介绍一种定向井MWD仪器误差分析模型
石油钻井用定向MWD仪器详解
石油钻井用定向MWD仪器详解目录1 定向井测试准备工作1.1基地仪器设备准备工作1.2仪器设备的运输1.3井场测量作业值班房准备1.4井场准备工作和参数资料搜集1.5井场信号系统准备1.6脉冲发生器与APC串联1.7无磁悬挂短节组装2 定向井测试作业下钻前准备工作2.1激活电池2.2仪器电池容量估算公式2.3 压力开关测试2.4下井仪器串测试2.5压耗计算和水眼选择2.6在计算机上建新井记录2.7钻台仪器串联接2.8建本趟下钻记录3 定向井测试作业3.1地面接口箱操作3.2浅测试3.3把工具面偏差输入计算机3.4随钻定向测试作业4 MWD信号检测基本问题及解决办法4.1 MWD仪器下钻前的准备工作4.2 MWD仪器在工作中可能出现的问题4.3进口地面接口箱（SIB）检测4.4压力传感器的检测4.5进口司显（RFD）的检测步骤4.6国产司显（RFD）的检测步骤4.7国产地面接口箱操作使用说明4.8国产MWD系统电缆连接方式4.9进口MWD系统电缆连接方式5 完钻拆卸井下仪器6 完成本趟钻记录并建新记录7 维护与保养7.1清洗无磁悬挂短节7.2脉冲发生器反冲洗方法7.3 SEA、PSA、APC保养7.4完井撤离工作8 井下仪器性能校验8.1 SEA精度校验8.2脉冲发生器压力开关测试9 MWD仪器使用故障现象和分析附件1：推荐仪器设备清单。
1定向井测试准备工作1.1基地仪器设备准备工作现场人员接到上井通知后，现场负责人应认真询问现场服务的有关情况：a.服务对象、地点；所需标准脉冲发生器悬挂短节的型号、尺寸；泵的型号、尺寸、工作情况，以此决定所用悬挂短节及相应配件和泵冲传感器支架。
b. 泵压传感器是否有安装位置及由壬的公英制。
c. 大约的工作时间及MWD工作井段，以便准备MWD仪器电池。
d. 问清生活住宿条件和现场电源供应情况以便提前作好准备。
e. 按照《MWD上井仪器设备清单》领取仪器、工具、相应的消耗和生活用品。
MWD定向仪器信号的干扰分析及排除探讨
油田钻井设备配套系统中，石油钻井无线随钻测量系统（MWD）是具有专业定向和监控的仪器设备，将井下钻具的工作状态、井眼轨迹等数据参数通过特殊传感器实时的传输到地面数据处理系统中，为后续的钻井工程操作指导提供依据。
本文主要阐述了对钻井无线随钻测量系统工作和运行中可能出现的故障和干扰因素进行了分析与研究，提出了相关的意见和建议。
1 MWD仪器组成分析DM系列仪器应用中探管电力供给是由井下脉冲发生器（发电机）供电，在海蓝MWD的应用中供电主要是由井下电池提供。
从工作原理上看，在井筒内，蘑菇头作上下往复活塞式运动，其与限流环形成的的空间就会出现体积变化，钻柱内泥浆压力也会随之改变，形成泥浆压力脉冲。
在压力传感器作用下，泥浆压力脉冲就会转变为电脉冲信息，数据传输到地面，进行显示和处理，以便进行后续工作。
对于MWD仪器的工作来说，信号质量是一个十分重要的因素，只有良好的信号才能保障后续工作的准确、高质量进行。
2 MWD仪器的发展与应用随着定向井、水平井、分支井以及大位移井等钻井技术的发展，也推动了无线随钻技术的快速发展和完善，在现场应用较多，取得了较好的效果，MWD 这种测量平台能有效进行井下参数测量，有着越来越广泛的应用范围。
对于深井作业面临的高温和高压问题，斯伦贝谢开发的SlimPulse MWD 有效解决了这一难题，意大利Villafor开发的回收式MWD在水平井的应用中达到了6.5km深度，倾斜角90°。
相对比国外的MWD仪器的高科技技术来说，国内的发展较为落后，但近年来也有了很大的提升，MWD仪器也有着更加广泛的应用。
北京蓝海科技企业是在国外MWD仪器的基础上进行研发，其泥浆脉冲碎钻测量系统采取磁悬浮加速器作为测量碳管，能承受较大的冲击力，成本较低，且结构小巧，直径和重量较小，较少的易磨损零件，这都使其具备较强的竞争力。
但还有较大的提升空间，磁悬浮加速器的精度只有1/1000，较低的精度使其不能适用更多的工作范围，还需要进行持续改善和优化，这一系统也实现批量生产，在商业钻井领域中应用较多。
定向井井眼轨迹误差分析
中国石油大学（华东）毕业设计（论文）定向井井眼轨迹误差分析学生姓名：董胜伟学号：05023019专业班级：石油工程2005-13班指导教师：黄根炉2007年6月20日摘要定向井井眼轨迹误差分析是解决丛式井及老油田开发后期加密井施工过程中防止与邻井相碰的重要前提。
本文首先介绍了常用定向井测量仪器的组成、工作原理和技术指标。
其次，在此基础上，对定向井误差来源进行分析，对井眼轨迹测斜计算、磁性罗盘误差、陀螺罗盘误差、不同轴度误差、深度测量误差和子午线收敛角引起的误差进行分类讨论，根据WdW模型初步形成了定向井井眼轨迹误差的计算方法，并据此进行了示例计算，得到一井位不确定性椭球。
再次，针对现场施工，对减小定向井井眼轨迹误差的措施进行了阐述。
关键词：定向井；井眼轨迹；误差；分析ABSTRACTThis paper concerns the errors’ analysis of directional wells borehole position uncertainty. It is important prerequisite to prevent a collision with the adjacent well in encryption well construction process in the late of old wells and oilfield development.Firstly, it introduces the component of common directional wells measurement equipments, operating principles and technology indicators. Secondly, on this basis, it analysis the right directional wells sources of error, trajectory calculation inclinometer, the magnetic compass error, gyro compass error, different axis error, depth measurement error and the error of radial convergence angle are discussed. According to WdW model, I initially formed a directional well trajectory error method of calculation, and perform a calculation example, then get a borehole position uncertainty ellipsoid. Again, for actual operation, the measures were described to reduce directional wells trajectory error .Key words:directional well; borehole position; error; analysis目录第1章前言 (1)1.1 研究目的及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 研究内容 (3)第2章定向井测量仪器介绍 (4)2.1 定向井测量的性质和特点 (4)2.2 测量仪器分类 (4)2.3 磁罗盘单、多点测量仪器 (5)2.3.1 磁单点测斜仪的组成和工作原理 (5)2.3.2 磁单点测斜仪技术指标 (5)2.3.3 磁多点测斜仪的组成和工作原理 (6)2.3.4 磁多点测斜仪技术指标 (6)2.4 有线随钻测斜仪 (6)2.4.1有线随钻测斜仪组成及工作原理 (6)2.4.2 有线随钻测斜仪的技术指标 (7)2.5 MWD无线随钻测斜仪 (7)2.5.1 仪器组成 (7)2.5.2 仪器传输方法 (8)2.5.3 无线随钻测斜仪的技术规范 (8)2.6 陀螺测斜仪 (10)2.6.1 陀螺测斜仪的工作原理 (10)2.6.2 水平转子陀螺测斜仪 (11)第3章定向井井眼轨迹误差的影响因素分析 (12)3.1 误差来源及影响因素概述 (12)3.2 井眼轨迹测斜计算误差 (13)3.3 与仪器及测量方法相关的误差分析 (17)3.3.1 误差来源分析 (17)3.3.2 磁性罗盘误差 (17)3.3.3陀螺罗盘误差 (19)3.3.4不同轴度误差 (20)3.3.5深度测量误差 (21)3.3.6 子午线收敛角校正 (21)第4章定向井井眼轨迹误差计算 (22)4.1 计算步骤 (22)4.1.1 实际磁性罗盘偏移误差 (22)4.1.2 子午线收敛角校正 (25)4.1.3 将测量误差转变为井位不确定性的数学步骤 (26)4.1.4误差椭球模型 (30)4.2 计算示例 (32)4.2.1 计算步骤 (32)4.2.2 模型要求输入的容许误差限 (32)4.2.3 椭球计算 (33)4.2.4 井位不确定性椭圆 (37)第5章减小定向井井眼轨迹误差的方法和措施 (39)5.1 选择合适测斜计算方法 (39)5.2 选择合适测量仪器 (39)5.3 正确的进行测量 (40)5.3.1 磁性测斜仪 (40)5.3.2 陀螺测斜仪 (40)5.3.3 测量操作注意事项 (40)第6章结论 (42)致谢 (43)参考文献 (44)第1章前言1.1 研究目的及意义无论是在直井还是定向井的钻井过程中，都需要测定地面以下井眼的位置。
降低定向井施工MWD测斜仪器故障的探索
降低定向井施工MWD测斜仪器故障的探索发表时间：2018-03-19T15:00:21.640Z 来源：《防护工程》2017年第31期作者：辛志峰[导读] 由表看出，近三年，MWD施工故障率始终在6%左右。
大庆钻探钻井二公司钻井项目二部黑龙江大庆 163413前言大庆钻井二公司2016年共完成1135口井，其中定向井704口，占总数的62%，定向井的各项指标完成情况影响到公司生产任务的全局。
目前，用于定向井施工的仪器主要是MWD随钻测斜仪，仪器是否好用，影响到定向井的建井周期和井身质量。
MWD仪器工作中发生故障，会延误钻井生产，中断工序衔接，若数据失真的话，钻井进入盲区，存在因找不到油层导致井报废的风险。
一、故障调查近三年，定向井施工MWD仪器测量过程中发生故障情况调查表：原因逐一说明：一是钻井液性能不达标，如含砂量高导致砂卡仪器，粘度高或气泡含量多造成信号传输过程中损耗严重，数据信号弱，上传不到地面。
二是零部件冲蚀损坏，流量系统受到影响，发生改变，无法构成有效波形。
三是冬季施工，气温较低，低于传感器工作的环境温度下限，造成传感器不工作。
四是井眼不畅，下钻遇阻，钻具内的仪器因遇阻接触反力倒窜出坐键斜口，直接造成仪器无波。
主要原因确定：1：现场施工中，探管测量数据无法传送，多是由于脉冲伺服头发生砂卡，占比68.4%，主要是钻井队不严格执行技术标准，钻井液性能不达标就起钻定向所致，是主因。
2：零部件冲蚀损坏，是在仪器使用累积到一定程度上发生的，大多数情况可以提前认真检查，给予及时更换，可避免，属于偶然事件，不是主因。
3：大庆冬季寒冷，温度往往零下25摄氏度以下，传感器易冻结不工作，导致无波，但经过毛毡等保温材料包被后，能够解决传感器冻结的问题，不是主因。
4：按照定向前的井身质量要求施工，井眼不通畅的情况不多见，因此仪器遇阻脱键不构成主因。
分析得出：1是导致电脑显示屏上无波的主要原因。
三、对策实施探索（一）组织技术专家、骨干人员制订《MWD仪器使用前检查注意事项》强化钻井队技术管理，重点从抓好定向井现场施工检查入手，对不满足定向施工作业要求的，不准予下步施工，要求整改完毕，达到合格标准，具体作法：1：加强意识引导，使钻井队人员认清定向前现场准备情况对下步施工的重要性，主动做好前期工作。
韩文科、MWD无线随钻测斜仪信号判断分析及处理方法
MWD无线随钻测斜仪信号判断分析及处理方法作者：韩文科摘要: MWD是定向井井眼轨迹控制中一种常用的测量仪器，主要用于测量井斜角、方位角、工具面角等参数。
当MWD在井下工作出现异常时，能否迅速判断和处理，避免因仪器故障造成停工，影响钻井正常施工，是每一个现场测量工程师都必须慎重对待的现场问题。
本文重点介绍了该类型仪器在现场使用中所遇到的常见故障,并进行了分析,同时提出了相应的处理方法，可为现场测量工程师提供一定的指导作用。
关键词: MWD 常见故障分析处理一、MWD无线随钻仪器无信号分析处理方法仪器在井下正常工作时，泵压表约有1兆帕左右规律性压力变化，通过观察泵压表的变化，我们可以判断井下仪器是否工作正常。
仪器无信号时注意观察泵压表的变化，有以下两种可能出现的情况。
1、第一种情况：泵压表有规律性的压力脉冲，但在计算机的屏幕和司显上无数据更新和波形显示，凭经验可以判断井下仪器在工作，问题出在地面设备（电脑、专用数据处理仪、90米电缆盘、司显、压力传感器），用排除法排查地面设备，更换有问题的设备。
2、第二种情况：泵压表无信号特征，计算机屏幕的波形显示区拉直线，几种可能情况：1) 脱键：起到直井段，上下活动钻具，开转盘甩钻具，溜钻急停尝试重新座键，但不可过度操作。
仪器下放速度过快，或急刹急停，易导致仪器脱键，要求井队司钻注意操作。
2) 砂卡：反复停开泵，或摘掉一个凡尔循环，人为造成泥浆泵上水不好。
3) 井下仪器本身故障：起钻检查仪器。
二、以下列举一些实际工作中所遇到的问题及处理方法1、现象：在停泵状态下，观察到计算机屏幕上的柱状压力显示区出现压力值波动。
例如：在3～5Mpa上下规律性波动，开始正常定向时会与正常的脉冲信号叠加，导致不能解码，且通过标定压力传感器无法克服。
分析:钻井设备更新有电驱替代柴油机的趋势，例如：电动转盘，液压钳，顶驱等。
交变干扰信号在计算机屏幕上的出现，说明电机存在电磁外泄。
解决：压力传感器内装有抗干扰的滤波电容，施工现场一旦出现交变干扰，只能从干扰源着手。
用WdW模式估算定向井轨迹误差
１ 绝 对 值
２． ８ ２
１
在一 般的定 向井测 量中，很 少使用不 同
猫量 仪进行 多次测 量 ，而且 各种测 量结果 又 没有一 个标准 来比较 。所 以，进行 轨迹误 差
ｆ 一Ａ ＝ Ｊ Ｄ ［ １ 一Ａ （ ） ｌ ｒ Ｉ ｕ （） ｕ １］ｄ
个井 眼轨迹 的测量误 差 椭圆光滑连 接 成 “ 椭 圆 管 柱 ” ， 当 钻 新 井 眼 时， 与 “ 圆 管 柱 椭
ｒ＝ Ａ ２ ｒｓ ｓ Ａ Ｖ ・ｌ ｏ ｒ一 Ｃ ｉ ｉ ・ ｄ ｏ ｎ ｎ ２
Ｄ
保 持 一 定 距 离 ， 就 可 安 全 钻 进 ， 避 免 两井 眼
式中：ｕ １ （）— — 以 测 深 为 函 数 的 井 眠 轨 迹
矢量｝ △ｕ １— — 测 量 误 差 矢 量 ｊ （）
姻定 量 分析就 比较困难 。但 各种 测量仪 测得
的 同 一 口 井 的 数 据 所 确 定 的 井 底 位 置 并不 相 同， 这 样 形 成 了井 底 的 不 定 性 （ 称 之 为 随 或 机 性 ） 。 那 么 各 种 测 量 仪 涮得 的 结果 其 误 差
其 三个 相 互垂 直 的 单 位 矢 量 分 别 为
井 眼方 向 ：
Ｖ ｌ ＝ （ ｎＩ ｃ Ａ ， ｓ ｎ ・ ｉ ， ｃ ｓ ） Ｓｉ ・ ｏｓ ｉ Ｉ ｓ ｎＡ ｏ Ｉ
该 模 式是 Ｗ ｏ ｆ ｌ ｆ和 ｄ ａ ｄ ９ １ ｅ Ｗ ｒ ｔ １ ８ 年
发 表的 井眼轨迹 系统 误差计算 数学模 式， 即 将 井眼 轨迹 及其误差视 为 空间向量 ，并 以实 测数 据 为基础 ，利 用 系统 误差 理论进 行蘖测 量 类型的 误差 计算。 其计算结果 给 出了不 同
定向井中应用MWD+GAMMA仪器的优劣研究
定向井中应用MWD+GAMMA仪器的优劣研究随钻测量仪器（MWD）是石油、天然气开采中进行定向钻井必不可少的，但目前我国很多老油田已进入开采后期，开采难度加大，为保证油田稳产和增产，要多利用水平井挖潜厚油层中的剩余油，此时必须采用MWD+GAMMA仪器进行定向施工作业，已达到轨迹控制和着陆控制的目的。
在提高储层钻遇率方面，MWD+GAMMA仪器仍存在一些不足，需要加以改进。
标签：MWD+GAMMA仪器，钻遇率，不足，改进1.测量原理自然伽马测井测的是岩层的自然放射性强度。
地层中的放射性元素主要有钾、钍、铀。
钾和钍存在于页岩和粘土矿物（伊利石、高岭石、蒙脱石）中。
岩层的自然放射性强度主要取决于钾、钍、铀的含量。
地层发射的GAMM A射线，把能量传递给M W D+GAMMA测量短节产生闪光。
闪光被PMT管探测到并转换成电子脉冲。
该电子信号与其它定向参数信号被编码成串行信号，在控制短节和脉冲脉冲发生器的作用下，串行电子信号转换成泥浆脉冲压力信号经钻井液传到地面压力传感器和主机，脉冲信号转换成电子信号并解码转换成GAMMA 值，单位为API。
2.MWD+GAMMA测量技术随钻GAMMA测量的地层GAMMA值在泥岩地层中升高，在砂岩地层中降低。
3.MWD+GAMMA仪器的优势在水平井钻进过程中，精确控制水平段的井眼轨迹是水平井施工的难点和关键所在。
利用MWD+GAMMA仪器实时测量的GAMMA数据来判断分析所钻遇的油层情况，根据实时情况进行必要调整水平段的井眼轨迹，确保其在油层中。
定向施工时，应掌握螺杆钻具的造斜率，并加密测量间距，当发现测量数据出现异常情况时，及时采取相应措施，对井眼轨迹进行有效的调整。
4.MWD+GAMMA仪器的劣势在水平井井眼轨迹控制中，利用MWD+GAMMA仪器虽然可以提供轨迹控制水平，但由于存在零长（测点距离井底有11米左右），所以仅靠测量数据还不能准确判断井底的岩性特征及其含油气性。
海蓝MWD仪器及软件现场应用常见问题解析
海蓝MWD仪器及软件现场应用常见问题解析作者：马涛来源：《中国化工贸易·下旬刊》2019年第02期摘要：本文结合多年的现场定向技术服务经验，对运用海蓝MWD仪器、软件在现场提供轨迹控制技术服务中常见的问题进行了解析，对入门级定向技术人员具有参考、指导意义，对专业技能的巩固、提高可起到抛砖引玉的作用。
关键词：MWD仪器;轨迹控制;常见问题;解析1 误差IMO和DAO的测量MWD仪器入井测量的系统误差会直接反应在测得的工具面数值上，而系统误差是由仪器误差（IMO）和钻具误差（DAO）两部分组成，其算法为：系统误差=IMO+DAO-360，在软件显示出的工具面值为仪器测量的实际工具面+系统误差。
仪器误差IMO是探管测量的原始工具面与仪器鼻尖之间的差值，此误差的确认方法为将MWD仪器各连接处紧固完毕，在鼻尖高边处用水平尺找水平，将软件中默认保存的IAO和DAO清零，然后连接探管测试线进行探管测试，测得的重力工具面值就为IMO。
钻具误差DAO是螺杆高边与定向接头定位键（仪器笔尖）之间的顺时针方向差值（C），其算法为DAO=C/螺杆周长*360。
在测量过程中要确认螺杆高边的唯一性及准确性。
因此，只要正确的测量IMO和DAO，输入监控软件中就可以得出准确的工具面值，从而实现轨迹的精确控制。
2 MWD仪器的测试MWD仪器入井前要进行必不可少的地面测试和井口测试。
地面测试（探管脉冲测试）主要对MWD仪器基本工作情况及序列设置内容、序列解码等情况进行测试，若解码输出情况与期望相同则进行下步井口测试。
井口测试（泥浆循环测试）主要对开、停泵状态下序列的解码输出情况进行测试，一般情况下将开泵、停泵序列全部进行测试。
若解码输出情况与期望相同则可下钻。
3 磁偏角与地磁倾角的设置磁偏角与地磁倾角一般由设计给出，也可由软件计算得出。
磁偏角及地磁倾角主要会对MWD仪器测得的方位角产生影响，因此必须要对方位角进行磁偏角及地磁倾角校正。
mwd轴向磁干扰校正方法研究
56随着定向井施工任务的增多，无线随钻测量仪器(MWD)的使用也逐渐频繁。
在定向井施工过程中，MWD主要用于测量井眼轨迹参数，如井斜角、方位角等，用于定向工程师对井眼轨迹进行调整和控制。
但是，在现场施工时，无论何种MWD都会发生因测量条件和测量环境的影响而导致所测得数据不正确，进而影响到轨迹的控制，轻者导致脱靶，严重的导致井眼交碰而填井。
所以如何正确的排除各种因素产生的干扰，进而提升MWD测量准确度是非常重要及有意义的。
一、MWD测量原理及计算方法MWD仪器一般是由无线信号发射器和测斜探管组成，测斜探管将测量到的数据传递给信号发射器，由其通过各种方式传输到地面。
在测斜探管内安装有三个相互垂直的重力加速度计和三个相互垂直的磁通门传感器，由它们分别测量三个方向上的重力场分量和地磁场分量，然后依据这六个分量来计算所要的井眼参数，如井斜角、方位角、工具面等。
MWD仪器测量数据是否准确的重要参考指标主要有：三个重力加速度计的矢量和、三个磁通门传感器的矢量和。
当完成测量后，依据三个重力分量计算其矢量和，如果误差范围在0.997～1.003内，说明所得重力分量是准确的。
依据三个磁力分量计算其矢量和，如果其数值与当地地磁场强度误差在-0.02～0.02以内，说明所得磁力分量是准确的。
定向施工时所需要的井眼参数的计算主要由下式（1）（2）（3）（4）得到。
（1） （2） （3） （4）式中，x g 、y g 、z g 和x B 、y B 、z B 分别为重力分量和磁场分量，α为井斜角，ϕ为方位角，G φ为重力工具面角，M φ为磁力工具面角。
二、轴向磁干扰的解决方法在实际施工过程中，上述6个分量最容易受到干扰的就是三个磁力分量。
产生磁干扰的来源主要有：地层中含有磁性矿物，临井套管，泥浆中的磁性添加剂，无磁钻具的磁化等。
当有上述情况存在时，三个磁力分量的矢量和就不仅仅是地磁场，还包括了干扰源产生的附加磁场，所以三个磁力分量的数值也就是不准确的，而由此计算得到的其他参数也是错误的。
定向井轨迹误差分析及三维可视化描述研究的开题报告
定向井轨迹误差分析及三维可视化描述研究的开题报告一、问题背景定向井在石油勘探开发中具有重要作用，其轨迹控制对于保证钻井、完井以及生产等工作质量有着重要的影响。
定向井轨迹设计时存在着各种误差，这些误差可能导致钻探目标的偏移或者偏离，从而带来诸多问题。
为了减小这些误差的发生，需要对定向井轨迹误差进行分析及三维可视化描述。
二、研究内容1. 定向井轨迹误差分析：根据定向井轨迹设计的基本原则和要求，分析其误差来源，包括传感器误差、地质条件的不确定性、钻井平台动力学性质的影响等。
2. 三维可视化描述：借助于计算机绘图软件，设计三维模型，绘制定向井轨迹的立体几何图形，将实际井段数据与理论井段进行对比，通过可视化的方式来描述误差。
3. 模型验证：通过在实际井场的数据验证，检测误差的水平和方向，确定误差级别和影响范围。
三、研究意义本次研究的主要意义在于：1. 通过定向井轨迹误差分析，可以进一步了解各种误差对定向井轨迹设计的影响，从而减小误差的发生。
2. 通过三维可视化描述，可以更加直观、清晰地展示定向井轨迹的误差和规律，为后续的钻掘和生产管理提供决策依据。
3. 通过模型验证，可以验证误差分析和三维可视化描述的准确性和有效性，进一步提高定向井轨迹设计的可靠性和准确性。
四、研究方法本研究的主要方法包括文献研究法、现场实验法、三维数据分析法、可视化技术等。
文献研究法：通过查阅相关文献、参考资料，对钻探技术、传感器技术、井下储层物性等进行梳理和归纳，并建立相关的理论框架。
现场实验法：对钻探平台及其传感器进行测试和校准，获取野外井的实测数据。
三维数据分析法：通过采集井下测量数据和地层资料，建立三维地质模型，进行数据分析和建模。
可视化技术：通过三维软件进行建模、渲染、呈现，并通过图像、动画等形式展示定向井轨迹。
五、研究计划研究期限：2021年10月至2022年6月。
第一阶段：研究背景及文献综述（2021年10月至2021年11月）。
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介绍一种定向井MWD仪器误差分析模型作者：张楠张鹏宇张昊宋晓健
来源：《石油研究》2019年第11期
摘要：Warlstrom.在60年代末70年代初提出的定向井随钻测量误差模型是在假设测量过程测点间的误差是随机的基础上，引入了误差椭圆来描述井眼的不确定性，该模型的误差预测值比实际的小，原因主要是采用了原始状态的统计误差模型。
沃尔夫和瓦德在假设误差是随机的的基础上，引入了系统误差，精度要高得多。
1981年瓦伦对测量误差作了细致的分析，证实了系统误差和随机误差的存在，且位置的系统误差比随机误差要大。
在沃尔夫和瓦德时代普遍使用的测量仪器为照相仪器，随着先进的测量工具出现和普及使用，小靶区及井距的加密，防碰及中靶的风险，要求井眼位置不确定性降到最小，原有的误差模型已无法满足要求。
在这种情况下，Williamson 等人提出了一种预测MWD误差的新模型。
关键词：定向井;MWD误差模型;误差分析
一、定向井MWD测量误差新模型的建立
定向井MWD测量误差新模型是在以下假设条件下建立的：
1、计算井眼位置误差是由井眼测点的测量误差唯一确定;
2、井眼测点可分成三个基本测量向量：井深H，井斜α，方位φ;
3、来自不同误差源的误差在统计学上是相互独立的;
4、每个测量误差及计算井眼位置的相应变动之间存在线性关系;
5、在任一测点上的测量误差对计算井眼位置的合成效果等于单个误差的矢量总和。
二、定向井MWD测量误差新模型误差源分析
误差源是工具在测量过程中产生误差的一种物理现象。
误差项是特定测量工具测量时对误差源的描述。
误差模型是由一系列误差项组成的，误差项的选择标准是能准确反映测量工具或系统的所有重要误差源。
误差传播方式有四种，即随机（Random）、系统（Systematic）、逐井（Well by well）、全球（Global）。
1、传感器误差
传感器误差可归结于刻度误差和两个正交的非线性误差，三个误差相互独立且具有类似的量值，三个误差项合成一个偏差项，该偏差项应加入到已有的偏差项中作为一个合成误差。
传感器非线性误差比刻度误差小得多，为提高精度可以这样处理：部分刻度误差随非线性误差形成偏差项，余下的刻度误差单独列为一项。
因此，每个传感器的四个物理误差转化为两个基本项。
2、钻具的磁性干扰
磁干扰是由钻具产生的，可分成作用在井眼轴线的平行向（轴向）和圆周向（法向）的两个分量。
a、轴向干扰。
Oddvar Lotsberg测出41种钻具组合的磁极强度，平均均方根为369μWb。
在现场施工中我们把钻柱钢体部分磁极强度值估计为400μWb，该值对井下钻具组合设计非常有用。
b、法向干扰。
来自钻具的法向干扰并未在磁力计偏差中细分，它以同样的方式传递。
Anne Holmes从78次MWD测量中分析磁力计偏差，认为来自钻具的法向干扰是一个附属产品，其均方根值为57nT，比单独由磁力计偏差引起的70nT小。
这表明：法向干扰没有对MWD测量误差产生重大影响，可以不列入模型中。
3、工具非线性误差
工具非线性误差是由于传感器的轴线和井眼中心线不平行所致。
该误差可认为是两种独立现象的合成结果。
a、钻具挠度。
这是由于钻铤在重力作用下变形所致。
以垂直平面为模型，该值和作用在井眼周围的重力分量成正比。
误差值取决于BHA类型和几何形状、传感器间距、井眼尺寸以及一些其它因素。
在水平井中对居中程度差的BHA用两维BHA模型作了计算，井斜校正为0.2或0.3;对于居中钻具该值通常小于0.15。
b、径向对称非线性误差。
模型适用于任何工具面角。
John Turvill在同轴圆偏差允许的基础上对其值作了估计。
由于弯曲力导致钻铤变形不再处于垂直平面内，可用三维BHA来估计，0.04是个较合理的值。
该误差不同于上述误差，不是由工具旋转产生的。
因此需用单独的加权函数，又因此值是如此的小，在实际中有理由认为其包含在径向对称非线性误差的其它来源里，估计该值为0.06，当BHA严重弯曲或用探针型MWD工具时该值估计过低。
该误差为系统型误差。
4、磁场的不确定性
对基本MWD测量，仅认为磁偏角影响计算方位。
然而，常规轴向干扰校正需估计磁倾角和磁场强度，任何估计的误差将导致计算方位的误差。
英国地质测量所研究了用地球地磁模型来估计井下瞬时周围磁场强度可能产生的误差，发现存在5个误差源：同一时期模型主磁场强度和实际主磁场强度的差异，模型长期变化与实际长期变化的差异，由于电离层电子流导致的常规（每日的）变化，由于在磁气圈电子流及地壳的不规则导致的暂时不规则变化。
5、基本MWD模型忽略的误差
一些影响MWD测量的误差未在基本误差模型中反映。
电子仪器及分辨率：在工具到地面自动测量记录传导系统中电子仪器和分辨率的限制所产生的总误差认为对精度影响不大。
在长测量间距中该误差认为是随机的。
外部磁干扰：Ekseth探讨了残留在套管串的磁性对磁测量的影响，并列出套管鞋处及与套管串平行时的方位误差表达式。
干扰不能忽略，但却很难量化，也很难合并在误差建模软件中，处理干扰误差的合理方法是设计质量程序来限制其影响。
测量间距和计算方法的影响：本文讨论的模型是建立在无误差的测量向量P导致一个无误差的井眼位置向量r的假设基础之上的。
假如测量计算采用了最小曲率公式，则只有在井眼轨迹是一个真圆弧时该假设是正确的，只要测量间距不超过30m，产生的误差只对少数数据有影响，可忽略不计。
三、认识与结论
1.定向井随钻测量误差是客观存在的，有测量仪器本身精度的原因，也有外在因素的影响;
2.Williamson提出的定向井随钻测量误差新模型的误差源主要有：传感器误差、钻具磁性干扰、工具非线性误差、磁场的不确定性、井深误差以及基本MWD模型忽略的误差;
3.认识到误差源的存在，我们就可以在定向井的随钻测量过程中充分考虑这些误差源，尽量减少它们对随钻测量数据的影响，提高随钻测量数据的精度，降低井眼位置的不确定性，减少碰撞的机率及脱靶的风险。
参考文献：
[1]H.S.Williamson：“Accuracy Prediction for Directional Measurement While Drilling”，SPE （December 2000）67616。
[2]Wolff，C.J.M.and de Wardt，J.P.：“Borehole Position Uncertainty Analysis of Measuring Methods and Derivation of Systematic Error Model”，JPT（December 1981）2339。
[3]1993年第一期<<國外钻井技术>>。
[4]万仁溥等《油井建井工程》，石油工业出版社。