MWD仪器角差测量方法研究

2019-10-21郭勇凤

今日自动化 2019年1期

郭勇凤

摘要：MWD（Measurement While Drilling）随钻测量仪器是随钻导向仪器的重要组成部分，主要负责测量仪器的井斜、方位和工具面角等井眼轨迹参数，并且完成测量数据的实时上传。根据重力工具面角、角差数据和工具位置偏角能够计算出MWD工具钻铤刻线和井下马达的弯曲方向，因此，准确测量MWD仪器的角差是确认井下作业工具位置变化趋势的关键条件，研究MWD仪器的角差测量方法具有实用价值。文中主要介绍了三种测量角差数据的有效方法。

关键词：随钻测量仪器;角差;方法;价值

中图分类号：TE927

文献标识码：A

文章编号：2095-6487（2019）01-0071-03

0引言

随着时代的进步，测井行业技术得以不断创新与发展，测斜仪器的种类也越来越多，MWD无线随钻测斜仪是在有线随钻测斜仪的基础上发展起来的一种新型的随钻测量仪器，近几年，这种仪器的发展亦逐渐趋于成熟，在无数次的现场作业实践中，充分证明随钻测量仪器测量井眼轨迹参数和定向井施工参数的关键作用。

随钻测量仪器MWD主要由两大部分组成，脉冲器和探管。无论是新生产的MWD工具，还是现场作业返回经过维修保养的仪器，在装入钻铤之前都需要根据作业需求进行组装，并且完成角差测量，而传统单一的机械测量方法容易出现操作失误，机械和电相结合的测量方式则大大提高角差测量的准确率，减少因数据计算错误导致的钻井失败，减少损失，研究更加严谨的角差测量方式是测井行业向做专做强方向靠近的需求。[1]

1MWD仪器角差的测量方法

传统的角差测量方式完全是借助水平气泡尺找到流筒高边和探管高边的夹角，容易出现因失误操作造成测量值与实际值不符的现象，为了减少此类事件的发生，研究了地面测试系统和水平气泡尺相结合的方式进行角差测量，两者互相验证，大大提高了测量结果的准确率。地面测试系统功能强大，设备相对繁重，地点转换难，在距离地面系统较远的情况下研究出一种使用随钻控制面板测量角差的方式。

1.1角差的定义

随钻测量仪器的角差（HSG）定义：由流筒高边向下看顺时针方向转到探管高边的角度，即角差，如图1所示。MWD仪器在装入钻铤HOC时，流筒高边需要与钻铤刻线对齐才能装入，因此从仪器的上端往下端看，HOC刻线与探管测量点顺时针方向的夹角亦为角差。[2]

1.2传统角差测量方式

传统角差测量方式使用到的主要测量工具是水平气泡尺，分为两种，一种是带刻度的，如图2所示，另一种是不带刻度的，如图3所示。

传统角差测量步骤如下：

（1）将脉冲器与探管仪器连接，确保零刻度对齐并锁紧，套入探管，箭头朝向流筒方向，然后将不带刻度的气泡尺锁紧到探管高边的螺纹孔处，朝探管高边水平朝上方向转动仪器，细微调整，直至不带刻度的水平尺气泡居中，此时探管高边处于水平位置。

（2）调整带刻度的气泡尺，保持探管不动，找到气泡水平居中的位置，锁紧气泡尺刻度处。

（3）选择另一个不带刻度的气泡尺，将其锁紧到流筒高边螺纹孔处，转动仪器，找到气泡居中位置，此时流筒高边处于水平朝上位置。

（4）将探管方向的水平气泡尺的水平锁紧松开，单独转动气泡尺，使其与流筒高边气泡尺一致，直至气泡居中，此时读出的刻度值就是角差值。

1.3概念替换法角差测量方式

随钻测量仪器能够测量井眼轨迹参数：井斜、方位、和工具面，其中工具面分为重力工具面和磁工具面，文中主要用到重力工具面的定义：从流筒往探管方向，水平面与探管测量点顺时针方向的夹角即为重力工具面。从定义中可以推测出，当流筒高边处于水平位置时，重力工具面值和角差值的大小一致。从而推测出另一种角差测量方式。

（1）将不带刻度尺的气泡尺锁紧到流筒高边螺纹孔处，朝流筒高边水平朝上的方向转动仪器，细微调整，直至气泡居中，此时流筒高边处于水平位置。（2）使用跨接线连接探管与地面系统，直流电源通过数据棒给探管仪器供电32V，打开TOOLAssistant软件读取探管传感器测量数据，此时的重力工具面数据TFG就是角差值。[3]

（3）将MWD仪器装入钻铤外壳，钻铤刻线水平朝上，因刻线和流筒高边位置一致，此时采用步骤2的电测方式读取传感器重力工具面角，同样等同于角差。

此种方法避免了人为操作带来的失误，在实际应用中，一般会在传统角差测量方式的基础上，采用电测方式来验证测量结果是否在有效范围内。保证测量数据准确性的同时，也避免因失误造成的反复拆装仪器，提高了工作效率。

1.4控制面板测量角差方式

地面测试系统功能强大、体积繁重，搬运不方便，为了能够更加方便的随时完成角差测量，研究了應用随钻检测仪面板测量角差的方式。随钻检测仪面板有一项快速角差测量功能，本身也能够给探管仪器供电，检测仪面板。

使用控制面板进行角差测量的步骤如下：

（1）探管和脉冲器连接好，同样的方法使用气泡尺找到流筒高边的水平朝上位置。

（2）在定向探管总成的底部插上通讯电缆。

（3）打开检测仪电源开关

（4）将HSG开关拨到“ON”位置，LCD屏幕将不断刷新显示角差值。等待角差稳定后记录HSG（角差）值。

在实际应用中同样和传统角差测量方法共同进行，互相验证。

2结束语

经过长时间的工作经验证明，MWD仪器角差测量的3种方式，可以两两进行，起到互相验证测量结果的作用，在实际工作中，充分灵活运用，能够有效提高工作效率和工作质量，保障现场作业顺利。