定向井有关知识.docx

第四节 定向井测量仪器为了满足在不同情况下进行井眼轨迹控制的要求，近年来，用于井眼轨迹测量的仪器有 了很大的进步，出现了多种使用方便、测量精确、性能可靠的井眼测量仪器按照仪器的结 构、性能、工作方式，可归纳为磁性测斜仪和陀螺测斜仪两大类，达十种之多单点测斜仪黛像测斜仪 I多点测斜仪囲点工作方式”磁性测斜仪'电子测斜仪 '多点工作方式角•线随钻喻钻测斜仪 冼线随钻得点陀螺肚点陀螺陀螺测斜仪和子陀螺运面记录陀螺一、磁性单点照像测斜仪1．常温单点测斜仪1）结构组成（1）外筒总成① 定向用外筒总成有绳帽、活动联轴节、扶正接头、加长杆、密封接头、仪器筒、下连 接器、定向杆、定向鞋② 投测用外筒总成有打捞头、活动联轴节、扶正接头、上连接器、仪器筒、下连接器、 加长杆、减震引鞋2） 测角机构总成测角机构总成包括：罗盘、照像机、定时器（机械钟或电子定时器）或传感器（非磁传 感器或运动传感器）、电池筒3） 打捞杆总成（用于仪器回收）打捞杆总成包括：绳帽、加重打捞杆、卡瓦式打捞矛2）辅助设备、工具包括胶片盒、显影罐、阅读器、铅模、测斜绞车、管钳、秒表3） 性能、规范① 测量参数井斜角、磁方位角、造斜器工具面角。

② 测量范围为井斜角0°〜120°，方位角0°〜360 °,工具面角0°〜360°③ 测量精度为井斜角土 0.5方位角土 1°④ 工作温度不超过100 °C⑤ 电源4.5V, 2号碱性电池3节⑥ 仪器杆外径为44.45mm （13 / 4 〃）4） 用途用于井下定向造斜、测量井斜角、方位角、扭方位5） 操作注意事项① 进行投测时，测角机构的罗盘向上，不得倒置② 定向用仪器外筒总成不得投测③ 定向杆的定向鞋缺口必须与仪器悬挂装置上的刻线在同一条直线上，下井前须检查、 校准2．高温单点测斜仪 高温单点测斜仪与常温单点测斜仪的工作原理和基本结构相同其耐高温性能好，是因 为将仪器的测量系统装在一个特制的隔热套筒内，可用于260°C高温的深井测斜，连续工作 可达 4h二、 磁性多点照像测斜仪1．常温磁性多点测斜仪1）结构组成① 仪器杆外筒总成包括打捞头、联轴节、扶正短节、加长杆、上连接器、仪器筒、下连 接器、加长杆和减震引鞋② 测角机构总成包括罗盘、照像机总成、胶片盒、马达、定时器和电池筒③ 打捞杆总成包括绳帽、加重打捞杆和卡瓦式打捞锚2）辅助设施 包括阅读器、显影罐、暗袋、多点胶片、秒表、管钳等。

3）性能、规范① 仪器筒外径为卩/4〃（44.45mm）② 仪器外径为li/4〃（31.75mm）③ 胶卷尺寸为10mmX2400mm；拍片量在350张以上；拍照时间间隔为1. 2. 4. 8min 四个档次④ 电源15 V， 5号电池10节⑤ 测量参数及范围为井斜角0°〜120°，方位角0°〜360°⑥ 工作温度不超过 100C4）用途 用于没有磁干扰的大段井眼进行多点测量测取井眼轨迹计算所需的基础参数拍照时 间间隔的长短，应根据实际需要在下井前设定2.高温磁性多点照相测斜仪1 ）性能、规范① 仪器杆外径为 l3/ 8〃（34.78mm）8② 仪器外径为 11/ 16〃（27mm）16③ 胶片规格是8mmX 1800mm,拍片量在485张以上2）多点测斜仪使用注意事项① 多点测斜仪照像机暗盒的胶卷长度应根据需要测量的点数决定，并留有余量② 井下计时器应和地面秒表同步启动，并作好记录③ 仪器下井前应进行地面试验，外筒连接丝扣用管钳紧扣，防止松扣、损坏仪器三、 随钻测量仪器随着定向钻井技术的迅速发展，用于井眼轨迹控制的随钻测量仪器也有很大发展根据 测量仪器的结构特点和测量参数的传输方式可分为有线随钻测斜仪和无线随钻测斜仪 （MWD ）两大类。

1有线随钻测斜仪（SST）1 ）系统描述 有线随钻测斜仪主要由井下测量系统，地面信号接收、转换、显示系统，信号传输电缆 及其密封装备三部分组成1）井下测量系统a.探管总成 探管是测量井眼各种参数的心脏它主要由磁通门（磁力计）、重力加速度计等测量原 器件和电子线路组成电子线路把井下测量的井眼参数转变成电信号，通过单芯电缆传输给 地面仪器b.仪器外筒总成 主要由电缆头总成、外筒扶正短节、上连接器、仪器筒、下连接器、加长杆、定向鞋组 成2）地面接收、转换、显示系统a.地面计算机数据处理系统井下仪器把井眼参数以电信号的形式传输给地面计算机系统，计算机把接收到的各种井 眼参数的电信号进行信号放大、译码处理，分别以数字形式直观显示在面板显示屏、地面司 钻读出器和输入打印机，把测量的井眼参数打印出来地面计算机系统是随钻测斜仪的控制中心它为井下仪器和地面仪表提供电源；监控仪 器的工作状况并随时指示仪器出现的各种故障；选择仪器的工作方式和测取你所需要的井眼 参数b.司钻读出器 把从计算机控制系统输出的信号以数字形式和指针表盘把井眼参数（井斜角、方位角、 工具面角）直观展现在司钻操作台前以便司钻根据井眼轨迹控制的要求合理选择钻井参数 （钻压、转速、排量）。

C.信号传输电缆及其密封装置 主要由单芯电缆、电缆车（或电缆拖撬）、高压循环头（或电缆旁通接头）、液压管线 及手压泵组成旁通接头结构简单、使用方便，接单根不需要起下电缆但应注意保护井口电缆，防止 打扭、挤坏电缆高压循环头有利于保护电缆，但每次接单根都要把井下仪器提到钻柱最上面一根钻杆 内，接上单根后再下到井底座键2）性能① 测量参数它包括井斜角、方位角、磁性工具面角、高边工具面角、磁倾角、磁场强 度、探管工作温度等② 液晶显示和打印功能，通过计算机系统显示面板和司钻读出器直观显示各测量参数并 通过打印机打印出来③ 探管工作温度为120°C，超过120°C应加探管隔热罩，以保证探管正常工作④ 监测异常磁干扰和仪器的其他故障3）用途① 定向井定向造斜、扭方位② 直井侧钻2. 无线随钻测斜仪（MWD）1）系统描述 无线随钻测斜仪，是通过钻井液的液柱压力脉冲，传递井下探测仪器测取的井眼参数的 编码数据；地面接收压力传感器监测液柱压力脉冲，然后由地面计算机进行解码处理，以数 字形式显示出来并打印出来无线随钻测量仪器可分为井下探测仪器总成和地面接收仪表及 数据处理系统两大部分1）井下探测仪器总成 井下仪器主要由非磁钻铤短节、电源部分、井眼参数探测器（探管总成）、脉冲发生器 和定向总成组成。

井下仪器有可回收式和不可回收式两种系列① 非磁钻铤短节，为磁性探测仪器提供一个没有磁干扰的工作环境，防止钻柱磁场对磁 性探测仪器的影响② 电源部分，为电子线路、井下探测仪器和脉冲发生器提供电能由电池或涡轮发电机 提供③ 探测仪器由三轴加速器、三轴磁力仪、温度控制器等各种测量参数的电子原件组成 测取各项井眼参数并进行处理编码④ 脉冲发生器接受地面控制系统发出的编码指令，把探测仪器测取的各项井眼参数的 编码数据通过钻井液压力脉冲传至地面压力脉冲转换器2）地面接收仪表及数据处理系统 该系统主要包括：脉冲接收检测器、脉冲信号过滤器、地面计算机、测量参数显示器、 记录仪、司钻读出器、打印机、图形记录仪和操作终端等① 脉冲接收检测器检测由井下脉冲发生器通过钻井液传到地面的脉冲信号，经过滤器 输入地面计算机② 地面计算机计算机是地面系统的控制中心它具有多种功能最终信号过滤、编码 脉冲检测、解码、数据处理、计算和数据显示与输出③ 测量参数显示和司钻读出器直观显示测量的各项井眼参数：井斜角、井斜方位角、 磁性工具面角及高边工具面角等④ 打印机、图形记录仪打印随钻测量结果及测井曲线图等2） 性能① 测量井眼参数：井斜角、方位角、磁性工具面角、高边工具面角、井眼温度、压力、 磁场强度。

② 测量钻井参数：钻头钻压、扭矩、转速、环空压力③ 测量地层参数：自然伽玛、地层电阻率、孔隙度等④ 仪器工作温度不大于125°C⑤ 地面显功能在计算机面板和司钻读数器上可直观显示测的井眼参数⑥ 计算绘图功能由计算机、操作终端、打印机和图形记录仪组成的地面系统，可以根 据需要打印出仪器的系统参数和井眼参数，井眼轨迹计算和输出井下工具发出的信号图形⑦ 不同类型的随钻测斜仪能够测量的井眼参数、钻井参数和地质测井项目也不相同作 业者可根据设计井的具体情况（钻井目的、钻井工艺难易程度、钻井成本等）选用相应的测 量仪器3） 用途① 定向井定向造斜、扭方位和随钻监控井眼轨迹② 直井段和斜井段转盘钻井的井眼轨迹控制③ 导向钻井系统中的井眼轨迹控制④ 大斜度井、水平井井眼轨迹控制及提供部分常规地质测井项目⑤ 地层参数测井四 电子测斜仪（Electronic Survey System,简称 ESS） 电子测斜仪是一种先进的磁性测斜仪器它可以进行井眼参数测量和井眼轨迹计算ESS采用三轴磁力仪和三轴或双轴重力加速计测量井眼方位角和井斜角每一个测点可以分 别记录三个重力矢量（GX、GY、GZ）、三个磁通门参数（BX、BY、BZ）、探管温度、 电池电压和井眼参数，并储存在探管的存储器内，提出仪器后再经计算机／终端、打印机把 探管存储器里的数据进行回放和打印出来。

1．ESS 的技术指标工作温度 不超过 125C温度测量精度 ±1C13人〃( 35mm)553/4〃( 1.42m)811 / 2( 2.07m)0〜1 80°±0.l°0°〜 360°±1°(井斜角＞ 10磁倾角V70°)±1°(井斜角V20°，磁倾角V80°)±1°(井斜角＞ 10°)± 0.2 微特拉斯( MIC—ROTESLAS)± 0.003G井斜角测量范围 井斜角测量精度 方位角测量范围 方位角测量精度 磁性工具面测量精度 高边工具面测量精度 磁场强度测量精度 重力测量精度 仪器外径 仪器长度（包括电池筒） 单点工作方式 多点工作方式 2．系统描述电子测斜仪主要由井下仪器和地面数据回放、打印系统两部分组成1）井下测量仪器总成① 仪器外筒（压力保护筒）：打捞头（或绳帽）、仪器杆、加长杆、减震弹簧、定向鞋（或减震引鞋）② 测量机构总成：电池筒、探管总成（包括磁通门）、重力加速计、传感器、单点（或 多点）程序模块、数据回放接口2）地面数据回放、打印系统打印机／终端、探管与打印机电缆、接头、电源与打印机／终端导线3．电子测斜仪的工作方式1 ）单点工作方式在单点工作方式下， ESS 可测量井斜、方位、磁场强度、重力高边工具面等参数。

单点工作方式的软件为：ESSO1—DATA—TIMEDATA、TIME为出厂日期，ESS01 表示单点软件）可以测 24 个点2）多点工作方式多点工作方式的软件为：ESS02—DATA—TIME可用于定向取心，ESS和专用的取心 工具配合使用，可对地层的倾角，倾向等地层产状进行分析多点方式可连续测量1000个 测点五、陀螺测斜仪 陀螺测斜仪是一种不受大地磁场和其他磁性物质影响的测斜仪器适用于有磁干扰或磁 屏蔽环境条件下的井眼测量陀螺测斜仪器按其测量方式和性能可以分为：单点陀螺测斜仪、多点陀螺测斜仪、电子 陀螺测斜仪（BOSS）和地面记录陀螺测斜仪（SRO）四种1．单点陀螺测斜仪1 ）系统描述单点陀螺测斜仪是一种由水平转子陀螺、测角机构相机和控制短节。