测斜仪器及其测斜原理.ppt
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1、测斜仪器及其测斜原理,测斜仪器分类;测斜原理;MWD信号传输原理;,测量技术的发展,只能测量井斜角的仪器:虹吸测斜仪;(液面原理)重锤打孔测斜仪;(重锤原理)氟氢酸测斜仪;(液面原理)罗盘重锤测斜仪:磁性单、多点照相测斜仪;陀螺重锤测斜仪:陀螺单、多点照相测斜仪;磁通门加表测斜仪:点子多电测量仪;有线随钻测量仪陀螺加表测量仪:自动找北陀螺测量仪;惯性测量技术;,随钻测量;(MWD)磁通门+加速度计随钻测井(LWD)随钻地层评价(FEWD)随钻环空压力测量(APWD)随钻地震技术(SWD)导向钻井技术地质导向技术闭环钻井技术,随钻测量技术,测量技术的发展,井斜测量仪器的发展,现代测斜仪器分类,测
2、井斜原理液面原理,1.液面是水平的。井眼轴显示倾斜的。液面与井眼轴线的法面的交角,即为井眼井斜角。2.氟氢酸测斜仪就是这个原理。3.虹吸测斜仪也是应用此原理。,测井斜原理液面原理,HF液面原理测斜定向:齿刀上的齿尖所指方位,标志着造斜工具的工具面方位。测量时仪器最下面的铅模压在定向齿刀上,留下齿刀的印痕,于是可知道造斜工具的工具面方位;同时,氟氢酸液瓶的液面倾斜方位代表着井斜方位。于是知道了工具面方位与井斜方位的关系。需在下钻前在裸眼内测得井斜方位;,测井斜原理液面原理1.重锤罗盘照相,井斜角的定义就是:重力方向与井眼方向之间的夹角。所以可以利用重力原理测量井斜角。悬挂的重锤,总是指向重力方向
3、;罗盘面上刻有许多同心圆,代表不同的角度。对着罗盘照相,“十”字标记投影到罗盘面上,可以读到井斜角值。重锤悬挂长度越长,测量范围就越小;巧妙设计,可测900甚至1200井斜角。,测井斜原理液面原理重锤打孔测井斜,重锤带尖;时钟控制;到时间后,由时钟控制驱动弹簧,推动打孔纸板撞向重锤的尖部,从而打孔。由孔眼位置可读井斜角。,测井斜原理液面原理3.重力加速度计,原理:重力元在重力作用下要发生位移,引起电容传感器的电容发生变化,此变化信号通过放大以后,使线圈产生一定的电流,该电流产生磁力使重力元复位。重力元位移大小,反映在线圈给出的电压大小。重力元的位移大小与重力元在空间的状态有关。,测井斜原理液面
4、原理3.重力加速度计,重力元的空间状态:水平状态,重力方向与位移方向一致,位移最大;垂直状态,重力方向与位移方向垂直,位移为零;倾斜状态,重力方向与位移方向有一定夹角,位移与角度sin成正比。,测井斜原理液面原理3.重力加速度计,重力加速度计的布置在测斜仪器中,在X,Y,Z三个方向上,各装一个重力加速度计,则三个重力加速度计的测值是不同的。通过计算,可以算出重力方向与仪器轴线的夹角即井斜角的大小。,测井斜原理液面原理3.重力加速度计井斜角的计算,Z轴与重力方向g的夹角,即为所测点的井斜角。X、Y、Z三轴的测值,分别为:GX、GY、GZ,则:,测井斜原理液面原理3.重力加速度计装置角的计算,造斜
5、工具下入时,若已知工具面与X方向一致,则在井底平面上,高边方向与X方向的夹角,即为高边工具面角,即装置角。,测井斜原理液面原理3.重力加速度计装置角的计算,造斜工具下入时,若已知工具面与X方向一致,则在井底平面上,高边方向与X方向的夹角,即为高边工具面角,即装置角。,当GX0时,用下式计算:,当GX0时,用下式计算:,测井斜原理液面原理3.重力加速度计装置角的计算,当GX0时,用下式计算:,当GX0时,用下式计算:,测方位原理磁北原理磁北原理,地球有个磁场,地球上任一点都受到磁场的作用,该点的磁力线方向(即磁北方向)在一段时间内基本上是不变的。测的磁力线方向与井眼方位线的夹角,即是井斜方位角。
6、,测方位原理重力原理1.磁罗盘,磁罗盘是中华民族的伟大发明。磁罗盘始终处于水平位置,并可自由转动,罗盘始终指出磁北极的方向。与重锤罗盘和为一体,在测得井斜角的同时,也测出井斜方位角。,测方位原理磁北原理1.磁罗盘,如果罗盘盘面上的方位标志,与地理方位相同,则“十”字标记落在低边方位线上。而井斜角是高边方位线与正北方位线的夹角。所以罗盘面上的读值与实际井斜方位相差1800。为了丛罗盘盘面上直接读出井斜方位,需要将N和S位置互换,E和W位置互换。,罗盘面方位与地理方位相反的情况,测方位原理磁北原理1.磁罗盘,罗盘面方位与地理方位相反的情况,测方位原理磁北原理1.磁罗盘,罗盘面方位与地理方位相反的情
7、况,测方位原理磁北原理1.磁罗盘,罗盘面方位与地理方位相反的情况,测方位原理磁北原理1.磁罗盘,罗盘面方位与地理方位一致的情况:“十”字标记是固定在仪器的中心线上。井眼倾斜后,罗盘始终保持水平。在照相时,“十”字标记落在罗盘面上的井底上倾方位线(即高边方位线)上。所以这种罗盘盘面的方位标志不需要N、S互换,E、W互换。,测方位原理磁北原理1.磁罗盘,罗盘面方位与地理方位一致的情况:,E,N,W,S,测方位原理磁北原理2.磁通门,磁通门结构:铁心上绕着两级线圈。初级线圈,先正向缠绕,然后又反向缠绕。线圈内通交流电,不管电流大小和变化如何,线圈感应的磁场互相抵消为零。次级线圈,仅一个方向缠绕,且不
8、通电。在没有地球磁场情况下,也不会感应电流。在地球磁场影响下,会感应出电流来。感应的电压大小与该点处地球磁场强度大小有关,与通过磁通门的磁通量多少有关。,测方位原理磁北原理2.磁通门,磁通门状态磁通门与磁力线方向的关系状态不同,通过的磁通量多少就不同。磁通门的布置磁通门在仪器中的三个坐标方向布置,根据三个磁通门测得的磁通量的值,可以算出磁北方向与井眼方位的夹角,即井斜方位角。,测方位原理磁北原理2.磁通门井斜方位角计算,将X、Y、Z各轴和井斜方向线都投影到水平面上;这时,Z轴和高边方位、井斜方位,都在同一条线和同一方位上。选择V1和V2两个坐标轴:V1轴与Z轴同向;V2轴与V1轴互相垂直且自V
9、2正方向顺时针90度到达V1正方向;,测方位原理磁北原理2.磁通门井斜方位角计算,X、Y、Z三个方向上的三个磁通门的测值,分别为:HX、HY、HZ。X、Y、Z三个方向上的三个重力加速度计的测值,分别为:GX、GY、GZ。将HX、HY、HZ 测值分别分解到V1和V2两个轴上。,测方位原理磁北原理2.磁通门井斜方位角计算,这是水平面上的投影图。显然,井斜方位角可用下式计算:,当V10时,用下式计算:,当V10时,用下式计算:,测方位原理磁北原理2.磁通门井斜方位角计算,测方位原理磁北原理2.磁通门井斜方位角计算,第二种计算方法:X、Y、Z三个方向上的三个磁通门的测值,分别为:HX、HY、HZ。X、
10、Y、Z三个方向上的三个重力加速度计的测值,分别为:GX、GY、GZ。当地的磁倾角为;则测点的井斜方位角可用下式计算:,此法仍需要判断!不可取!,不讲!,测方位原理磁北原理2.磁通门井斜方位角计算,第三种计算方法:根据X、Y、Z三个方向上的三个重力加速度计的测值(分别为:GX、GY、GZ)可以求得X、Y、Z三个坐标轴的正方向与重力线方向的三个夹角x、y、z。由于三个加速度计的安置方向与三个磁通门的安置方向完全相同,所以,三个磁通门的正方向与重力线的夹角也等于:x、y、z。,不讲!,测方位原理磁北原理2.磁通门井斜方位角计算,第三种计算方法:根据三个磁通门的正方向与重力线的夹角也等于:x、y、z,
11、可以计算出三个磁通门正方向与水平线的最小夹角。x、y、z。计算三个磁通门测值在水平线上的投影之和h:,还没有完成!,不讲!,测方位原理磁北原理3.只用磁通门进行计算,只用磁通门的测值,也可以完成井斜角、井斜方位角和装置角的计算。已知:磁通门的三个测值分别为:Hx,Hy,Hz;如图所示。,不讲!,测方位原理磁北原理3.只用磁通门进行计算,Q矢量乃是高边方向线。在X、Y平面上。由于工具面方向与Y轴方向一致,则工具面角可用下式计算:,当Hy 0时,,当Hy 0时,,不讲!,测方位原理磁北原理3.只用磁通门进行计算,Q矢量乃是高边方向线。在X、Y平面上。,C矢量是用三个磁通门测值计算的磁力线方向。,不
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- 关 键 词:
- 仪器 及其 原理
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