定向井、水平井测量技术.pdf

定向井、水平井测量技术 第一节 定向井、水平井测量的性质和特点 一. 钻井过程中测量的方法、媒介和基准 石油钻井过程中的测量属于工程测量的一种类型。从物理意义上讲 , 测量井下钻 具的工具面角 , 即为井下钻具定向或测量井眼的轨迹均属于空间姿态的测量。由于石 油钻井工程的特殊性使得这一测量过程必须借助专门的工具和仪器 , 采取间接测量的 方法来完成。 目前 , 石油钻井过程中的测量需要借助三种媒介 , 即大地的重力场、大地磁场和 天体坐标系 , 由此产生了与这三种测量媒介有关的测量仪器。 1. 借助于重力场测量井斜角或高边工具面 , 采用的测量元件为测角器、罗盘重锤 或重力加速度计等。这类仪器的测量基准是测点与地心的连线 , 即铅垂线。 2. 借助于地磁场测量方位角或磁性工具面 , 采用的测量元件为罗盘或磁通门等。 这类仪器的测量基准是磁性北极 , 所以磁性仪器测量的方位角数据必须根据当地的磁 偏角修正成真北极 , 即地理北极的数据。 3. 借助于天体坐标系测量方位角或磁性工具面 , 采用的测量元件为陀螺仪。陀螺 仪为惯性测量仪器 , 不以地球上任何一为基准 , 这类仪器下井测量之前必须对陀螺仪 的自转轴进行地理北极的方位标定。 二. 钻井过程中测量的特点 1. 钻井过程中的测量是间接测量 , 必须借助专用工具和仪器完成。而且根据测量 仪器的数据记录和传输方式的不同 , 钻井测量分为实时测量和事后测量。 2. 测量仪器的尺寸受到井眼和钻井工具的限制 , 特别是下井仪器的径向尺寸必须 能够下入套管和钻具内 , 而且不会因仪器的下入而影响泥浆的流动或产生过大的泥浆 压降。 3. 下井仪器受到地层和泥浆的高压 , 仪器的保护筒和密封件必须能够承受这种高 压 , 而且还应具备一定的安全系数。 4. 由于地层的温度随着井深变化 , 下井仪器是在高于地面温度的环境里工作 , 要 求下井仪器具有良好的抗高温性能 , 一般称耐温 125 ℃ 以下的仪器为常温或常规仪器 , 称耐温 182 ℃ 以下的仪器为高温仪器。 5. 某些仪器在使用过程中要承受冲击 ( 如单多点测斜仪的投测 ) 、钻具转动 ( 如 转盘钻具中的 MWD仪器 ) 、钻头和钻具在钻进过程中的振动 ( 如 MWD 和有线随钻测斜 仪 ) 等。 二. 测量仪器技术发展情况 第二节 测量仪器分类和应用范围 一. 测量仪器分类 ( 图片 : 测量仪器分类 ) ┌─Φ35 mm 外径测斜仪 ( 常规 ) 73 ┌─罗盘单点照相测斜仪─┤ │ └─Φ25 mm 外径测斜仪 ( 高温 ) ┌─罗盘类─┤ │ │ ┌─Φ35 mm 外径测斜仪 ( 常规 ) │ └─罗盘多点照相测斜仪─┤ 测 │