定向井軌跡測(cè)量及方位控制

中國(guó)石油大學(xué)鉆井工程實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)日期：成績(jī)：班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：教師：同組者：定向井軌跡測(cè)量及方位控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.直觀認(rèn)識(shí)井眼軌跡參數(shù)（井斜角、井斜方位角）及造斜工具姿態(tài)參數(shù)（重力工具面角、磁工具面角）；2.了解現(xiàn)場(chǎng)常用的電磁測(cè)斜儀的基本結(jié)構(gòu)和測(cè)量原理，直觀認(rèn)識(shí)磁干擾現(xiàn)象；3.掌握目前現(xiàn)場(chǎng)常用的隨鉆定向（或扭方位）操作方法。定向（或扭方位）是指設(shè)法將實(shí)測(cè)的裝置方位線轉(zhuǎn)到校正方位線上（定向），或設(shè)定的裝置方位線上（扭方位），鉆井現(xiàn)場(chǎng)通常稱之為擺工具面。二、實(shí)驗(yàn)原理1.實(shí)驗(yàn)儀器YSS-32測(cè)斜儀具有使用方便、準(zhǔn)確、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，是較好的油田鉆井測(cè)斜儀器設(shè)備之一，其技術(shù)參數(shù)如下：（1）工作溫度范圍：6~105℃；（2）預(yù)熱時(shí)間：30min；（3）存儲(chǔ)點(diǎn)數(shù)：1455點(diǎn)；（4）電源：8節(jié)或4節(jié)2號(hào)堿性電池；（5）初始延時(shí)：1s～18h（連續(xù)可變）；（6）測(cè)量間隔：5s～18h（連續(xù)可變）。（1）、電磁測(cè)斜儀結(jié)構(gòu)電磁測(cè)斜儀（探管）是測(cè)量的核心部件，由測(cè)量頭、電子柱和電池筒組成，如圖2所示。其中，測(cè)量頭有引入工具面基準(zhǔn)的T形槽頭和安裝傳感器的臺(tái)體。臺(tái)體上安裝3個(gè)加速度計(jì)和3個(gè)磁通門，可以測(cè)量出重力場(chǎng)和地磁場(chǎng)在探管坐標(biāo)系上的分量。圖2YSS-32電子單多點(diǎn)測(cè)斜儀（2）、加速度計(jì)加速度計(jì)是用來(lái)將輸入速度變成與之對(duì)應(yīng)的電壓（或電流）或脈沖頻率的傳感器。其中，磁懸浮加速度計(jì)抗沖擊能力較強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度適中的，在鉆井測(cè)斜儀上被廣泛采用。圖3磁液懸浮加速度計(jì)原理（3）、磁通門磁通門又稱磁通計(jì)，是將輸入磁通轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)電壓的傳感器。圖4磁通門原理2.測(cè)量原理3個(gè)加速度計(jì)和3個(gè)磁通門的輸入軸分別平行于直角坐標(biāo)系。設(shè)3個(gè)加速度計(jì)的重力場(chǎng)分別分量為gx，gy，gz；3個(gè)磁通門分量分別為Hx，Hy，Hz。圖5井斜角圖6重力工具面角圖7磁工具面角3.直觀認(rèn)識(shí)井眼軌跡參數(shù)及造斜姿態(tài)參數(shù)結(jié)合電磁測(cè)斜儀測(cè)量結(jié)果和儀器位置，直觀認(rèn)識(shí)井眼軌跡參數(shù)及造斜姿態(tài)參數(shù)：（1）井斜角：小于90度和大于90度兩種情況；（2）井斜方位角：3~4個(gè)不同的方位；（3）重力工具面角（GTF）：4個(gè)特殊的位置；（4）磁北工具面角（MTF）：井斜角較大和較小兩種情況。4.隨鉆定向（或扭方位）操作方法有線隨鉆定向和無(wú)線隨鉆定向具有不同的底部鉆具組合。采用有線隨鉆定向時(shí)需要測(cè)量馬達(dá)角差（彎馬達(dá)與直接頭之間），采用無(wú)線隨（MWD）鉆定向時(shí)除了需要馬達(dá)角差，還需要測(cè)量無(wú)磁鉆鋌兩端螺紋聯(lián)結(jié)處與定向接頭、MWD短節(jié)之間的角差，計(jì)算出累計(jì)角差。隨鉆定向或扭方位時(shí)，馬達(dá)角差（或累計(jì)角差）和方位修正角（磁偏角）要預(yù)先輸入計(jì)算機(jī)程序。隨鉆定向方法可以直接按工具面角來(lái)擺工具面。圖9隨鉆定向（或扭方位）示意圖（1）井斜角<3~5°時(shí)：直接定向a.加壓前：磁工具面(MTF)＝校正方位＋反扭角＋磁偏角b.加壓后：磁工具面(MTF)＝校正方位＋磁偏角（2）井斜角>3~5°時(shí)：按扭方位對(duì)待a.加壓前：磁工具面(MTF)＝測(cè)量方位＋反扭角＋磁偏角＋裝置角b.加壓后：磁工具面(MTF)＝測(cè)量方位＋磁偏角＋裝置角c.加壓前：高邊(GTF)＝反扭角＋裝置角d.加壓后：高邊(GTF)＝裝置角三、思考題1、磁干擾的來(lái)源有哪些？如何排除磁干擾？來(lái)源：發(fā)生磁干擾的主要原因在于測(cè)量?jī)x器外部干擾源過多。施工現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)磁干擾的因素主要有以下幾點(diǎn)：（1）無(wú)磁鉆鋌或無(wú)磁承壓鉆桿存在磁干擾。（2）動(dòng)力鉆具或定向配合接頭太近導(dǎo)致磁干擾。（3）儀器測(cè)點(diǎn)距動(dòng)力鉆具或定向配合接頭太近導(dǎo)致磁干擾。（4）鄰井套管對(duì)定向鉆井造成的磁干擾。（5）鉆井液中的磁性物質(zhì)產(chǎn)生磁干擾。（6）磁性物質(zhì)掉入鉆具內(nèi)并卡在測(cè)量?jī)x器外筒邊緣等。處理方法：（1）更換井下工具。（2）采用陀螺測(cè)斜儀。（3）上提測(cè)斜儀器。（4）注入清鉆井液。2、試結(jié)合資料推導(dǎo)井斜方位角公式。四、實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過本次實(shí)驗(yàn)我直觀的認(rèn)識(shí)了井眼軌跡參數(shù)（井斜