全施工意识, 在具体施工过程中, 规范自身行为, 提高工作效率, 进而促使定向井技术发挥最大效用, 实现石油行业现代化建设目标[3]。
3 结语
根据上文所述, 定向井技术作为一项综合性技术, 在增加石油开采量、提高开采效率等方面占据重要位置。因此, 要加强对定向井技术的分析和研究, 了解和掌握其核心技术, 并明确其常见问题所在, 采取针对性措施, 加强技术应用宣传, 规范设备使用行为, 准确定位轨迹, 避免井斜问题, 制定定期维护方案, 及时清理井眼, 提高工作效率和质量, 进而促进我国社会、经济稳定、健康发展。
摘要：随着社会经济不断发展, 我国石油领域取得了进一步发展。定向钻井技术作为石油勘探的重要手段, 在提高勘探有效性等方面具有重要作用, 然而, 该技术存在一些问题, 在很大程度上影响勘探工作顺利进行。本文将对定向钻井技术常见问题分析进行分析和研究, 并提出解决定向钻井技术常见问题的有效措施, 旨在为我国石油事业健康发展提供支持和参考。
关键词：定向钻井技术,常见问题,措施
参考文献
[1] 朱义东, 王艳飞, 李珂.正交试验设计方法优化水平井布井研究[J].石油地质与工程, 2010, 18 (03) :259-261.
[2] 常学军, 郝建明, 郑家朋.冀东油田复杂断块油藏水平井开发技术与实践[J].石油勘探与开发, 2012, 20 (05) :12-14.
定向天线技术环境监测论文范文第5篇
1 计算机信息技术在定向钻井应用中的要求
计算机信息技术作为高效的定向钻井设计和施工辅助工具, 在进行定向钻井设计施工的相关软件设计时, 必须能够帮助我们实现对各种数据的管理和存储, 并完成定向井二维轨道、水平井三增剖面的设计以及稳斜段的设计。其次还要能够实现对钻进靶点的设计和轨道计算, 并进行自动防碰扫描。除此之外, 计算机信息技术在定向井中的应用还要求能够即时提供完井报告, 并实现对现场数据的实时传输, 为定向井钻井施工的管理和控制提供帮助[2]。
2 计算机信息技术在定向钻井中的应用
计算机技术在定向钻井中的应用, 不仅能够帮助人们处理、储存资料, 还能够通过对定向钻井的三维设计, 保证定向钻井的成功率和施工质量。一旦当钻井工作遇到困难, 利用计算机技术的分析和处理技术, 还能够有效的实现对钻进井的解救。
2.1 实现对定向钻井数据的分析和测量
目前, 计算机在定向钻井工程中已经得到了广泛的应用, 利用计算机定向钻井程序能够帮助我们实现对钻井数据的分析和测量, 我们将地面测量所得的定向井资料输入计算机, 计算机可以根据其内的模拟系统给出井身的空间资料。而空间资料则是定向钻井工程设计人员进行钻进设计的重要资料参考, 根据计算机系统模拟出的测量和井身数据, 能够方便工作人员对定向钻井进行设计并对钻进过程中可能出现的问题进行有效处理。
2.2 绘制井眼的平面图和垂直投影图
计算机系统根据工作人员输入的数据和其模拟的井身数据, 能够直接给出定向井的平面图或垂直投影图。井孔的平面图和垂直投影图能够更加直观的帮助定向钻井施工人员了解施工注意事项和施工关键技术点[3]。计算机系统测绘程序绘制的井孔平面图和垂直投影图绘制的规格还有一定的伸缩性, 能够装订于报告之中。利用测绘程序, 工作人员不用再进行费时费力的人工绘图, 有效的避免了绘图中的错误和失误。
2.3 帮助工作人员检验井身设计靶点准确度
计算机技术能够帮助工作人员使井孔测量上的不确定性达到数量化。工作人员将测量档案资料输入软件, 计算机可以利用程序绘制出定向井靶点位置的三维空间椭圆体, 并对井身设计能够击中此椭圆进行分析, 比如说当我们将某井身和测量档案数据输入程序后, 计算机软件通过分析和计算会给出结论, 此井可以99%击中此椭圆。一般来说, 椭圆越大击中的可能性越高, 而椭圆的大小则会根据工作人员设计进行判断分析。通过该程序, 设计人员能够准确了解该井设计与实际要击中目标相差多少, 并针对出现问题的原因进行合理的计划改善, 避免定向井在施工时路径错误击中临近的井, 带来经济损失。
2.4 帮助设计人员预测某一地层的上漂率、偏移率与倾斜度
有经验的定向钻井人员, 利用计算机软件, 能够预测钻头经过某一特定地层时的上漂率、偏移率与倾斜度, 并给出方向、钻压、旋转速度与钻井时间之间的函数关系。该程序利用一个类似井的档案资料, 与设计人员输入的数据进行分析比对, 绘制出倾斜度和方位与测量深度或垂直深度的函数关系图。定向钻井设计人员参照周围各井的偏移图, 便可推知在穿过已知某特定地层应采用什么样的特殊井底总装。这点在决定新井的钻井方案时特别有用。
2.5 计算二井间最短距离
随着多丛井在油气藏开发中的广泛应用, 人们对多丛井的设计越来越重视。在多丛井的设计中, 对二井间距离的计算是保证定向井施工准确性和已完井眼安全的前提。利用计算机软件, 设计人员输入临近两井的相关档案和地面位置等资料, 计算机可以自行分析并求出二井间之最短距离。依此软件程序可制出井距与井深之间函数关系或据此找出二井之间唯一最短距离。本邻近作业程序的输入包括测量两个井的有关档案资料和地面位置。
2.6 绘制地区井群图
地区井群图能够直观的使设计人员在进行新井设计时了解地区的井群分布及使用现状, 帮助设计人员进行新井的建造设计。地区井群图还是钻井工作开展及井群维护的重要资料参考。地区井群图绘制程序可以根据现存测量档案, 在一张图纸上可绘制多达100多个井身资料。还可绘制当今世界上正在钻进的最复杂的井群图。这些图肯定会有助于提高定向钻井工作的总效率。此程序还可提供构造图表记录, 从而大大加强了定向钻井的设计和研究工作。
3 结语
计算机技术在定向井中的应用, 已经延伸到定向井设计、施工监控、解救井建设等多个领域, 并取得较好的应用成果。相信随着我国计算机技术在定向井设计和施工领域技术的不断进步, 计算机信息技术必然会为定向井的设计、施工, 以及定向井技术的发展贡献力量, 促进我国对非常规油气田的开采和海上油气资源开采技术的发展。
摘要：近年来, 随着我国社会发展对能源的需求量逐渐增大, 定向钻井技术已经成为我国能源领域重点研究和发展的内容之一, 如何更好的应用计算机技术, 促进定向钻井技术的发展和应用, 对我国石油资源的可持续利用有重要影响。
关键词：计算机信息技术,定向钻井,应用
参考文献
[1] 光新军, 王敏生.新型旋转导向工具在页岩气开发中的应用[J].石油机械.2014 (01) .
[2] 王敏生, 光新军.页岩气“井工厂”开发关键技术[J].钻采工艺.2013 (05) .
定向天线技术环境监测论文范文第6篇
1定向井的空气钻井技术分析
1.1空气动力马达
空气动力马达在定向井的钻井工作中是常用的设备之一, 工作原理是通过压缩机压缩空气使其成为设备运转的动力, 带动钻井钻头运动对地层岩石进行切削, 同时在钻头钻进的过程中还可以将地层岩石切削产生的粉末通过高压气流携带到地面。
目前, 很多型号的空气动力马达在定向井的钻井工作中得以使用, 其中Navi~Drill钻井马达是空气动力马达的开山之作, 在许多定向井钻井工作中都得到了运用。具体说来, 该型井下马达在雾化、泡沫和空气作为循环介质的定向井钻井工作中都得到了使用。通过一系列钻井实验表明, Navi~Drill空气动力马达在雾化、泡沫和空气为介质的定向井中具有很高的钻井效率, 而且钻井成本低廉, 安全性很高。
1.2空气泡沫钻井
在裂缝发达、地层破碎多或是易产生漏失的地段的定向井钻井作业当中, 空气泡沫钻井是比较适用的。在进行钻井的过程中当中, 经过空气压缩机将外部空气压缩成为高压气流, 通过钻柱上的水眼进入到定向井下的马达内, 以此对马达转子进行驱动, 从而带动钻头对岩层进行切削, 并将岩屑带出地面。 再将泡沫混入到空气流当中, 对马达和钻头进行润滑, 确保设备的安全和高效。空气泡沫钻进的空气泡沫流体中不存在固相颗粒, 不会对油气层形成污染。同时, 由于其密度较低, 不会引起地层漏压对定向井造成危害[1]。不仅如此, 这种方法还可以达到平衡钻井, 不会产生传统钻井方法中的泥浆, 对环境破坏较小。
1.3技术要点
若是要利用空气泡沫钻井必须明确相关的技术要点。首先, 需要对空气排量进行换算。一般情况下, 将钻井作业时的正常液体泥浆使用量按照一定的关系系数换算成为空气流量, 其关系系数为l L/min (泥浆) =30~33L/min (空气) , 按照这样的关系系数就可以将泥浆使用量换算称为空气流量。在此基础上, 需要对泡沫的混入量进行计算, 其可以按照一定的经验关系得到。通常情况下, 空气流量在100L/min~126L/min范围时, 泡沫的混入量在38L/min~380L/min范围。其中的浮动值可以根据定向井的实际情况进行选取。然后需要对压力进行计算, 由于这种钻井方式对稳定性的要求较高, 因此, 利用连续的高压气流作为钻井动力, 需要对压缩空气的压力进行实时监测与控制。在用量上, 其一般是液体泥浆的两倍压力。润滑剂是保持钻井设备维持连续运转的关键, 若是空气较为干燥, 就会导致钻机转子和定子之间产生较大的摩擦, 进而使得设备寿命和性能下降。因此, 需要结合实际情况, 对润滑剂进行合理选择, 具体配方为液体皂1.8~3.8L, 石墨铅粉1.5到2.2kg, 胶结剂0.2到0.4kg, 油每小时0.4到0.6L。在钻头选择上, 应该选择轴承密封性能好, 且对空气机压力需求小的钻头。值得注意的是, 下井钻头不宜设置喷嘴。
2定向井测量技术分析
在定向井的钻井过程中进行测量是保证钻井工作符合要求的关键。由于空气泡沫不会使用传统的泥浆, 因此无法使用依托泥浆进行数据传输的测量系统。在这种情况下, 基于电磁波的MWD随钻测量系统就成为了最佳选择, 以此对定向井钻井过程的随钻测量、实时控制、数据传输等工作进行实现。
MWD随钻测量系统是以电磁波技术为基础, 对井下的各种数据进行测量, 其测量速度能够达到普通泥浆脉冲测量系统的几倍。MED随钻测量系统的基本参数为44.45mm外径、可与79.63mm~241.30mm的钻头进行配合使用。其工具的长度范围一般在8.23到9.75m之间, 测量点和工具底部的距离达到了0.92~1.23m[2]。在该套测量系统当中, 其包含了诸多传感器, 主要有测斜仪、工具面、震动频谱、伽马仪、导向传感器以及方位仪等。通过这些大量的传感器, 可以对定向井钻井过程中产生的各种数据进行精确全面的测量, 再将其运用到各项具体的工作之中。
通过实际运用, MWD随钻测量系统表现出了显著的优势, 其可以分为以下几个方面。一是能够在普通的泥浆环境下运行, 适用性较强。二是可以在定向井井口没有出现泥浆返出的条件下进行操作。三是可以在空气、氮气、天然气等多种泥浆环境下进行操作。四是能够实现双向通讯, 功能强大。五是压力降很小, 设备损耗低, 可以长时间使用。
3结语
空气泡沫流体技术在定向井钻井中的实际应用, 表现出了低污染、高效率的显著优势, 促使其实际运用不断广泛。在钻井过程中, 根据空气泡沫流体技术的原理特点, MWD随钻测量系统是比较贴合该技术的测量系统, 通测斜仪、导向传感器以及方位角等测量工具, 对定向井的钻井工作全面掌控, 如此可以最大程度保证定向井的钻井效果。
摘要：在石油开采中定向井的作用很大, 其钻井工作也是非常重要的一项工作。空气钻井在定向井中的应用表现出了不小的优势, 得到了业界的广泛使用。基于此, 本文就针对定向井的空气钻井技术作了简要分析, 然后探讨了其对应的测量技术, 希望可以对相关工作起到一定的参考作用。
关键词：定向井,空气钻井,测量技术
参考文献
[1] 杨海平.泡沫定向钻井技术在涪陵焦石坝地区页岩气井的试验[J].石油天然气学报, 2013, 12:121~124+8.