MWD现场磁干扰分析判断方法探讨.doc

MWD磁干扰现场分析判断方法探讨 引言：在现场使用MWD等磁性传感器仪器进行定向井测量服务时，满足测量精度的基本条件就是仪器测点位置没有磁干扰，因此，井下仪器是否受到磁干扰成为定向井测量最为关注的问题。目前，MWD等磁性传感器测量仪器都设计有可测量井下磁场强度的功能，我们通常判断井下是否存在磁干扰的方法是通过比较本地磁场强度与仪器所测得的磁场强度的差值，如它们之间接近，就认为没有磁干扰；如果差值差别较大，表示井下存在磁干扰。以这种方法来判断是否存在磁干扰一般情况下就能够满足现场的要求。 以上判断是否存在磁干扰的方法是在一定条件下，也就是我们在作业中井下钻具中加入足够长度的非磁钻铤，并且非磁钻铤无磁化现象；仪器工作正常等先决条件下，认为磁干扰来自邻井套管等仪器探管横向干扰。但是，不可避免的是现场可能会出现一些特殊的情况，如仪器损坏、非磁钻铤磁化、非磁钻铤上部或下部磁化严重等情况都可能导致现场测量的磁场强度与本地磁场存在较大差别，因此，根据现场数据判断故障具体原因是下面要探讨的问题。 首先，需要介绍仪器现场测量地磁场的基本原理。我们知道，地磁场是一个矢量，现场仪器获取的数值只是地磁场的大小即地磁场强度，MWD仪器内部装有三个测量方向互为垂直的磁通门传感器，分别为X、Y、Z磁通门传感器，如图： 磁通门传感器测量方向示意图 其中Z方向与探管轴线方向一致，X、Y方向在探管横截面方向上，并且互相垂直，我们把Bx与By的矢量和称为Boxy，可得到： Boxy=(Bx2+By2)1/2; Boxy表示探管检测到来自横向方向上的磁场分量，如存在套管等邻井干扰，将影响Boxy的数值。Bz表示探管检测到来自轴向的磁场分量，如果来自上部或下部钻具的磁干扰，将会影响Bz的数值大小。因此，我们可以知道，在无磁干扰的情况下，同一地区，相同的井斜和方位处的两点，所测的Bz相同，显然Boxy也相同。至此，我们定性的了解了地磁场与仪器所测得的各分量之间的关系，这为我们分析判断仪器所测得的地磁场强度异常的原因，提供了一种手段。 假如定向钻井在稳斜段时，仪器在井下测得的磁场强度异常，出现这种情况可能的原因有多种，如来自地层硫铁矿、来自钻具、邻井干扰、仪器损坏、非磁钻铤磁化等都可能导致磁场强度异常，在分析判断原因时，我们可以首先判断干扰源来自仪器横向还是来自仪器的轴向。在故障处进行长测量观察Boxy和Bz的数值，与磁场强度出现异常前的Boxy和Bz进行比较，观察异常来自Boxy还是Bz，这样通过分析磁干扰的方向，来排除或判断干扰的原因。例如，当井下测量发现磁干扰时，怀疑为非磁钻铤磁化，通过比较正常时的Boxy数值，如果两值相近，而Bz误差较大，说明磁干扰来自钻具方向，基本可排除非磁钻铤磁化的可能性。通过类似分析也可以判断其它原因引起的磁干扰。 自此，我们定性地分析了磁干扰的原因，上面的例子中，如果我们事先没有测得稳斜井段Boxy和Bz磁场分量值，就无法用定性的方法来分析。以下我们假设在已知地磁场强度、地磁倾角、井眼的井斜和方位等情况下，推导出Boxy和Bz的计算公式。 解：首先设法求出测点的方向与地磁场方向的夹角。 以某一测点O为基点，做一个立方体，ON为磁北方向，如图： OW为井眼轨迹中某一测点的方向与立方体交于 W； OM为地磁场的方向，位于立方体平面上，于边相交于M； 设井眼方向与磁力线的夹角∠WOM=α; OA为OW在水平面上的投影； 显然，∠NOA为磁方位角，∠NOA=AZ； ∠NOM=Dip; ∠WOC=INC; 先求出ΔOMW三条边的长度。 设ON=a; AN=tg(AZ)*a; OA=a/cos(AZ); ΔOMN为一直角三角形，OM=a/cos(Dip); ΔOAW为直角三角形，OW=OA/cos(90-INC)=a/[sin(INC)*cos(AZ)]; 求MW的长度； AW=tg(90-INC)*OA=[ctg(INC)/cos(AZ)]*a; NM=tg(Dip)*a; BM=AW-NM=[ctg(INC)/cos(AZ)-tg(Dip)]*a; MW=(BM2+BW2)1/2=(BM2+AN2)1/2 =a*{tg2(Dip)-2[tg(Dip)ctg(INC)]/cos(AZ)+ctg2(INC)/cos2(AZ)+1/cos2(Dip)}1/2; 已知：ΔOMW三条边的长度，根据余弦定理可知 MW2=OW2+OM2-2（OW）（OM）cosα; cosα=a2{(1/cos2(Dip)+sin2(INC)/cos2(AZ)- tg2(Dip)-2[tg(Dip)ctg(INC)]/cos(AZ)+ctg2(INC)/cos2(AZ)+1/cos2(Dip))}/