陀螺连续测斜仪的测量原理及电路设计.pdfVIP

2014年第 14期 内蒙古石油化工 77 陀螺连续测斜仪的测量原理及电路设计 宋建军 (大庆钻探工程公司测井公司吉林事业部，吉林 松原 138000) 摘 要：由于传统用机械、声波、光学、放射性等只能检查单层套管的变化和破损，不能对老井进行 检查，无法测量井眼轨迹 ，指导定向井的开钻 ，为钻井评价提供科学依据 ；本文通过对陀螺连续测斜仪的 工作原理，结构组成及 电路模块原理的介绍等分析成功解决了在有磁环境下进行井斜角、方位角、工具 面角等定向参数的测量，井眼井身轨迹的连续测量。 关键词 ：套管检测；井眼轨迹 ；陀螺测斜 中图分类号 ：TEl51 文献标识码 ：A 文章编号 ：1006--7981(2014)14—0O77一O3 在油 田开采初期，由于测井技术落后，钻杆在 器采用两个双轴动力调谐陀螺 ，三个石英加速度计 ， 地下的实际运行轨迹并不十分清楚，而且，井上测得 它们在设计上采用捷联式机械编排，因此必须设计 的深度并非井的垂直深度，在打到预定 “深度”时仍 具有精密定位基准的惯性体，陀螺和加速度计通过 未发现出油 ，就会得出错误的 “此地无油”的结论 ，造 定位面直接安装在惯性体上，组成惯性测量组件 ，该 成废井。另一方面，随着油}日开发过程的不断延伸， 组件通过一对轴承被支撑在外壳上 。惯性体组件由 地质报废和工程报废的油井越来越多，在石油资源 对转控制机构在测量点上的0。和180。上定位，可 以 日益枯竭的情况下，如何使报废井及老油井焕发出 大大提高寻北精度。惯性体组件的旋转轴与井下探 新的活力，同时在新油井开发过程中，如何为钻头走 管轴重和，通过探管扶正器又可认为与井筒轴线平 向提供正确的控制信息．提高油井的产出效益比，运 行 。 用现代测井技术是一种必不可少的手段 。 以东北天为基准建立一个参考坐标系，即大地 本文介绍的陀螺连续测斜仪就是能在油田生产 坐标系 ，如图1所示 ，以三维正交安装的加速度计和 中起着开窗侧钻、打水平井的一种仪器，该仪器以测 陀螺建立测量坐标系，即仪器坐标系，如图2所示。 量地球 自转角速率分量来确定空间某点方位，不受 地磁的影响，由此可在井下通过陀螺测量 出该开窗 的方位，这样可在旧井、老井下按实际油层方向重新 开窗，使旧井、老井得到二次开发，大大节省了人力、 物力、财力，可应用于有磁性干扰的丛式井组、加密 井和存在磁屏蔽的套管、油管、钻杆内进行井眼轨迹 测量或定向钻井。因此，该测井技术的推广应用将对 加速石油天然气勘探和开发步伐有着极大的推动作 用 。 图1 大地坐标系 1 工作原理 陀螺连续测斜仪依托航空领域惯导技术，采用 经特殊工艺加工的扰冲击、抗振动能力强的动词陀 螺和石英挠性加速度计作为核心传感器 。是一种不 受地磁环境影响的井眼轨迹测量仪器 ，可在完井后 的套管内进行测量，或对老井进行复查，指导侧钻 井，定向井的开钻，适用于大位移井、不同斜度井和 丛式井，具备高精度、快速度、高可靠性的全姿态测 量功能，技术水平居 国内领先地位 。主要应用于主要 图2 仪器坐标系 应用于造斜、侧钻开窗、定向射孔、井迹测量等。该仪 在大地坐标系中，Xo指 向水平东，Yo指向水 收稿 日期 ：20l4～O5—17