1、测斜仪探管-石油工程实验教学中心.ppt

* 石油工程实验教学中心 定向井轨迹测量及方位控制 钻井工程实验 Directional drilling measurement and hole direction control * 一、实验目的 * 1. 直观认识井眼轨迹参数（井斜角、井斜方位角）、造斜工具姿态参数（重力工具面角、磁力工具面角）; 2. 了解常用电磁测斜仪的基本结构和测量原理，直观认识磁干扰现象； 3. 了解定向（或扭方位）操作方法。 * 二、实验仪器设备 * 3、计算机 （含配套软件） 1、测斜仪探管 （YSS-32型） 校准台 2、校准台 连接电缆 * 其它仪器设备 （1）测斜仪杆件：定向杆、抗压筒、加长杆各1个； （2）定向接头：直接头、弯接头各1个。 * 三、实验原理 ——以北京海蓝公司的YSS-32型电磁测斜仪为例，介绍电磁测斜仪的基本结构及工作原理。 * 1、电磁测斜仪结构（以YSS-32型电磁测斜仪为例）： 主要由探管、接口电源箱、计算机、打印机、连接电缆等组成。另外，抗压筒、引鞋组件、加长杆等机械部件也是测斜仪下井不可缺少的重要组成之一。 * 多元缓冲器 加长杆 绳帽头 旋转挂头 径向缓冲器 铜接头 外保护筒 橡胶保护器 引鞋体 定向减震接头 * 2、电磁测斜仪工作原理 探管是测斜仪的核心部件，主要由测量头、电子柱和电池筒组成。测量头有引入工具面基准的T形槽头和安装传感器的台体。 探管坐标系及传感器布置图 台体上安装3个加速度计和3个磁通门，可以测量出重力场和地磁场在探管坐标系上的分量。测斜仪无论处于哪种状态，都可以通过各传感器的测量值计算出井眼参数。 * (1)加速度计：将输入速度变成与之对应的电压（或电流）或脉冲频率的传感器。 磁液悬浮加速度计 结构：由敏感头和伺服电路组成。 工作原理： 优点：抗冲击能力较强、结构简单、精度适中。 * (2)磁通门（磁通计）：将输入磁通转换成与之对应电压的传感器。由一对带骨架的绕组和外壳所组成。在骨架内孔放置导磁率高、饱和磁感应强度小、磁滞回线窄的磁性材料——磁芯。 * 传感器输出的 原始测量数据 测斜仪输出的工程参数 加速度计：Gｘ，Gｙ，Gｚ 磁通门：Bｘ，Bｙ，Bｚ 轨迹参数 工具面角 井斜角α 方位角Φ 磁北工具面角MTF 重力工具面角GTF * 井斜角（α） 在铅垂面内的直三角形中，井斜角是从铅垂线到z 轴（测斜仪轴线）的夹角。 * 重力工具面角（GTF） 沿井眼向下看时，由重力矢量所确定的高边方向和工具面基准轴（x轴）之间的夹角。 * 磁北工具面角（MTF） 磁北极与工具面基准轴（ x轴）之间的夹角。 * 在水平面上从北极按顺时针旋转到ｚ轴的夹角。 必须将磁通门和加速度计的读数分解到两个轴上：Ｖ1轴是井眼方向在水平面内的投影，与Ｖ2轴垂直。 井斜方位角（Φ） * 3、直观认识磁干扰现象 电磁测斜仪器是以大地磁场为媒介、磁北极为基准来测量方位角的。存在局部磁场时，比如钢钻柱，或邻井套管，或地层含铁矿石等，磁场强度、磁倾角及方位角数据会严重失真，称为电磁测斜仪的磁干扰现象。 干扰前测量值 干扰后测量值 * 四、实验流程 * 连接测斜仪 调试校准台 认识井眼参数和工具面参数 认识磁干扰现象 测量操作演示 支架 计算机 测斜仪探管 连接电缆 校 准 台 校 准 台 * 五、操作步骤 * 1、准备工作。主要包括调试校准台、固定测斜仪探管、连接测斜仪探管和计算机等环节。 调平。调节校准台底座螺钉高度并观察两个水平仪刻度，将上部测量平台调整至完全水平状态。 找北。旋转上部测量平台，利用机械式地质罗盘，将测量平台的方位基准调整到磁北极方向，将方位角刻度盘对零并固定好。 将测斜仪套管固定到测量平台上。 连接测斜仪探管和计算机，进入 “连接状态” 。 操作演示要点：将测量平台旋转至不同位置，分别讲解各种工程参数。 * 2、认识井眼轨迹参数及造斜工具姿态参数 （1）井斜角：在井眼轴线上某测点作井眼轴线的切线，该切线向井眼前进方向延伸的方向为井眼方向线；井眼方向线与重力线之间的夹角称为井斜角。（小于90度和大于90度两种情况） （2）井斜方位角：某测点处的井眼方向线投影到水平面上，称为井眼方位线，或井斜方位线；以正北方位线为始边，顺时针方向旋转到井眼方位线上所转过的角度，称为井斜方位角，简称方位角。 操作演示要点：将测量平台旋转至不同位置，分别讲解各种工程参数。 * 2、认识井眼轨迹参数及造斜工具姿态参数 （3）重力工具面角（GTF）：沿井眼向下看时，由重力矢量所确定的高边方向和工具面基准轴（x轴）之间的夹角。也就是教科书上的 “装置角” （以高边方向线为始边，顺时针旋转到装置方向线上所转过的角度）。 （4个特殊位置） （4）磁北工具面角（MTF