定向井测量仪器分类、原理及技术

1 第一章 定向井、水平井测量技术概述 一、定向井、水平井测量的性质和特点 （一）钻井过程中测量的方法、媒介和基准 从物理意义上讲，测量井下钻具的工具面角为井下钻具定向，或测量井眼的轨迹均属于空间姿态的测量。由于石油钻井工程的特殊性使得这一测量过程必须借助专门的工具和仪器，采取间接测量的方法来完成。 目前，石油钻井过程中的测量需要借助三种媒介，即大地的重力场、大地磁场和天体坐标系，由此产生了与这三种测量媒介有关的测量仪器。（媒介－测量基准－测量元件－测量参数） （1）借助于重力场测量井斜角或高边工具面，采用的测量元件为测角器、罗盘重锤或重力加速度计等。这类仪器的测量基准是测点与地心的连线，即铅垂线。 （2）借助于地磁场测量方位角或磁性工具面，采用的测量元件为罗盘或磁通门等。这类仪器的测量基准是磁性北极，所以磁性仪器测量的方位角数据必须根据当地的磁偏角修正成真北极，即地理北极的数据。 （3）借助于天体坐标系测量方位角或磁性工具面，采用的测量元件为陀螺仪。陀螺仪为惯性测量仪器，不以地球上任何一点为基准。这类仪器下井测量之前必须对陀螺仪的自转轴进行地理北极的方位标定。 （二）钻井过程中测量的特点 （1）钻井过程中的测量是间接测量，必须借助专用工具和仪器完成。而且根据测量仪器的数据记录和传输方式的不同，钻井测量分为实时测量和事后测量。 （2）测量仪器的尺寸受到井眼和钻井工具的限制，特别是下井仪器的径向尺寸必须能够下入套管和钻具内，而且不会因仪器的下入而影响泥浆的流动或产生过大的泥浆压降。 （3）下井仪器受到地层和泥浆的高压，仪器的保护筒和密封件必须能够承受这种高压，而且还应具备一定的安全系数。 （4）由于地层的温度随着井深变化，下井仪器是在高于地面温度的环境里工作，要求下井仪器具有良好的抗高温性能，一般称耐温125℃ 以下的仪器为常温或常规仪器，称耐温182℃ 以下的仪器为高温仪器。 （5）某些仪器在使用过程中要承受冲击 （如单多点测斜仪的投测）、钻具转动（如转盘钻具中的 MWD 仪器）、钻头和钻具在钻进过程中的振动（如 MWD 和有线随钻测斜仪）等。 （三）测量仪器技术发展情况 定向井、水平井测量技术随着石油钻井技术的发展而逐步地提高，测量仪器技术与新材料、新工艺以及微电子等高科技密切相关。随着科学技术的发展，定向井、水平井测量仪器也向着小型化、多功能、智能化方向发展，以满足钻井技术对提高...