國產無線隨鑽測量儀原理與應用
應用技術
作者：王偉峰 卜凡琪
摘要：無線隨鑽測斜儀是定向井、水平井施工中必不可少的測量工具，近年來隨著定向井、水平井的增加，特別是油田外部市場的迅猛發展，對無線隨鑽測斜儀的需求越來越大。從國外引進無線隨鑽測斜儀不但價格昂貴，而且供貨周期也越來越長，為了滿足油田內外部市場中定向井、水平井的生產需要，國內無線隨鑽測斜儀的廣泛使用於生產，可降低儀器購買成本，提高定向井、水平井的施工能力。
關鍵詞：水平井；蝸輪發電；導向鑽進；孔板
中圖分類號：TH132.44
一、測量儀的工作原理及性能
1.工作原理。SDM 無線隨鑽測斜儀是一種正脈衝測斜儀，閥門通過限製井筒內泥漿流通來產生壓力脈衝。當閥門阻礙泥漿流通時，鑽柱內泥漿壓力增加；當閥門複位，不阻礙泥漿流通時，鑽柱內泥漿壓力也恢複到初始狀態，從而產生正壓力脈衝。SDM係統的信號接收部分安裝在立管上，其壓力傳感器可測出的壓力脈衝幅值為0.35～0.7MPA。壓力傳感器將其轉換為電信號傳輸到地麵計算機，經計算機解碼、處理、還原成原始的測量數據。井下儀器由蝸輪發電機提供電力，SDM探管采集實時的工程數據，統一編碼後，有規則的控製脈衝發生器內軸上端連接的液壓泵，驅動脈衝發生器頂部連接的蘑菇頭做往複式運動。蘑菇頭伸縮於衝管頂部魚頸頭中的孔板，改變了流經孔板的液流麵積，從而產生液柱壓力的變化。通過專用計算機進行解碼計算，得到井下測量探管測量出的井斜角、方位角和工具麵角等數據，供現場技術人員使用。
2.測量儀性能
數據傳輸快、數據精度高、可靠性很強。該儀器傳輸數據的頻率為0.5Hz。SDM測量探管主要是由七芯連接插頭、開關控製部分、電子電路部分、傳感器部分和T型頭幾部分構成。SDM測量探管傳感器由三個重力加速度計（GX、GY、GZ）傳感器、三個磁通門（BX、BY、BZ）傳感器和一個溫度傳感器組成。利用三個重力加速度計和三個磁通門傳器測量的分量值，通過相應的計算公式，就可得到相應的井斜角、高邊工具麵角以及方位角等參數。
3.該隨鑽測量係統具有短測量（SHORT SURVEY）和長測量（FULL SURVEY）功能。短測量方式的數據傳輸速度快，工具麵的修正時間僅為9.3s。長測量方式可以將SDM探管測量的磁性和重力分量數據傳輸到地麵數據處理係統進行處理，用於進行磁性參數的分析，消除來自井下鑽具對儀器磁性幹擾的修正，特別適用於大斜度定向井和水平井測量，能及時判斷測量數據的誤差原因以及確定測量的精度。
二.無線隨鑽測斜儀在現場的應用
1.某井概況。全井小井眼施工，總進尺：1130m工作時間：139小時共三趟鑽完成施工任務。該儀器地麵淺層測試正常，鑽進工作正常，波形好，工具麵、井斜方位等設定數據解碼正常，定向過程中鑽具震動對儀器影響小各項數據更新快。全井使用SDM隨鑽測量儀器保證了及時準確地掌握井身軌跡的變化趨勢，提高了剖麵符合率及中靶精度，方便了施工。
2.施工難點
施工過程中，某井除了存在普通小井眼鑽井的技術難題以外[3]，在以下幾方麵還需要采取重點措施。
2.1 小尺寸鑽具剛度小，對鑽井參數中的鑽壓較為敏感，若鑽壓偏大，井斜角和方位角變化率大，如果鑽壓太小，機械鑽速低，不僅影響全井效益，並且定向施工中工具麵受鑽壓影響較大，鑽壓稍不穩定就會出現工具麵“亂竄”的現象，這就要求儀器工具麵更新快。
2.2井斜角和方位角變化較大，裸眼井段長，井眼軌跡複雜，鑽具多處彎曲，導致摩阻和扭矩增加，鑽壓傳遞困難，容易托壓，造成定向困難，控製不好容易出現其他井下複雜。