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第三节井眼轨迹测量计算;;一、井眼轨迹测量;一、测斜方法与测斜仪
井斜的测量原理:使用重力摆锤、摆锤始终位于铅垂线上,测量摆锤与井眼中心线(仪器中心线)的夹角—井斜角。
照相记录方式:记录下摆锤中心偏离井眼轴线的距离(对应于井斜角)。
电子记录方式:摆锤偏离中心线夹角数值转换成电信号。; 方位的测量原理:使用磁性测斜仪测量地磁方位或使用陀螺(地面定向正北方向、启动陀螺后由于进动作用指向不变)。
磁性测斜仪:利用罗盘(compass)测量井眼方向的地磁指向。主要部件有摆锤、照相机(带定时器),适用于裸眼井段、配套无磁钻铤(NMDC)。
讨论:1、磁屏蔽作用;
2、地理方位与地磁方位;; 测斜方法:投测、吊测。
投测:仪器从钻柱内孔投入,钻柱上有配套测斜短节定位测斜仪。投测后必须起钻。
吊测:使用钢丝绳将仪器吊入钻柱内孔,测量完毕后起出测斜仪。
磁性测斜仪的种类:单点、多点
单点测斜仪:定向、扭方位过程中监测井眼轨迹。
多点测斜仪:起钻前投入钻柱内孔,按照定时器进行起钻操作,一般每起一柱钻杆测量一次,获得较为完整的井身数据 ; 电子陀螺多点测斜仪:能记录较为完整的井身数据,是一种较为先进的测斜仪器。
随钻测斜仪(MWD):钻进时实时将井下数据传输到地面。
型式:有线随钻、无线随钻
数据传输方式:泥浆脉冲方式
常用于定向井水平井、定向井段以及扭方位井段的钻进。; 随钻测斜仪(MWD)的应用发展:
早期只能在钻进时实时传输井下数据(井斜、方位、钻压、扭矩等)。目前已经出现了测斜+测井(LWD)方式、测斜+测井+井下自动导向,最先进的钻井方式:井下闭环地质导向系统。
国外已经有广泛的应用,主要为世界大石油公司。
国内研究有了一定的进展。;一、顶角测量原理
测量顶角度必须符合两个条件:该角度代表测点钻孔轴线与铅垂线的夹角;该角度在钻孔弯曲平面内。
液面水平原理(氢氟酸测斜)
把20~30%浓度的氢氟酸注入长度为100~150mm内径为15~25mm的玻璃试管中。注入量为试管长度的1/3左右。然后,将盛有氢氟酸的玻璃试管装在特制的接头内,用橡胶塞加以密封。用钻杆将其下到孔内待测位置,静止停留15~25min后,提钻取出试管。由于氢氟酸对玻璃的腐蚀作用,在试管上留有液面痕迹。根据液面的高低,就可算出顶角。
由于有毛细管的作用,试管形成了如右图所示的蚀痕曲面。由此测出的
顶角必须校正,按下式可求出实际顶角θ:
θ=θ′+E
式中θ—钻孔的实际顶角,θ′--玻璃试管上实测顶角,E——校正角
为了避免计算和校正上的麻烦,可以利用倾斜仪来直接测定。;一、顶角测量原理
液面水平原理(氢氟酸测斜);一、顶角测量原理
悬锤原理
悬锤测量钻孔顶角的原理是利用地球
重力场,如下图所示。框架可绕a轴灵活
转动,b轴与a轴垂直相交,在b轴中点0
悬挂一能灵活转动的弧形刻度盘,刻度
盘转动面与钻孔弯曲平面一致,刻度盘
因重力作用永远下垂。当仪器在垂直孔
内时,刻度盘上的0o正对准弧形竖板了
上的标线,即顶角为0o;当仪器在倾斜
孔内时,弧形竖板倾斜一个角度,此角
度就是钻孔顶角θ。;重力加速度仪;随钻测量对加速度计的主要要求;伺服加速度计;;石英挠性伺服线加速度计原理结构如图;Inclination Highside Toolface;二、方位角测量原理
根据钻孔方位角的定义,方位角的测量必须满足两个条件:
一是该角度必须是钻孔轴线上某点的切线方向与地北的夹角;
其二该角度必须是水平面上的角度。
在无磁性干扰或干扰很小的孔段中,可利用地磁场定向原理; 在有磁屏蔽(如在套管内)或磁干扰较大(如存在磁性矿体)的孔段中,因为磁针失去定向能力,可用地面定向原理。;方位角测量;二、方位角测量原理
地磁定向原理
地磁场定向原理是利用罗盘磁针的指北特性或磁敏感元件(磁通门)确定倾斜钻孔的方位角。因此,测量时罗盘必须处于水平状态,并且罗盘上0o线必须指向钻孔弯曲方向。为了满足这些要求,罗盘的转动轴应垂直于钻孔弯曲平面,并且在其下部装有重块,使罗盘保持水平。此外,罗盘上0o与180o连线及框架上的偏重块都在框架的垂直平分平面内(即钻孔弯曲平面内),偏重块与180o线同侧。这样一来,在倾斜钻孔中180o线必定指向钻孔弯曲方向。此时,0o线与磁针指北方向的夹角就是钻孔的磁方位角。(如右图);磁通门;磁通门原理;陀
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