提高EILog连续测斜仪精度的一些关键点

高荣兵 王茂林 党益伟 许 菲 张 宁

(中国石油集团测井有限公司华北事业部 河北任丘)

提高EILog连续测斜仪精度的一些关键点

高荣兵 王茂林 党益伟 许 菲 张 宁

(中国石油集团测井有限公司华北事业部 河北任丘)

连续测斜仪为测井提供重要数据,它关系到一口井是否成功达到钻井设计目的。文章针对连续测斜仪的工作原理、校验软件及提高其精度的方法作出详细说明。

连续测斜仪;校正;EILog;精度

0 引 言

连续测斜仪(以下简称连斜)是EILog快速成像测井仪的一种重要仪器,它连续检测井轴倾斜角与方位角,确定井轴走向,通过单片机计算,将传感器的姿态量变成倾斜角和方位角,然后编码传送到地面计算机进行绘图、显示和存盘,从而计算出钻井的中靶半径。连斜测井仪探测器采用伺服加速度计和磁通门,具有良好的抗震耐冲击性,而且探测器具备软件校正的功能,从而提高仪器的测量精度。

1 EILog连斜基本工作原理

图1 连斜工作原理框图

EILog连斜工作原理基本框图如图1所示,连斜测量部分包括传感器(三个加速度计和三个磁通门),传感器伺服放大电路和电源。其中三个加速度计和三个磁通门分别构成敏感地球引力场重力矢量立体直角坐标系和敏感地磁场磁力矢量立体直角坐标系。传感器的姿态量通过伺服放大电路进入数据采集处理板,进行A/D转换处理、计算得出方位角和倾角,然后经编码后通过接口三总线电路上传到地面测井系统进行绘图、显示和存盘[1]。

连斜数据计算采用两个坐标系,即地理坐标系和仪器坐标系,地理坐标系作为仪器的参考坐标,仪器坐标系作为测量坐标系。地理坐标系(如图 2中OXiYiZi所示)是由地球的地磁场M和重力场G建立的,OXi轴指向地磁北,OYi轴指向地磁西,OZi轴为地垂线,指向天。仪器坐标系(如图2中 OXbYbZb所示)由安装在仪器探头内的两类三组敏感元件(每组磁通门传感器、重力加速度计各一只)正交安装建立。即OXb、OYb、OZb方向各安装一组敏感元件,其中 OZb是仪器轴方向,指向仪器上端。仪器轴(井眼轴)与铅垂线的夹角叫做倾斜角,用 DEV表示,即图2中仪器坐标系OZb轴与地理坐标系 OZi轴之间的夹角。向下看,从磁北到井眼方向在水平面上的顺时针角叫做方位角,用 DAZ表示,即图2中传感器轴向 OZb和OZi轴所在平面 OZbZi与地理坐标系指北轴 OXi和OZi轴所在平面 OXiZi之间的夹角,顺时针,从北向东转角为正[2]。

图2 倾斜角和方位角坐标系

2 连斜校验软件

由于连斜仪器各组探头的测量范围不尽相同,加之在安装时并不能完全彼此成直角,这就导致连斜原始数据存在一定的误差,需要用一定的参数对接收到的数据进行修正,得出正确的连斜数据。连斜校验软件目的就是得到正确的参数,来提高仪器的精准度。连斜校验软件一共有两组参数,分别是电修正参数和空间校正参数。电修正参数目的是修正各个探头的测量范围得出探头刻度。空间校正参数目的是修正各组探头组成的坐标系能够达到理论的直角坐标系。

电修正参数一共有12个参数,分别是Ax0、Ay0、Az0、Mx0、My0、Mz0,分别为加速度计 X、Y、Z 和磁通门X、Y、Z的零位偏差,以及 AxA、AyA、AzA、MxA、MyA、MzA,分别为加速度计 X、Y、Z和磁通门X、Y、Z的满度值;空间校正参数一共12个参数,分别是AQ1、AQ2、AQ3、AQ4、AQ5、AQ6 的 6 个加速计空间修正参数,MQ1、MQ2、MQ3、MQ4、MQ5、MQ6的 6个磁通门空间修正参数[3]。

最终的电修正参数和空间校正参数发送到连斜井下仪由井下仪存储起来,此时井下仪会根据接收到的修正参数运算,得出准确的倾斜角及方位角。

3 提高连斜精度的一些方法及注意事项

3.1 校正过程中的一些关键点

(1)由于连斜仪器在微电极/井径的上部,微电极极板不断受到井壁摩擦,容易在微电机极板上产生磁场,从而影响到连斜测量精度。解决办法是在微电机与连斜之间加1.5 m以上的钛钢短节,另外定期对微电极极板进行消磁,保证连斜不受外部环境的影响。

(2)校正之前必须先确定校正台架底座水平,两肩水平。

(3)由于校正台架属于机械结构,由于转动时属于齿轮带动,齿轮之间有一定的空隙,所以在转动时朝一个方向转动,可以减小校正的误差。

(4)在校正参数时,应保证校正时周围环境一定要在无磁环境下进行,或在仪器周围5 m范围内无大型铁磁物质,包括手机、腰带和护腰等在内的一些个人物品。

(5)由于传感器损坏,需要重新安装探头时,应该尽量保证各探头之间能够完全成直角,并且各探头固定要牢固。

(6)由于仪器运输、测井时的碰撞造成参数漂移以及仪器安装的误差,必须每口井校验。

(7)由于个别仪器误差比较大,有时一时难以校正准确,可以尝试参数清零法,把空间参数全部清零后,逐一校正,可以得到准确的参数。

3.2 作业队在运输及使用时的一些关键点

(1)仪器在摆放和运输的过程中不能和磁定位等铁磁物质放在一起,防止仪器被磁化从而影响方位角的测量精度。

(2)由于测量倾角的加速度计比较怕较猛烈的冲击,所以仪器在运输和拆装过程中一定要轻起轻放,避免碰击,以防损坏内部加速度计及其它元件。

(3)测井前,作业队应该粗略地判断仪器探头性能的好坏,将仪器配接好后,仪器放至接近于水平,地面观测倾角数值应为90度左右,改变仪器方位角,地面应观测到方位角数值变化。在不改变仪器的斜度和方位时自转仪器,倾角和方位角数值应基本不变。仪器静止不动时,地面观测应数值稳定,曲线平滑。仪器下井前在井口吊零,倾角数值应小于0.3°。

(4)在使用时,遇见井况较差,特别是出现“大肚子”的情况时,应该降低测井速度,减小连斜探头对井壁的碰撞,提高连斜的准确度。

(5)连斜仪器尽量不要和微电极并侧,消除微电极极板磁化影响,可采取单测或和声感、放射性仪器并测的方法。

4 结束语

通过多次跟踪某作业队的两支连斜仪器,做好校正及使用过程中的一些关键点后,校正精度都能得到提高(DEV7 ±0.1°、DAZ7 ±1°),同一口井的两支连斜数据误差都在范围之内,中靶半径误差都在1 m/1 000 m之内,这为甲方评价钻井是否满足设计要求,并为下一口油井设计提供重要依据,得到了甲方及钻井队的一致好评。

[1] 中国石油测井有限公司.ECIM5540用户维修手册2006(资料)

[2] 丁次乾.应用地球物理测井[M].山东：石油大学出版社,1992

[3] 中国石油测井有限公司.连斜校正软件使用说明书-LOG 2006(资料)

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

高荣兵,男,1986年生,助理工程师,2009年毕业于中国石油大学(华东)电子信息工程专业,现在中油测井华北事业部仪修中心工作。邮编：062552

2011-05-17

姜 婷)

PI,2011,25(6)：38～39

·仪器设备·