井下隨鉆測量技術及發展方向探討

段尊

摘 要：該文從隨鉆測量儀的結構和原理入手，對隨鉆測量儀的使用情況進行了分析，并進一步對隨鉆測量儀的發展方向進行了闡述。

關鍵詞：井下 隨鉆 測量 技術

中圖分類號：TE24 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0057-01

近幾年，由于科學技術的快速發展，使井下各種動力鉆具得以發展起來，在這種情況下，隨鉆測量儀被研制開發出來，并在鉆井中進行應用，這有效的推動了定向鉆井工藝的發展。由于隨鉆測量儀具有實時監測的功能，的怪可以在定向鉆井時為工作人員實時提供方向、溫度和方位的參數，對井下鉆具的工作狀態進行實時掌握，使鉆井井眼的軌跡得到較好的控制。而且在由于地層及其他原因所導致的鉆具偏移的情況更易于糾正。所鉆出來的井身質量較好，軌跡圓滑，有效的減少或是避免了鉆井事故的發生。

1 隨鉆測量儀的結構和原理

隨鉆測量儀由地面儀器和井下儀器兩部分組成，地面儀器包括計算機、打印終端和司鉆讀出器。井下儀器包括磁通門傳感器、溫度傳感器、加速度傳感器、脈沖多路調制器、電墩驅動器等有關的電子線路。

井下儀器中的三個相互垂直安裝的重力加速度計把井下儀器當時的物理姿態相對于重力的變化，從三個互相垂直的方向轉換成電信號：井下儀器的三個磁通門傳感器，也同時把井下儀器的這一物理姿態相對于地磁場的變化，從三個相互垂直的方向轉換成電信號；溫度傳感器把當時井下儀器工作的環境溫度轉換成電信號。這些電信號經它們相應的電子線路放大整理后，由脈沖多路調制器收集起來，并把這些電壓信號按比例地轉換成時間脈沖，按一定時序把它們送到電纜驅動器，經單芯愷裝電纜送到地面儀器電子計算機。

地面儀器電子計算機的電源系統有一個信號分離電路，把這些數據脈沖送到接口板。接口板在中央處理機的控制下，采集數據、分離出各個參數、把各參數轉換成數字，送到中央處理機板，通過計算把結果送到面板顯示部分，供定向井工程師選擇磁性工具面、高邊工具面、井眼傾角、原始方位、修正方位磁場強度、磁傾角或溫度顯示。

2 隨鉆測量儀的使用

隨鉆測量儀在定向鉆井儀器上進行應用，取得了非常好的效果，所以目前我國所生產的同類型的隨鉆測量儀也具有好多種，雖然各自在使用方法上會有一些差別，但對于井口和井底的設備在使用上是可以進行互換的，但對于井下設備還無法完成互換，但不管設備由幾個廠家生產的，其在使用方法和與儀器連接的方法上是完全相同的。

2.1 基本術語

利用隨鉆測量儀在定向鉆井儀器上進行使用時，其有一些專用的術語，所以為了使工作人員能夠在工作中更易于溝通，所以對這些專用術語要了解和掌握。

2.1.1井眼傾角

在井眼曲線上的某一深度位置，其井軸切線方向與鉛垂線方向之間的夾角就叫做那個深度的井眼傾角（也叫做井斜角或簡稱井斜）。

2.1.2 井眼磁方位角

在井眼曲線上的某一深度，其軸線方向的水平分量與地磁子午線之間的夾角稱為這個深度的井眼磁方位角（也叫磁方位），以地磁子午線指向地磁南極的方向為0 °，按順時針為正來計算磁方位角。

2.1.3 井眼真方位角

在井眼曲線上的某一深度，其軸線方向的水平分量與地理子午線之間的夾角稱為這一深度的井眼真方位角，并以地理子午線指向地理北極的方向為0 °，以順時針為正來計算方位角。

2.1.4 高邊

在井眼的某一深度，當鉛垂線穿過井軸時，鉛垂線進入的那邊叫做井眼的重力高邊，鉛垂線穿出井軸的那邊叫做井眼的重力低邊。

2.1.5 工具面

由彎接頭構成的平面被稱為工具面。

2.2 測井前的室內準備工作

在上井之前，需要對測井工作做好相應的準備，這是能夠更好的完成測井任務的前提條件。首先需要向相關單位進行資料和數據的收集；其次要對測井中所需要用到的儀器設備進行檢查，確保其都處于正常的工作狀態；最后要對測井中所需要的設備列明清單，與實際所帶設備進行比對，確保帶齊測井工作中所需要的所有設備。

（1）井底溫度。首先需要對井底溫度進行了解，由于各地的地溫梯度是有差別的，所以即使在同一個地區，不同的井地溫也會有所差別。所以探管是必須使用的測溫工具。通常情況下，選用哪種系列的探管都需要根據井底的溫度和測井時井眼傾角度數來進行選擇，以井底溫度125 ℃為基準點，井眼傾角以10 °為基準點，以此來判斷所需要帶上哪種系列的探管，而如果在工作過程中，井眼傾角要從0 °定向到10 °以上，則需要帶上兩種不同系列的探管。

（2）測井深度、套管程序和最大井斜角：探管的磁傳感器只有在裸眼中才能測量出準確的方位數據。如果傾角太大，磁性傳感器離上面鋼鉆艇的水平距離太近，影響方位讀值。此時，需要增加無磁鉆艇和儀器加長桿的長度。

（3）鉆井液。

在選擇鉆井液時需要選擇適宜的粘度，因為在鉆井過程中鉆井液的粘度對其流動性和吸附鉆屑的能力都有著較大的影響，所以當鉆井液粘度較高時，其流動速度的則會較慢，而且對鉆屑保留的能力也較大，但如果粘度太大，則會使儀器下放的速度受到一定的影響，而鉆井液在井下儀器、循環頭和電纜上的沖刺速度也會受到不同程度的影響。

3 目前的研究工作與隨鉆測量儀發展方向

在國際上，隨鉆測量技術在不斷發展中已趨于成熟，但在部分方面還存在著一些需要進一步研究和改進的地方，所以需要我們加大研究的力度，從而加快隨鉆測量技術的發展進程。需要研究和改進的問題具體體現在以下幾個方面：

（1）需要更加客觀的對地層的實際情況進行反映，所以需要加對探測的深度和采樣密度進行增加，但也需要一個逐步加大的過程。

（2）采取多種方法來使隨鉆測量儀系統向集成方向發展。

（3）需要進一步加強其信息傳輸的能力，實現信息的及時反饋。

（4）由于在鉆進過程中，地下的環境較為惡劣，所以需要加強光纖傳感器和專用傳感器在設計上的優化，這就需要加快對高強度、而高溫和高壓的材料的研究和開發。

（5）鉆井過程中噪聲所帶來的污染和儀器殼體波所帶來的干擾需要有效的進行解決。

（6）加快儀器向小型化、耐高溫、耐高壓和抗震性的方向發展。

4 結語

目前隨著鉆井技術的快速發展，隨鉆測量技術發揮著非常重要的作用，由于其技術具有較高的復雜性，所以需要在鉆進過程中確保方案和決策的科學性和高效性，提高鉆進的效率，確保井體的質量，而且在隨鉆測量技術的不斷應用中，也使其得到不斷發展和完善，使之更好的為石油鉆井工作做出應有的貢獻。

參考文獻

[1] 高井祥.測量學[M].中國礦業大學出版社，1998.

[2] 張國良.礦山測量學[M].中國礦業大學出版社，2001.endprint