套管井井身轨迹测井技术

文章介绍了一种用于已下套管的油水井重新测量其井身轨迹的动力调谐陀螺测井技术。这项技术以动力调谐速率陀螺测量地球自转角速度分量 ,以石英加速度计测量地球重力加速度分量 ,经计算机解算可得出井筒的倾斜角、方位角、工具面角等参数。通过对井筒不同深度的测量 ,即可得出井身轨迹曲线。可应用于有磁屏蔽的套管、油管、钻杆内和有磁干扰的丛式井组进行井眼轨迹测量以及定向钻井     

MWD磁干扰的判断和矫正

在定向井和水平井施工过程中，用于轨迹控制的随钻测量（MWD）无线随钻测斜仪器是不可缺少的。该仪器通过探管内的磁通门传感器和重力加速的传感器测量井眼状态（井斜、方位、工具面等）。在介绍MWD仪器测量原理的基础上，分析了磁干扰的原因，并进一步的分析了施工过程中遇到磁干扰时的判断方法，以及径向轴向矫正磁干扰的简单方法，可为现场工程师提供一定的指导建议。     

磁力随钻测量磁干扰校正方法研究

为提高磁力随钻测量的井眼轨迹精度,研究了随钻测量磁干扰校正方法。利用随钻测量参数,计算井斜角、工具面角和方位角;采取360°旋转钻柱记录、分析径向磁力计读数的方法,纠正磁热点引起的径向磁干扰;采用循环迭代的方法,纠正钻柱磁化引起的轴向磁干扰。通过仿真测量参数、磁干扰数据和地磁参数,应用磁干扰校正方法计算得到校正方位角,并与实测方位角、真实方位角进行了对比,结果发现,在其他井眼参数保持不变的条件下,井斜角接近90°或方位角接近90°、270°时,实测方位角误差变大;井斜角接近0°或方位角接近0°、180°时,实测方位角误差变小;真实方位角为0°~180°时,实测方位角比真实方位角小,真实方位角为180°~360°时,实测方位角比真实方位角大;井眼轨迹接近水平东或水平西方向时,轴向磁干扰的校正效果最差。磁干扰校正方法能够提高方位角测量精度,减少无磁钻铤长度。      

光纤陀螺测井仪的研制

针对在套管井等无磁环境中磁通门无法获取有效的运动轨迹参数等问题,提出了光纤陀螺井斜方位测井仪的研制。仪器采用了新型的小直径精密三轴一体化光纤陀螺和三个石英加速度计作为核心传感器。文章从仪器的实现方案、测量原理、构成等方面作了阐述,针对影响光纤陀螺的主要因素温度及漂移补偿等关键技术,给出了重点研究,并通过大量试验进行验证与改进。     

速率陀螺测斜仪在海洋CDX井组的应用

简要介绍了速率陀螺测斜仪的结构特点、测量原理、技术指标及优点，详细介绍了速率陀螺测斜仪在海洋CDX井组表层套管的井眼轨迹测量和表层套管内定向绕障中的应用及其注意事项。现场应用表明，速率陀螺测斜仪测量精度高，能在磁干扰的情况下，精确定向。     

陀螺定向系统的开发与应用

动调式陀螺测斜系统是一种非磁测量仪器系统，可以方便地用于大地磁场受到屏蔽或干扰的地层中井眼轨迹的测量和定向。它的开发、应用成功，为小井眼、短半径井的井眼轨迹测量、斜向器定向开窗作业提供了必备的测量手段。     

随钻陀螺测量系统研发及应用

为了解决海上油田丛式井网磁干扰环境下的井眼轨迹随钻精确测量与防碰难题,成功研发了基于光纤陀螺的随钻陀螺测量系统。系统由地面部分和井下部分组成,井下部分安装在203.2 mm钻铤内,通过泥浆压力脉冲进行数据传输。对陀螺传感器进行小型化和提高抗振性的研究,使其满足了钻井环境的要求。在室内和试验井进行了系统的测量精度、抗振性、耐温性以及钻井环境适应性测试,各项性能都达到了研发指标。通过在渤海某油田的现场应用结果表明,随钻陀螺测量系统的测量精度达到轨迹控制要求,工具性能及结构强度满足钻井作业环境。该系统现场操作简单,对磁干扰环境下的井眼轨迹精确测量与控制具有重要作用。     

旋转导向钻具姿态的无迹卡尔曼滤波方法

三轴磁通门数据中包含的磁干扰和三轴加速度计数据中包含的大量低频振动加速度,严重影响了旋转导向钻具姿态测量的精度。为去除传感器数据中的干扰噪声,快速解算出准确的钻具姿态,提出了一种改进的无迹卡尔曼（UKF）迭代滤波算法。此方法基于旋转坐标变换的四元数理论,建立钻具姿态传感器数据的非线性观测方程,利用陀螺测量原理构造状态方程,将滤波后观测数据以四元数的形式更新状态方程三轴角速度,从而实现UKF迭代滤波,最终消除传感器数据中的干扰噪声。实验室及胜利油田河31井区斜160井的实测数据滤波结果表明,此方法可有效滤除姿态传感器中的干扰噪声,提高旋转导向钻具姿态测量的准确性。     

磁导向钻井技术在井眼重入中的应用

在储气库库址筛选评价中发现某些生产老井,由于卡钻、钻具落井等历史原因,存在弃置裸眼钻穿储气库盖层的现象,为了建库安全,需要对其裸眼进行有效封堵。但由于井下钻具与周边套管对测量工具存在严重的磁干扰影响,常规方法不能有效封堵裸眼。为此,通过救援井重入裸眼固井封堵的方式,利用国内自主研制的首套主动磁测距系统计算出两井眼的空间距离,搭配陀螺测斜仪校正救援井的方位,反演出两井眼的空间位置关系,引导救援井重入裸眼,完成冲探、封堵作业。结果表明：(1)救援井重入裸眼方案具有可行性和操作性,可通过无线随钻测量系统接近老井、磁测距定位逼近、轨迹伴行跟踪、连通重入裸眼4个阶段实现对救援井轨迹的精准控制;(2)通过轨道优化调整、岩屑识别及元素分析、钻具组合优选及钻井参数优化等多项技术手段,现场顺利实现裸眼重入;(3)国内首套主动磁测距系统可满足井眼重入轨迹的精度要求,磁导向钻井技术在储气库复杂弃置井眼的重入封堵领域得到了成功应用。     

定向随钻测量误差分析及应用

定向随钻测量工具在钻井工程中得到了广泛应用。为了更好地应用定向随钻测量工具,基于其测量
原理,推导了定向参数计算公式,并对测量误差源进行讨论。由于测量深度和传感器误差,钻具组合及磁干扰对测
量的影响,根据定向测斜数据计算的井眼位置存在不确定性,在ＩＳＣＷＳＡ误差模型基础上,讨论了井眼位置不确定
性计算方法,进而阐述了定向随钻测量工具测量误差分析在定向钻井中的应用,为测量和控制工具的选择提供科
学依据,对提高井眼轨迹控制质量具有重要作用。     

近钻头方位伽马随钻测量系统的研制与应用

近钻头方位伽马随钻测量系统采用了伽马探测传感器和角度探测器实现了更为精确的方位伽马随钻测量;在电磁波传输系统中采用了高斯最小频移键控调制技术,提高了通讯信号的抗地层干扰和抗衰减能力,使得仪器具有更好的稳定性;地面信息处理系统采用了集成电路技术,增强了电路系统的稳定性;信号信息处理软件各个功能模块集成度高,操作更为便捷....     

考虑磁偏角时空变化的实钻轨迹精准定位

现行的井眼轨迹监测方法以网格北为指北基准,没有考虑子午线收敛角和磁偏角沿井眼轨迹和随时间的变化,致使北坐标、东坐标等参数明显存在误差。建立了以真北方向为指北基准的井口坐标系,通过揭示井口坐标系与大地坐标系之间的转换关系,提出了高精度井眼轨迹监测方法。这种高精度监测方法考虑了磁偏角的时空变化,利用国际地磁参考场随时随地求取磁偏角,并且不涉及子午线收敛角问题。结果表明:高精度监测方法与现行监测方法算得的垂深和水平长度相同,但北坐标、东坐标、水平位移和平移方位等参数不同。在地图投影变形大、地磁场变化大的地区钻井,尤其是钻大位移井,现行监测方法的计算误差可达数米,因此应使用高精度监测方法。     

磁力随钻测斜仪轴向磁干扰校正方法

针对磁力随钻测斜仪在受到轴向磁干扰时会出现方位角测量结果不准确的问题,在介绍磁力随钻测斜仪测量原理的基础上,研究了Russell法和短钻铤测量修正法2种间接磁干扰校正方法的原理及迭代计算过程,提出了矢量和法和钻具截面法2种直接磁干扰校正方法,并对这4种方法进行了数据仿真分析。数据仿真结果表明,直接校正方法计算简单,但具有一定的局限性;间接校正方法计算复杂,但具有较好的准确性。在其他井眼参数不变的条件下,方位角偏差随干扰磁场增强而增大;在轴向干扰磁场固定的情况下,方位角偏差随井斜角增大而增大,井斜角相同时,0°~360°范围内方位角偏差先增大后减小,呈现对称性;井眼轨迹接近水平东西方向时,轴向磁干扰的校正效果最差。4种校正方法均可以降低轴向磁干扰对方位角测量精度的影响,减少无磁钻铤的使用长度,具有较好的现场实用性。      

近钻头伽马高精度实时成像技术研究与应用

常规随钻测量工具的测点离钻头较远,无法及时准确判断钻头处的地层岩性和倾角,储层钻遇率较低,也不满足储层精确描述的要求.为此,研究了高转速条件下地层伽马射线动态扫描成像技术,以及时判断滑动和复合钻进状态下的地层岩性;研究了地层倾角的计算方法,实现了钻头处地层倾角的准确计算.研究认为,近钻头伽马高精度实时成像技术可以实时测...     

重力MWD技术在国外的应用

在定向钻井中，MWD／LWD越来越显示出其优越性。与陀螺仪或单点、多点等测斜仪相比，MWD／LWD能在不影响钻进的情况下完成测量，同时提供多种井下参数，节约钻时，减少井下事故等。但是，常规MWD／LWD是一种磁力测斜仪，利用大地磁场来测量井下方位，如在靠近磁性干扰源附近测量时就出现较大的误差。介绍了一种新型的重力随钻测斜（GMWD）工具，它能够有效避免磁场干扰，在磁性环境下比较准确地获取井眼轨迹参数。结合重力测量方位角的原理，分析了重力MWD的方位角测量技术和作业中的关键影响因素，该技术在英国北海油田W1Z井中的应用表明，重力MWD能避免磁场干扰，测得的方位角精度较高。     

高精度随钻成像测井关键技术

为了解决随钻地质导向系统距离钻头远、检测信息少和检测精度低的问题,基于随钻扇区扫描原理,结合MEMS动态工具面检测技术、近钻头伽马旋转累计计数成像采集算法和随钻电阻率动态PID调节发射驱动成像采集算法,研制了高精度近钻头伽马成像测井仪和高精度随钻电阻率成像测井仪,实现了近钻头伽马16扇区测量与随钻电阻率128扇区测量。现场试验结果表明:随钻采集到的近钻头伽马成像测井数据可为复杂油气藏地质导向钻进提供技术支持;随钻电阻率成像测井数据与电缆测井数据吻合,可为随钻地层评价提供可靠数据。研究表明,利用近钻头伽马成像测井仪和高精度随钻电阻率测井仪可以获得高精度的测井数据,为地质导向和地层评价提供支持。      

测斜仪旋转姿态测量信号处理方法

为准确测量旋转钻井时的钻具姿态,提出了一种新的信号处理方法。测斜仪旋转时,垂直于其旋转轴方向加速度计的输出信号中重力加速度信号分量具有周期性特征,以及非周期性离心加速度分量频率低于重力加速度信号分量频率的特征,用高通或带通滤波将非周期性离心加速度分量分离;对于常规滤波方法无法滤除的通频带内振动信号,增加一个对置加速度计,采取不同隔振措施补偿振动信号,滤除通频带内的振动信号。仿真分析表明,测斜仪旋转时离心力作用所导致的测斜仪加速度信息失真可以被高通或带通滤波器有效滤除;与旋转频率耦合的一个振动信号可以分解为2个频率的振动信号;采取不同隔振措施的对置加速度计,可以对振动信号进行补偿,滤除通频带内的振动信号。台架试验也证实,增加一个对置加速度计,并采取隔振措施,可以补偿振动信号,滤除通频带内的振动信号。该处理方法为准确计算井斜角和工具面角等钻具姿态参数提供了技术手段。      

基于卡尔曼滤波的动态地质模型导向方法

针对现有三维地质导向技术被动调整导向较多,利用随钻信息进行预判功能不强的问题,提出了基于卡尔曼滤波的动态地质模型导向方法.该方法利用区域地质、测井资料建立包含当前构造与属性认识的初始地质模型;基于卡尔曼滤波方法,对随钻测量和随钻测井数据进行处理,形成靶区目标地层的多个模拟结果;提取与随钻数据匹配程度最高的模拟结果,计算...     

导向钻井工具冗余姿态测量与系统重构方法

为实现调制式导向钻井工具井眼轨迹的精确可靠控制,导向钻井工具井下姿态的实时测量至关重要。针对恶劣工况下测量系统可靠性差的问题,提出了一种非正交四轴重力加速度计的姿态测量方法,给出了对应的姿态参数求解和信号有效性判定公式。针对小井斜状态下姿态参数测不准问题,提出了四轴重力加速度计初始倾斜安装的非正交测量方法,显著提高了测量精度。针对井下恶劣工况中加速度计易损易失效问题,提出了双冗余非正交四轴重力加速度计测量方法,给出了双冗余重力加速度计关联信号的相互转换公式,讨论了依据信号特征判定重力加速度计故障的方法及故障诊断流程,并据此建立了系统重构方案。水力驱动测试实验表明,工具姿态测量准确,控制平台角度位置稳定。     

随钻方位伽马探管的设计

传统随钻伽马仪器测量井眼周围的伽马值,测量曲线反映与井眼垂直的地层信息,在定向井及水平井钻井过程中,由于本身没有方位信息,不能及时有效确定层位及井眼轨迹变化.针对此问题,研制开发了随钻方位伽马探管,该探管测量数据通过M WD实时传输到地面,结合井深数据生成方位伽马曲线,曲线不仅反映地层信息,而且能够分辨上下界面岩性特征...