水平井培訓(xùn)教材

1、182/110第四章 定向井、水平井測(cè)量技術(shù) 第一節(jié) 定向井、水平井測(cè)量的性質(zhì)和特點(diǎn) 一. 鉆井過程中測(cè)量的方法、媒介和基準(zhǔn) 石油鉆井過程中的測(cè)量屬于工程測(cè)量的一種類型。從物理意義上講, 測(cè)量井下鉆具的工具面角, 即為井下鉆具定向或測(cè)量井眼的軌跡均屬于空間姿態(tài)的測(cè)量。由于石油鉆井工程的專門性使得這一測(cè)量過程必須借助專門的工具和儀器, 采取間接測(cè)量的方法來(lái)完成。 目前, 石油鉆井過程中的測(cè)量需要借助三種媒介, 即大地的重力場(chǎng)、大地磁場(chǎng)和天體坐標(biāo)系, 由此產(chǎn)生了與這三種測(cè)量媒介有關(guān)的測(cè)量?jī)x器。 1. 借助于重力場(chǎng)測(cè)量井斜角或高邊工具面, 采納的測(cè)量元件為測(cè)角器、羅盤重錘或重力加速度計(jì)等。這類儀器的

2、測(cè)量基準(zhǔn)是測(cè)點(diǎn)與地心的連線, 即鉛垂線。 2. 借助于地磁場(chǎng)測(cè)量方位角或磁性工具面, 采納的測(cè)量元件為羅盤或磁通門等。這類儀器的測(cè)量基準(zhǔn)是磁性北極, 因此磁性儀器測(cè)量的方位角數(shù)據(jù)必須依照當(dāng)?shù)氐拇牌切拚烧姹睒O, 即地理北極的數(shù)據(jù)。 3. 借助于天體坐標(biāo)系測(cè)量方位角或磁性工具面, 采納的測(cè)量元件為陀螺儀。陀螺儀為慣性測(cè)量?jī)x器, 不以地球上任何一為基準(zhǔn), 這類儀器下井測(cè)量之前必須對(duì)陀螺儀的自轉(zhuǎn)軸進(jìn)行地理北極的方位標(biāo)定。 二. 鉆井過程中測(cè)量的特點(diǎn) 1. 鉆井過程中的測(cè)量是間接測(cè)量, 必須借助專用工具和儀器完成。而且依照測(cè)量?jī)x器的數(shù)據(jù)記錄和傳輸方式的不同, 鉆井測(cè)量分為實(shí)時(shí)測(cè)量和事后測(cè)量。 2.

3、測(cè)量?jī)x器的尺寸受到井眼和鉆井工具的限制, 特不是下井儀器的徑向尺寸必須能夠下入套管和鉆具內(nèi), 而且可不能因儀器的下入而阻礙泥漿的流淌或產(chǎn)生過大的泥漿壓降。 3. 下井儀器受到地層和泥漿的高壓, 儀器的愛護(hù)筒和密封件必須能夠承受這種高壓, 而且還應(yīng)具備一定的安全系數(shù)。 4. 由于地層的溫度隨著井深變化, 下井儀器是在高于地面溫度的環(huán)境里工作, 要求下井儀器具有良好的抗高溫性能, 一般稱耐溫 125 以下的儀器為常溫或常規(guī)儀器,稱耐溫 182 以下的儀器為高溫儀器。 5. 某些儀器在使用過程中要承受沖擊 (如單多點(diǎn)測(cè)斜儀的投測(cè))、鉆具轉(zhuǎn)動(dòng) (如轉(zhuǎn)盤鉆具中的 MWD 儀器)、鉆頭和鉆具在鉆進(jìn)過程中的

4、振動(dòng) (如 MWD 和有線隨鉆測(cè)斜儀) 等。 二. 測(cè)量?jī)x器技術(shù)進(jìn)展情況 第二節(jié) 測(cè)量?jī)x器分類和應(yīng)用范圍 一. 測(cè)量?jī)x器分類 (圖片: 測(cè)量?jī)x器分類) 35 mm 外徑測(cè)斜儀 (常規(guī)) 羅盤單點(diǎn)照相測(cè)斜儀 25 mm 外徑測(cè)斜儀 (高溫) 羅盤類 35 mm 外徑測(cè)斜儀 (常規(guī)) 羅盤多點(diǎn)照相測(cè)斜儀測(cè) 25 mm 外徑測(cè)斜儀 (高溫) 有線隨鉆測(cè)斜儀量 電磁類無(wú)線隨鉆測(cè)斜儀 (包括: 定向 MWD、帶地質(zhì)參數(shù) MWD)儀 電子多點(diǎn)測(cè)斜儀器 60 mm 外徑多點(diǎn)陀螺測(cè)斜儀 照相陀螺測(cè)斜儀35 mm 外徑單點(diǎn)陀螺測(cè)斜儀 35 mm 外徑多點(diǎn)陀螺測(cè)斜儀 陀螺類 地面記錄定向陀螺測(cè)斜儀 電子陀螺測(cè)斜儀

5、框架式電子陀螺測(cè)斜儀 速率積分電子陀螺測(cè)斜儀 二. 測(cè)量?jī)x器的應(yīng)用范圍 1. 磁羅盤單、多點(diǎn)照相測(cè)斜儀 這類儀器適用于一般定向井和無(wú)鄰井磁干擾的叢式井中與無(wú)磁鉆鋌配合使用, 為井下鉆具組合定向或測(cè)取井身軌跡數(shù)據(jù)。 35 mm 外徑的常規(guī)單、多點(diǎn)照相測(cè)斜儀適應(yīng)溫度小于 125 的井眼。而 mm 外徑的常規(guī)單、多點(diǎn)照相測(cè)斜儀適應(yīng)溫度小于 182 2. 有線隨鉆測(cè)斜儀 有線隨鉆測(cè)斜儀適用于較深的定向井、無(wú)鄰井磁干擾的叢式井或大斜度井、水平井中與無(wú)磁鉆鋌配合使用, 為井下鉆具組合定向。 3. 無(wú)線隨鉆測(cè)斜儀 無(wú)線隨鉆測(cè)斜儀適用于超深定向井、大斜度井、水平井中或海洋鉆井平臺(tái)上與無(wú)磁鉆鋌配合使用, 為井下

6、鉆具組合定向或測(cè)取井身軌跡數(shù)據(jù)。 4. 電子多點(diǎn)測(cè)斜儀 電子多點(diǎn)測(cè)斜儀適用于精度要求較高的定向井、無(wú)鄰井磁干擾的叢式井、大斜度井、水平井中或海洋鉆井平臺(tái)上與無(wú)磁鉆鋌配合使用, 為井下鉆具組合定向或測(cè)取井身軌跡數(shù)據(jù)。 5. 照相單、多點(diǎn)陀螺測(cè)斜儀 這類儀器適用于已下探管的井眼中測(cè)取井身軌跡數(shù)據(jù), 或在叢式井、套管開窗井中為井下鉆具組合定向。生日禮物送什么最好 HYPERLINK 6. 電子陀螺測(cè)斜儀 電子陀螺測(cè)斜儀適用于已下探管的井眼中測(cè)取較高精度的井身軌跡數(shù)據(jù), 或在叢式井、套管開窗井中為井下鉆具組合定向。 第三節(jié) 磁羅盤單、多點(diǎn)測(cè)量?jī)x器 磁羅盤照相測(cè)斜儀分為單點(diǎn)測(cè)斜儀和多點(diǎn)測(cè)斜儀兩類, 是目

7、前國(guó)內(nèi)石油定向鉆井行業(yè)中使用最普遍的測(cè)量?jī)x器, 這兩類具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。在裸眼井中, 將儀器下到鉆具組合的無(wú)磁鉆鋌位置, 采納定時(shí)器操縱儀器電源將某一井深的井斜角、方位角和工具面角數(shù)據(jù)記錄在膠片或膠卷上, 作為永久性資料保存。 國(guó)內(nèi)外石油行業(yè)中使用的磁羅盤照相測(cè)斜儀有數(shù)十中, 目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多的是美國(guó) EASTMAN CHRISTENSEN 公司的 R 型和 E 型羅盤測(cè)斜儀, 以及部分美國(guó) SPERRY-SUN 公司的 A 型和 B 型羅盤測(cè)斜儀。其中 R 型和 A 型為常規(guī)儀器, E 型和 B 型為高溫儀器。國(guó)產(chǎn)單、多點(diǎn)測(cè)斜儀要緊是西安石油儀器廠和牡丹江石油儀器廠兩家

8、, 這兩家的產(chǎn)品均為仿制美國(guó) EASTMAN CHRISTENSEN 公司的 R 型單、多點(diǎn)測(cè)斜儀。 一. 磁羅盤單點(diǎn)照相測(cè)斜儀 1. 磁單點(diǎn)測(cè)斜儀的結(jié)構(gòu)和工作原理 磁單點(diǎn)測(cè)斜儀由定時(shí)器、電池筒、照相機(jī)總成、羅盤短節(jié)、外筒總成及輔助工具等五部分組成。 (圖片: SPERRY-SUN A 型磁單點(diǎn)測(cè)斜儀組裝圖) (圖片: EASTMAN CHRISTENSEN R 型磁單點(diǎn)測(cè)斜儀組裝圖) (1). 定時(shí)器 磁單點(diǎn)測(cè)斜儀使用的定時(shí)器有機(jī)械定時(shí)器、電子定時(shí)器、蒙乃爾傳感器和運(yùn)動(dòng)傳感器等四種, 其作用均為操縱儀器電源在特定的時(shí)刻使照相機(jī)拍攝測(cè)斜膠片。 . 機(jī)械定時(shí)器 (圖片: SPERRY-SUN 磁

9、單點(diǎn)測(cè)斜儀機(jī)械定時(shí)器) 機(jī)械定時(shí)器是一套鐘表機(jī)構(gòu), 當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)定時(shí)輪使其對(duì)準(zhǔn)要求的照相時(shí)刻時(shí),定時(shí)輪將受機(jī)械發(fā)條力的作用, 在鐘表齒輪系統(tǒng)的操縱下往回運(yùn)動(dòng)。當(dāng)定時(shí)輪上的 O 對(duì)準(zhǔn)外殼上的 ON 時(shí), 定時(shí)輪上的觸點(diǎn)與鐘表系統(tǒng)的觸點(diǎn)接觸, 使電源導(dǎo)通開始照相。 . 電子定時(shí)器 電子定時(shí)器是由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、開關(guān)電路和調(diào)節(jié)部分組成。其工作原理類似于石英電子鐘。 (圖片: EASTMAN CHRISTENSEN 磁單點(diǎn)測(cè)斜儀電子定時(shí)器) . 蒙乃爾傳感器 蒙乃爾傳感器是由參考振蕩器、測(cè)量振蕩器、時(shí)基振蕩器、頻率合成器、整形放大器、計(jì)數(shù)開關(guān)電路、分頻與延時(shí)電路和時(shí)刻選擇電路等組成。蒙乃爾傳感器的測(cè)

10、量線圈能夠敏感周圍環(huán)境的金屬材料 (如鉆桿和無(wú)磁鉆鋌), 對(duì)周圍不同的金屬材料, 線圈產(chǎn)生的電感量不同, 從而使測(cè)量振蕩器產(chǎn)生不同的輸出頻率。只有在無(wú)磁鉆鋌的環(huán)境中產(chǎn)生的頻率, 通過合成放大才能導(dǎo)通開關(guān)電路, 操縱單點(diǎn)測(cè)斜儀照相。 (圖片: EASTMAN CHRISTENSEN 單點(diǎn)測(cè)斜儀蒙乃爾傳感器) . 運(yùn)動(dòng)傳感器 運(yùn)動(dòng)傳感器與單點(diǎn)測(cè)斜儀組裝后由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變?yōu)殪o止, 并穩(wěn)定一段時(shí)刻后導(dǎo)通開關(guān)電路, 操縱單點(diǎn)測(cè)斜儀照相。 (2). 電池筒 (圖片: SPERRY-SUN A 型磁單點(diǎn)測(cè)斜儀電池筒) (圖片: EASTMAN CHRISTENSEN R 型磁單點(diǎn)測(cè)斜儀電池筒) (3). 照相機(jī)

11、總成 (圖片: SPERRY-SUN A 型磁單點(diǎn)測(cè)斜儀照相機(jī)總成) 照相機(jī)總成由膠片盒、連接筒、鏡頭和光源組成。它們的作用有三個(gè): . 裝卸圓形照相膠片。送女小孩什么禮物好 HYPERLINK . 提供光源通道。 . 當(dāng)定時(shí)器導(dǎo)通電源時(shí), 使照相機(jī)拍攝測(cè)斜照片。 (圖片: EASTMAN CHRISTENSEN R 型單點(diǎn)測(cè)斜儀照相機(jī)總成) (4). 羅盤短節(jié) (圖片: SPERRY-SUN A 型磁單點(diǎn)測(cè)斜儀羅盤短節(jié)) 依照測(cè)量的井斜角范圍, SPERRY-SUN A 型單點(diǎn)測(cè)斜儀使用的測(cè)斜羅盤要緊有: 6、20、90 三種規(guī)格, 其中 20、90羅盤在定向井中應(yīng)用最多。 這種測(cè)斜羅盤和測(cè)

12、角裝置采納半球體的浮子式結(jié)構(gòu)。 (圖片: EASTMAN CHRISTENSEN R 型單點(diǎn)測(cè)斜儀羅盤短節(jié)) 依照測(cè)量的井斜角范圍, EASTMAN CHRISTENSEN R 型單點(diǎn)測(cè)斜儀使用的測(cè)斜羅盤要緊有: 6、20、90 三種規(guī)格, 其中 20、90羅盤在定向井中應(yīng)用最多。 (5). 輔助工具 磁單點(diǎn)測(cè)斜儀的輔助工具要緊有: 裝片盒、顯影罐、膠片閱讀器和儀器扳手等。 (圖片: SPERRY-SUN A 型磁單點(diǎn)測(cè)斜儀的輔助工具) (圖片: EASTMAN CHRISTENSEN R 型磁單點(diǎn)測(cè)斜儀的輔助工具) (6). 外筒總成和打撈筒 儀器的外筒總成包括: 儀器外筒、定向減震短節(jié)、加

13、長(zhǎng)桿、定向引鞋或下減震器短節(jié)、打撈繩帽。 (圖片: SPERRY-SUN A 型磁單點(diǎn)測(cè)斜儀外筒總成) (圖片: SPERRY-SUN A 型磁單點(diǎn)測(cè)斜儀打撈筒) 2. 磁單點(diǎn)測(cè)斜儀的操作方法 (1). 選擇羅盤度數(shù) (2). 選擇定時(shí)器 (3). 選擇投測(cè)或吊測(cè)方式 (4). 檢查儀器性能和零部件 (5). 組裝儀器、裝膠片 (6). 設(shè)置測(cè)斜時(shí)刻 (除使用蒙乃爾傳感器) (7). 組裝儀器外筒 (8). 投測(cè)或吊測(cè) (9). 投測(cè)打撈 (10). 沖洗膠片 (11). 閱讀膠片和計(jì)算 單點(diǎn)測(cè)斜儀的吊測(cè)需要采納鋼絲測(cè)斜絞車下入儀器。 (圖片: 鋼絲測(cè)斜絞車) 二. 磁羅盤多點(diǎn)照相測(cè)斜儀 1.

14、 磁多點(diǎn)測(cè)斜儀的結(jié)構(gòu)和工作原理 磁多點(diǎn)測(cè)斜儀由定時(shí)器、電池筒、電磁閥、膠片筒、照相機(jī)總成、羅盤短節(jié)、外筒總成及輔助工具等七部分組成。 (圖片: SPERRY-SUN A 型磁多點(diǎn)測(cè)斜儀組裝圖) (圖片: EASTMAN CHRISTENSEN R 型磁多點(diǎn)測(cè)斜儀組裝圖) (1). 定時(shí)器 磁多點(diǎn)測(cè)斜儀使用的定時(shí)器有機(jī)械定時(shí)器、電子程序定時(shí)器兩種, 電子程序定時(shí)器使用的較多。其作用為操縱儀器卷片和拍測(cè)斜照片。 電子程序定時(shí)器是由振蕩器、分頻計(jì)數(shù)器、光源放大開關(guān)電路和卷片放大開關(guān)電路組成。 (圖片: SPERRY-SUN 磁多點(diǎn)測(cè)斜儀電子程序定時(shí)器) (圖片: EASTMAN CHRISTENSE

15、N 磁多點(diǎn)測(cè)斜儀電子程序定時(shí)器) (2). 電池筒 (圖片: SPERRY-SUN 磁多點(diǎn)測(cè)斜儀電池筒) (圖片: EASTMAN CHRISTENSEN 磁多點(diǎn)測(cè)斜儀電池筒) (3). 照相機(jī)總成 SPERRY-SUN 磁多點(diǎn)測(cè)斜儀照相機(jī)總成單點(diǎn)測(cè)斜儀相同。 (圖片: EASTMAN CHRISTENSEN 多點(diǎn)測(cè)斜儀照相機(jī)總成) (4). 羅盤短節(jié) SPERRY-SUN 單多點(diǎn)測(cè)斜儀羅盤短節(jié)相同。 依照測(cè)量的井斜角范圍, EASTMAN CHRISTENSEN R 型多點(diǎn)測(cè)斜儀使用的測(cè)斜羅盤要緊有: 6、20、90 三種規(guī)格, 其中 20、90羅盤在定向井中應(yīng)用最多。 (5). 輔助工具

16、多點(diǎn)測(cè)斜儀的輔助工具要緊有: 膠卷閱讀器和儀器扳手等。 (圖片: SPERRY-SUN A 型多點(diǎn)測(cè)斜儀的輔助工具) (圖片: EASTMAN CHRISTENSEN R 型多點(diǎn)測(cè)斜儀的輔助工具) (6). 外筒總成和打撈筒 儀器的外筒總成包括: 儀器外筒、減震短節(jié)、加長(zhǎng)桿、下減震器短節(jié)、打撈繩帽等, 與單點(diǎn)測(cè)斜儀外筒總成相同。 2. 磁多點(diǎn)測(cè)斜儀的操作方法 (1). 選擇羅盤度數(shù) (2). 檢查儀器性能和零部件 (3). 組裝儀器、裝膠卷 (4). 設(shè)置測(cè)斜時(shí)刻間隔 (5). 組裝儀器外筒 (6). 投測(cè) (7). 打撈 (8). 沖洗膠卷 (9). 閱讀膠卷和計(jì)算 第四節(jié) 有線隨鉆測(cè)斜儀

17、有線隨鉆測(cè)斜儀要緊用于動(dòng)力鉆具組合中, 實(shí)現(xiàn)定向鉆井的隨鉆隨測(cè), 即在鉆井過程中, 隨鉆測(cè)斜儀能夠?qū)崟r(shí)、連續(xù)地提供和顯示井下鉆具工作狀態(tài)和已鉆井眼的井斜角和方位角數(shù)據(jù), 一般測(cè)點(diǎn)的位置距鉆頭 1015 米。有線隨鉆測(cè)斜儀是通過鎧裝電纜向地面井下測(cè)量數(shù)據(jù), 這是與 MWD 無(wú)線隨鉆測(cè)斜儀的要緊區(qū)不之一。 目前國(guó)內(nèi)外有線隨鉆測(cè)斜儀產(chǎn)品有數(shù)十種, 絕大部分是單芯的鎧裝電纜傳輸數(shù)據(jù),這類儀器要緊由 5 部分組成, 即地面計(jì)算機(jī)、下井探管和外筒總成、司鉆閱讀器、打印機(jī)、電纜操作設(shè)備和輔助工具組成。 國(guó)內(nèi)油田應(yīng)用的有線隨鉆測(cè)斜儀有美國(guó) SPERRY-SUN 公司生產(chǎn)的 SST 和 MS3 有線隨鉆測(cè)斜儀,

18、 EASTMAN 公司生產(chǎn)的 DOT 有線隨鉆測(cè)斜儀, 以及 DETA 公司和 SCHLUMBERGER 公司生產(chǎn)的有線隨鉆測(cè)斜儀。近年來(lái), 國(guó)內(nèi)航天部門生產(chǎn)的 DST-2 型有線隨鉆測(cè)斜儀等。國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多的是美國(guó) SPERRY-SUN 公司生產(chǎn)的 SST 和 MS3 有線隨鉆測(cè)斜儀, MS3 隨鉆測(cè)斜儀是 SST 隨鉆測(cè)斜儀是換代產(chǎn)品, 以下要緊介紹 SST 和 MS3隨鉆測(cè)斜儀的組成與性能。 一. SST 有線隨鉆測(cè)斜儀 1. SST 有線隨鉆測(cè)斜儀簡(jiǎn)介 SST 隨鉆測(cè)量?jī)x器是美國(guó) SPERRY- SUN 公司八十年代初生產(chǎn)的一代有線隨鉆測(cè)斜儀。整個(gè)儀器系統(tǒng)由 A-1 地面計(jì)算機(jī)、(100

19、00, 900 和 700 系列) 探管和下井外筒總成、司鉆閱讀器、TI 熱敏打印機(jī)、電纜操作設(shè)備和輔助工具組成。原理框圖如下: TI 703 熱敏打印機(jī) 司鉆閱讀器 串 8 芯數(shù)據(jù)線 行 接 單芯電纜 口 A-1 下 地 面 計(jì) 算 機(jī) 井 探 管 電 總 源 成 線 110 V 交流 (圖片: SST 有線隨鉆測(cè)斜儀的地面儀器和電纜滾筒車內(nèi)部結(jié)構(gòu)) (圖片: 循環(huán)頭與輔助工具) (圖片: 側(cè)入接頭與輔助工具) (圖片: 下入隨鉆測(cè)斜儀的鉆具組合簡(jiǎn)圖) SST 有線隨鉆測(cè)斜儀的地面儀器是由 A-1 地面計(jì)算機(jī)、TI 熱敏打印機(jī)和司鉆閱讀器三部分組成, 其中 A-1 計(jì)算機(jī)是一臺(tái)專用的操縱計(jì)算

20、機(jī), 采納固化軟件系統(tǒng), 開機(jī)自動(dòng)進(jìn)入隨鉆測(cè)量狀態(tài)。A-1 計(jì)算機(jī)還具有錯(cuò)誤診斷功能, 測(cè)量過程中它能夠檢測(cè)來(lái)自井下探管、電纜或地面儀器的錯(cuò)誤信息, 并通過 A-1 計(jì)算機(jī)或 TI 打印機(jī)顯示或打印出來(lái)。TI 熱敏打印機(jī)是作為 A-1 地面計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)終端, 同時(shí)具備熱敏打印功能。 SST 隨鉆測(cè)量系統(tǒng)具有磁性參數(shù)的分析與修正功能, 它能夠消除來(lái)自井下鉆具和地層的磁性干擾; 通過分析來(lái)自井下探管的地磁和重力重量數(shù)據(jù), 能夠及時(shí)推斷測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差緣故以及確定測(cè)量的精度。 測(cè)量過程中, 井下探管還向 A-1 計(jì)算機(jī)傳輸除測(cè)量參數(shù)外的儀器工作環(huán)境與工作狀態(tài)數(shù)據(jù), 這些數(shù)據(jù)包括: 探管的環(huán)境溫度、工作

21、電壓、地磁參數(shù)等。該測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)具有磁掃描功能, 運(yùn)行磁掃描子程序能夠檢查無(wú)磁鉆鋌、無(wú)磁扶正器、儀器外筒等無(wú)磁材料的磁化情況。 SST 有線隨鉆測(cè)斜儀可與三種探管配套使用。與 10000 系列全角度探管配套, 可以在井溫 125 以內(nèi), 隨鉆測(cè)取所有定向鉆進(jìn)參數(shù); 與 900 系列高溫探管配套, 可以在井溫 182 以內(nèi), 隨鉆測(cè)取定向高邊工具面數(shù)據(jù); 與 700 系列高溫探管配套,能夠在井溫 182 以內(nèi), 隨鉆測(cè)取定向磁性工具面數(shù)據(jù)。 SST 隨鉆測(cè)斜儀能夠采納兩種方式下入儀器。一是采納循環(huán)頭方式, 這種方式不需要方鉆桿, 而是采納鉆桿替根與循環(huán)頭連接, 通過循環(huán)頭能夠循環(huán)泥漿、通過并密封

22、電纜, 每次下儀器前可接 23 個(gè)單根; 優(yōu)點(diǎn)是能較好地愛護(hù)電纜, 適于較深的井眼定向和調(diào)方位。二是采納側(cè)入接頭方式, 這種方式需要用方鉆桿, 側(cè)入接頭連接在方鉆桿以下的鉆桿上, 側(cè)入接頭以下的電纜在鉆桿水眼內(nèi), 側(cè)入接頭以上的電纜在井眼環(huán)空內(nèi), 通過側(cè)入接頭能夠循環(huán)泥漿、密封電纜, 并使用開口方補(bǔ)心使電纜通過轉(zhuǎn)盤,采納方鉆桿接單根鉆進(jìn); 優(yōu)點(diǎn)是接單根和操縱調(diào)整鉆具工具面方便, 但容易損壞電纜,適于淺井眼定向施工。 2. SST 有線隨鉆測(cè)斜儀的技術(shù)性能 (1).A-1 計(jì)算機(jī) 顯示方式: 5 位數(shù)碼板 數(shù)據(jù)輸入方式: 標(biāo)準(zhǔn)鍵盤 報(bào)警方式: 錯(cuò)誤代碼顯示、蜂鳴報(bào)警 接口: 交流電源接口、RS-

23、232 接口和司鉆閱讀器接口 工作溫度: 0 120 工作電壓: 110 V 交流 電源頻率: 單相 50 60 Hz (2).10000 系列探管外徑: 35 mm (1-3/8) (3).900、700 系列探管外徑: 25 mm (1) (4).探管工作條件 工作溫度: 10000 系列 125 、900 和 700 系列 工作電壓: 30 V 工作電流: 120 mA (5).儀器的系統(tǒng)精度 (0 90井斜角) 井斜角: 0.5 方位角: 2.0 工具面: 2.0 探管工作溫度: 2.0 二. MS3 有線隨鉆測(cè)斜儀 1. MS3 有線隨鉆測(cè)斜儀簡(jiǎn)介 MS3 隨鉆測(cè)量?jī)x器是美國(guó) SPE

24、RRY- SUN 公司九十年代初生產(chǎn)的新一代組合式有線隨鉆測(cè)斜儀。整個(gè)儀器系統(tǒng)由帶有 MS3 中間接口卡的地面計(jì)算機(jī)、恒流源、MS3 探管和下井外筒總成、司鉆閱讀器、TI 熱敏打印機(jī)、電纜操作設(shè)備和輔助工具組成。 MS3 隨鉆測(cè)斜儀是利用 ESS 電子多點(diǎn)測(cè)斜儀的探管技術(shù)開發(fā)的一種與 SST 有線隨鉆測(cè)斜儀兼容的多功能測(cè)量?jī)x器, 用它能夠進(jìn)行單、多點(diǎn)測(cè)量、定向取芯測(cè)量; 將探管與一專用的傳輸接頭連接能夠組成有線隨鉆測(cè)斜儀器, 采納單芯電纜將下井儀器和地面設(shè)備連接起來(lái), 恒流源作為專門的電源裝置, 為井下探管和司鉆閱讀器提供電源及指令的傳輸通道; 地面計(jì)算機(jī)可通過 MS3 中間接口卡對(duì)地面電源箱

25、的工作進(jìn)行控制。井下探管測(cè)取的井下數(shù)據(jù)再由單芯電纜傳送到地面, 由地面計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算和處理; 并在地面計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)顯示或在 TI 熱敏打印機(jī)上打印。原理框圖如下: TI 703 EPSON LX-810 DDU 熱敏打印機(jī) 點(diǎn)陣打印機(jī) 司鉆閱讀器 串 行 并行接口 接 口 8 芯數(shù)據(jù)線 地 面 計(jì) 算 機(jī) 37 芯接口線 單芯電纜 ( PC 80386 ) 恒 流 源 帶 MS3 中間接口卡 下 電 井 源 探 線 管 110/220 V 110 V 總 交流 交流 成 MS3 隨鉆測(cè)量?jī)x器技術(shù)性能先進(jìn)、適用范圍廣、測(cè)量精度高, 是 SST 有線隨鉆測(cè)斜儀的換代產(chǎn)品, 這種儀器有如下幾個(gè)特點(diǎn):

26、 (1). 采納單芯電纜以及配套的電纜滾筒操作設(shè)備可完成井下數(shù)據(jù)的傳輸和為井下儀器的供電, 實(shí)現(xiàn)有線隨鉆隨測(cè), 通過 TI 熱敏打印機(jī)可打印出測(cè)量時(shí)刻、測(cè)量井深、井斜角、井斜方位角、工具面數(shù)據(jù), 并在地面計(jì)算機(jī)和司鉆閱讀器上實(shí)時(shí)地顯示。司鉆通過司鉆閱讀器的顯示, 掌握井下動(dòng)力鉆具的工作狀態(tài), 指導(dǎo)定向鉆進(jìn)。 (2). 該隨鉆測(cè)量系統(tǒng)具有磁性參數(shù)的分析與修正功能, 它能夠消除來(lái)自井下鉆具和地層的磁性干擾, 特不適用于大斜度定向井和水平井測(cè)量; 通過分析來(lái)自井下探管的地磁和重力重量數(shù)據(jù), 能夠及時(shí)推斷測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差緣故以及確定測(cè)量的精度。 (3). 地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采納 IBM 兼容計(jì)算機(jī), 改善

27、了地面儀器的通用性, 實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用的目的, 在同一地面計(jì)算機(jī)上能夠運(yùn)行其它定向井、水平井軟件。該測(cè)量系統(tǒng)所配備的 STERRING 隨鉆測(cè)量軟件功能全、使用方便; 在測(cè)量過程中, 操作人員能夠通過地面計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)顯示了解儀器的工作情況, 從而保證了儀器的測(cè)量的精度和數(shù)據(jù)的可靠性。 測(cè)量過程中, 測(cè)量數(shù)據(jù)能夠隨時(shí)存盤、修改和調(diào)用。 測(cè)量結(jié)束, 打印機(jī)可立即打印出一份或多份通過地面計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理的隨鉆測(cè)量報(bào)表。 (4). 除測(cè)量參數(shù)外, 井下探管還向地面計(jì)算機(jī)傳輸儀器工作環(huán)境與工作狀態(tài)數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)包括: 探管的環(huán)境溫度、工作電流、工作電壓、數(shù)據(jù)的傳輸率等。 (5). 該測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)具有磁掃描

28、功能, 運(yùn)行磁掃描子程序能夠檢查無(wú)磁鉆鋌、無(wú)磁扶正器、儀器外筒等無(wú)磁材料的磁化情況。 (6). 同一根探管能夠?qū)崿F(xiàn) ESS 電子多點(diǎn)測(cè)量和有線隨鉆測(cè)量的全部功能。 (7). 地面計(jì)算機(jī)具有錯(cuò)誤診斷功能, 測(cè)量過程中, 它能夠檢測(cè)來(lái)自井下探管、電纜或地面儀器的錯(cuò)誤信息, 并通過地面計(jì)算機(jī)或 TI 打印機(jī)顯示或打印出來(lái)。 2. 儀器的組成和技術(shù)性能 MS3 有線隨鉆測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)要緊有以下六部分組成: 地面計(jì)算機(jī)和 MS3 中間接口卡, 恒流源, MS3 探管和下井外筒總成, 司鉆閱讀器,TI 熱敏打印機(jī), 電纜滾筒設(shè)備及輔助工具。 MS3 隨鉆測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸是采納數(shù)字脈沖、時(shí)刻調(diào)制、多路輸出的

29、方式; 這使得來(lái)自探管的測(cè)量信息, 能夠通過單芯電纜傳輸?shù)降孛鎯x器; 在地面儀器中, 這些來(lái)自探管的原始數(shù)據(jù)被送到解碼電路中, 并進(jìn)行數(shù)字化處理; 軟件系統(tǒng)能辨認(rèn)出脈沖信號(hào)傳輸中的時(shí)刻基準(zhǔn), 并以此基準(zhǔn)作為原始測(cè)量數(shù)據(jù)的采集起點(diǎn)。 (1). 地面計(jì)算機(jī)和 MS3 中間接口卡 該系統(tǒng)是由一臺(tái)兼容的 PC 80286 或 PC 80386 計(jì)算機(jī)和一塊 MS3 中間接口卡組成。地面計(jì)算機(jī)接收來(lái)自 MS3 探管測(cè)量信息, 進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、貯存并在地面計(jì)算機(jī)顯示器和司鉆閱讀器上顯示出來(lái); 測(cè)量人員能夠操作計(jì)算機(jī)選擇 MS3 隨鉆測(cè)量系統(tǒng)的工作方式; 依照儀器的工作方式地面計(jì)算機(jī)操縱 MS3 探管和司鉆

30、閱讀器的工作。 (圖片: 地面計(jì)算機(jī)帶 MS3 中間接口卡) 地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)性能: 顯示板: 液晶或等離子體 數(shù)據(jù)輸入方式: 標(biāo)準(zhǔn)鍵盤 報(bào)警方式: 錯(cuò)誤代碼顯示、蜂鳴報(bào)警 接口: 交流電源、RS-232、DDU、恒流源 工作電壓: 110 V 交流 電源頻率: 單相 50 60 Hz MS3 隨鉆測(cè)量?jī)x器采納 STEERING 軟件系統(tǒng), 該軟件具有如下八項(xiàng)功能: 支持地面計(jì)算機(jī)屏幕顯示、數(shù)據(jù)滾動(dòng)顯示和窗口顯示 數(shù)據(jù)的輸入和設(shè)置 儀器工作狀態(tài)參數(shù)顯示 探管的啟動(dòng) 司鉆閱讀器的設(shè)置與顯示 打印機(jī)的設(shè)置與操作 磁掃描子程序運(yùn)行 測(cè)量系統(tǒng)的錯(cuò)誤診斷 (2). 恒流源 恒流源是一套專門的電源裝置

31、, 它為 MS3 探管和司鉆閱讀器提供電源及數(shù)據(jù)、指令傳輸?shù)耐ǖ? 地面計(jì)算機(jī)通過 MS3 中間接口卡對(duì)地面電源箱的工作進(jìn)行操縱。 (圖片: 恒流源) (3). MS3 探管和下井外筒總成 MS3 探管是一根裝有重力和磁性測(cè)量元件的井下測(cè)量?jī)x器; 它測(cè)量與井斜角和方位角有關(guān)的原始測(cè)量數(shù)據(jù), 并通過電纜傳輸?shù)降孛嬗?jì)算機(jī)進(jìn)行處理; 它能夠以高邊或磁性工具面的方式為井下鉆具定向。 (圖片: MS3 探管和下井外筒總成) MS3 探管內(nèi)部要緊有以下五部分組成: . 磁通門傳感器 (圖片: 磁通門傳感器原理圖) 磁通門傳感器的結(jié)構(gòu)像一個(gè)變壓器, 它是一個(gè)繞在磁棒上的線圈; 當(dāng)它被放在一個(gè)恒定的磁場(chǎng)中 (

32、 例如地磁場(chǎng) ), 它會(huì)感應(yīng)出該磁場(chǎng)的密度, 將它放在一個(gè)交變的磁場(chǎng)里, 它能測(cè)出那個(gè)交變磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度。 . 重力加速度計(jì)傳感器 (圖片: 重力加速度計(jì)傳感器原理圖) 重力加速度計(jì)傳感元件能夠敏感重力場(chǎng), 它能夠測(cè)量出相關(guān)于重力場(chǎng), 探管的角度狀態(tài)以及探管上某一點(diǎn)相關(guān)于高邊的轉(zhuǎn)角; 重力加速度計(jì)傳感元件不受磁場(chǎng)的阻礙。 . 溫度傳感器 在 MS3 探管內(nèi)也安裝了溫度傳感器, 探管工作溫度的顯示, 為測(cè)量人員掌握儀器在井下的工作環(huán)境提供了數(shù)據(jù), 在高溫井中測(cè)量, 更需要檢測(cè)探管工作溫度的變化。 . 二次電源 井下探管同意來(lái)自恒流源的脈沖電流, 通過二次電源產(chǎn)生 24 V 的直流為探管供電。 .

33、 數(shù)據(jù)傳輸電路和傳輸接頭 井下傳感器輸出的模擬電壓信號(hào), 通過放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換后, 變成數(shù)字脈沖信號(hào)并經(jīng)時(shí)刻調(diào)制, 通過傳輸接頭與單芯電纜連接、輸出。 MS3 探管外徑: 35 mm (1-3/8) MS3 探管工作溫度: 125 MS3 儀器的系統(tǒng)精度 (0 90井斜角): 井斜角: 0.5 方位角: 2.0 高邊工具面: 2.0 磁性工具面: 2.0 探管工作溫度: 2.0 (4). 司鉆閱讀器 司鉆閱讀器是為定向司鉆顯示井下鉆具的工具面數(shù)據(jù)和井眼井斜角、方位角數(shù)據(jù)的裝置; 它以液晶數(shù)字的方式顯示井眼的井斜角、方位角數(shù)據(jù), 該液晶數(shù)字顯示器顯示 1 行 14 位數(shù)字和字母; 而且以液晶模擬刻

34、度盤的方式顯示井下鉆具的磁性和高邊工具面數(shù)據(jù)。 司鉆閱讀器通過一個(gè) RS-232 中間接口與地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接; 通過地面計(jì)算機(jī)的鍵盤指令輸入, 測(cè)量人員能夠改變司鉆閱讀器的顯示。 (圖片: 司鉆閱讀器) (5). TI 熱敏打印機(jī) TI 熱敏打印機(jī)作為地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的外部設(shè)備, 能夠?yàn)?MS3 隨鉆測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)提供鉆進(jìn)過程的數(shù)據(jù)輸出打印。 TI 熱敏打印機(jī)的性能與規(guī)范: 打印方式: 熱敏紙打印 接口方式: RS-232 串行接口 工作電壓: 90 134 V 交流 電源頻率: 單相 50 60 Hz 功率消耗: 最大 35 W 鍵盤排列: 標(biāo)準(zhǔn)鍵盤 (6). EPSON LX-810 打印機(jī)

35、 EPSON LX-810 打印機(jī)和 TI 熱敏打印機(jī)都作為地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的外部設(shè)備, 為MS3 隨鉆測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)提供測(cè)量數(shù)據(jù)報(bào)表的輸出打印。 EPSON LX-810 打印機(jī)的性能與規(guī)范: 打印方式: 9 針點(diǎn)陣式打印 打印紙規(guī)格: 80 列連續(xù)打印紙 工作電壓: 12010% V 交流 電源頻率: 單相 50 60 Hz 功率消耗: 最大 28 W (7). 下井外筒總成和輔助工具 . 下井外筒總成 MS3 探管下井測(cè)量, 需要與一套外筒總成配合使用; 這套外筒總成包括一根外筒;一個(gè)探管連線接頭; 一個(gè)定向減震接頭; 一定長(zhǎng)度的加長(zhǎng)桿和一套定向引鞋。 (圖片: 下井外筒總成) 下井外筒總成

36、有三個(gè)要緊作用: 通過調(diào)整定向引鞋或定向減震接頭的角度位置, 為井下動(dòng)力鉆具組合提供工具面的測(cè)量基準(zhǔn)。 為 MS3 探管提供一個(gè)無(wú)磁空間, 以消除或減弱來(lái)自井下動(dòng)力鉆具組合和上部鉆挺的磁干擾。 防止高壓泥漿液體侵蝕損壞探管。 . 循環(huán)頭及液壓缸 循環(huán)頭被用來(lái)代替水龍頭循環(huán)泥漿, 同時(shí)密封電纜。 (圖片: 循環(huán)頭) (圖片: 液壓缸) 使用循環(huán)頭下入 MS3 探管及其外筒指導(dǎo)定向鉆進(jìn), 每次接單根時(shí), 都要將井下儀器起到鉆桿替根里面。配合液壓缸密封電纜, 還需要一套手動(dòng)液壓泵和液壓管線。 . 側(cè)入接頭 使用側(cè)入接頭能夠代替循環(huán)頭下入儀器、密封電纜; 側(cè)入接頭則作為下井鉆具的一部分, 上、下端螺紋

37、均與鉆桿連接, 側(cè)入接頭以下的電纜在鉆桿內(nèi)部, 而側(cè)入接頭以上的電纜在鉆桿外部的環(huán)空里; 電纜通過轉(zhuǎn)盤時(shí)需使用特制的刨槽方補(bǔ)心。 (圖片: 側(cè)入接頭) . 電纜操作設(shè)備及發(fā)電機(jī)組 電纜操作設(shè)備要緊是指電纜滾筒車和配套的操作設(shè)備, 為了適應(yīng) MS3 隨鉆測(cè)量?jī)x器的需要, 電纜滾筒車內(nèi)需配備液壓滾筒驅(qū)動(dòng)及操作系統(tǒng), 各種操縱儀表和發(fā)電機(jī)組等。 3. 鉆具組合的要求和無(wú)磁鉆鋌的選擇 (1). 鉆具組合中使用的定向彎接頭、定向直接頭與循環(huán)套 (圖片: 定向彎接頭、定向直接頭與循環(huán)套) (圖片: 下入隨鉆測(cè)斜儀的鉆具組合簡(jiǎn)圖) (2). 無(wú)磁鉆鋌的選擇原則 A. 為隨鉆測(cè)斜儀提供無(wú)磁的測(cè)量空間, 減小來(lái)

38、自鉆具的磁干擾。 (圖片: 無(wú)磁鉆鋌選擇圖表) B. 滿足鉆具組合的要求 (等剛度原理) 第五節(jié) 電子多點(diǎn)測(cè)斜儀和3組合式有線隨鉆測(cè)斜儀 電子單多點(diǎn)測(cè)斜儀在國(guó)內(nèi)簡(jiǎn)稱作電子多點(diǎn)測(cè)斜儀, 是在有線隨鉆測(cè)斜儀的基礎(chǔ)上進(jìn)展起來(lái)的一種電磁類測(cè)斜儀器, 它采納了有線隨鉆測(cè)斜儀探管的磁通門和重力加速度計(jì)測(cè)量元件以大地磁場(chǎng)和重力場(chǎng)作為測(cè)量的媒介, 將微處理器芯片和經(jīng)歷元件裝入探管。在探管內(nèi)將測(cè)量的原始重量數(shù)據(jù)處理成井斜角、方位角和工具面等數(shù)據(jù), 并記錄和儲(chǔ)存, 當(dāng)探管起出地面時(shí), 通過終端打印機(jī)或計(jì)算機(jī)輸出。 電子多點(diǎn)測(cè)斜儀是磁羅盤單多點(diǎn)測(cè)斜儀換代產(chǎn)品, 由于在探管中采納了微處理技術(shù), 使這類儀器的操作和數(shù)據(jù)

39、處理更簡(jiǎn)捷、可靠、精度更高、使用范圍更廣泛。目前國(guó)內(nèi)外電子單多點(diǎn)測(cè)斜儀有多種型號(hào), 其中最多見的是美國(guó) SPERRY-SUN 公司的 ESI和 ESS 電子多點(diǎn)測(cè)斜儀, 以及 EASTMAN CHRISTENSEN 公司的 EWS 電子多點(diǎn)測(cè)斜儀,而 ESS 電子多點(diǎn)測(cè)斜儀在國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛。 一. ESS 電子多點(diǎn)測(cè)斜儀簡(jiǎn)介 ESS 電子多點(diǎn)測(cè)斜儀器要緊由 6 部分組成, 即地面計(jì)算機(jī)及操作軟件、下井探管和外筒總成、TI 熱敏終端打印機(jī)、點(diǎn)陣打印機(jī)、中間接口器和輔助工具組成。這種儀器有如下幾個(gè)特點(diǎn): (1). ESS 探管中采納了整體結(jié)構(gòu)的傳感器組, 使測(cè)量的系統(tǒng)誤差大大減小。采納了耐高溫的微

40、處理器技術(shù), 使儀器的操作和數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)捷、可靠、精度高。采納了大容量的電可擦除存儲(chǔ)寄存器 (EEPROM), 能夠經(jīng)歷 1000 個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù), 而且在斷開電源的情況下, 測(cè)量數(shù)據(jù)可不能丟失。電路系統(tǒng)采納了二次集成元件, 使得整個(gè)探管結(jié)構(gòu)緊湊, 可靠性高。采納了標(biāo)準(zhǔn)的 RS-232 接口電路, 可直接與兼容計(jì)算機(jī)或終端設(shè)備通訊。供電電池組采納了分隔減震的方式, 大大加強(qiáng)了電源的抗沖擊性。 (2). ESS 探管與地面設(shè)備有多種連接方式, ESS 探管可通過中間接口器與地面計(jì)算機(jī)、TI 熱敏終端和點(diǎn)陣打印機(jī)連接。ESS 探管可直接與地面計(jì)算機(jī), 或直接與 TI熱敏終端連接操作。可采納不同的方式對(duì)

41、 ESS 探管進(jìn)行啟動(dòng)、設(shè)置和數(shù)據(jù)輸出, 通過地面計(jì)算機(jī), TI 熱敏終端或點(diǎn)陣打印機(jī)可顯示或打印出測(cè)量時(shí)刻、測(cè)量井深、井斜角、原始方位角、修正方位角、工具面數(shù)據(jù)、原始重量數(shù)據(jù)、探管的環(huán)境溫度、工作電壓及工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)。 (3). 地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采納 IBM 兼容計(jì)算機(jī), 改善了地面儀器的通用性, 實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用的目的, 在同一地面計(jì)算機(jī)上能夠運(yùn)行其它定向井、水平井軟件。 該儀器系統(tǒng)配置的 ESSDUMP 軟件, 可通過地面計(jì)算機(jī)對(duì) ESS 探管進(jìn)行單點(diǎn)、多點(diǎn)或隨鉆三種測(cè)量功能的探管軟件的輸入。即同一根探管裝載不同的軟件能夠?qū)崿F(xiàn)三種不同的測(cè)量功能。 該儀器系統(tǒng)配置的 MAP 軟件, 可通過地

42、面計(jì)算機(jī)對(duì) ESS 探管進(jìn)行單點(diǎn)、多點(diǎn)測(cè)量的初始化設(shè)置與數(shù)據(jù)輸入、測(cè)量數(shù)據(jù)的輸出和編輯。 該儀器系統(tǒng)配置的 UTV 軟件, 可在地面計(jì)算機(jī)上對(duì) MAP 軟件生成的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行編輯和進(jìn)一步修改成不同的測(cè)量報(bào)表或繪圖數(shù)據(jù)文件。并可運(yùn)行該軟件對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)不同方式的修改、比較和分析。 (4). ESS 電子多點(diǎn)測(cè)斜儀具有磁性參數(shù)的分析與修正功能, 它能夠消除來(lái)自井下鉆具的磁性干擾, 特不適用于大斜度定向井和水平井測(cè)量; 通過分析來(lái)自井下探管的磁性和重力重量數(shù)據(jù), 能夠及時(shí)推斷測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差緣故以及確定測(cè)量的精度。 (5). 該測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)具有磁掃描功能, 運(yùn)行磁掃描子程序能夠檢查無(wú)磁鉆鋌、無(wú)磁扶正器、儀

43、器外筒等無(wú)磁材料的磁化情況。 (6). ESS 探管微機(jī)系統(tǒng)具有錯(cuò)誤和狀態(tài)診斷功能, 測(cè)量過程中, 它能夠檢測(cè)來(lái)自井下探管對(duì)電源、工作狀態(tài)和測(cè)量環(huán)境的信息, 并可通過地面計(jì)算機(jī)或 TI 熱敏終端顯示或打印出來(lái)。 二. ESS 電子多點(diǎn)測(cè)斜儀的三種連接方式 (1). 使用中間接口器與地面計(jì)算機(jī)、TI 熱敏終端和點(diǎn)陣打印機(jī)連接: TI 703 點(diǎn)陣打印機(jī) 熱敏打印機(jī) 25 線并口 25 線串口 25芯 4 芯 接口線 中間 數(shù)據(jù)線下 地面計(jì)算機(jī) 接 口 器 井 電 電 探 源 源 線 線 管 110/220 V 110/220 V 交流 交流 (2). ESS 探管直接與地面計(jì)算機(jī)連接: 點(diǎn)陣打印

44、機(jī) 25 線并口 4 芯數(shù)據(jù)線下 地面計(jì)算機(jī) 井 電 探 源 線 管 110/220 V (3). ESS 探管直接與 TI 熱敏終端連接: TI 703 254 芯數(shù)據(jù)線 下 熱敏打印機(jī) 井 電 探 源 線 管 110 V 三. 儀器的組成和技術(shù)性能 (1). 地面計(jì)算機(jī)和操作軟件 地面計(jì)算機(jī)可采納一臺(tái)兼容的 PC 80286 或 PC 80386 型臺(tái)式或便攜式計(jì)算機(jī),要求硬盤容量 20 MB 以上, 技術(shù)性能無(wú)專門要求。 ESS 電子多點(diǎn)測(cè)斜儀軟件系統(tǒng)包括: . ESSDUMP 軟件 可通過地面計(jì)算機(jī)對(duì) ESS 探管進(jìn)行單點(diǎn)、多點(diǎn)或隨鉆三種測(cè)量功能的探管軟件的裝載。其中探管軟件 ESS

45、01 是單點(diǎn)測(cè)量和探管性能調(diào)試軟件, ESS 02 是多點(diǎn)測(cè)量軟件, ESS 05 是隨鉆測(cè)量軟件。 . MAP 軟件 可通過地面計(jì)算機(jī)對(duì) ESS 探管進(jìn)行單點(diǎn)、多點(diǎn)測(cè)量的初始化設(shè)置與數(shù)據(jù)輸入、測(cè)量數(shù)據(jù)的輸出和編輯。 . UTV 軟件 可在地面計(jì)算機(jī)上對(duì) MAP 軟件生成的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行編輯和進(jìn)一步修改成不同的測(cè)量報(bào)表或繪圖數(shù)據(jù)文件。并可運(yùn)行該軟件對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)不同方式的修改、比較和分析。 (2). ESS 探管和下井外筒總成 ESS 探管是一根裝有重力和磁性測(cè)量元件的井下測(cè)量?jī)x器; 它測(cè)量與井斜角和方位角有關(guān)的原始測(cè)量數(shù)據(jù), 并通過探管內(nèi)的微處理器系統(tǒng)進(jìn)行處理, 并記錄在 EEPROM芯片上。 (

46、圖片: ESS 探管和下井外筒總成) ESS 探管內(nèi)部要緊有以下六部分組成: . 磁通門傳感器 (同 MS3 探管) . 重力加速度計(jì)傳感器 (同 MS3 探管) . 溫度傳感器 (同 MS3 探管) . A/D 轉(zhuǎn)換和放大電路 ESS 探管的傳感器組測(cè)量的 Bx, By, Bz, Gx, Gy, Gz 和 T 原始模擬重量數(shù)據(jù)經(jīng)該電路轉(zhuǎn)換和放大, 并經(jīng)時(shí)序操縱電路傳輸?shù)轿⑻幚砥飨到y(tǒng)。 . 微處理器芯片和接口 裝載 ESS 01 和 ESS O2 軟件的微處理器芯片對(duì) Bx, By, Bz, Gx, Gy, Gz 和 T等重量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)。 . 電池組 由 4 節(jié)或 8 節(jié)電池組成的電池

47、組為 ESS 探管供電。 . 蒙乃爾傳感器 進(jìn)行單點(diǎn)測(cè)量時(shí), 可使用蒙乃爾傳感器, 用以敏感儀器進(jìn)入無(wú)磁鉆鋌并操縱儀器工作。也可采納對(duì) ESS 探管進(jìn)行軟件設(shè)置的方式代替蒙乃爾傳感器, 用以敏感儀器進(jìn)入無(wú)磁鉆鋌并操縱儀器工作。 (圖片: 蒙乃爾傳感器) ESS 探管外徑: 35 mm (1-3/8) ESS 探管工作條件: 工作溫度: 125 工作電壓: 612 VDC ESS 儀器的系統(tǒng)精度 (0 90): 井斜角: 0.5 方位角: 1.0 高邊工具面: 1.5 磁性工具面: 1.5 (3). TI 熱敏打印機(jī) TI 熱敏打印機(jī)作為 ESS 探管微處理器系統(tǒng)的外部設(shè)備, 可作為 ESS 探

48、管微處理器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)終端。 (4). 點(diǎn)陣打印機(jī) 一般采納 EPSON LX-810 打印機(jī)作為地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的外部設(shè)備, 為 ESS 電子多點(diǎn)測(cè)斜儀系統(tǒng)提供測(cè)量數(shù)據(jù)報(bào)表的輸出打印。 (7). 下井外筒總成和輔助工具 . 下井外筒總成 ESS 探管下井測(cè)量, 需要與一套外筒總成配合使用。 A. 單點(diǎn)定向測(cè)量時(shí), 外筒總成包括: 外筒和外筒接頭, 定向減震器, 一定長(zhǎng)度的加長(zhǎng)桿和定向引鞋。 (圖片: 定向用儀器外筒總成) (圖片: 定向彎接頭、定向直接頭與循環(huán)套) (圖片: 下入 ESS 多點(diǎn)測(cè)斜儀的鉆具組合簡(jiǎn)圖) B. 多點(diǎn)測(cè)量時(shí), 外筒總成包括: 外筒和外筒接頭, 非定向彈簧減震器, 一定長(zhǎng)

49、度的加長(zhǎng)桿和下部減震器。 (圖片: 多點(diǎn)測(cè)量的儀器外筒總成) 下井外筒總成有三個(gè)要緊作用: . 輔助工具 輔助工具包括 ESS 探管的組裝工具、外筒的組裝工具和測(cè)試儀表等。 (圖片: 儀器的輔助工具) 四. ESS 電子多點(diǎn)測(cè)斜儀的使用 ESS 電子多點(diǎn)測(cè)斜儀的測(cè)量方式有兩種: 1. 吊測(cè), 2. 投測(cè), 3. 隨鉆具下鉆和鉆進(jìn)測(cè)量 。 (1). ESS 單點(diǎn)測(cè)斜的探管設(shè)置 A. 磁性和工作參數(shù)的設(shè)置 B. 初始延遲時(shí)刻的設(shè)置和計(jì)算 C. 儀器的預(yù)熱原理 D. 蒙乃爾傳感器的使用 (2). ESS 多點(diǎn)測(cè)斜的探管設(shè)置 A. 磁性和工作參數(shù)的設(shè)置 B. 初始延遲時(shí)刻的設(shè)置與計(jì)算, 測(cè)點(diǎn)延遲時(shí)刻的

50、設(shè)置 (3). 測(cè)點(diǎn)間斷電功能 (POWER DOWN) (4). 測(cè)量數(shù)據(jù)的計(jì)算 A. 探管數(shù)據(jù)的計(jì)算模式 (圖片: 探管數(shù)據(jù)的計(jì)算模式) B. 方位角數(shù)據(jù)的修正原理和方法 (圖片: 三維磁通門示意圖和磁干擾的來(lái)源)五3組合式有線隨鉆測(cè)斜儀 、有線隨鉆測(cè)斜儀簡(jiǎn)介隨鉆測(cè)斜儀是利用電子多點(diǎn)測(cè)斜儀的探管技術(shù)，于九十年代初開發(fā)的一種與有線隨鉆測(cè)斜儀兼容的多功能測(cè)量?jī)x器，用它能夠進(jìn)行單、多點(diǎn)測(cè)量，定向取芯測(cè)量;將探管與一專用的傳輸接頭連接能夠組成有線隨鉆測(cè)斜儀，采納恒流源作為專門的電源裝置，為井下探管和司鉆閱讀器提供電源及指令的傳輸通道。井下探管測(cè)取的井下數(shù)據(jù)再由單芯電纜傳輸?shù)降孛?，由地面?jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)

51、算和處理并適時(shí)地顯示或在TI熱敏打印機(jī)上打印。MS3隨鉆測(cè)量?jī)x器技術(shù)性能先進(jìn)，適用范圍廣，測(cè)量精度高，是SST有線隨鉆測(cè)量?jī)x的換代產(chǎn)品，這種儀器有以下幾個(gè)特點(diǎn)：采納單芯電纜滾筒操作設(shè)備可完成井下數(shù)據(jù)的傳輸和為井下儀器的供電，實(shí)現(xiàn)有線隨鉆隨測(cè)功能。該隨鉆測(cè)量系統(tǒng)具有磁性參數(shù)的分析與修正功能，它能夠消除來(lái)自井下鉆具和地層的磁性干擾，特不適用與大斜度定向井和水平井測(cè)量，通過分析來(lái)自井下探管的地磁和重力重量數(shù)據(jù)，能夠及時(shí)推斷測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差緣故以及確定測(cè)量的精度。地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采納IBM兼容計(jì)算機(jī)，改善了地面儀器的通用性，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用的目的，在同一地面計(jì)算機(jī)上能夠同時(shí)運(yùn)行其它定向井、水平井軟件。該測(cè)

52、量系統(tǒng)所配備的STEERING隨鉆測(cè)量軟件功能全、使用方便，在測(cè)量過程中，操作人員能夠通過地面計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)顯示了解儀器的工作情況，從而保證了儀器的測(cè)量精度和數(shù)據(jù)的可靠性。測(cè)量過程中，測(cè)量數(shù)據(jù)能夠隨時(shí)存盤、修改和調(diào)用。測(cè)量結(jié)束，打印機(jī)可立即打印一份或多份通過地面計(jì)算機(jī)處理的隨鉆測(cè)量報(bào)表。除測(cè)量參數(shù)外，井下探管還向地面計(jì)算機(jī)傳輸儀器工作環(huán)境與儀器工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，如：探管的環(huán)境溫度、工作點(diǎn)流，工作電壓、數(shù)據(jù)的傳輸率等。該測(cè)量系統(tǒng)具有磁掃描功能，運(yùn)行磁掃描子程序能夠檢查無(wú)磁鉆鋌、無(wú)磁扶正器、儀器外筒等無(wú)磁材料的磁化情況。同一根探管能夠?qū)崿F(xiàn)ESS電子多點(diǎn)和有線隨鉆測(cè)量的全部功能，地面計(jì)算機(jī)具有錯(cuò)誤診斷功

53、能，測(cè)量過程中，它能夠檢測(cè)來(lái)自井下探管、電纜或地面儀器的錯(cuò)誤信息，并顯示或打印出來(lái)。 TI 703 EPSON LX-80 DDU 熱敏打印機(jī) 點(diǎn)陣打印機(jī) 司鉆閱讀器 串行接口 并行接口 8芯數(shù)據(jù)線 地面計(jì)算機(jī) 37芯接口線 單芯點(diǎn)纜 （PC 80386） 恒 流 電 帶MS3中間接口卡 井 電 下 源 探110/220V 線110V 管 圖 MS3有線隨鉆測(cè)斜儀原理框圖2、儀器的組成和技術(shù)性能MS3有線隨鉆測(cè)量系統(tǒng)要緊有以下六部分組成：地面計(jì)算機(jī)和MS3中間接口卡，恒流電，MS3探管和井下外筒總成，司鉆閱讀器，TI熱敏打印機(jī)，電纜滾筒設(shè)備及輔助設(shè)備。地面計(jì)算機(jī)和MS3中間接口卡 該系統(tǒng)是由一

54、臺(tái)兼容的PC 80286 或PC 80386計(jì)算機(jī)和一塊MS3中間接口卡組成。地面計(jì)算機(jī)接收來(lái)自MS3探管測(cè)量信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、儲(chǔ)存并在地面計(jì)算機(jī)顯示器和司鉆閱讀器上顯示出來(lái)，測(cè)量人員能夠選擇MS3隨鉆測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)作方式。MS3儀器采納STEERING軟件系統(tǒng)，該軟件具有八項(xiàng)功能：a.支持地面計(jì)算機(jī)屏幕顯示、數(shù)據(jù)滾動(dòng)顯示和窗口顯示，b.數(shù)據(jù)的輸入和設(shè)置，c.儀器工作狀態(tài)參數(shù)顯示。d.探管的啟動(dòng)，e.司鉆閱讀器的設(shè)置與顯示，f.打印機(jī)的設(shè)置與操作，g.磁掃描子程序h.測(cè)量系統(tǒng)的錯(cuò)誤診斷。恒流源 恒流源是一種專門的電源裝置，它為MS3探管和司鉆閱讀器提供電源幾數(shù)據(jù)、指令傳輸?shù)耐ǖ?，地面?jì)算機(jī)通過

55、MS3中間接口卡對(duì)地面電源箱的工作進(jìn)行操縱MS3探管及下井外套總成其工作原理與SST探管相同。 MS3探管外經(jīng)：35mm(1-3/8” MS3探管工作溫度：125 MS3儀器的系統(tǒng)精度（0-90井斜角）：井斜角：0.5方位角：2.0高邊工具面：2.0磁性工具面：2.0(4)DDU司鉆閱讀器DDU司鉆閱讀器是以液晶額度方式顯示井眼的井斜角、方位角數(shù)據(jù)，該液晶顯示器顯示一行會(huì)4位字符和字母，而且以液晶模擬數(shù)據(jù)盤的方式顯示井下鉆具的磁性和高邊工具面數(shù)據(jù)。司鉆閱讀器通過一個(gè)RS-232中間接口與地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接，通過地面計(jì)算機(jī)的鍵盤指令輸入，測(cè)量人員能夠改變司鉆閱讀器的顯示。TI熱敏打印機(jī)：與SST

56、中的熱敏打印機(jī)相同 EPSON-810打印機(jī) 第六節(jié) MWD 無(wú)線隨鉆測(cè)斜儀 MWD 無(wú)線隨鉆測(cè)斜儀是在有線隨鉆測(cè)斜儀的基礎(chǔ)上進(jìn)展起來(lái)的一種新型的隨鉆測(cè)量?jī)x器。典型的 MWD 隨鉆測(cè)斜儀要緊有五大部分組成: (圖片: SPERRY-SUN DWD 隨鉆測(cè)斜儀的組成) . 地面計(jì)算機(jī)及外部設(shè)備 (包括終端、打印機(jī)、記錄儀和供電電源等) . 數(shù)據(jù)檢測(cè)設(shè)備 (泥漿壓力傳感器、泵沖傳感器等) . 司鉆閱讀器 . 測(cè)量探管總成 . 泥漿脈沖發(fā)生器和渦輪發(fā)電機(jī)總成 一. MWD 隨鉆測(cè)斜儀的三種傳輸方法 MWD 無(wú)線隨鉆測(cè)斜儀與有線隨鉆測(cè)斜儀的要緊區(qū)不在于井下測(cè)量數(shù)據(jù)的傳輸方式不同, 目前石油行業(yè)使用的

57、MWD 隨鉆測(cè)斜儀要緊有三種傳輸方法。 1. 連續(xù)波方法 (圖片: SCHLUMBERGER MWD 無(wú)線隨鉆測(cè)斜儀的連續(xù)波發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖) 連續(xù)波發(fā)生器的轉(zhuǎn)子在泥漿作用下相對(duì)定子轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生正玄或余玄壓力波, 由井下探管編碼的測(cè)量數(shù)據(jù)通過調(diào)制器系統(tǒng)操縱的定子相關(guān)于轉(zhuǎn)子的角位移使這種正玄或余玄壓力波在時(shí)刻上出現(xiàn)相位移, 在地面連續(xù)地檢測(cè)這些相位移的變化, 并通過譯碼轉(zhuǎn)換成不同的測(cè)量數(shù)據(jù)。 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是: 數(shù)據(jù)傳輸速度快、精度高。缺點(diǎn)是: 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、下井長(zhǎng)、數(shù)字譯碼能力較差。 2. 正脈沖方法 (圖片: SPERRY-SUN DWD 無(wú)線隨鉆測(cè)斜儀的泥漿正脈沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖) 泥漿正脈沖發(fā)生器的針閥

58、與小孔的相對(duì)位置能夠改變泥漿流道在此的截面積, 從而引起鉆柱內(nèi)部的泥漿壓力的升高, 針閥的運(yùn)動(dòng)是由探管編碼的測(cè)量數(shù)據(jù)通過調(diào)制器操縱電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。在地面通過連續(xù)地檢測(cè)立管的變化, 并通過譯碼轉(zhuǎn)換成不同的測(cè)量數(shù)據(jù)。 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是: 下井儀器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小, 使用操作和維修方便, 不需要專門的無(wú)磁鉆鋌。缺點(diǎn)是: 數(shù)據(jù)傳輸速度慢, 不適合傳輸?shù)刭|(zhì)資料參數(shù)。 3. 負(fù)脈沖方法 (圖片: GEARHART MWD 無(wú)線隨鉆測(cè)斜儀的泥漿負(fù)脈沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖) 泥漿負(fù)脈沖發(fā)生器需要組裝在專用的無(wú)磁鉆鋌中使用, 開啟泥漿負(fù)脈沖發(fā)生器的泄流閥, 可使鉆柱內(nèi)的泥漿經(jīng)泄流閥與無(wú)磁鉆鋌上的泄流孔流到井眼環(huán)空, 從而

59、引起鉆柱內(nèi)部的泥漿壓力降低, 泄流閥的動(dòng)作是由探管編碼的測(cè)量數(shù)據(jù)通過調(diào)制器操縱電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。在地面通過連續(xù)地檢測(cè)立管的變化, 并通過譯碼轉(zhuǎn)換成不同的測(cè)量數(shù)據(jù)。 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是: 數(shù)據(jù)傳輸速度較快, 適合傳輸定向和地質(zhì)資料參數(shù)。缺點(diǎn)是:下井儀器的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜, 組裝、操作和維修不便, 需要專用的無(wú)磁鉆鋌。 二. 國(guó)外 MWD 隨鉆測(cè)斜儀產(chǎn)品及性能簡(jiǎn)介 (圖表: 9 個(gè)廠家的產(chǎn)品及性能) 三. SPERRY- SUN 公司定向 DWD 無(wú)線隨鉆測(cè)斜儀 1. DWD 無(wú)線隨鉆測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)簡(jiǎn)介 美國(guó) SPERRY- SUN 公司生產(chǎn)的定向 MWD 隨鉆測(cè)量?jī)x器 (簡(jiǎn)稱 DWD) 采納正脈沖泥漿壓力傳輸系

60、統(tǒng), 井下儀器由一套渦輪發(fā)電機(jī)供電, 地面上采納泥漿壓力傳感器檢測(cè)來(lái)自井下儀器的泥漿脈沖信息, 并傳輸?shù)?MPSR 計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理, 井下儀器所測(cè)量的井斜角、方位角和工具面數(shù)據(jù)能夠顯示在 MPSR 計(jì)算機(jī)或 DDU 司鉆閱讀器上,也可由 TI 終端或 EPSON LX-810 打印機(jī)上打印出來(lái)。DWD 隨鉆測(cè)量?jī)x器是由 MPSR 計(jì)算機(jī)、TI 終端和 EPSON LX-810 打印機(jī)、長(zhǎng)條記錄儀、防爆箱、DDU 司鉆閱讀器、MEP 探管和下井外筒總成、泥漿脈沖發(fā)生器和渦輪發(fā)電機(jī)總成、無(wú)磁短節(jié)及泥漿壓力傳感器、泵沖傳感器和輔助工具、設(shè)備組成。它的技術(shù)性能先進(jìn)、工作可靠、特不適用于大斜度井和水平井