高榮兵 王茂林 黨益?zhèn)?許 菲 張 寧

(中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司華北事業(yè)部 河北任丘)

提高EILog連續(xù)測(cè)斜儀精度的一些關(guān)鍵點(diǎn)

高榮兵 王茂林 黨益?zhèn)?許 菲 張 寧

(中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司華北事業(yè)部 河北任丘)

連續(xù)測(cè)斜儀為測(cè)井提供重要數(shù)據(jù),它關(guān)系到一口井是否成功達(dá)到鉆井設(shè)計(jì)目的。文章針對(duì)連續(xù)測(cè)斜儀的工作原理、校驗(yàn)軟件及提高其精度的方法作出詳細(xì)說(shuō)明。

連續(xù)測(cè)斜儀;校正;EILog;精度

0 引 言

連續(xù)測(cè)斜儀(以下簡(jiǎn)稱(chēng)連斜)是EILog快速成像測(cè)井儀的一種重要儀器,它連續(xù)檢測(cè)井軸傾斜角與方位角,確定井軸走向,通過(guò)單片機(jī)計(jì)算,將傳感器的姿態(tài)量變成傾斜角和方位角,然后編碼傳送到地面計(jì)算機(jī)進(jìn)行繪圖、顯示和存盤(pán),從而計(jì)算出鉆井的中靶半徑。連斜測(cè)井儀探測(cè)器采用伺服加速度計(jì)和磁通門(mén),具有良好的抗震耐沖擊性,而且探測(cè)器具備軟件校正的功能,從而提高儀器的測(cè)量精度。

1 EILog連斜基本工作原理

圖1 連斜工作原理框圖

EILog連斜工作原理基本框圖如圖1所示,連斜測(cè)量部分包括傳感器(三個(gè)加速度計(jì)和三個(gè)磁通門(mén)),傳感器伺服放大電路和電源。其中三個(gè)加速度計(jì)和三個(gè)磁通門(mén)分別構(gòu)成敏感地球引力場(chǎng)重力矢量立體直角坐標(biāo)系和敏感地磁場(chǎng)磁力矢量立體直角坐標(biāo)系。傳感器的姿態(tài)量通過(guò)伺服放大電路進(jìn)入數(shù)據(jù)采集處理板,進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換處理、計(jì)算得出方位角和傾角,然后經(jīng)編碼后通過(guò)接口三總線電路上傳到地面測(cè)井系統(tǒng)進(jìn)行繪圖、顯示和存盤(pán)[1]。

連斜數(shù)據(jù)計(jì)算采用兩個(gè)坐標(biāo)系,即地理坐標(biāo)系和儀器坐標(biāo)系,地理坐標(biāo)系作為儀器的參考坐標(biāo),儀器坐標(biāo)系作為測(cè)量坐標(biāo)系。地理坐標(biāo)系(如圖 2中OXiYiZi所示)是由地球的地磁場(chǎng)M和重力場(chǎng)G建立的,OXi軸指向地磁北,OYi軸指向地磁西,OZi軸為地垂線,指向天。儀器坐標(biāo)系(如圖2中 OXbYbZb所示)由安裝在儀器探頭內(nèi)的兩類(lèi)三組敏感元件(每組磁通門(mén)傳感器、重力加速度計(jì)各一只)正交安裝建立。即OXb、OYb、OZb方向各安裝一組敏感元件,其中 OZb是儀器軸方向,指向儀器上端。儀器軸(井眼軸)與鉛垂線的夾角叫做傾斜角,用 DEV表示,即圖2中儀器坐標(biāo)系OZb軸與地理坐標(biāo)系 OZi軸之間的夾角。向下看,從磁北到井眼方向在水平面上的順時(shí)針角叫做方位角,用 DAZ表示,即圖2中傳感器軸向 OZb和OZi軸所在平面 OZbZi與地理坐標(biāo)系指北軸 OXi和OZi軸所在平面 OXiZi之間的夾角,順時(shí)針,從北向東轉(zhuǎn)角為正[2]。

圖2 傾斜角和方位角坐標(biāo)系

2 連斜校驗(yàn)軟件

由于連斜儀器各組探頭的測(cè)量范圍不盡相同,加之在安裝時(shí)并不能完全彼此成直角,這就導(dǎo)致連斜原始數(shù)據(jù)存在一定的誤差,需要用一定的參數(shù)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正,得出正確的連斜數(shù)據(jù)。連斜校驗(yàn)軟件目的就是得到正確的參數(shù),來(lái)提高儀器的精準(zhǔn)度。連斜校驗(yàn)軟件一共有兩組參數(shù),分別是電修正參數(shù)和空間校正參數(shù)。電修正參數(shù)目的是修正各個(gè)探頭的測(cè)量范圍得出探頭刻度。空間校正參數(shù)目的是修正各組探頭組成的坐標(biāo)系能夠達(dá)到理論的直角坐標(biāo)系。

電修正參數(shù)一共有12個(gè)參數(shù),分別是Ax0、Ay0、Az0、Mx0、My0、Mz0,分別為加速度計(jì) X、Y、Z 和磁通門(mén)X、Y、Z的零位偏差,以及 AxA、AyA、AzA、MxA、MyA、MzA,分別為加速度計(jì) X、Y、Z和磁通門(mén)X、Y、Z的滿度值;空間校正參數(shù)一共12個(gè)參數(shù),分別是AQ1、AQ2、AQ3、AQ4、AQ5、AQ6 的 6 個(gè)加速計(jì)空間修正參數(shù),MQ1、MQ2、MQ3、MQ4、MQ5、MQ6的 6個(gè)磁通門(mén)空間修正參數(shù)[3]。

最終的電修正參數(shù)和空間校正參數(shù)發(fā)送到連斜井下儀由井下儀存儲(chǔ)起來(lái),此時(shí)井下儀會(huì)根據(jù)接收到的修正參數(shù)運(yùn)算,得出準(zhǔn)確的傾斜角及方位角。

3 提高連斜精度的一些方法及注意事項(xiàng)

3.1 校正過(guò)程中的一些關(guān)鍵點(diǎn)

(1)由于連斜儀器在微電極/井徑的上部,微電極極板不斷受到井壁摩擦,容易在微電機(jī)極板上產(chǎn)生磁場(chǎng),從而影響到連斜測(cè)量精度。解決辦法是在微電機(jī)與連斜之間加1.5 m以上的鈦鋼短節(jié),另外定期對(duì)微電極極板進(jìn)行消磁,保證連斜不受外部環(huán)境的影響。

(2)校正之前必須先確定校正臺(tái)架底座水平,兩肩水平。

(3)由于校正臺(tái)架屬于機(jī)械結(jié)構(gòu),由于轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)屬于齒輪帶動(dòng),齒輪之間有一定的空隙,所以在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng),可以減小校正的誤差。

(4)在校正參數(shù)時(shí),應(yīng)保證校正時(shí)周?chē)h(huán)境一定要在無(wú)磁環(huán)境下進(jìn)行,或在儀器周?chē)? m范圍內(nèi)無(wú)大型鐵磁物質(zhì),包括手機(jī)、腰帶和護(hù)腰等在內(nèi)的一些個(gè)人物品。

(5)由于傳感器損壞,需要重新安裝探頭時(shí),應(yīng)該盡量保證各探頭之間能夠完全成直角,并且各探頭固定要牢固。

(6)由于儀器運(yùn)輸、測(cè)井時(shí)的碰撞造成參數(shù)漂移以及儀器安裝的誤差,必須每口井校驗(yàn)。

(7)由于個(gè)別儀器誤差比較大,有時(shí)一時(shí)難以校正準(zhǔn)確,可以嘗試參數(shù)清零法,把空間參數(shù)全部清零后,逐一校正,可以得到準(zhǔn)確的參數(shù)。

3.2 作業(yè)隊(duì)在運(yùn)輸及使用時(shí)的一些關(guān)鍵點(diǎn)

(1)儀器在擺放和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中不能和磁定位等鐵磁物質(zhì)放在一起,防止儀器被磁化從而影響方位角的測(cè)量精度。

(2)由于測(cè)量?jī)A角的加速度計(jì)比較怕較猛烈的沖擊,所以儀器在運(yùn)輸和拆裝過(guò)程中一定要輕起輕放,避免碰擊,以防損壞內(nèi)部加速度計(jì)及其它元件。

(3)測(cè)井前,作業(yè)隊(duì)?wèi)?yīng)該粗略地判斷儀器探頭性能的好壞,將儀器配接好后,儀器放至接近于水平,地面觀測(cè)傾角數(shù)值應(yīng)為90度左右,改變儀器方位角,地面應(yīng)觀測(cè)到方位角數(shù)值變化。在不改變儀器的斜度和方位時(shí)自轉(zhuǎn)儀器,傾角和方位角數(shù)值應(yīng)基本不變。儀器靜止不動(dòng)時(shí),地面觀測(cè)應(yīng)數(shù)值穩(wěn)定,曲線平滑。儀器下井前在井口吊零,傾角數(shù)值應(yīng)小于0.3°。

(4)在使用時(shí),遇見(jiàn)井況較差,特別是出現(xiàn)“大肚子”的情況時(shí),應(yīng)該降低測(cè)井速度,減小連斜探頭對(duì)井壁的碰撞,提高連斜的準(zhǔn)確度。

(5)連斜儀器盡量不要和微電極并側(cè),消除微電極極板磁化影響,可采取單測(cè)或和聲感、放射性儀器并測(cè)的方法。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)多次跟蹤某作業(yè)隊(duì)的兩支連斜儀器,做好校正及使用過(guò)程中的一些關(guān)鍵點(diǎn)后,校正精度都能得到提高(DEV7 ±0.1°、DAZ7 ±1°),同一口井的兩支連斜數(shù)據(jù)誤差都在范圍之內(nèi),中靶半徑誤差都在1 m/1 000 m之內(nèi),這為甲方評(píng)價(jià)鉆井是否滿足設(shè)計(jì)要求,并為下一口油井設(shè)計(jì)提供重要依據(jù),得到了甲方及鉆井隊(duì)的一致好評(píng)。

[1] 中國(guó)石油測(cè)井有限公司.ECIM5540用戶維修手冊(cè)2006(資料)

[2] 丁次乾.應(yīng)用地球物理測(cè)井[M].山東：石油大學(xué)出版社,1992

[3] 中國(guó)石油測(cè)井有限公司.連斜校正軟件使用說(shuō)明書(shū)-LOG 2006(資料)

Improvement of the accuracy of EILog continuous inclinometer.

Gao Rongbing,Wang Maolin,Dang Yiwei,Xu Fei and Zhang Ning.

The important data which the orientation tool provided,both for drilling or logging company is all very sensitive.The accuracy of EILog continuous inclinometer is important to well drilling and logging.This paper explains the working principle of the continuous inclinometer,calibration software,and how to improve the accuracy of the continuous inclinometer.

continuous inclinometer;calibration;EILog;accuracy

P631.8+1

B

1004-9134(2011)06-0038-02

高榮兵,男,1986年生,助理工程師,2009年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(華東)電子信息工程專(zhuān)業(yè),現(xiàn)在中油測(cè)井華北事業(yè)部?jī)x修中心工作。郵編：062552

2011-05-17

姜 婷)

PI,2011,25(6)：38～39

·儀器設(shè)備·