總線結(jié)構(gòu)隨鉆測(cè)量工具磁方位角補(bǔ)償技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及涉及石油天然氣隨鉆測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種總線結(jié)構(gòu)隨鉆測(cè)量工 具磁方位角補(bǔ)償技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 石油天然氣鉆井工程中，定向井、水平井、大位移井的數(shù)量在鉆井總量中所占比例 越來越高，隨鉆測(cè)量工具/儀器的應(yīng)用范圍越來越廣，常用的石油鉆井隨鉆工具/儀器有 MWD(無線隨鉆測(cè)量?jī)x）、LWD(無線隨鉆測(cè)井儀）、RSS(旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)）等。
[0003] 磁方位角Azimuth是隨鉆測(cè)量工具測(cè)量的井筒重要參數(shù)之一。隨鉆測(cè)量工具中裝 有定向傳感器，定向傳感器含有3個(gè)重力加速度傳感器和3個(gè)磁場(chǎng)傳感器，3個(gè)重力加速度 傳感器與3個(gè)磁場(chǎng)傳感器分別正交安裝于由無磁材料加工的傳感器骨架上，重力加速度傳 感器分別為Gx、Gy、Gz，磁場(chǎng)傳感器分別為Bx、By、Bz。重力加速度傳感器用于測(cè)量地球的 重力加速度分量Gx、Gy、Gz，磁場(chǎng)傳感器用于測(cè)量地球磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分量Bx、By、Bz，根 據(jù)測(cè)量的上述6個(gè)參數(shù)，即可以計(jì)算出傳感器中心軸線所指的磁方位角（注：本申請(qǐng)文件 中提到的傳感器的名稱與其輸出量，米用同一符號(hào)描述）。
[0004] 隨鉆測(cè)量工具是由多個(gè)測(cè)量短節(jié)串接而成的，如圖1所示，測(cè)量短節(jié)間采用單總 線連接，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是井下工具連接方便，井下測(cè)量系統(tǒng)的功能擴(kuò)展性強(qiáng)，井下系統(tǒng)模 塊化結(jié)構(gòu)易于維修保養(yǎng)。隨鉆測(cè)量工具是在專用鉆桿上裝有測(cè)量電路、傳感器等電子模塊。 在鉆井過程中，專用鉆桿向下傳遞鉆壓、扭矩、鉆井液，電路進(jìn)行井筒及地層信息測(cè)量、存 儲(chǔ)、發(fā)送及進(jìn)行相關(guān)的控制操作。磁方位角Azimuth是隨鉆測(cè)量工具測(cè)量的井筒重要參數(shù) 之一，易受外部磁干擾的影響，磁干擾越強(qiáng)，磁方位角Azimuth的測(cè)量誤差就越大。
[0005] 對(duì)于一般的MWD/LWD系統(tǒng)，定向傳感器安裝于井下測(cè)量工具組合的最下端，上部 電路對(duì)定向傳感器磁方位角Azimuth的影響可忽略不計(jì)。隨著石油鉆探技術(shù)的發(fā)展，隨鉆 工具的功能越來越多，不但進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)還要進(jìn)行控制操作，由于井下工具組合的限制， 定向傳感器需要安裝于井下工具組合的中部，井下工具組合的下部還有其他測(cè)量控制短 節(jié)。當(dāng)井下系統(tǒng)工作時(shí)，通過總線向井下工具的每個(gè)短節(jié)進(jìn)行供電與通訊，流經(jīng)總線的直流 電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，會(huì)改變定向傳感器所在位置的磁場(chǎng)環(huán)境，使定向傳感器測(cè)量磁方位角 的誤差變大，所以必須對(duì)定向傳感器所測(cè)磁分量進(jìn)行校驗(yàn)，以消除總線直流電流所產(chǎn)生的 磁場(chǎng)對(duì)磁方位角的測(cè)量誤差，提高磁方位角的測(cè)量精度。
[0006] 總線直流電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)可使磁方位角的測(cè)量誤差增加幾倍，甚至幾十倍，這 時(shí)磁方位角的測(cè)量結(jié)果因誤差太大而沒有實(shí)際意義，所以在總線結(jié)構(gòu)隨鉆測(cè)量系統(tǒng)中，確 立磁方位角的補(bǔ)償技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法，有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種總線結(jié)構(gòu)隨鉆測(cè)量工具磁方位角補(bǔ)償技術(shù) 實(shí)現(xiàn)方法，消除總線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)磁方位角的測(cè)量誤差的影響，提高定向傳感器的測(cè) 量精度，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁方位角的精確測(cè)量。
[0008] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明包括如下步驟：
[0009] 在無磁干擾的環(huán)境下，將隨鉆測(cè)量工具水平放置在無磁支架上，由直流穩(wěn)壓電源 通過總線向隨鉆測(cè)量工具供電，隨鉆測(cè)量工具的另一端接電子負(fù)載，其中，調(diào)節(jié)電子負(fù)載可 改變流經(jīng)總線的電流，隨鉆測(cè)量工具中含有定向傳感器、總線電流測(cè)量電路；
[0010] 設(shè)定流經(jīng)總線的電流為I，當(dāng)I=II、12、13時(shí)，分別測(cè)得每個(gè)磁分量傳感器所對(duì) 應(yīng)的3個(gè)分量值，即81 = 811、812、813,87 = 871、872、873,82=821、822、823，見表1，
[0011] 表1 :各磁分量傳感器的標(biāo)定數(shù)據(jù)記錄表
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種總線結(jié)構(gòu)隨鉆測(cè)量工具磁方位角補(bǔ)償技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括如下步 驟： 在無磁干擾的環(huán)境下，將隨鉆測(cè)量工具水平放置在無磁支架上，由直流穩(wěn)壓電源通過 總線向隨鉆測(cè)量工具供電，隨鉆測(cè)量工具的另一端接電子負(fù)載，其中，調(diào)節(jié)電子負(fù)載可改變 流經(jīng)總線的電流，隨鉆測(cè)量工具中含有定向傳感器、總線電流測(cè)量電路； 設(shè)定流經(jīng)總線的電流為I，當(dāng)I = II、12、13時(shí)，分別測(cè)得每個(gè)磁分量傳感器所對(duì)應(yīng)的 3 個(gè)分量值，即 Bx = Bxl、Bx2、Bx3, By = Byl、By2、By3, Bz = Bzl、Bz2、Bz3,見表 1， 表1 :各磁分量傳感器的標(biāo)定數(shù)據(jù)記錄表
設(shè)定Il = 〇,測(cè)得的磁分量Bx、By、Bz為無磁干擾時(shí)真實(shí)的磁分量，12設(shè)定為實(shí)際總 線電流的1/2, 13設(shè)定為實(shí)際總線電流的最大值； 由表1可得出各磁分量傳感器的修正參數(shù)Bx'、By'、Bz'，見表2， 表2 :各磁分量傳感器的修正參數(shù)Bx'、By'、Bz '記錄表_^
根據(jù)表2,利用線性曲線擬合技術(shù)，得出每個(gè)磁分量修正參數(shù)的擬合函數(shù): Bx' = f(I，BxO, Bxl，Bx2) By' = g(I，ByO, Byl，By2) Bz' = h(I，ByO, Byl，By2) 在隨鉆測(cè)量過程中，設(shè)定3個(gè)磁場(chǎng)傳感器測(cè)到的磁分量分別為Bx0、By0、Bz0,總線電流 為I，磁分量修正參數(shù)分別為Bx'、By'、Bz'，則修正后的磁分量分別為：Bx = BxO-Bx'，By = ByO-By，，Bz = BzO-Bz，； 將磁分量Bx、By、Bz代入磁方位角Az計(jì)算公式， Az = Arctan (BzGy-ByGz) G/ (Bx (Gy2+Gz2) -ByGxGy-BzGxGz) 其中重力加速度G = (Gx2+Gy2+GZ2)1/2，Gx、Gy、G Z為定向傳感器測(cè)量的三軸重力加速度 分量， 即可得出真實(shí)的定向傳感器所在的磁方位角。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種總線結(jié)構(gòu)隨鉆測(cè)量工具磁方位角補(bǔ)償技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法，其先在無磁干擾的環(huán)境下通過測(cè)量總線上的實(shí)時(shí)電流，找到總線電流I與Bx、By、Bz三軸磁場(chǎng)分量的變化關(guān)系，對(duì)Bx、By、Bz三軸磁場(chǎng)分量進(jìn)行補(bǔ)償，消除總線電流對(duì)Bx、By、Bz三軸磁場(chǎng)分量的影響，用補(bǔ)償后的Bx、By、Bz三軸磁場(chǎng)分量計(jì)算磁方位角Az，則計(jì)算得到的Az是定向傳感器所在位置真實(shí)的磁方位角。
【IPC分類】E21B47-024
【公開號(hào)】CN104879121
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410381690
【發(fā)明人】張健庚, 魏春明, 韓曉文, 金平, 李志廣, 張猛
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2014年8月5日