定向井軌跡測量儀器及測量原理

1、第四章 定向井軌跡測量儀器及測量原理4.1 定向井軌跡測量儀器的種類定向井軌跡軌跡測量儀器包括：.MWD無纜隨鉆測量儀.SST 有纜隨鉆測量儀.ESI電子多點(diǎn).BOSS電子陀螺儀.SRO電子陀螺儀.Single-Shot單點(diǎn)測斜儀4.2 定向井軌跡測量儀器的基本原理下面分別介紹各主要測斜儀器的基本結(jié)構(gòu)和原理4.2.1 Measurement-While-Drilling(MWD)MWD(Measurement While Drilling)無纜隨鉆測斜儀作為當(dāng)今鉆井作業(yè)中的五大高新技術(shù)之一，于八十年代后期在國際上廣泛應(yīng)用于定向井作業(yè)中。以Sperry-Sun MWDO 為例，其基本原理是：利用

2、重力加速度計(jì)做傾角傳感器，用磁通門做方位參數(shù)傳感器，用集成電路溫度傳感器提供井下溫度參數(shù)。MWD測量儀器井下部分，在入井之前，預(yù)先按定向井工程師對所采集測量數(shù)據(jù)的要求，進(jìn)行特定的模式設(shè)置，然后將其隨鉆具組合一并下入井內(nèi)，由泥漿流動作其動力源，測量信號的輸出由泥漿的脈沖波動來完成。在地面井口處安裝脈沖信號接收裝置-壓電感應(yīng)器，壓力感應(yīng)器將泥漿脈沖信號輸進(jìn)地面計(jì)算機(jī)，再由計(jì)算機(jī)對此信號進(jìn)行處理，并將處理過的信息送至鉆臺上的司鉆讀數(shù)器及操作間內(nèi)的操作終端，加以顯示、輸出，其所輸出的測量結(jié)果是定向工程師可直接采用的傾角、方位、工具面值，到此完成整個(gè)測量過程。能保證此套儀器工作所需的泥漿排量為220-1

3、200GPM，完成一組數(shù)據(jù)的傳送時(shí)間為：長測量模式下：4.2分鐘，短測量模式下：2.3分鐘，工具面：18秒鐘。MWD的最大特點(diǎn)是，信號傳輸以泥漿脈沖形式，不需要電纜。無論井下馬達(dá)鉆進(jìn)還是轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)，都可以隨鉆測量。MWD的主要技術(shù)性能：測量精度： 方位±1.5°(0-360°) 井斜±0.2°(-=189°) 工具面±2.5°(0-360°) 溫度±3°最高工作溫度： 257°F(125)最大壓力： 15000PSI4.2.2 SST(Survey Steering Tool)

4、SST的工作原理大致為：鉆具組合中，彎接頭上部接定向接頭，彎接頭與定向接頭連接完畢后在定向接頭內(nèi)坐入斜口管鞋，并調(diào)整對準(zhǔn)斜口管鞋鍵與彎接頭刻線方向，到此井下部分準(zhǔn)備完畢，下鉆到測量點(diǎn)。地面設(shè)備在調(diào)整、連接完畢后，由電纜絞車通過懸掛在鉆臺上的天、地兩滑輪將儀器探管通過循環(huán)頭或旁通頭(電纜入井的兩種送入方式)送入井下，地面儀器監(jiān)測定向鍵是否坐入斜口管鞋鍵內(nèi)，坐入后，儀器便開始正常工作，提供工具面，傾角、方位等測量值，直至完成整個(gè)測量工作。由于SST的信號傳遞需通過電纜，因此，它只能用于定向造斜或糾方位時(shí)的井跡監(jiān)測。而不能象MWD一樣能隨鉆于轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)。Sperry-Sun的SST的主要技術(shù)參數(shù)：測量

5、精度： 方位±2°傾角±0.5°高邊工具面±2°磁性工具面±2°最高工作溫度： 257°F(125)儀器保護(hù)筒尺寸:直徑：1-3/4”長度：9英尺擠碎壓力： 15000PSI4.2.3 ESI(Electron Survey Instrument)介紹ESI系統(tǒng)在裸眼井(鉆桿中)測量的精度與高精度陀螺儀在套管中測量的精度相同。在下套管前，ESI給你確定的測量，對鉆具的磁干擾進(jìn)行修正，同時(shí)幫助進(jìn)行定向井軌跡修正。測量數(shù)據(jù)包括：時(shí)間、深度、垂直深度、井斜、方位、修正方位、重力高邊、地磁傾角、地磁場強(qiáng)度、探管溫

6、度、三個(gè)加速度計(jì)和三個(gè)磁通門分別測量的原始數(shù)據(jù)。下面是Sperry-Sun的ESI系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)操作壓力：13848PSI操作溫度：0125溫度精度：±3方位精度：±0.1°井斜： ±0.1°地磁場強(qiáng)度±0.2微特斯拉地磁傾角：±0.2°測量間隔：10600秒延長時(shí)間：109999秒抗壓管長：12英尺抗壓管直徑：1-3/4”4.2.4 BOSS電子陀螺儀BOSS(Borehole On-Line Survey System)陀螺是一種快速、準(zhǔn)確的井眼軌跡測量儀，其可按用戶的要求以任意的測量間距對已完成的裸眼井下入套管

7、后的井進(jìn)行軌跡測量。由于BOSS陀螺測量過程中的任何時(shí)候，按用戶的要求對不同的井段進(jìn)行加密測量，同時(shí)在測量過程中不受磁性干擾，測量數(shù)據(jù)精確。下面是Sperry-Sun的BOSS陀螺系統(tǒng)規(guī)范探管工作溫度：14257°F(-10°125)機(jī)架： 3295°F(0°35)電纜要求： 20000FT單芯電纜(3.5/1000Ft)最大起下速度：200Ft/min(60M/min)常規(guī)起下速度：160Ft/min(50M/min)電源要求： 110135VAC，5060HZ測斜范圍： 傾角070°方位0360°測斜精度： 傾角±0.1

8、°方位F±0.5°最大井下壓力：11850PSI(考慮安全因素)14813PSI(擠碎壓力)運(yùn)行時(shí)間： 32767秒=9小時(shí)6分7秒每次測量間距：<300英尺與5°狗腿4.2.5 SRO電子陀螺儀SRO(Survey Recording Orientor)電子陀螺儀是一種不受外來磁場影響的定向井軌跡測量儀器。由于它不受外來磁場干擾，因此它最適合套管開窗側(cè)鉆、叢式井中有鄰井磁干擾時(shí)的定向作業(yè)。SRO還可與各尺寸的井眼及其它專門測斜要求配套，還能在任何井段獲得定向井測斜數(shù)據(jù)以提供任何一部分的仔細(xì)研究。下面是Sperry-SRO系統(tǒng)規(guī)范工作溫度： -20257°F額定壓力： 15000PSI井斜測量范圍：070°抗壓管外徑： 1-3/4”漂移情況：A：0度傾角，方位0度北，5分鐘漂移±0.5°B：45°傾角，方位304°北，5分鐘漂移±1°C：45°傾角