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1、APSAPS公司技术宣讲公司技术宣讲交流目录COMPANY公司介绍PRODUCTS产品介绍BACKGROUNDERS背景资料Introduction介绍MWD随钻测斜PulserDesign脉冲器原理InfrastructureandAssets设施设备WPR随钻测井PropagationResistivity电磁波电阻率原理CompanyVideo公司录像DrillingOptimizationRSM旋转导向FormationEvaluation地层评价WPRCases实际测井资料：CanadaChinaVibrationPrediction,MeasurementandControl振动预
2、测、测量和控制HALT/HASS试测RussiaAVD主动式振动优化仪DDM钻井监测短节Introduction介绍3APS成立于1993超过25年专业化MWD/LWD设计、开发、制造经验四大服务公司之外开发MWD/LWD经验最为丰富的公司超过35%的工程技术人员来自原来TelecoOilfieldServices的设计团队，Teleco是世界上首台商用MWD的开发制造商独立的制造商历史与现在4全球第二大独立的MWD/LWD制造、供应商四大服务公司重要的供应商和合作伙伴：Schlumberger,BakerHughesINTEQ,Halliburton,Weatherford,GE,CNPC,
3、COSL工业界公认的最佳泥浆脉冲器井下振动分析、预测、利用的领导者全球超过700支脉冲器、280套MWD系统在作业完全的产品工程、设计、支持、测试能力拥有25项专利，6项在申请专利,5项DOE大奖历史与现在5重点产品和目标核心生产线:MWD&LWD测量工具钻井工具旋转导向螺杆(RSM)振动工具AVD,VMS&,ShockIsolators产品目标:#1：2013年成为独立的MWD/LWD系统供应商#1：独立的旋转导向工具供应商#1：可靠性/高质量/客户支持#1：技术&创新6新的技术用来降低钻进成本提高可靠性更高的产品来服务市场WPR：电阻率工具EM：与泥浆脉冲集成的电磁波传送技术HDR：高速数
4、据传输脉冲器RSM：旋转导向螺杆AVD：智能振动控制仪DDM：钻井监测短节能力发展7CurrentFutureAPSlocationsDeployedSystems全球产品布局图示8InfrastructureandAssets设备设施9资源与设施工厂Connecticut总部拥有60,000平方尺的设计、测试和制造中心休斯敦拥有20,000平方尺的销售、维修服务中心阿联酋迪拜拥有5,000平方尺的销售、维修服务中心2000平方尺的中国成都维修服务基地设备业界前10的名制造能力多相流循环模拟体系(650HP,700lpm,1000psi)高温高压全尺寸压力测试罐(27000psi,200,5m
5、)振动测试台、环境应力测试箱全尺寸工具疲劳强度及可靠性试验架HALT/HASS(-50-200,0-50g)综合的ERP管理系统10公司地点Houston中心JebelAli中心Wallingford,CT总部成都中心11机械加工能力拥有现代化一流的数控机床能够加工大至10-”x20的工具短节3-4&5轴各式数控机床4-5轴数铣、车综合性加工中心数控的深孔钻、侧孔钻激光对焊机数字化生产12机加工中心13加工中心14电子实验室15客户支持与服务众多的维修中心Houston;Dubai;Nizhnevartovsk;Wallingford,CT;Chengdu,China丰富的库存为客户快速提供各
6、种消耗配件负责任的客户支持工程师队伍脉冲器10天返修承诺探管10天返修承诺，APS提供替代探管客户支持网站维护培训提供完善的支持仪器和工具16MWDSureShotMT随钻测量工具MWDSureShotTM系统7年现场服务历史，近300套系统为超过90多家用户服务泥浆脉冲与电磁波传输方式集成1.50bps-4.0bps传输速度3.5”-9”BHA范围175，20000psi标配是WPR，RSM，PWD，AVD等工具的平台适用各种泥浆体系，过平衡、欠平衡体系开放式系统设计特点是高温和深井18MWD最新发展无刷电机动作控制高可靠性没有电刷和整流器减少30%的工作电耗和70%静止电耗带2,400小时
7、的诊断内存脉冲器的轴磁耦合改进FlowStat的改进改善了FlowStat在各种温度下的表现深度跟踪系统集成到SIU深度跟踪系统和解码集成到同一个箱子降低了成本和空间要求19MWD最新发展新的井下CPU编码电路板32MB内存更低的电耗更高的作业温度改善了电能管理系统新的电路板工作耗电更低改善的电能管理系统将把没有工作的元件关闭振动监控模块测量并记录轴向、横向和Stick-slip实时传输传输速度提高DSP20SureShot简装地面系统21SureShot简装地面系统Printrex log plotter Surface Interface Unit (SIU)Rig floor displ
8、ayHookload sesor anddraw works encoder22SureShot重装地面系统SIU Surface Interface UnitBlade ComputerKey board and monitor23司钻房显示器24现场测试箱自动检测坚固耐用行/不行简单逻辑指示灯显示颜色区分25SSCC截屏26MWDSureShotTM系统27固定式与可打捞式可打捞配置固定、不可打捞式配置28可打捞式脉冲器可打捞式脉冲器Pulser ShroudMuleshoe StingerRotorStatorSpearpoint29旋转脉冲器业界最强劲的脉冲器，往复式振荡运动专利的防堵
9、“openflow/singleflowpath”设计专利设计，服务油田超过7年超过700脉冲器正在作业被许多不同的MWD系统采用Schlumberger，BHI采用，美国30%Tensor系统采用可打捞和固定式配置现场维护内存诊断能力1.5bps-4.0bps数据传输速度30SureShot电池组标准LiDD-cells电池组每组电池可连续作业140150小时组装和更换电池组十分简单提供合格的供应商名单测试、批准合格的供应商31涡轮发电机175操作温度150W发电能力当TA工作时不会消耗电池大范围泥浆排量可代替电池组200可选32SureShotTM带涡轮发电机6-3/4in.FlowSub
10、Configuration4-3/4in.FlowSubConfiguration333-1/2in小井眼脉冲器3-1/2in.FlowSubConfiguration34模块间的连接可靠的旋转连接方式军用Deutsch22conductorconnectors，为MWD各个模块间提供可靠的连接方式最强的压力外筒连接避免失效的机理:没有拉伸、扭转和弯曲载荷没有接触失效没有断裂、磨损或湿连接没有冲蚀35APS APS 脉冲器服务例子脉冲器服务例子2WellsTexasPanHandleDepth7,200MW15.8 ppg.Temp.160 FProblemsSeveresolidscontr
11、ol&LCMproblems.Holesinshakerscreens.Motorandtopsubcompletelypluggedoffwithsolids.ResultsAPSpulserstillpulsing&unplugged.AllsolidspassedbyAPSpulserlandingbelowinMudmotor.Trippedtounplugandimprovesolidscontrolonrig.36SureShot定向和伽玛探管APS设计并制造探管定向探管可带32MB内存175作业温度自然伽玛探管RuggedNaIscintillator/photomultipli
12、ertube(PMT)业界公认优秀的供应商37PWD随钻测压测量井底环空压力测量井底钻具内压力集成到SureShotMWD测量ECD&ESD测量Surge&Swab实时38ElectromagneticTelemetry电磁波传输方式39APS电磁波MWD系统集成成熟系统，第三代电池波厂商与固定式泥浆脉冲方式集成一起与泥浆脉冲方式可以现场互换与泥浆脉冲方式共享井下供电、测量模块共享Sureshot地面系统APS改进系统40电磁波信号传输系统发射天线绝缘短节EM电子模块MWD悬挂短节流量控模块欠平衡钻进空气或泡沫钻进极高LMC41绝缘短节MWD悬挂短节电磁波信号传输系统电磁波信号传输系统悬挂扶正
13、器发射天线EM 电子模块42EM 绝缘短节EM 发射天线EM 电子模块MWD 悬挂短节扶正器电磁波信号传输系统43图示44电磁波信号传输系统即插即用特性，与泥浆脉冲现场互换使用根据岩性自动调节信号强度，优化电耗新一代的地面接收系统，提高了弱信号的灵敏度特殊设计的绝缘短节，提高了绝缘特性TA-增强了发射信号强度、不受电池限制45电磁波信号传输系统电磁波信号传输系统46电磁波信号传输系统电磁波信号传输系统47WPR：电磁波电阻率工具48WPR：电磁波电阻率工具APS生产的电阻率LWD名称是WPR，是WavePropagationResistivitySub的简称。该工具是双频、双间距、带真实实时补
14、偿的随钻测井工具WPR可以应用于各种类型的井眼，可进行地质导向、井眼纠正、孔隙压力趋势分析、套管下深选择、代替测井、起钻测井作业等。WPR可以用于各种类型的泥浆，油基和水基，为作业者提供实时地层电阻率数据。高精度的测量数据也储存在工具的内存中，便于起钻后精确分析。APS提供完整的地质导向软件用来计算和分析。49SureShot 带电阻率 WPR50WPR 背景在电阻率工具上有丰富的、被实践验证的经验和积累设计、制造GE Centerfire电阻率工具 与BHI MPR类似采用油田普遍使用的材料和被证明了的技术采用被实践证实的原理技术上由ex-Teleco/BHI电阻率工具高级工程师带队产品水平
15、与目前主要服务商的同类产品相当51WPR基础规范外径: 3.5 in. (89 mm), 4.75 in. (121 mm), 6.75 in. (171 mm), 8.0 in. (203 mm)通过RS-485Interface与 APS SureShot MWD 相连接两种操作频率： 2 MHz and 400 kHz内存: 32 MB由2x 3x 36v电池组或1x 涡轮发电机+0x 2x电池供电可实现LWD 和 “Measurement After Drilling” (MAD)作业模式测试/编程/下载数据等高安全性设计8.0 in., 6.75 in. and 4.75 in. 尺
16、寸的工具可集成随钻测压最高作业温度：175最大承压: 20 kpsi (137.9 MPa)52WPR工作原理TR1R2幅度差相位差从发射极发出的电磁波，通过地层到达中间的接收天线，由于地层的导电性不同，因此电磁波到达接收天线处出现相位差和幅差。由于不同的地层出现相位差和幅差不同，故可以判别地层。电磁波的传导受井眼情况的影响较小WPR工作原理示意图53WPR补偿原理WPR工作原理示意图对称天线结构设计可实现最佳井眼补偿补偿可提高测量精度、消除接收天线和电路板测量漂移接收天线置于仪器中间位置，可消除测量时间差造成的补偿误差T2T4R2R1T3T1mm-914.40-571.50-107.9010
17、7.90571.50914.40APSWPR补偿原理 T2 T4 R2 R1 T3 T154WPR 优势真实直接的井眼补偿，而不是复杂的运算补偿钻进时提供实时补偿的电阻率测量由设计消除了接收天线的漂移 T2 T4 R2 T3 R1 T155WPR 优势工业界标准的频率和天线间距业界最佳的脉冲发生器，正脉冲、顶置高速数据传输，泥浆与EM电磁波集成传输提供随钻测压PWD集成井下涡轮发电机供电，没有电池的限制 提供地质导向软件和培训现场操作简单容易、可靠性高天线现场容易维修更换不含湿连接56Catoosa,OK现场测试2009年2月11-12日57Samoltor油田现场测试2010年4月27日58
18、WPR 提供随钻测压PWD选择59Drilling OptimizationRSM旋转导向螺杆60RSM优点大幅提高ROP提高轨迹控制精度提高轨迹质量延长钻进井段提高井眼清洁状况降低钻井综合成本61旋转导向螺杆(RSM)旋转导向螺杆*“推钻头式”，全旋转定向、稳斜、垂直钻进导向部分被集成在泥浆螺杆的轴承壳体内，上面与标准螺杆动力相连*US Patent #7,389,830, issued June 24, 2008 62独特设计所有部件全部旋转独特设计与普通螺杆连用充分发挥泥浆螺杆与顶驱的动力所有泥浆螺杆均可采用不影响钻头水利参数的设计带“近钻头”参数密封轴承每周导向块伸出一次导向块伸出力量
19、、距离固定63RSM与螺杆动力部分泥浆螺杆动力部分5.24米柔性短节1.52米RSM 4.42米 导向块短距传输CV Joint (customer) 64关键点交流发电机交流发电机 利用螺杆转子转动发电利用螺杆转子转动发电 叶轮泵叶轮泵 由螺杆转子驱动，为导向块提供液压动力由螺杆转子驱动，为导向块提供液压动力 导向块导向块 “ “推钻头推钻头” ” 式控制式控制导向探管导向探管 测量井斜和提供动态工具面测量井斜和提供动态工具面控制电路控制电路 根据工具面，控制导向块伸出时间根据工具面，控制导向块伸出时间65主要部分主要部分下密封轴承驱动头液力泵和传动轴6 个控制仓:1. 交流发电机/整流器2
20、.交流发电机控制电路3. 控制电路4. 导向探管5. EM 短距传输6. GM 预留上密封轴承滑套式扶正器3个导向块66可调试导向块67旋转导向系统旋转导向系统68目前规格工具外径6.75”总长11.13m导向部分长度5.30m螺杆动力长度5.24m导向部分最大外径7.88”导向块推出外径8.5”,8.75”泥浆排量1100-2300lpm螺杆转速90-175rpm钻柱转速20-150rpm钻头扭矩8200ft-lbs造斜率0.5-5.2/30m最大作业温度150最大承压20000psi69操作模式垂直钻进模式VDM直井段钻进保持井斜尽可能地小，井眼近似垂直导向模式RSM工具面由MWD提供，工
21、程师调到设计方位Downlink 具体的造斜率稳斜钻进模式TAH 稳斜段钻进自动保持当前井斜钻进Downlinks调整方位漂移70如何工作的？-钻进磁力计用来测定转速和磁工具面加速度计用来测定井斜和高边工具面控制电路决定每个导向块在指定的方向上推出来导向力的大小由导向块伸出时间长短决定（最大到1/3圈)每个导向块每圈伸出一次71测斜时，RSM探管测量磁工具面和井斜 控制电路根据工具面伸出导向块和决定时间导向力根据井斜值的大小自动调节在接近垂直时将减小导向力自动操作垂直钻进VDM72RSM 的工具面调整到设计的方位(一次性的操作)造斜率/降斜率是通过downlink告诉工具的控制电路测量钻具旋转
22、速度，并反向推出导向块定向井工程师根据实测对方位进行调整，Downlink造斜率/降斜率旋转导向RSM73达到设定的井斜角时，RSM用最小的导向力来维持井斜角在测斜时，RSM测量MTF, GTF, INC:决定降斜或增斜趋势决定维持井斜角度所需要的导向力决定导向矢量来维持井斜值现场工程师通过Downlink来控制方位的漂移：向左/右推出漂移被纠正后，重新设置稳斜钻进TAH74通过开关泥浆泵来向下通讯，无需特殊设备简单、可靠、模式少“Dips” & “blips” ：排量变化大于378lpm,触发一个操作模式变化的信号排量升降变化 50 gpm, 600 pulser units Used by
23、 many MWD companies in multiple architecturesFixed mount & retrievable151MudPulserTypesNegativePulseSondex-GeolinkHalliburton-SperrySun(BGDtool)BHI,AccutrakPositivePulsePilot-assistedvalveTensorBlueStarNewsco-CamberBHI-Navitrak,UPUPathfinder,MOPHalliburton-SperrySun,HDS1Closed-looppoppetvalve(BHI-Te
24、lecodesign)Siren(Schlumberger)Rotaryoscillatingvalve(APS)152MudPulserTypesNegativePulseLargelyobsoleteexceptforGeoLinkGeolinkHalliburtonBGD(Obsoletebutstillbeingruninselectiveareas)SperrySunNegativepulsetoolshavebeenobsoletedinfavorof“MarkSeries”ofpulsersBakerHughes,AccutrakObsoletebyTeleco,NaviTrak
25、,andUPUPilot-assistedvalvesTensorBakerHughes-Navitrak,UPUBlueStar(nowG.E.)WasaG.E.copycatdesignPathfinder,MOPHalliburton-SperrySun,HDS1Closed-looppoppetvalvesBakerHughes-TelecodesignSperrySunMarkdesignShearvalvesSchlumberger-Siren(continuousrotation)APS-OscillatingRotaryPulserBakerHughes-Oscillating
26、RotaryPulser(BHIlicensedAPSdesign)153MudPulserTypes154NegativePulseValvesPrinciplePressurepulseisgeneratedbyportingdrillingfluidfrominsideoftooltotheannulusviaaslidingvalveAdvantagesValvedesignisfairlysimpleDisadvantagesOldTechnologyAllmajorservicecompanieshaveabandonedthisdesigninfavorofpositivepul
27、seDecodingisnotasreliableaspositivepulsePulseheightisafunctionofPthroughthetool;requiresarestrictorwhichisgenerallydisfavoredbyoperatorsPronetowashout,valveleakscancausecatastrophictoolwashoutManyoperatorswillnotrunnegativepulsetoolsNotretrievableNotverytoleranttodebris&LCMSlow155Pilot-assisted Valv
28、esAdvantagesLow power requirementLow purchase costAdaptable to retrievableDisadvantagesPoor LCM toleranceValve wears quickly because seals are mud lubricatedUnpredictable valve performance because pulse generation is dependent on mud properties and hydraulicsLow data ratePoor reliability: P2)With pi
29、lot valve (30) open, pressure in cavity (42), P2 = P2With pilot closed, P2 = P1Area difference across front of cavity causes piston (34) to move forward, partially closing orifice, and generating pulseRalph F. Spinnler, U.S. Pat. #3,958,217, “Pilot Operated Mud-Pulse Valve,” May 18, 1976.157Closed-l
30、oop Poppet ValvesAdvantagesVery debris tolerantValve actuation is independent of fluid properties (direct drive)Large positive pulse capabilityRobust design (highly reliable): 1000 hrs. MTBFDynamic seals are oil lubricated; no mud hydraulicsModerate data rateDisadvantagesHigh power consumption - imp
31、ractical to use with battery toolsExpensiveRequires skilled technicians & clean room environment for maintenanceNot retrievable158Mud SirenAdvantagesHigh data rate capabilityVery debris tolerantValve operations is independent of fluid properties (direct drive)Robust reliable designDisadvantagesCompl
32、icatedLimited pulse heightNot retrievableSchlumberger patent159APS Oscillating Rotary Pulser (Shear Valve)AdvantagesContinuous improvement program 1,000 hours MTBFF Very debris tolerant. Patented open flow design resists jammingValve actuation is independent of fluid properties (direct drive)Pulser
33、memory records critical operating parametersMagnetic coupling eliminates high speed sealLow to medium power requirements; motion across mud flow, not againstDynamic seals are oil lubricatedSimple design, highly reliableModerate data rateRetrievableDisadvantagesNot as power efficient as pilot operate
34、d valve160Conventionalvs.InvertedValveDesignInverted ValveConventional Valve161APSAdvantagesAPSspatentedrotarypulseristhemostrobustandLCMtolerantpulseronthemarketTheAPSpulseristhepulserofchoiceformanyMWD/LWDplatformswhereharshdrillingconditionsareencounteredAvailableinfixedourretrievableconfiguratio
35、nsCanbeoperatedinbatteryonly,turbinealternatoronlyorturbinealternatorwithbatterybackupInterconnectsareMIL-SPEC22-pinlockingconnectors;notpronetointermittentconnectionundershock&vibrationAllsensorsuseAPSpatentedvibrationisolationshockmounts162APSMWDAdvantagesvs.TensorRotarypulservs.pilotpulsersuperio
36、rdesign&superiorreliabilityGreaterpulseheightSuperiorLCMtoleranceLesssusceptibletowashingoutPulserhasmemoryfordiagnosticsAvailableinfixedorretrievableTopmounted,movessensorclosertobitandmakesintegrationwithLWDsensorsmucheasierandmorereliable163Propagation ResistivityResistivity is Related to Electri
37、cal Resistance165WPR TheoryTransmitters send electromagnetic wave into the formation signal propagates radially into the formationSignal frequency remains constant but velocity and attenuation change changes are measured across receiversPhase shift (velocity change) and attenuation are a function of
38、 formation conductivityTransmitter AntennaReceiver Antenna166Propagation Resistivity Uses Radio Waves to Reach Out Past the “Invaded Zone”167WPR TheoryTR1R2PhaseDifferenceAmplitudeRatioPhaseDifference&AmplitudeRatiomeasurementsareproportionaltoformationconductivityandinsensitivetoboreholeenvironment
39、168PorosityCanBeRelatedtoResistivity“ArchiesLaws”helppredicthowmuchoilandsaltwatermightbefoundinaformationbasedonitsresistivity.169WPR Compensation MethodSymmetrical antenna design provides for optimal compensationCompensation improves accuracy by canceling receiver antenna and board driftCentrally
40、located receiver antennas eliminate compensation errors due to timing differences in the measurementsT4T1R1T3R2T2T2170Formation EvaluationFormationEvaluationLogs172HALT/HASS173HALTHighly Accelerated Life TestingFor design qualificationGoal to find the weaknesses and eliminate themRapid temperature c
41、ycling and vibrationPrecipitation of DefectsDectectionAchieve a Detectable StateAccomplish Good CoverageAccomplish Good ResolutionFailure AnalysisCorrective ActionCorrective Action VerificationRecording in a Data base174HASSHighly Accelerated Stress ScreeningTechnique used widely for oil & gas downh
42、ole equipment qualification especially by major service providers to oil & gas companies175Thermal Stair Step Testing: -50 to 190C with 10C steps, logging data every 1 secondRapid Thermal Cycle: 190C to -50C, 30C per minute, 5 cycles, logging data every 1 secondVibration Step Stressing: Staircase vi
43、bration levels from 5 to 50g RMS, logging data every 1 secondCombined Rapid Thermal and Vibration: 5 cycles, logging data every 1 secondModulated Excitation: Low level temperature and vibration detection screening 176Hot Step test (RTC): 25 deg C increments from 25 to 175C, 20 min at each temp.RTC p
44、lus Vibration: 1 cycle from -40 to 175C ( thermal limit of current fixturing measured at product). Ramp rate of 15 C per min. Vibration steps from 5 g RMS to 10 g RMS in 2g steps.Modulation screen: 3 - 5 g RMS with ramp from 25 to 175 C.Total test time: 6 - 8 hours with setups and removal of product.Product monitored during testing and results reviewed before next test step177178179结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！180
