MWD儀器角差測量方法研究

郭勇鳳

摘要：MWD（Measurement?While?Drilling）隨鉆測量儀器是隨鉆導向儀器的重要組成部分，主要負責測量儀器的井斜、方位和工具面角等井眼軌跡參數，并且完成測量數據的實時上傳。根據重力工具面角、角差數據和工具位置偏角能夠計算出MWD工具鉆鋌刻線和井下馬達的彎曲方向，因此，準確測量MWD儀器的角差是確認井下作業工具位置變化趨勢的關鍵條件，研究MWD儀器的角差測量方法具有實用價值。文中主要介紹了三種測量角差數據的有效方法。

關鍵詞：隨鉆測量儀器;角差;方法;價值

中圖分類號：TE927

文獻標識碼：A

文章編號：2095-6487（2019）01-0071-03

0引言

隨著時代的進步，測井行業技術得以不斷創新與發展，測斜儀器的種類也越來越多，MWD無線隨鉆測斜儀是在有線隨鉆測斜儀的基礎上發展起來的一種新型的隨鉆測量儀器，近幾年，這種儀器的發展亦逐漸趨于成熟，在無數次的現場作業實踐中，充分證明隨鉆測量儀器測量井眼軌跡參數和定向井施工參數的關鍵作用。

隨鉆測量儀器MWD主要由兩大部分組成，脈沖器和探管。無論是新生產的MWD工具，還是現場作業返回經過維修保養的儀器，在裝入鉆鋌之前都需要根據作業需求進行組裝，并且完成角差測量，而傳統單一的機械測量方法容易出現操作失誤，機械和電相結合的測量方式則大大提高角差測量的準確率，減少因數據計算錯誤導致的鉆井失敗，減少損失，研究更加嚴謹的角差測量方式是測井行業向做專做強方向靠近的需求。[1]

1MWD儀器角差的測量方法

傳統的角差測量方式完全是借助水平氣泡尺找到流筒高邊和探管高邊的夾角，容易出現因失誤操作造成測量值與實際值不符的現象，為了減少此類事件的發生，研究了地面測試系統和水平氣泡尺相結合的方式進行角差測量，兩者互相驗證，大大提高了測量結果的準確率。地面測試系統功能強大，設備相對繁重，地點轉換難，在距離地面系統較遠的情況下研究出一種使用隨鉆控制面板測量角差的方式。

1.1角差的定義

隨鉆測量儀器的角差（HSG）定義：由流筒高邊向下看順時針方向轉到探管高邊的角度，即角差，如圖1所示。MWD儀器在裝入鉆鋌HOC時，流筒高邊需要與鉆鋌刻線對齊才能裝入，因此從儀器的上端往下端看，HOC刻線與探管測量點順時針方向的夾角亦為角差。[2]

1.2傳統角差測量方式

傳統角差測量方式使用到的主要測量工具是水平氣泡尺，分為兩種，一種是帶刻度的，如圖2所示，另一種是不帶刻度的，如圖3所示。

傳統角差測量步驟如下：

（1）將脈沖器與探管儀器連接，確保零刻度對齊并鎖緊，套入探管，箭頭朝向流筒方向，然后將不帶刻度的氣泡尺鎖緊到探管高邊的螺紋孔處，朝探管高邊水平朝上方向轉動儀器，細微調整，直至不帶刻度的水平尺氣泡居中，此時探管高邊處于水平位置。

（2）調整帶刻度的氣泡尺，保持探管不動，找到氣泡水平居中的位置，鎖緊氣泡尺刻度處。

（3）選擇另一個不帶刻度的氣泡尺，將其鎖緊到流筒高邊螺紋孔處，轉動儀器，找到氣泡居中位置，此時流筒高邊處于水平朝上位置。

（4）將探管方向的水平氣泡尺的水平鎖緊松開，單獨轉動氣泡尺，使其與流筒高邊氣泡尺一致，直至氣泡居中，此時讀出的刻度值就是角差值。

1.3概念替換法角差測量方式

隨鉆測量儀器能夠測量井眼軌跡參數：井斜、方位、和工具面，其中工具面分為重力工具面和磁工具面，文中主要用到重力工具面的定義：從流筒往探管方向，水平面與探管測量點順時針方向的夾角即為重力工具面。從定義中可以推測出，當流筒高邊處于水平位置時，重力工具面值和角差值的大小一致。從而推測出另一種角差測量方式。

（1）將不帶刻度尺的氣泡尺鎖緊到流筒高邊螺紋孔處，朝流筒高邊水平朝上的方向轉動儀器，細微調整，直至氣泡居中，此時流筒高邊處于水平位置。（2）使用跨接線連接探管與地面系統，直流電源通過數據棒給探管儀器供電32V，打開TOOLAssistant軟件讀取探管傳感器測量數據，此時的重力工具面數據TFG就是角差值。[3]

（3）將MWD儀器裝入鉆鋌外殼，鉆鋌刻線水平朝上，因刻線和流筒高邊位置一致，此時采用步驟2的電測方式讀取傳感器重力工具面角，同樣等同于角差。

此種方法避免了人為操作帶來的失誤，在實際應用中，一般會在傳統角差測量方式的基礎上，采用電測方式來驗證測量結果是否在有效范圍內。保證測量數據準確性的同時，也避免因失誤造成的反復拆裝儀器，提高了工作效率。

1.4控制面板測量角差方式

地面測試系統功能強大、體積繁重，搬運不方便，為了能夠更加方便的隨時完成角差測量，研究了應用隨鉆檢測儀面板測量角差的方式。隨鉆檢測儀面板有一項快速角差測量功能，本身也能夠給探管儀器供電，檢測儀面板。

使用控制面板進行角差測量的步驟如下：

（1）探管和脈沖器連接好，同樣的方法使用氣泡尺找到流筒高邊的水平朝上位置。

（2）在定向探管總成的底部插上通訊電纜。

（3）打開檢測儀電源開關

（4）將HSG開關撥到“ON”位置，LCD屏幕將不斷刷新顯示角差值。等待角差穩定后記錄HSG（角差）值。

在實際應用中同樣和傳統角差測量方法共同進行，互相驗證。

2結束語

經過長時間的工作經驗證明，MWD儀器角差測量的3種方式，可以兩兩進行，起到互相驗證測量結果的作用，在實際工作中，充分靈活運用，能夠有效提高工作效率和工作質量，保障現場作業順利。

參考文獻

[1]馮志明.定向井施工中的角差測量和累計[J].鉆采工藝，1994（1）：21-25.

[2]唐志文，王秀春，楊玉豐.激光式MWD工具面角差測量儀設計[N].中國石油大學勝利學院學報，2013（2）：11-13.

[3]宗艷波，王磊.SAGD成對水平井磁導向測距儀研制與應用[J].石油學報，2016（11）：1428-1434.