井下随钻测量技术及发展方向探讨

段尊

摘 要：该文从随钻测量仪的结构和原理入手，对随钻测量仪的使用情况进行了分析，并进一步对随钻测量仪的发展方向进行了阐述。

关键词：井下 随钻 测量 技术

中图分类号：TE24 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（a）-0057-01

近几年，由于科学技术的快速发展，使井下各种动力钻具得以发展起来，在这种情况下，随钻测量仪被研制开发出来，并在钻井中进行应用，这有效的推动了定向钻井工艺的发展。由于随钻测量仪具有实时监测的功能，的怪可以在定向钻井时为工作人员实时提供方向、温度和方位的参数，对井下钻具的工作状态进行实时掌握，使钻井井眼的轨迹得到较好的控制。而且在由于地层及其他原因所导致的钻具偏移的情况更易于纠正。所钻出来的井身质量较好，轨迹圆滑，有效的减少或是避免了钻井事故的发生。

1 随钻测量仪的结构和原理

随钻测量仪由地面仪器和井下仪器两部分组成，地面仪器包括计算机、打印终端和司钻读出器。井下仪器包括磁通门传感器、温度传感器、加速度传感器、脉冲多路调制器、电墩驱动器等有关的电子线路。

井下仪器中的三个相互垂直安装的重力加速度计把井下仪器当时的物理姿态相对于重力的变化，从三个互相垂直的方向转换成电信号：井下仪器的三个磁通门传感器，也同时把井下仪器的这一物理姿态相对于地磁场的变化，从三个相互垂直的方向转换成电信号；温度传感器把当时井下仪器工作的环境温度转换成电信号。这些电信号经它们相应的电子线路放大整理后，由脉冲多路调制器收集起来，并把这些电压信号按比例地转换成时间脉冲，按一定时序把它们送到电缆驱动器，经单芯恺装电缆送到地面仪器电子计算机。

地面仪器电子计算机的电源系统有一个信号分离电路，把这些数据脉冲送到接口板。接口板在中央处理机的控制下，采集数据、分离出各个参数、把各参数转换成数字，送到中央处理机板，通过计算把结果送到面板显示部分，供定向井工程师选择磁性工具面、高边工具面、井眼倾角、原始方位、修正方位磁场强度、磁倾角或温度显示。

2 随钻测量仪的使用

随钻测量仪在定向钻井仪器上进行应用，取得了非常好的效果，所以目前我国所生产的同类型的随钻测量仪也具有好多种，虽然各自在使用方法上会有一些差别，但对于井口和井底的设备在使用上是可以进行互换的，但对于井下设备还无法完成互换，但不管设备由几个厂家生产的，其在使用方法和与仪器连接的方法上是完全相同的。

2.1 基本术语

利用随钻测量仪在定向钻井仪器上进行使用时，其有一些专用的术语，所以为了使工作人员能够在工作中更易于沟通，所以对这些专用术语要了解和掌握。

2.1.1井眼倾角

在井眼曲线上的某一深度位置，其井轴切线方向与铅垂线方向之间的夹角就叫做那个深度的井眼倾角（也叫做井斜角或简称井斜）。

2.1.2 井眼磁方位角

在井眼曲线上的某一深度，其轴线方向的水平分量与地磁子午线之间的夹角称为这个深度的井眼磁方位角（也叫磁方位），以地磁子午线指向地磁南极的方向为0 °，按顺时针为正来计算磁方位角。

2.1.3 井眼真方位角

在井眼曲线上的某一深度，其轴线方向的水平分量与地理子午线之间的夹角称为这一深度的井眼真方位角，并以地理子午线指向地理北极的方向为0 °，以顺时针为正来计算方位角。

2.1.4 高边

在井眼的某一深度，当铅垂线穿过井轴时，铅垂线进入的那边叫做井眼的重力高边，铅垂线穿出井轴的那边叫做井眼的重力低边。

2.1.5 工具面

由弯接头构成的平面被称为工具面。

2.2 测井前的室内准备工作

在上井之前，需要对测井工作做好相应的准备，这是能够更好的完成测井任务的前提条件。首先需要向相关单位进行资料和数据的收集；其次要对测井中所需要用到的仪器设备进行检查，确保其都处于正常的工作状态；最后要对测井中所需要的设备列明清单，与实际所带设备进行比对，确保带齐测井工作中所需要的所有设备。

（1）井底温度。首先需要对井底温度进行了解，由于各地的地温梯度是有差别的，所以即使在同一个地区，不同的井地温也会有所差别。所以探管是必须使用的测温工具。通常情况下，选用哪种系列的探管都需要根据井底的温度和测井时井眼倾角度数来进行选择，以井底温度125 ℃为基准点，井眼倾角以10 °为基准点，以此来判断所需要带上哪种系列的探管，而如果在工作过程中，井眼倾角要从0 °定向到10 °以上，则需要带上两种不同系列的探管。

（2）测井深度、套管程序和最大井斜角：探管的磁传感器只有在裸眼中才能测量出准确的方位数据。如果倾角太大，磁性传感器离上面钢钻艇的水平距离太近，影响方位读值。此时，需要增加无磁钻艇和仪器加长杆的长度。

（3）钻井液。

在选择钻井液时需要选择适宜的粘度，因为在钻井过程中钻井液的粘度对其流动性和吸附钻屑的能力都有着较大的影响，所以当钻井液粘度较高时，其流动速度的则会较慢，而且对钻屑保留的能力也较大，但如果粘度太大，则会使仪器下放的速度受到一定的影响，而钻井液在井下仪器、循环头和电缆上的冲刺速度也会受到不同程度的影响。

3 目前的研究工作与随钻测量仪发展方向

在国际上，随钻测量技术在不断发展中已趋于成熟，但在部分方面还存在着一些需要进一步研究和改进的地方，所以需要我们加大研究的力度，从而加快随钻测量技术的发展进程。需要研究和改进的问题具体体现在以下几个方面：

（1）需要更加客观的对地层的实际情况进行反映，所以需要加对探测的深度和采样密度进行增加，但也需要一个逐步加大的过程。

（2）采取多种方法来使随钻测量仪系统向集成方向发展。

（3）需要进一步加强其信息传输的能力，实现信息的及时反馈。

（4）由于在钻进过程中，地下的环境较为恶劣，所以需要加强光纤传感器和专用传感器在设计上的优化，这就需要加快对高强度、而高温和高压的材料的研究和开发。

（5）钻井过程中噪声所带来的污染和仪器壳体波所带来的干扰需要有效的进行解决。

（6）加快仪器向小型化、耐高温、耐高压和抗震性的方向发展。

4 结语

目前随着钻井技术的快速发展，随钻测量技术发挥着非常重要的作用，由于其技术具有较高的复杂性，所以需要在钻进过程中确保方案和决策的科学性和高效性，提高钻进的效率，确保井体的质量，而且在随钻测量技术的不断应用中，也使其得到不断发展和完善，使之更好的为石油钻井工作做出应有的贡献。

参考文献

[1] 高井祥.测量学[M].中国矿业大学出版社，1998.

[2] 张国良.矿山测量学[M].中国矿业大学出版社，2001.endprint