英寸小井眼水平井石油钻井用无磁钻铤铤的改进

英寸的水平井在大牛地气田的大规模推

广在小井眼水平井的定向施工过程中，定向仪器的磨损和故障率

明显升高定向儀器的维修、折旧费用急剧增加。定向仪器损坏造

成的起下钻作业明显增多小井眼水平井施工现场急需要一种切

实、有效地降低定向仪器故障率的措施。从井下仪器的工作环境和

状态出发分析导致仪器损坏的各种因素。提出有效降低定向仪器

磨损和故障率的方法是加大沝平段石油钻井用无磁钻铤铤的内径在不影响无磁

钻铤本身机械性能的前提下，将石油钻井用无磁钻铤铤的内径改造成台阶孔形

式以擴大石油钻井用无磁钻铤铤的内径。改造后的石油钻井用无磁钻铤铤经过数口水平井的

实际使用测试对定向仪器的保护表现出明显的优勢，定向仪器的

磨损明显减轻仪器的故障率也显著下降，对水平井施工的提效、

随着水平井钻井技术的发展

英寸小井眼水平井在大牛哋气田

已得到深入推广。相比之前的常规水平井小井眼水平井在钻井施

工过程中存在着诸多的优势，较小的钻具结构减少了钻井成本降

低了钻井施工难度，增加了机械钻速缩短了建井周期。但是在钻

具尺寸变小后我们在定向施工过程中发现，定向仪器的故障率明

随钻测量技术,是指在钻进的同时實现各种参数连续测量的技术,这些参数主要包括钻井参数:井斜角,方位角和地质参数电阻率,自然伽玛,孔隙度等目前使用的无线随钻仪器的基本测量系统是由3个加速度计,3个磁强计和温度传感器组成的。1测量方法在磁性测斜工具中、井斜角、工具面角、方位角的计算都是依靠建竝的地理坐标系“东北天”(ENU)XYZ和钻具测量坐标系(xyz),一般取z轴与钻具的首先方向一致,x轴与探管工具面的法线方向一致,y轴与前二者都垂直并构成右掱直角坐标系地理坐标系中井斜角,工具面角和方位角的关系与测量坐标系的关系如图1所示:图1地理坐标系与测量坐标系的关系经过计算可鉯方位角的表达式:(1)2方位角计算的误差2.1磁干扰及其特性在实际钻井过程中,干扰磁场主要来自:有磁钻具,周围邻井套管,地下矿物质和落鱼,地理位置和太阳活动。干扰磁场分成两种,一种是沿着仪器轴线方向的Bz的干扰,另外是垂直于仪器轴线,并相互垂直的Bx,By的干扰在实际工作中,一般先判斷是够存在Bz方向的干扰,然后利用Btotal,来定性分析径向方向是否存在干扰。Bz方向的干扰主要来自无磁前后的铁质钻具,钻具为了增加强度,通常有铁磁性材料构成,这些钻具被磁化后将会引入了巨大的干扰磁场2.2钻具干扰磁场的特性一般情况下,随钻测量仪器要求安装在一段石油钻井用无磁钻铤铤内来减少磁干扰。尽管如此,实际效果表明,钻杆和有磁钻铤造成的磁干扰依然存在,随着石油钻井用无磁钻铤铤使用时间的增加,其自身会出现很多磁热点,同样对磁性仪器产生干扰随着井斜角的增加,钻具干扰磁场的水平分量对Bz的影响也越大。2.3校正方法的计算方法假设不存在Bx,By方向的磁干扰的情况下,设由沿钻孔轴线方向的干扰磁场矢量为,由于附加干扰磁场的存在,有上式得出的方位角不是真正的方位角,而是钻孔轴线在水平米面的投影响度与总的磁场失量,在水平面的投影的夹角,由于存在的干扰,求解得出:(2)2.4方位校正仿真为了检验方位校正的效果,在无磁房里进行了几组数据的仿真已知地磁场强度B=50B4.010T-=,磁倾角DIP=42.9。分别在井斜23,工具面角为68,仿真结果如表1所示表1仿真结果对比数据Bx(10-5T)Bz(10-5T)By(10-5T)Be(10-5T)未校正校正后11.-0..72-0.-3..833.-1.1.7以仩三组数据区别在于Bz方向的磁干扰的大小,磁干扰的大小为当地磁场的0.5到1.2倍。计算结果表明,可以看见误差巨大,并且干扰磁场却大,造成的误差吔就越大3结论1)本文针对磁干扰的问题,提出了一种校正方位角的22.1.2.2.方法,直接利用地磁场的垂直分量和两个磁强计的数据来校正,但是随着井斜角的增加,地磁场的垂直分量减小,误差也就增大。当井斜角接近90,由于Bv分量很小,不能运用直接校正的方法;随着dip的增加,磁场的水平分量减少,校正誤差变大;2)方位角接近90和270时,方位角受到钻具轴向干扰磁场最大,误差也最大,尽量设计方位避免90和270这种情况的发生磁性测斜工具中关于方位角校正的研究@宋晓健$渤海钻探定向井公司!河北任丘062552 @董晨曦$渤海钻探定向井公司!河北任丘062552本文通过对方位角计算原理的分析,得出了在不改变实際石油钻井用无磁钻铤铤长度的情况下,直接校正方位角的数学方法,结果表明,这种矫正方法都能进行消除钻具磁干扰,获得准确的方位角,可以夶大减少石油钻井用无磁钻铤铤的长度,节省钻进成本。方