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1、测量技术及仪器装备介绍测量技术及仪器装备介绍定向井、水平井定向井、水平井孙文胜孙文胜 定向井钻井被（英）定向井钻井被（英）T A英格利期定义为：英格利期定义为：“使井筒按特定方向偏斜，钻使井筒按特定方向偏斜，钻遇地下预定目标的一门科学和遇地下预定目标的一门科学和艺术。艺术。” 我国学者则定义为：定向井是我国学者则定义为：定向井是按照预先设计的井斜角、方位按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的角和井眼轴线形状进行钻进的井。井。 定向井定义定向井定义性质和特点性质和特点石油钻井过程中的测量属于工程测量的一种类型。从物理意义上讲, 测量井下钻具的工具面角(井下钻具定向)或测量井眼的轨迹
2、参数，均属于空间姿态的测量。由于石油钻井工程的特殊性使得这一测量过程必须借助专门的工具和仪器, 采取间接测量的方法来完成。性质和特点性质和特点石油钻井过程中的测量需要借助三种媒介, 大地的重力场、大地磁场、天体坐标系由此产生了与这三种测量媒介有关的测量仪器。 1. 借助于重力场测量井斜角或高边工具面, 采用的测量元件为测角器、罗盘重锤或重力加速度计等。这类仪器的测量基准是测点与地心的连线, 即铅垂线。1、测量方法：间接测量2、测量参数：大地的重力场、 3、基本测量单元：重力测量仪钻井过程中测量的方法、钻井过程中测量的方法、参数参数和基准和基准性质和特点性质和特点石油钻井过程中的测量需要借助三种
3、媒介, 大地的重力场、大地磁场、天体坐标系由此产生了与这三种测量媒介有关的测量仪器。 2. 借助于地磁场测量方位角或磁性工具面, 采用的测量元件为罗盘或磁通门等。这类仪器的测量基准是磁性北极, 所以磁性仪器测量的方位角数据必须根据当地的磁偏角修正成真北极, 即地理北极的数据。 钻井过程中测量的方法、钻井过程中测量的方法、参数参数和基准和基准地理北极地理北极SO磁北极磁北极栅极北极栅极北极磁偏角磁偏角子午线子午线收敛角收敛角性质和特点性质和特点石油钻井过程中的测量需要借助三种媒介, 大地的重力场、大地磁场、天体坐标系由此产生了与这三种测量媒介有关的测量仪器。 3. 借助于天体坐标系测量方位角或磁
4、性工具面, 采用的测量元件为陀螺仪。陀螺仪为惯性测量仪器, 不以地球上任何一为基准, 这类仪器下井测量之前必须对陀螺仪的自转轴进行地理北极的方位标定。钻井过程中测量的方法、钻井过程中测量的方法、参数参数和基准和基准钻井过程中测量的特点 1. 钻井过程中的测量是间接测量, 必须借助专用工具和仪器完成。而且根据测量仪器的数据记录和传输方式的不同, 钻井测量分为实时测量和事后测量。 2. 测量仪器的尺寸受到井眼和钻井工具的限制, 特别是下井仪器的径向尺寸必须能够下入套管和钻具内, 而且不会因仪器的下入而影响泥浆的流动或产生过大的泥浆压降。 3. 下井仪器受到地层和泥浆的高压, 而且还应具备一定的安全
5、系数。 4. 具有良好的抗高温性能, 一般称耐温 125 以下的仪器为常温或常规仪器,称耐温 182 以下的仪器为高温仪器。 5. 要承受冲击 (如单多点测斜仪的投测)、钻具转动 (如转盘钻具中的 MWD 仪器)、钻头和钻具在钻进过程中的振动 (如 MWD 和有线随钻测斜仪) 等。性质和特点性质和特点测量仪器分类测量仪器分类 1. 磁罗盘单、多点照相测斜仪 这类仪器适用于普通定向井和无邻井磁干扰的丛式井中与无磁钻铤配合使用, 为井下钻具组合定向或测取井身轨迹数据。 2. 有线随钻测斜仪 有线随钻测斜仪适用于较深的定向井、无邻井磁干扰的丛式井或大斜度井、水平井中与无磁钻铤配合使用, 为井下钻具组
6、合定向。 3. 无线随钻测斜仪 无线随钻测斜仪适用于超深定向井、大斜度井、水平井中或海洋钻井平台上与无磁钻铤配合使用, 为井下钻具组合定向或测取井身轨迹数据。 4. 电子多点测斜仪 电子多点测斜仪适用于精度要求较高的定向井、无邻井磁干扰的丛式井、大斜度井、水平井中或海洋钻井平台上与无磁钻铤配合使用, 为井下钻具组合定向或测取井身轨迹数据。 5. 照相单、多点陀螺测斜仪 这类仪器适用于已下探管的井眼中测取井身轨迹数据, 或在丛式井、套管开窗井中为井下钻具组合定向。 6. 电子陀螺测斜仪 电子陀螺测斜仪适用于已下探管的井眼中测取较高精度的井身轨迹数据, 或在丛式井、套管开窗井中为井下钻具组合定向。
7、适用范围适用范围发展历程发展历程定向井、水平井施工特点定向井、水平井施工特点 1 1、井下信息的间接性、井下信息的间接性 2 2、施工连续性、施工连续性 3 3、施工环境的恶劣性、施工环境的恶劣性 钻井过程中测量钻井过程中测量施工施工的特点的特点1 1、测量施工的连续性、测量施工的连续性2 2、数据获取的及时性、数据获取的及时性3 3、测量数据的真实性测量数据的真实性4 4、测量方式多样性、测量方式多样性5 5、仪器尺寸多样化、仪器尺寸多样化6 6、仪器类型多样化、仪器类型多样化发展历程发展历程国内测量技术发展历程国内测量技术发展历程 一、按数据获取方式分类：一、按数据获取方式分类： 实时测量
8、仪器实时测量仪器 记录测量仪器记录测量仪器 二、按数据传输方式分类：二、按数据传输方式分类： 有线测量仪器有线测量仪器 无线测量仪器无线测量仪器 三、按仪器测量的参数分类：三、按仪器测量的参数分类： 工程参数测量仪器工程参数测量仪器 地质参数测量仪器地质参数测量仪器 测量仪器的分类测量仪器的分类测量仪器的分类测量仪器的分类地质参数类测 量 仪 器罗盘类电磁类陀螺类罗盘单点照相测斜仪罗盘多点照相测斜仪无线随钻测斜仪有线随钻测斜仪电子单多点测斜仪电子陀螺测斜仪速率陀螺测斜仪照相陀螺测斜仪地 层压 力、 井径 、超 声波 、核 磁共 振测 井随 钻测 井仪地质仪器钻井工具自 然伽 玛、 岩石 密度
9、、地 层孔 隙度 、电 磁波 随钻 测井仪测量仪器的分类测量仪器的分类一、井身轨迹测量二、井身轨迹控制（随钻监测)测量三、地质导向作业（地质参数的测量分析）井身轨迹测量井身轨迹测量一、裸眼井段的井身轨迹测量氢氟酸测斜仪、机械式罗盘测斜仪、电测井电子单、多点二、套管封固井段的井身轨迹测量陀螺测量仪器电子单多点电子单多点SPERRY-SUN ESSRSS海蓝 YSS普利门博创 陀螺测量仪陀螺测量仪SPERRY-SUN SROBOSS 陀螺SDI KEEPER陀螺北航 勘探院钻研所 宝鸡一、有线随钻测量仪器二、无线随钻测量仪器水利脉冲式无线随钻测量仪电磁波无线随钻测量仪三、陀螺随钻测量仪器井身轨迹控
10、制测量井身轨迹控制测量有线随钻测量仪器有线随钻测量仪器有线随钻测量仪器有线随钻测量仪器有线随钻测量仪器有线随钻测量仪器无线随钻测量仪器无线随钻测量仪器地质参数随钻测量仪器地质导向作业地质导向作业MWD / LWDMWD Measurement While Drilling .LWD Logging While Drilling.FEWD Formation Evaluation While Drilling. 整套仪器由井下数据测量系统、数据传输系统、地面数据采集和处理系统组成。MWD / LWDMWD / LWD传输方式: 一、水力脉冲 正脉冲 负脉冲 连续波二、电磁波泥浆正脉冲泥浆正脉冲泥
11、浆负脉冲泥浆负脉冲泥浆泥浆泥浆泥浆阀门关阀门关阀门开阀门开立管压力立管压力泥浆泥浆时间时间叶片连续转动，波形连续变化叶片连续转动，波形连续变化连续波连续波电磁波电磁波单 位配套仪器类型胜利定向井公司斯派里森公司MWD、通用公司QDT-MWD、科学钻井SDI-MWD胜利油田钻井院英国吉奥林公司Orienteer大港定向井公司斯派里森公司MWD、通用公司QDT-MWD、哈里伯顿公司的探路者系统中海油技术服务公司斯派里森公司MWD、斯伦贝榭SLIM-ONE、大庆油田钻井院贝克休斯公司Navi-Gator江汉油田钻井院科学钻井SDI-MWD、英国吉奥林公司Orienteer长庆油田钻井院英国吉奥林公司
12、Orienteer华北油田钻井院科学钻井SDI-MWD、通用公司QDT-MWD克拉玛依油田钻井院通用公司QDT-MWD中原油田钻井院科学钻井SDI-MWD、通用公司QDT-MWD辽河油田钻井院通用公司QDT-MWD四川油田斯派里森公司MWD、通用公司QDT-MWD新星公司德州地质所通用公司QDT-MWD单单 位位配套仪器类型配套仪器类型胜利定向井公司胜利定向井公司斯派里森公司斯派里森公司FEWD胜利油田钻井院胜利油田钻井院英国吉奥林公司英国吉奥林公司Orienteer大港定向井公司大港定向井公司贝克休斯公司贝克休斯公司MPR中海油技术服务公司中海油技术服务公司斯派里森公司斯派里森公司FEWD / 贝克休斯公司贝克休斯公司On-Track大庆油田钻井院大庆油田钻井院贝克休斯公司贝克休斯公司MPR长庆油田钻井院长庆油田钻井院英国吉奥林公司英国吉奥林公司Orienteer