石油天然气钻采设备 近钻头地质导向钻井系统 编制说明

《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系统》（征求意见稿）编制说明国家标准的修订工作下达给全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会和北京表1标准主要起草单位序号起草单位主要工作1北京石油机械有限公司搭建主体结构，提供试验数据2中国石油集团工程技术研究院有限公司提供理论数据3中石化石油工程技术研究院有限公司提供理论数据4中国石油吉林油田公司提供现场数据及使用要求5中国石油吐哈油田公司提供现场数据及使用要求6中海油能源发展工程技术分公司提供技术参数7石油工业井下工具质量监督检验中心提供检验方法8北京六合伟业能源有限公司提供技术参数9德州大陆架石油工程技术有限公司提供技术参数《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系2023年6月，全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会秘书处在北京召2023年5月至2023年7月征求了起草2023年9月至2023年12月，根据标准起草研讨会二、国家标准编制原则和确定国家标准主要内容近钻头地质导向钻井系统是地质导向钻井技术辐射出来的一种随钻测量导《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系越来越多的企业开始生产或准备生产近钻头地质导向钻井工具或类似的近该标准牵头单位北京石油机械有限公司长期从事近钻头地质导向钻井系统年均提供技术服务近百口井。此外，截至2020年底，中《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系本标准内容综合了国内近钻头地质导向钻井系统研发制造实践过程中的成功经验，1999年中石油集团公司科技发展部决策立项，由苏义脑院士牵头组织了地质导向钻井系统研究课题组，2001年该课题被列为“十五”国家重大技术示方法、技术要求、试验方法、检验规则和3.术语和定义5.产品分类及型号表示方法提供钻井工程师和地质导向工程师决策参考图1地面信号处理装置组成图2钻井平台区域划分《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系4.7环境适应性将仪器分为I、II、III三个组别，其中III组指通常指在环境较为存放于仪器房中需要长距离运输，因此与III组要求相匹配，相关环境要求技术表2温度环境要求调研情况汇总技术参数数据来源数值工作温度GB/T25480仪器仪表运输、贮存基本环境条件及试验方法-20℃~+60℃GB/T6587电子测量仪器通用规范-20℃~+60℃SY/T6702-2019地层评价随钻测井系统技术条件-40℃~+80℃贮存温度GB/T25480仪器仪表运输、贮存基本环境条件及试验方法-40℃~+55℃GB/T6587电子测量仪器通用规范-40℃~+70℃SY/T6702-2019地层评价随钻测井系统技术条件-40℃~+80℃表3振动试验条件调研情况汇总技术参数数据来源数值振动加速度GB/T25480仪器仪表运输、贮存基本环境条件及试验方法29.4m/s2GB/T6587电子测量仪器通用规范/SY/T6702-2019地层评价随钻测井系统技术条件19.6m/s2频率范围SY/T6844微电阻率成像测井仪标准5Hz~150Hz~5HzGB/T6587电子测量仪器通用规范5Hz~55Hz~5HzSY/T6702-2019地层评价随钻测井系统技术条件5Hz~55Hz~5Hz扫频速率GB/T25480仪器仪表运输、贮存基本环境条件及试验方法1oct/minGB/T6587电子测量仪器通用规范≤1oct/minSY/T6702-2019地层评价随钻测井系统技术条件≤1oct/min振动时间GB/T25480仪器仪表运输、贮存基本环境条件及试验方法GB/T6587电子测量仪器通用规范20minSY/T6702-2019地层评价随钻测井系统技术条件30min循环次数GB/T25480仪器仪表运输、贮存基本环境条件及试验方法GB/T6587电子测量仪器通用规范SY/T6702-2019地层评价随钻测井系统技术条件地面设备：3次《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系表4冲击试验条件调研情况汇总技术参数数据来源数值冲击加速度GB/T25480仪器仪表运输、贮存基本环境条件及试验方法980m/s2GB/T6587电子测量仪器通用规范980m/s2SY/T6702-2019地层评价随钻测井系统技术条件147m/s2冲击持续时间GB/T25480仪器仪表运输、贮存基本环境条件及试验方法11ms±1msGB/T6587电子测量仪器通用规范4ms±1msSY/T6702-2019地层评价随钻测井系统技术条件6ms±1ms冲击次数GB/T25480仪器仪表运输、贮存基本环境条件及试验方法GB/T6587电子测量仪器通用规范大于50次SY/T6702-2019地层评价随钻测井系统技术条件轴向、横向各1次波形GB/T25480仪器仪表运输、贮存基本环境条件及试验方法半正弦波GB/T6587电子测量仪器通用规范SY/T6702-2019地层评价随钻测井系统技术条件程参数等传感器测试标定功能，因此其最低图3司钻显示器外观图立管压力传感器可以用来测量粘稠易堵介质的压力从而实现立管内压力变《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系图4立管压力传感器外观图术规范中，水龙头高压工作压力为35MPa，这一参数决定了立管压力传感器测图5水龙头基本技术参数（注：图片来源于《最新钻井工具技术手册》）图6绞车基本技术参数（注：图片来源于《最新钻井工具技术手册》）图7绞车传感器外观图绕长度以及提升速度，计算可得出对应绞车图8液压防爆提升机和提升绞车基本技术参数（注：图片来源于GB/T25707-2010《液压防爆提升机和提升绞车》）《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系/5计算机，另外数据采集箱还将来自工业计算机的解码图9数据采集箱外观图图10信号采集解码软件界面《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系（1）通过调研多家近钻头地质导向钻井系统，电路系统供电所采用锂电池，其安全要求应符合IECbatteries-Part4：Safetyoflithiumbatteries）中的规定。（2）近钻头地质导向钻井系统井下装置自身重量对于近钻头地质导向钻井系统井下装置的安全转运至关重要。GB/T6067.1起重机械安全规程第1部分：无线随钻测量仪收发短节螺杆钻具测传短节图11井下装置组成图12GB/T6067.1起重机械安全规程第1部分：总则部分目录《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻表5锂电池的安全要求涉及环节安全要求设计1)通过设计防止温度异常升高超过制造商规定的临界值；2)通过设计限制电流，从而控制电池的温度升高；3)锂电池应设计成能释放电池内部过大的压力或能排除在运输、预期的使用和可合理预见的误使用情况下的严重破裂。陈列和贮存1)电池应贮存在通风、干燥和凉爽的环境中。高温或高湿有可能导致电池性能下降和/或电池表面腐蚀。2)电池箱堆叠的高度不可超过制造商规定的高度。假如太多的电池箱堆叠在一起，最下层箱中的电池有可能受损并导致电解质泄露。3)勿将电池陈列或贮存在阳光直射或遭受雨淋之处。当电池受潮时，电池的绝缘性能会降低，有可能发生电池自放电和腐蚀；高温会导致电池性能下降。4)电池应保存在原包装中。若拆开包装将电池混在一起，电池有可能短路或损坏。处理1)不要拆解电池。锂电池中的某些成分是易燃、有害的，会造成伤害、着火、破裂或爆炸。2)除可采用被认可的可控制的焚烧炉外，不能焚烧电池。锂电池会剧烈燃烧。锂电池在火中会爆炸。锂电池燃烧后的产物是有毒的、有腐蚀性的。3)将回收的锂电池存放在干净、干燥的环境中，避免阳光直射，远离极端热源。污染和潮湿可能造成电池短路和发热。发热可能引起易燃气体的泄露，从而导致着火、破裂或爆炸。4)不要将回收的电池和其他材料混放在一起。使用过的电池可能还有剩余的电荷。如果电池短路、非正常的充电或强制放电，所产生的热量会点燃易燃的废物，如油腻的破布、纸张或中头，从而导致着火。5)保护电池的极端。应采用绝缘材料对电池极端进行保护，尤其对高电压的电池。不保护极端会发生短路、非正常充电和强制放电。从而导致泄露、着火、破裂或爆炸。使用1)要正确选择尺寸和类型最合适的电池作预期的使用。应保留随电器具提供的信息资料，用作选择电池的参考。2)更换电池时应同时更换一组电池中的所有电池。3)电池装入点器具前，应清洁电池和电器具的接触件。4)确保装入电池时极性正确。5)立即从电器具中取出电能已耗尽的电池。《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系(3)近钻头地质测量参数：因测传短节空间受限，自然伽马为井下装置必测(4)工程测量参数：井下装置安装有多种工程参数测量传感器，可以测量井(5)近钻头测量参数零长：通过调研国内外主要近钻头地质导向钻井系统近表6主要近钻头地质导向钻井系统参数测点与钻头螺纹端面距离调研数据汇总（单位：m）制造商产品名称产品规格钻头电阻率方位电阻率方位伽马斯伦贝谢IPzig172mm 0.53哈利伯顿GABI172mm——3.35贝克休斯ZoneTrakG172mm 0.7中石油CGDS172mm2.532.7中石化SL6000NWD172mm2.5 3.3(6)最高承受振动：井下装置安装于钻头上方，在钻进过程中需要承受20g(8)最长工作时间：通过调研国内外主要近钻头地质导向钻井系统标称的单表7主要近钻头地质导向钻井系统产品厂家建议工作时间调研数据汇总制造商产品名称产品规格单次免维保厂家建议工作时间（小时）斯伦贝谢IPzig172mm200哈利伯顿GABI172mm200贝克休斯ZoneTrakG172mm200中石油CGDS172mm350中石化SL6000NWD172mm200《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系表8井下装置工作环境参数与垂直井深匹配关系环境温度(℃)环境压力（MPa）200＜4500m4500m4500m4500m4500m-＜6500m6500m6500m6500m ＜9000m9000m9000m-20～200 ＜11000m＜13000m（1）力学性能要求：参考石油行业标准SY/T5144-2《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系图13钻铤机械性能（注：表格来源于SY/T5144-2013《钻铤》5.4）图14钻铤材料化学成分规定（注：图片来源于SY/T5144-2013《钻铤》5.3.1）SY/T5144-2013《钻铤》中5.3.2规定钻铤材料晶粒度应不超过6级，可以有效图15钻铤材料化学晶粒度规定（注：图片来源于SY/T5144-2013《钻铤》5.3.2）图16晶粒度评级确定依据（注：上图中表格来源于GB/T6394）（4）磁导率：相对磁导率要求是为了满足井下装置配备有磁通门的测斜电图17钻铤材料磁性能要求（注：图片来源于SY/T5144-2013《钻铤》5.5）图18超声波检测质量分级标准（注：图中表格来源于NB/T47013）图19磁粉检测质量分级标准（注：图中表格来源于NB/T47013）图20渗透检测质量分级标准（注：图中表格来源于NB/T47013）GB/T22512.2—2008《石油天然气工业旋转钻井设备第2部分：旋转台肩式图21螺纹形状与尺寸要求（注：图片来源于GB/T22512.2—2008）《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系图22螺纹锥度公差要求（注：图片来源于GB/T22512.2—2008）对于可磷化的材料应采用磷酸锌或磷酸锰进行防粘扣处理，根据SY/T图23螺纹磷化层厚度要求（注：图片来源于SY/T5711-2016）图24螺纹喷丸技术要求确定依据（注：图片来源于GB/T23576-2009、JB/T11552-2013、JB/T10174-2008）《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系图25密封件材料要求确定依据（注：图中表格来源于GB/T3452.5-2022）《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系印制板制造的要求、质量评定程序参照GB/T16261；印制板组装的要求参表9主要近钻头地质导向钻井系统电路供电电压参数调研汇总制造商产品名称产品规格测传短节（V）接收短节（V）中石油CGDS172mm7.2泽天盛海GS-ABT172mm六合伟业XZNBS172mm中石化SL6000NWD172mm21.6近钻头测传短节需要具备测量近钻头方位伽马测量功能，按照设计与实际需求选择增加近钻头方位电阻率和钻头电阻率测量功能。在自然界中，几乎所有的伽马射线辐射辐射都是由放射性元素K-40、铀族射线，因此，到达探测器的自然伽马射线表现《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系表10主要近钻头地质导向钻井系统近钻头伽马参数调研汇总制造商产品名称产品规格伽马范围（API）精度（API）中海油NBIG172mm0-500中油测井 172mm0-1000±5%或±4中石油CGDS172mm0-500±5%或±4中石化SL6000NWD172mm0-1000泽天盛海GS-ABT172mm0-500奥瑞拓 172mm0-250 通过调研各类岩石电阻率参数，调研结果见图26，确定本标准所述系统电图26主要岩石及矿物电阻率通过调研国内外主要近钻头地质导向钻井系统电阻率测量精度并结合现场《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系表11主要近钻头地质导向钻井系统近钻头电阻率参数调研汇总制造商产品名称近钻头电阻率，Ω.m测量精度贝克休斯ZoneTrakG0.1-30005%中石油CGDS0.2-20008%中石化SL6000NWD0.2-20005%WRT（WellResolutiontechnology）GEOTracker0.2-20005%表12主要近钻头地质导向钻井系统近钻头方位伽马参数调研汇总制造商产品名称产品规格方位测量功能适用转速，r/min奥瑞拓—172mm有110~240达坦T-Tracker172mm有0~200中石油CGDS172mm有70~200科莱天地iNBS172mm有0~360六合伟业XZNBS172mm有20~450图27顶驱额定转速数据（注：图中表格来源于GB/T31049-2022）《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系铤和地层中建立无线短传通道技术方案是可行的，在短图28无线短传通道基础研究试验模型及试验结果（注：图片来源于《井下控制工程学导论》第7章7.4节）《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系表13主要近钻头地质导向钻井系统近钻头数据跨螺杆钻具马达传输参数调研汇总制造商产品名称产品规格传输距离传输方式传输速率误码率中石油CGDS172mm无线50bps5%科莱天地iNBS172mm24m无线20bps5%六合伟业XZNBS172mm20m无线50bps5%奥瑞拓—172mm有线100bps≤1%图29螺杆钻具定子橡胶材料物理性能要求-1（注：图片来源于SY/T5383-2010）参考GB/T7760-2003硫化橡胶或热塑性橡胶与硬质板材粘合强度的测定图30螺杆钻具定子橡胶材料物理性能要求-2（注：图片来源于GB/T7760-2003）《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系下图中表格为国内两家主要螺杆下图中表格为国内两家主要螺杆钻具生产厂家造斜率数据。图中数据钻具生产厂家造斜率数据。图中数据均由国内外工程上广泛使用的“三点图31某厂家螺杆造斜率计算软件界面图32某厂家螺杆造斜率数据图33北石螺杆造斜率计算结果收发短节接收测传短节发送的数据并通过通讯接口将数据发送至无线随钻《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系方位角、高边工具面角等工程参数，并通过无线传表14主要无线随钻测量仪定向参数调研汇总制造商泽天盛海中石油恒泰万博六合伟业产品名称GET-BMWDCGDSHT-MWD-650无线随钻测斜仪产品规格172mm172mm172mm172mm井斜范围0～180°0～180°0～180°0～180°精度方位范围0～360°0°~360°0～360°0～360°精度±2.0°（井斜0°~3°或177°~180°),±1.5°（井斜3°~6°或174°~177°),±1.0°（井斜6°~174°时）工具面范围0～360°0°~360°—0～360°精度±3.0°（井斜0°~3°或177°~180°),±2.5°（井斜3°~6°或174°~177°),±1.5°（井斜6°~174°) 表15主要近钻头地质导向钻井系统无线随钻测量仪传输参数调研汇总制造商产品名称产品规格传输速率误码率中油测井智能导向172mm≥1bit/s渤海钻探VDS172mm≥1bit/s中石油工程院CGDS172mm≥1bit/s恒泰万博HT-MWD-650172mm《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系验证地面信号处理装置各组成部件绝缘性及防爆等传感器性能试验方法》内容，立管压力传感器实验图34立管压力传感器试验方法制定依据（注：图片来源于GB/T15478-2015）《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系图35绞车传感器试验方法制定依据（注：图片来源于SY∕T6679.1-2014）《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系（1）井下装置所用锂电池的随机资料中应包含合IEC60086-4中规定的信压能力，本部分规定了低温、高温、压力试验的试验条件，详细试验方法参见表16主承载部件材料力学性能试验方法试验名称试验方法验证指标拉伸试验GB/T228.1抗拉强度屈服强度断后伸长率冲击试验GB/T229冲击功率硬度试验GB/T231.1布适硬度《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系表17主承载部件材料化学成分测试试验方法测试项目试验方法磷含量GB/T223.3《钢铁及合金化学分析方法二安替比林甲烷磷钼酸重量法测定磷量》硫含量GB/T223.72-2008《钢铁及合金硫含量的测定重量法》硫含量GB/T4336《碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法（常规法）》表18主承载部件材料晶粒度测定方法测定方法要求适用情况通过标准评级图评定具有等轴晶粒度的再结晶材料面积法通过计数给定面积网格内的晶粒数截点法通过计数给定长度的测量线段（或网格）与晶粒边界相交截数来测定晶粒度非均匀等轴晶粒度表19主承载部件材料相对磁导率的测量方法测量方法测量范围适用情况施加磁场强度螺线管法1.003-2.0弱磁材料5kA/m-100kA/m磁矩法质量标准量具表20主承载部件材料无损检测试验方法检测方法执行标准条目超声波检测NB/T47013.3-2015《承压设备无损检测第3部分：超声检测》8.2磁粉检测NB/T47013.4-2015《承压设备无损检测第4部分：磁粉检测》5渗透检测NB/T47013.5-2015《承压设备无损检测第5部分：渗透检测》6表21对外连接螺纹检验方法检验项目执行标准条目条目内容紧密距GB/T22512.2-2008《石油天然气工业旋转钻井设备第2部分：旋转台肩式螺纹连接的加工与测量》8.2螺距8.4牙型高度8.6《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系图36螺纹紧密距测量方法（注：图片来源于GB/T22512.2）图37螺纹螺距和牙型高度测量方法（注：图片来源于GB/T22512.2）组成井下装置的各个短节连接螺纹可采用螺纹紧固胶防松，按照GB/T图38内部连接螺纹上紧扭矩公式（注：公式来源于GB/T24956）《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系静水压力试验检测密封方法参考GB/T4图39密封试验试验方法制定依据（注：图片来源于GB/T40073-2021）印制板随机资料应包好GB/T16261《印制板总规范》中规定的采购文件内《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻图40各类橡胶密封件材料性能试验方法（注：图中表格来源于GB/T3452.5.5-2022）《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻图40各类橡胶密封件材料性能试验方法（续）（注：图中表格来源于GB/T3452.5.5-2022）《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻表22印制板采购文件内容条目具体内容采购文件顾客名称，地址和所属国别，引用的相关分规范和所加工的印制板类型基材类型、厚度、铜箔厚度，镀层和涂层的类型和厚度（适用时）,应用等级要求,标识要求顾客要求的与本规范和分规范的规定不同的内容或条件。顾客要求的，但相应分规范中没有规定的详细试验项目、试验条件、试验频度等。质量一致性检验所使用的试样和图形。交付的要求（适用时）。印制板分规范材料说明；标志要求；镀层和涂覆层的类型和厚度；各检验项目的不同应用等级要求。质量一致性检验项目、所使用的试样及图形、试验方法、试验条件、试验频度等。交付的要求。材料按本标准提供的印制板所使用的材料应符合相关材料规范和印制板采购文件的规定。在满足印刷版性能要求条件下，应最大程度采用可重复利用，可回收或环保型材料，以有助于清洁生产和降低整个产品生命周期的成本。设计印制板以及相应测试图形应符合相关设计规范和印制板布设总图的规定。标识承制方名称或商标,批识别代码或日期代码,产品认证标识（或通过认证）表23印制板检验项目检验项目具体检验内容外观检验外观质量；镀覆孔；导电图形；永久聚合物涂层的外观尺寸检验孔径和孔位置度；印制板外形尺寸；印制板厚度；外层环宽，导线宽度、间距、厚度。结构完整性显微剖切后的镀覆孔检验；内层环宽；镀层完整性；孔导电图形的重合度（对于内层检验为破坏性）物理性能检验可焊性；弓曲和扭曲；剥离强度；附着力化学性能检验耐溶剂性；清洁度连通性、绝缘性；特性阻抗；介质耐电压；绝缘电阻环境性能热应力；温度冲击；耐湿和绝缘电阻；振动试验。《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系图41近钻头伽马测量试验要求制定依据（注：图片源于SY/T6702）《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系图42近钻头电阻率测量试验要求制定依据（注：图片源于《井下控制工程学导论》第7章7.2节）通过统计成果接收数据计算可得误码率，通过发射波《石油天然气钻采设备近钻头地质导向钻井系表24主要近钻头地质导向钻井系统近钻头数据跨螺杆钻具马达传输试验方法调研汇总制造商产品名称产品规格传输方式跨螺杆通信试验方法中石油CGDS172mm无线发射接收联调测试科莱天地iNBS172mm无线发射接收联调测试六合伟业XZNBS172mm无线发射接收联调测试奥瑞拓—172mm有线发射接收联调测试图43螺杆钻具理论造斜率计算公式（注：公式来源于《螺杆钻具研究及应