基于贡献率分析的井眼轨迹测量主要误差源辨识

导致井眼轨迹测量误差的误差源个数多、校正难度大,为了提高井眼轨迹测量精度,需要辨识其中的主要误差源。通过介绍目前井眼轨迹测量误差计算模型考虑的误差源,探讨计算各误差源对协方差矩阵特征值、误差椭球半轴长、误差椭球体积或表面积贡献率的模型,推荐通过计算某个误差源对误差椭球体积的贡献率,来分析该误差源对井眼轨迹测量误差的贡献率;并以各误差源对井眼轨迹测量误差的贡献率为判据,提出了井眼轨迹测量主要误差源的辨识方法。算例表明,直井段的主要误差源为工具X/Y轴的错位误差、井深测量的随机参考误差和刻度误差,斜井段的主要误差源为错位误差、磁干扰误差、恒定的磁偏角误差、井深测量的刻度误差和伸缩类型误差,水平井段的主要误差源为底部钻具组合下垂误差、磁干扰误差、恒定的磁偏角误差和井深测量伸缩类型误差。在水平井钻井工程中,针对主要误差源,减少磁干扰误差、恒定的磁偏角误差、井深测量误差和错位误差,才能有效减小井眼轨迹的测量误差。     

页岩气“井工厂”水平井组防碰技术研究

随着"井工厂"钻井模式在页岩气开发中的广泛应用,传统的邻井距离计算方法和Wd W误差模型已经不能满足现场对井眼防碰的要求。针对无线随钻测量工具MWD的特点,详细分析了测量误差源,并给出了相应的误差源权函数。基于数理统计理论,将每个误差视为独立的误差源,建立了误差分析模型,探讨了轨迹空间位置不确定性协方差矩阵的构建方法,并以此为基础,推导了误差椭球公式。根据长宁区块的实钻数据进行了井眼轨迹防碰计算分析。分析结果表明,误差分析模型能够更直观地展示比较井和参考井的相对位置,更精确地计算邻井的相碰概率。研究结果可为今后页岩气"井工厂"的防碰分析提供参考。     

一种井眼轨迹不确定性方法的可视化研究与应用

随钻测量工具在定向钻井过程中的应用已经较为普遍,为了能更好的应用随钻测量工具,基于其测量原理,针对测量误差源展开讨论,在ISCWSA误差模型的基础上,讨论井眼轨迹不确定性计算方法。以Python作为编程开发语言,进行算法分析和设计,并给出了其建模过程,实现了井眼轨迹可视化及对井眼轨迹不确定性的三维误差椭球的可视化分析,可以直观的看出井眼轨迹误差的大小及井眼轨迹前进趋势,为井眼防碰及井眼轨迹控制等提供了很好的理论参考。     

煤层气连通井导向钻井钻头定位方法

基于低频交变磁场的特性,构建了近钻头磁源的低频交变磁场数学模型。根据随钻测量仪器（MWD）的测量原理, 建立测量坐标系,并推导出磁源坐标系向测量坐标系转换的解算方法,从而形成了测量坐标系下的钻头定位方法。在此基础上设计并制作了精确连通导向仪器和工具,配套了磁导向连通井的钻井工艺,并进行了现场应用,结果表明:在常规导向钻具组合基础上增加近钻头磁短节形成磁导向钻具组合,利用参数优化和轨迹实时测量和轨迹姿态控制,在730 m 水平段实现了连接误差小于1 m,使水平井和直井精确连通,为煤层气的开发提供了技术支撑。     

MWD磁干扰的分析判断方法探讨

随着钻井工艺技术的不断发展,定向钻井已成为油田勘探、开发极为重要的手段,而井眼轨迹控制又是定向钻井技术关键的一环,MWD又是轨迹控制中常用的测量仪器,主要用于测量井斜角、井斜方位角等井眼轨迹参数。测量参数的精确程度除了与MWD仪器自身的质量有关外,还与MWD测量时所处的环境因素（主要是地磁场强度）有直接关系。因此,在钻井现场使用MWD、LWD等磁性传感仪器进行方位测量时,为提高测量精度必须保证仪器测点位置没有磁干扰。通过对MWD磁干扰理论的分析,总结出了一套适用现场快捷的定性、定量分析MWD磁干扰原因的实用方法。     

定向钻井过程中不同测量间距导致的轨迹误差

常用的测斜计算方法拟合计算出的井眼轨迹与真实井眼轨迹之间存在着误差,该误差有可能导致井眼轨迹不符合设计要求,甚至引起井眼交碰等严重事故的发生,因而认识误差产生的原因并采取措施减小误差就显得十分重要。为此分析了定向钻井过程中不同测量间距（30 m、10 m）计算井眼轨迹曲率拟合轨迹曲线的误差情况,以及不同测量初始井深位置（N1、N1+10 m）的选择所导致的轨迹曲线的误差情况,并得出以下认识：选取适当测量间距（10 m）,可确保在一定长度测量间距内实现测斜计算结果与实钻轨迹的更精确吻合,从而减小测斜计算中井眼轨迹的误差。研究成果对定向井精确中靶、丛式井防碰具有一定的指导意义。     

基于地球椭球的真三维井眼定位方法

针对现行井眼定位方法存在的问题,提出真三维井眼定位方法,并进行算例分析。现行定位方法以网格北作为指北基准,基于地图投影坐标进行水平面定位,基于高程坐标进行垂向定位,且二者相互独立,只使用一点处的子午线收敛角和磁偏角来归算全井的井眼轨迹,存在固有缺陷和误差。基于地球椭球及其解算原理,揭示了井口坐标系与大地坐标系及高程坐标系之间的转换关系,提出了采用真北作为指北基准的真三维井眼定位方法。算例分析结果表明,现行定位方法算得的靶点垂深偏小、水平位移偏大,与真三维定位方法相比存在较大误差。真三维井眼定位方法从根本上解决了现行定位方法存在的问题,能精准定位靶点与井口间的相对位置,可显著提高井眼轨迹设计的精确性和可靠性。     

���۹켣��ȷ���Է���������̽��

文章讨论了经典的ＷｄＷ井眼测量误差分析理论的八项缺陷和不足,认为该理论不再适合于现代井眼轨迹测量误差的分析工作。根据现代井眼轨迹测量特点,从两种角度总结和概括了井眼轨迹测量误差的种类,从误差与仪器的内在关系上,可分为仪器相关误差和非相关误差;从误差本身的统计性质上,可分为系统误差、随机误差和粗差。针对目前最常用的,基于固态磁力或速率陀螺传感器的测量工具,进一步地描述了其模块意义上的七个独立误差根源,即原始传感器输出值误差、测量深度、磁偏角误差、磁干扰误差、磁化纠正误差、钻具组合下垂误差以及不同轴误差。之后文中又探讨了衡量井眼位置不确定性的重要指标—协方差矩阵的构造方法,并在此基础上介绍了如何确定井眼每一测点的误差椭球或椭圆及相应的置信水平。最后探讨了这套方法在评价井眼轨迹交碰概率上的应用     

定向井井眼轨迹不确定性分析

为了提高定向井井眼轨迹的控制精度,减小实钻定向井井眼轨迹误差,从井眼轨迹计算方法、测斜仪器精度、磁干扰、井斜方位角校正、测斜仪器轴向对中误差等方面进行了探讨。结合定向井施工中的实例数据分析,验证了定向井井眼轨迹误差主要来自于施工现场的测量数据误差,提出了可行的减小定向井井眼轨迹误差的现场操作方法,对定向井的现场施工具有一定的指导意义。     

定向井轨迹误差模型研究

井眼轨迹测量过程中存在测量误差,为实现井眼轨迹科学可靠的还原,针对测斜仪测量误差推导出应用于定向井测量环境的误差模型,为促进救险井相交和丛式井防碰提供可靠依据。用实测数据进行计算机仿真,优化后的模型应用到陀螺测斜仪测量数据后,井眼坐标系3个方向的椭球半轴长度都随着测深的增加呈增长趋势,符合测量误差传播的一般规律。研究给出的概率为73.9%的概率密度椭球可真实反映测斜仪在测量过程中存在的测量误差。     

现代井眼轨迹测量误差分析理论探索

根据现代井眼轨迹测量特点总结和概括误差的种类和产生的独立根源，并针对目前最常用的固态磁力和陀螺测量仪进一步分析其独立的误差根源，指出现有理论的缺陷和不足。介绍衡量井眼位置不确定性的重要指标──协方差矩阵的产生方法，并在此基础上说明如何计算并眼上每一点的误差椭球或椭圆及相应的概率，探索这一系列方法在评价井眼轨迹交碰概率上的应用。     

基于螺杆钻具的近钻头井斜测量误差及修正

为了研制具有自主产权的基于现有螺杆钻具的随钻近钻头测量装置,结合井下工况,对近钻头井斜测量过程及仪器本身存在的误差进行了分析,阐述了利用声波或电磁波传输近钻头信号的优势,并提出了近钻头井斜精确测量的误差修正思路。分析结果认为,当前的近钻头井斜测量仪器还存在一些未考虑到的问题,如动力钻具的振动影响测斜精度,动力钻具弯角的存在导致近钻头仪器与井眼不同轴产生误差等。利用声波传输近钻头信息及远程传输井下信息是实现测量的静态及传输信号过程静态的有效方法,建议加快该技术的研究进度,争取早日应用于现场。     

SlimpulseMWD仪器在潜山充气欠平衡钻井中的应用

充气欠平衡钻井过程中,当钻杆内钻井流体的气液比超过一定范围时,常规钻井液脉冲MWD仪器信号衰减过速,无法准确传输数据,因此欠平衡井段的井眼轨迹控制问题成为制约该技术发展和大规模实施的瓶颈。通过对国内外各种MWD仪器调研,最终优选SlimpulseMWD仪器实施充气欠平衡状态下的井眼轨迹监控。文章对充气欠平衡钻井过程中影响MWD仪器脉冲信号的原因进行了分析,提出高温深层潜山地层充气钻进情况下MWD仪器的优选原则,并对Schumlburger公司的Slimpulse仪器原理进行简单介绍,提出该仪器能够满足正常的定向、测斜要求。通过在南堡1-83、南堡1-88、南堡1-88侧等井中的成功应用,实现深层高温潜山井充气欠平衡钻井的井眼轨迹控制。该仪器的成功应用解决了充气欠平衡钻进中井眼轨迹控制的技术瓶颈,为深层潜山充气欠平衡水平井钻井施工提供了新的技术途径。     

随钻自然伽马-感应测井仪测量因素分析及应用实例

随钻自然伽马—感应测井仪由MWD、随钻自然伽马仪及随钻感应电阻率仪组成。文章介绍了随钻自然伽马仪和目前钻井行业中唯一商业化的随钻感应电阻率测井仪的测量原理及系统组成结构，通过该系统的现场应用实例，对影响仪器响应的几种因素进行了分析。     

测长／称重装置原理及误差分析

简要介绍了钢管自动测长／称重装置的工作原理，分析产生测长误差的原因并推出相应的计算式，介绍了设备使用中控制测量误差的方法，并提出了几点改进意见。     

随钻测量、随钻测井与录井工具

随钻测量(MWD)、随钻测井(LWD)和先进的录井工具是国际钻井高技术的重要组成部分,应用这些高技术产品可提高大位移井、高难度水平井的工程控制能力和地层评价能力,提高油层的钻遇率。详细介绍了MWD的测量原理、基本结构、传输通道、采集仪器(传感器)、井下电源、地面系统、应用方法;在此基础上,介绍了LWD的几种地质参数测量传感器和录井传感器的典型结构和功能。认识、了解和掌握MWD/LWD系统的功能、特性和典型结构,对使用好和研究开发此类高新技术工具具有重要意义。     

涡轮钻转速随钻测量研究

本文介绍了一种简单、经济、可靠的涡轮钻转速随钻测量(MWD)系统,所用井下转速信号信息发生器是涡轮整体的一部分,不需要另加任何井下仪器,转速信号利用泥浆信道传递。本文对三缸泥浆泵工作在泥浆通道中所引起的干扰作了分析,提出了用自适应滤波与谱分析法对地面接受到的信号进行处理的方法,给出了在中原油田实验井1000M井深范围进行试验时实录的三组频谱图。利用本文所述的系统制造一种经济、可靠的涡轮钻转速计用于在地面测量3000m以上井深的涡轮钻转速是完全现实的。     

温度对航天润滑油运动粘度测量误差的影响

利用不同温度下润滑油运动粘度的测量数据,分析了温度对润滑油运动粘度测量误差的影响;基于泊肃叶方程式,推导了由测量温度和标定温度之差计算毛细管常数误差的公式。结果表明,运动粘度测量误差随温度计精度减少而增大;随着测量温度和标定温度之间的偏差增大,粘度计毛细管常数误差变大;当温度计精度不变时,运动粘度测量误差随测量温度降低而增大。     

煤层气水平井连通工具测量误差分析

针对使用MWD随钻测量完成煤层气水平井钻井中的连通作业成功率低的问题，研制了旋磁定位工具MTS。介绍了连通作业的工艺过程及MTS的测量原理，从测量滞后、工作方式及误差传播和误差椭球等方面对MWD和MTS工具的测量误差进行了分析对比。MWD可在钻井过程全程使用，但受钻具组合和工作方式的影响，测量数据滞后，且会产生较大的测量误差；MTS为近钻头测量，能有效消除测量滞后效应，且距离目标点越近，测量误差越小；MTS测量距离较短，在连通作业接近靶点区域可对MWD的测量提供有力补充和校准。