井深测量系统使用说明书

目录

第一章井深测量系统综述 (1)

第二章井深控制 (2)

第一节井深控制窗口 (2)

第二节井深初始化 (3)

第三节标定钩载传感器 (5)

第四节标定井深编码器 (6)

4.1 为什么需要标定 (6)

4.2 人工标定 (7)

4.3 方向和对准 (7)

第三章井深跟踪 (9)

第一节井深跟踪工作表 (9)

第二节井深跟踪程序的使用 (10)

第四章井深数据编辑 (12)

附录Ａ：建议的工作流程 (15)

1.测量前的准备工作： (15)

2.测量中的工作： (15)

附录Ｂ：需要注意的问题 (15)

第二章井深控制

第一节井深控制窗口

运行HLMWD，出现程序的主窗口。

井深控制快

捷按钮

图2-1-1

选择“查看 井深控制”菜单项，或单击图中所示的快捷按钮，即可打开“井深控制”窗口，如图2-1-1。

井深控制窗口包含以下内容：

【模式及锁定】计算机记录井深的同时记录钻机模式。可能的模式有：

·钻进

·向上扩眼

·向下扩眼

·起钻

·下钻

·停止

模式由计算机根据钻具是否座入卡瓦、钻具是否离开井底等现场条件自动判断。在某些条件不能稳定判断时，需要人工干预，锁定某个正确的模式才能在数据记录中产生正确结果。【自动保存和手动保存】在选用自动保存时，计算机在钻头速度小于0.1米/秒时，每隔0.1米记录一点；在钻头速度大于0.1米/秒时，每秒记录一点。

每次按手动保存按钮会保存一条井深记录。手动保存时要注意，不能让相邻两个记录间的时间差值小于一秒，否则在处理井深记录时会出错。

【视钩载】从钩载传感器上测得的钩载值

【总钩载】由钻头深等数据计算得出的总钩载值，可以通过手工输入来校准

【视钻压】总钩载与视钩载之差

【滑车高】滑车高度

【方钻杆】方钻杆入井长度

图2-1-2

【钻头速度】钻头在一段时间内的平均运动速度

【钻头距底】离开井底的距离。

【钻头深】即钻头当前的位置。

【井眼深】即测量井深，斜深。

【同步修改钻头深和井眼深】当此项功能有效时，输入钻头深的同时也修改井眼深。

【钻头到底+开泵总认为离卡】在水平井钻进过程中，由于钩载不能保持稳定，卡瓦逻辑会失效。为了在此情况下仍能正确测量，需要选择此功能帮助稳定卡瓦状态

【井深初始化】输入井深测量工作中必需的初始化参数。程序使用这些数据初始化硬件和计算测量结果。

【标定钩载】校准钩载传感器。

【标定绞车】校准井深编码器。

【关闭】隐藏该窗口。

第二节井深初始化

井深初始化窗口以表格形式给出需要用户输入的数据。表格中第二列——“取值”中的单元格是可以编辑的。用鼠标单击选中某个单元格后，再次单击它或按键盘上的“回车”键，均可开始编辑。编辑工作完成后再次按回车键或用鼠标单击该单元格之外的位置可结束编辑。

图2-2-1

【绞车方向】用于控制井深编码器输出的计数值增/减方向。在传感器线路连接完成后，用于现场改变计数方向，省去调整传感器A/B线位置的麻烦。

【滑车重】用于计算总钩载

【方钻杆重】用于计算总钩载

【方钻杆长】用于计算方钻杆入井长度

【BHA重】用于计算总钩载

【BHA长】用于计算钻头深和井身跟踪

【钩载增量】用于计算总钩载

【钩载高限】用于钩载超高报警

图2-2-1

【离卡阀值】当钩载值大于此设定值时软件认为钻具离卡

【钩载阀值】未使用

【坐卡阀值】当钩载值小于此设定值时软件认为钻具坐卡

【卡瓦校正】如果需要，每次接钻杆时自动加上此修正值，以补偿测量误差。

【离底阀值】钻头距离井底超过此值时才会判断离底

【井深测量通道】用于选择井深编码器所在的通道

【钻进门限】在满足钻进条件的情况下，钻头深度的变化量还必须超过此值，软件才判断进入钻进状态。有效范围：1 ~ 120米

【扩眼门限】在满足扩眼条件的情况下，钻头深度的变化量还必须超过此值，软件才判断进入钻进状态。有效范围：1 ~ 120米

【起下钻门限】在满足起下钻条件的情况下，钻头深度的变化量还必须超过此值，软件才判断进入钻进状态。有效范围：1 ~ 120米

【循环门限】开泵钻头停滞时间超过此值认为进入循环状态，有效范围：5 ~ 300秒【钻速评价时间】软件以该时间长度计算平均钻速，有效范围：2 ~ 300秒

注意：坐卡／离卡阀值的设置对于成功测量井深至关重要。设置的要点如下：

·不要把这两个阀值设置成同一个值或非常相近的值。它们的差值越大越有利于抵抗钩载变化造成的干扰，不易造成误判；

·设置坐卡／离卡阀值时还要兼顾到对卡瓦状态判断的快速和灵敏。不合适的设置虽然能够工作，但是由于反应慢等原因会造成附加的测量误差。

·长时间工作后，要随总钩载的变化及时修正坐卡／离卡阀值，使其满足要求

第三节标定钩载传感器

钩载传感器实质上是一个压力传感器。通过与指重表的油路连在一起指示钩载的变化。对它的标定过程实质上是将它的输出量映射到钩载值的过程。标定的最终结果是得到一张传感器输出采样值和相应钩载值的对照表。对于线性度好的传感器，各个标定点会连成一条直线。这种情况下只要标定两点即可。否则需要标定多个采样点。程序中预留的空间可存放64个标定点。

图2-3-1

标定前先输入一些必要的辅助信息：

传感器编号：用它可以标识标定数据，即将存盘的标定数据与实际的传感器对应

操作员：标定操作员的名字

标定日期：标定的日期，用于判断标定数据的新旧程序，是否有效

量程：传感器的有效量程

欠载门限：用于报警

过载门限：用于报警

标定过程：

在滑车空载时，按“采样”按钮，获取一个只有滑车重时的钩载传感器读数，在表格的第二栏“钩载（千牛）”中输出相应的滑车重量

在滑车挂上井下钻具时，按“采样”按钮，获取一个包括滑车重+井下钻具重时的钩载传感器读数，在表格的第二栏“钩载（千牛）”中输出相应的滑车与井下钻具的总重量

根据以上参数，可以建立一个传感器读数与重量之间的对应关系，这样计算机就会根据钩载传感器的读数换算出相应的重量值，即钩载。根据该钩载值（结合设置的门限值，如规定大于250千牛钻具离开卡瓦被提起，小于200千牛钻具座于卡瓦）就可判断钻具是否离开卡瓦。需要说明的是：实际施工过程中，钩载传感器反应不灵敏，很难获取真实的钻具重量，这时需要对门限值进行调整，直到软件能可靠判断钻具是否离卡为止。

第四节标定井深编码器

4.1 为什么需要标定

图2-4-1

由于井深编码器实质上是一种角度传感器，它与绞车滚筒同轴安装，其旋转角度与滚筒完全一致；而卷绕在滚筒上，决定滑车高度的钢丝绳每转过一定角度所对应的弧长并非仅与角度有关，它是旋转角度与每一卷绕层到滚筒轴心的半径的函数。

弧长= 0.01745×角度×半径

由于钢丝绳较粗（28毫米左右），卷绕层数相对较多（四~五层），半径变化引起的测量误差必须加以考虑才能做到精确测量。通过对井深编码器进行标定操作，可以很好地适应这种半径变化引起的测量误差。

4.2 人工标定

在现场经常使用的是人工标定方法，其具体步骤如下：

1. 在标定前应首先将标定方式置为“人工”

2. 对照滑车的实际运动方向调整系统中的“反向”标志，最终应使计数值

增加表示滑车上升。若滑车运动时计数值无变化，应重点检查：井深编码器

电源线是否连接正确；软件中是否已经开始采样工作（“通讯 采样”菜

单项前应打勾，并且井深控制窗口中的模式不能是“不测量”）；软件中井

深通道是否选择正确。

3. 应在钻具悬挂在吊卡上，并且尚未连接方钻杆时进行

4. 在吊卡上挂一个钢带尺作为标准尺

5. 开始时滑车置于可以支撑钻具的最低位置（即吊卡在转盘上）。

6. 在标定窗口中输入当前滑车的高度（即标准尺的初始读数）并通过软件

复位测量电路的井深编码器的采样值

7. 升起滑车，直到绞车上的钢丝绳刚好移动到下一层开始之前的位置

8. 点击“采样”按钮，在数据表中自动记录下当前井深编码器的采样值；

将从标准尺上读出的滑车位置填入相应的“滑车高”数据栏

9. 对滚筒上每卷绕一层钢索重复以上步骤。

结束后，点击“排序”，可以按采样值升序排列数据，并更新曲线图。通过曲线图可以直观地检查标定数据中是否存在不正常的点。若数据正常，在数据表上点击鼠标右键，通过弹出的菜单执行滑车位置和传感器读数的偏移功能。利用此功能，可以修正标定时标准尺的起点读数；还可以将钻台高作为偏移量，使滑车高测量值的零点平移到地平面。

然后可视需要点击“保存”或“应用”按钮。

点击“保存”：将获取的标定数据保存到数据库中，以备后用；

点击“应用”：将获得的标定数据传递给井深测量程序，参加测量计算

4.3 方向和对准

井深测量系统所感知的滑车方向取决于以下三个因素：

·滑车的实际运动方向

·井深编码器的A/B引线极性

·软件中设置的反向标志

在实际使用中，为了操作上的方便，通常不对井深编码器的A/B引线极性作出要求，而是通过修改软件中的反向标志来实现滑车的实际运动方向与软件中的测量值保持一致。软件中要求计数增加方向对应滑车上升。

井深编码器只能感知滑车的相对位移，为了使井深测量系统获知滑车当前的绝对位置，还必须为它设置一个位置参考点，这样系统才能基于相对该参考点的上/下偏移计算出滑车的高

度。软件中要求将滑车降至最低位置时设置该参考点，通过“采样控制→复位计数值”菜单项实现。复位后，软件将显示标定时滑车的最低位置值。

第三章井深跟踪

第一节井深跟踪工作表

井深跟踪随数据采集一起启动。要打开井深跟踪工作表，在程序菜单中选择“查看→井深跟踪”。

软件跟踪的是钻头深，每次在从离卡转换为坐卡模式时对比测量钻头深和计算钻头深，并计算它们差值。该值随后更新井深跟踪工作表屏幕，这样，操作员就可以确定钻头深的修正量，把钻头深调整到与总钻杆长+BHA长相等。

注意：必须在被跟踪的钻杆下井之前就事先在跟踪数据表中输入它的长度；

如果一次输入多根钻杆的长度，要保证它们下井的顺序与表中的顺序一致

图3-1-1

表中包含下列元素：

【BHA长度】显示从钻头底部到钻杆（DPE）开始处的BHA总长度。该值随BHA变化。井深跟踪数据表中计算钻头深时均是以该值做为起始值，累加相应钻杆长。如果仅从数值上考虑，它实际上就是开始跟踪时的钻头深。基于这一点，在实际操作时也可以不关心BHA 的长度，而在开始跟踪时在此输入项中直接填入当时的钻头深。需要注意的是，必须选择接钻杆时开始跟踪。因为跟踪数据表中给出的都是完整钻杆的长度，对于钻了一部分的钻杆，除非可以测得当时已钻入的长度，否则无法跟踪。

【序号】即钻杆号，标识每根被跟踪钻杆的下井顺序和相对位置

【接入钻杆长】从井队技术人员那里获取的钻杆实际长度，用于计算累计钻头深

【测量钻头深】从井深测量系统获取的钻头深测量值。每次坐卡事件发生时，测量系统都会试图从跟踪数据表中寻找与测量值相匹配的计算值，并更新数据表。

【钻头深差值】测量钻头深与计算钻头深的差值，帮助操作人员判断是否需要做校正

【钻头深重置值】校正钻头深时，钻头深被校正到的目标值

【重置变化量】校正钻头深前后所产生的变化量

【备注】可在此输入一些备忘信息

工作表按钮

【插入】在当前选中数据行之前插入一个新行，其“接入钻杆长”的默认值与其上一行相同。如果当前没有选中的数据行，新行插在表尾。

【删除】删除所有处于选中状态的数据行。利用该功能可以一次删除一行或多行数据。

【重算】插入新数据行后需要重新计算受影响的累计钻头深等数据。“重算”功能可以根据表中输入的数据计算相应内容。

【载入】从数据库中载入以前保存的井深跟踪数据。

【保存】将当前输入的井深跟踪数据存入数据库中，以备后用。

【关闭】关闭井深跟踪窗口。

右键菜单：在井深跟踪数据表上单击鼠标右键，会弹出一个菜单。菜单包含的可操作项目如下：

【仅用此数据校正钻头深】在钻具坐卡时，可用该菜单项校正钻头深。这是由于只有在钻具坐卡时才能保证钻头静止不动，而钻头静止是正确校正深度值的前提。校正的数据来源于计算钻头深。即认为计算钻头深为精确值，而测量值存在误差。

【若钻头到底，同时校正钻头／井眼深】若钻头处于到底状态，可以认为钻头深与井眼深相等。此时可用计算钻头深同时校正钻头深和井眼深。

第二节井深跟踪程序的使用

使用方法如下：

准备工作

在使用前要先填写跟踪数据表中的相关数据：即每一根要接入的钻杆长度，然后点“重算”按钮计算累计钻头深。钻杆的长度可以一次填写多根，也可以在每一根下井前填写。如果开始跟踪时已经知道当时的钻头深，可以忽略在这之前的每根钻杆的详细长度，而直接在BHA

长度项中填写当时的钻头深，之后在表格中再依次填写即将入井的各钻杆长度。

判断跟踪结果

井深跟踪程序在每次由离卡转为坐卡时比较计算钻头深和测量钻头深，每当该条件成立时软件都会把当时的测量钻头深显示在相应的数据行上，并显示出与计算钻头深的差值。由于在表格中输入的都是整根的钻杆长度，只有在接钻杆/卸钻杆时产生的坐卡条件才是程序需要的。除此之外所产生的坐卡条件（比如坐卡/离卡门限设置有误，打水平井时钩载不稳造成的误判断等）需要现场操作人员做出判断，及时采取正确处理措施。

修正测量误差

根据井深跟踪程序给出的计算钻头深与测量钻头深的差值，可以判断当前的测量值是否可以被接受，如果认为误差大到不可接受的程序，就必须做校正。通过在跟踪表格中单击相应的数据行，可以弹出一个右键菜单。选择相应的菜单项即可校正钻头深或井眼深。如果在井深控制面板中选择了记录数据，相应的记录项会被标记为校正点，以供井深数据编辑时做参考。

第四章井深数据编辑

施工过程中，深度的追踪是一个重要的方面，但是另一方面，深度追踪并不能保证完全正确，有时当深度追踪发生较小的误差或错误时，没有必要，也不允许重新再测一遍，为了保证数据的准确性，这时候可对计算机已经记录的深度数据进行编辑，以使记录数据与实际情况更加吻合。

编辑深度数据不是任何情况下都行，当误差很大或由于深度追踪系统发生故障而导致数据紊乱时，这时就不能只进行简单的编辑，有时需要重新测量。

对深度进行编辑需要在施工过程中随钻井施工的进行而进行，不能拖到最后再处理。

具体的方法如下：

打开DepProc程序，它会自动打开HLMWD记录井深数据的文件，并将记录内容显示出来。

图4-1-1

井深数据处理程序的主窗口被一个可以左右拉动的分割条隔开成为两部分：左半部分是曲线图，通过“视图 曲线设置”菜单项可以设置显示参数；右半部分是数据表，用于显示和编辑数据。

数据表上显示的数据可以分为有效和无效两类。在有效数据的序号前有一个绿色的“√”标志，无效数据前则是红色的“×”标志。

在数据表上用鼠标左键单击可以选中一行数据；通过键盘上的“Ctrl”或“Shift”键配合，

还可以完成不连续或连续多选。

在数据表格上点击鼠标右键会弹出一个菜单，通过此菜单可以完成全部数据编辑功能。下面逐一介绍各菜单项：

【所选数据标记为无效】将选中的数据行标记为无效状态。被标记为无效的数据可以被隐藏、删除等，其序号前显示红色的“×”标记

【所选数据标记为有效】将选中的数据行标记为有效状态，其序号前显示绿色的“√”标记。记录数据的默认状态是有效。

【隐藏无效数据】当此选项被启用时（其菜单项前会打“√”），不显示无效数据

【删除无效数据】使用该功能可以把标记为无效的数据从数据库中永久删除

校正所选的钻头深：该菜单下有四个子项

【数据偏移】此功能将所选的钻头深数据记录整体平移，平移的数据由用户输入

【压缩/拉伸】此功能可以按照用户输入的伸／缩系数或末点值压缩或拉伸被选中的数据记录。在编辑井深记录时，可利用此功能分散测量误差，消除井深测量曲线上的跳跃点

【设为指定值】将选中的数据记录都置为用户输入的指定值

【还原为测量值】将选中的数据记录还原为原始测量值，即放弃所有的修改

校正所选的井眼深：该菜单下有五个子项

【数据偏移】此功能将所选的井眼深数据记录整体平移，平移的数据由用户输入

【压缩/拉伸】

此功能可以按照用户输入的伸／缩系数或末点值压缩或拉伸被选中的数据记录。在编辑井深记录时，可利用此功能分散测量误差，消除井深测量曲线上的跳跃点

【复制到底状态的修正钻头深】将处于选中状态的，并且具有到底标记的修正钻头深之值复制到修正井眼深

【设置为指定值】将选中的数据记录都置为用户输入的指定值

【还原为测量值】将选中的数据记录还原为原始测量值，即放弃所有的修改

【复制修正井眼深到垂深】将处于选中状态的修正井眼深复制到垂深。仅适用于直井。

【修改所选数据的井台模式】该操作可将多个选中记录的井台模式设为六个可能值之一。对所选数据的连续性不做要求。

【修改所选数据的泵状态】该操作可将多个选中记录的泵态设置为“开”或“关”。对所选数据的连续性不做要求。

【修改起始点】可将一条选中记录设置起始点标志。该操作一次仅针对一条记录，若对多个选中的数据操作，程序会提示出错，并拒绝执行该功能。

【编辑校正点】可将一条选中记录设置校正点标志。该操作一次仅针对一条记录，若对多个选中的数据操作，程序会提示出错，并拒绝执行该功能。

【修改所选数据的钻头到底状态】该操作可将多个选中记录的钻头到底状态设置为“是”或“否”。对所选数据的连续性不做要求。

记录和编辑后的数据保存在程序数据库中，供其它测量数据（如定向、地质等）引用。

附录Ａ：建议的工作流程

1. 测量前的准备工作：

连接系统中的硬件设备及传感器

标定井深编码器和钩载传感器

如果必要的话，标定立管压力变送器，并在PC机软件中设置合适的开／关泵判断门限

井深初始化

如果必要的话，重新对准滑车位置的零点

2. 测量中的工作：

在需要跟踪井深时启动该功能，并确认已开启自动记录深度数据功能

跟踪井深，及时修正测量中产生的误差，如：滑车高，钻头深，井眼深等的误差

及时修正总钩载之值

修正误差的同时做好井深数据的编辑工作

当钻具总重量发生较大变化后，视需要调整卡瓦门限

附录Ｂ：需要注意的问题

1. 若软件中尚未获得对应于当前工况的传感器标定值，则测量前必须首先获取相应的井深编码器和钩载传感器的标定数据（实际标定或载入先前保存的数据），然后输入井深初始化参数，最后开始井深测量。这是因为在确认井深初始化参数时，系统要分别向PC机及井深测量电路设置相应的参数，而一部分参数依赖于传感器标定值。

2. 如果在测量过程中改变了传感器标定值，则必须重新打开“井深初始化”窗口，并按“确认”按钮刷新系统中的相关设置。

3. 同一口井的数据必须存储在同一个数据库文件中（即启动时新建或打开的那个文件），不同数据库文件之间的数据不可以互相引用。