定向井有关知识

第四节定向井测量仪器

为了满足在不同情况下进行井眼轨迹控制的要求，近年来，用于井眼轨迹测量的仪器有了很大的进步，出现了多种使用方便、测量精确、性能可靠的井眼测量仪器。按照仪器的结构、性能、工作方式，可归纳为磁性测斜仪和陀螺测斜仪两大类，达十种之多。

一、磁性单点照像测斜仪

1．常温单点测斜仪

1）结构组成

（1）外筒总成

①定向用外筒总成有绳帽、活动联轴节、扶正接头、加长杆、密封接头、仪器筒、下连接器、定向杆、定向鞋。

②投测用外筒总成有打捞头、活动联轴节、扶正接头、上连接器、仪器筒、下连接器、加长杆、减震引鞋。

（2）测角机构总成

测角机构总成包括：罗盘、照像机、定时器（机械钟或电子定时器）或传感器（非磁传感器或运动传感器）、电池筒。

（3）打捞杆总成（用于仪器回收）

打捞杆总成包括：绳帽、加重打捞杆、卡瓦式打捞矛。

2）辅助设备、工具

包括胶片盒、显影罐、阅读器、铅模、测斜绞车、管钳、秒表。

3）性能、规范

①测量参数。井斜角、磁方位角、造斜器工具面角。

②测量范围。为井斜角0°～120°，方位角0°～360°，工具面角0°～360°

③测量精度。为井斜角±0.5°，方位角±l°。

④工作温度不超过100℃。

⑤电源4.5V，2号碱性电池3节。

⑥仪器杆外径为44.45mm（13／4″）

4）用途。

用于井下定向造斜、测量井斜角、方位角、扭方位。

5）操作注意事项

①进行投测时，测角机构的罗盘向上，不得倒置。

②定向用仪器外筒总成不得投测。

③定向杆的定向鞋缺口必须与仪器悬挂装置上的刻线在同一条直线上，下井前须检查、校准。

2．高温单点测斜仪

高温单点测斜仪与常温单点测斜仪的工作原理和基本结构相同。其耐高温性能好，是因为将仪器的测量系统装在一个特制的隔热套筒内，可用于260℃高温的深井测斜，连续工作可达4h。

二、磁性多点照像测斜仪

1．常温磁性多点测斜仪

1）结构组成

①仪器杆外筒总成包括打捞头、联轴节、扶正短节、加长杆、上连接器、仪器筒、下连接器、加长杆和减震引鞋。

②测角机构总成包括罗盘、照像机总成、胶片盒、马达、定时器和电池筒。

③打捞杆总成包括绳帽、加重打捞杆和卡瓦式打捞锚。

2）辅助设施

包括阅读器、显影罐、暗袋、多点胶片、秒表、管钳等。

3）性能、规范

①仪器筒外径为l3／4″（44.45mm）。

②仪器外径为11／4″（31.75mm）。

③胶卷尺寸为10mm×2400mm；拍片量在350张以上；拍照时间间隔为1．2．4．8min 四个档次。

④电源15 V，5号电池10节。

⑤测量参数及范围为井斜角0°～120°，方位角0°～360°

⑥工作温度不超过100℃

4）用途

用于没有磁干扰的大段井眼进行多点测量。测取井眼轨迹计算所需的基础参数。拍照时间间隔的长短，应根据实际需要在下井前设定。

2．高温磁性多点照相测斜仪

1）性能、规范

①仪器杆外径为l3／8″（34.78mm）。

②仪器外径为11／16″（27mm）。

③胶片规格是8mm×1800mm，拍片量在485张以上。

2）多点测斜仪使用注意事项

①多点测斜仪照像机暗盒的胶卷长度应根据需要测量的点数决定，并留有余量。

②井下计时器应和地面秒表同步启动，并作好记录。

③仪器下井前应进行地面试验，外筒连接丝扣用管钳紧扣，防止松扣、损坏仪器。

三、随钻测量仪器

随着定向钻井技术的迅速发展，用于井眼轨迹控制的随钻测量仪器也有很大发展。根据测量仪器的结构特点和测量参数的传输方式可分为有线随钻测斜仪和无线随钻测斜仪（MWD）两大类。

1．有线随钻测斜仪(SST)

1）系统描述

有线随钻测斜仪主要由井下测量系统，地面信号接收、转换、显示系统，信号传输电缆及其密封装备三部分组成。

（1）井下测量系统

a．探管总成

探管是测量井眼各种参数的心脏。它主要由磁通门（磁力计）、重力加速度计等测量原

器件和电子线路组成。电子线路把井下测量的井眼参数转变成电信号，通过单芯电缆传输给地面仪器。

b．仪器外筒总成

主要由电缆头总成、外筒扶正短节、上连接器、仪器筒、下连接器、加长杆、定向鞋组成。

（2）地面接收、转换、显示系统

a．地面计算机数据处理系统

井下仪器把井眼参数以电信号的形式传输给地面计算机系统，计算机把接收到的各种井眼参数的电信号进行信号放大、译码处理，分别以数字形式直观显示在面板显示屏、地面司钻读出器和输入打印机，把测量的井眼参数打印出来。

地面计算机系统是随钻测斜仪的控制中心。它为井下仪器和地面仪表提供电源；监控仪器的工作状况并随时指示仪器出现的各种故障；选择仪器的工作方式和测取你所需要的井眼参数。

b．司钻读出器

把从计算机控制系统输出的信号以数字形式和指针表盘把井眼参数（井斜角、方位角、工具面角）直观展现在司钻操作台前。以便司钻根据井眼轨迹控制的要求合理选择钻井参数（钻压、转速、排量）。

C．信号传输电缆及其密封装置

主要由单芯电缆、电缆车（或电缆拖撬）、高压循环头（或电缆旁通接头）、液压管线及手压泵组成。

旁通接头结构简单、使用方便，接单根不需要起下电缆。但应注意保护井口电缆，防止打扭、挤坏电缆。

高压循环头有利于保护电缆，但每次接单根都要把井下仪器提到钻柱最上面一根钻杆内，接上单根后再下到井底座键。

2）性能

①测量参数。它包括井斜角、方位角、磁性工具面角、高边工具面角、磁倾角、磁场强度、探管工作温度等。

②液晶显示和打印功能，通过计算机系统显示面板和司钻读出器直观显示各测量参数并通过打印机打印出来。

③探管工作温度为120℃，超过120℃应加探管隔热罩，以保证探管正常工作。

④监测异常磁干扰和仪器的其他故障。

3）用途

①定向井定向造斜、扭方位。

②直井侧钻。

2．无线随钻测斜仪（MWD）

l）系统描述

无线随钻测斜仪，是通过钻井液的液柱压力脉冲，传递井下探测仪器测取的井眼参数的编码数据；地面接收压力传感器监测液柱压力脉冲，然后由地面计算机进行解码处理，以数字形式显示出来并打印出来。无线随钻测量仪器可分为井下探测仪器总成和地面接收仪表及数据处理系统两大部分。

（l）井下探测仪器总成

井下仪器主要由非磁钻铤短节、电源部分、井眼参数探测器（探管总成）、脉冲发生器和定向总成组成。井下仪器有可回收式和不可回收式两种系列。

①非磁钻铤短节，为磁性探测仪器提供一个没有磁干扰的工作环境，防止钻柱磁场对磁