[發明專利]一種近鉆頭動態井斜測量裝置和方法

在審

• 申請號: 201710465445.0
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107227949A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 楊靜;高增欣
• 申請（專利權）人: 北京恒泰萬博石油技術股份有限公司;煙臺恒泰油田科技開發有限公司
• 主分類號: E21B47/022
• 分類號: E21B47/022
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所11337
• 代理人: 梁艷

技術領域

本發明涉及定向鉆井施工技術領域，尤其涉及一種近鉆頭動態井斜測量裝置和方法。

背景技術

隨著世界經濟的發展，人們對于石油、天然氣等不可再生資源的需求越來越大，使得石油等資源的供應面臨著巨大的壓力。在地下石油和天然氣開采領域，定向鉆井技術起著越來越重要的作用，其中，鉆頭處軌跡參數的動態精確獲取成為定向鉆井領域最為前沿的課題。現在國外已經開發出基于旋轉導向工具的近鉆頭傳感器，可以測量距離鉆頭1m范圍內的井斜、動態電阻率等參數，實時掌握所鉆地層的情況。但是，這種近鉆頭井下隨鉆測量設備的技術難度大，成本高，在石油和天然氣開采中還沒有被普遍使用。

目前，主要采用井斜測井方法，利用磁北針和方位環形電位器測量井軸的傾角和方位角，來得到井下鉆具的鉆進方向。

但是，這種測量方法只能進行定點靜態測量，測量精度和實時性差，而為了提高精度，一般可以通過加密測點的方法，但是，測點加密后，會降低鉆井效率。同時，在近鉆頭井斜測量方法中，存在較多方面的誤差，而目前對于誤差的修正不完善，導致測量結果有較大偏差，不能準確的獲知井軸的傾角和方位角。另外，由于井下作業環境惡劣，數據的實時傳輸實現較為困難，因此，動態實時測量難度較大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種近鉆頭動態井斜測量裝置和方法，從而解決現有技術中存在的前述問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種近鉆頭動態井斜測量裝置，包括：抗壓筒和鉆頭，所述抗壓筒從上至下依次安裝有：液壓設備、電氣設備和傳感器設備，所述傳感器設備和所述液壓設備均與所述電氣設備數據連接，所述抗壓筒的下部連接有所述鉆頭，所述液壓設備與所述鉆頭數據連接；

所述傳感器設備包括第一傳感器組和第二傳感器組，所述第一傳感器組包括第一徑向加速度計、第一切向加速度計和第一軸向加速度計，所述第二傳感器組包括第二徑向加速度計、第二切向加速度計和第二軸向加速度計，所述第一傳感器組和所述第二傳感器組分別用于測量旋轉導向工具總加速度在徑向、切向和軸向的分量；所述第一傳感器組和所述第二傳感器組在所述抗壓筒上徑向對稱安裝，且安裝位置距所述抗壓筒軸線的距離相等。

優選地，所述電氣設備包括數據處理模塊、通信模塊和控制模塊，所述數據處理模塊與所述傳感器設備數據連接，所述控制模塊與所述液壓設備數據連接，所述通信模塊和所述數據處理模塊均與所述控制模塊數據連接。

優選地，所述電氣設備還包括高壓電源模塊，所述高壓電源模塊分別與所述數據處理模塊、通信模塊和控制模塊連接。

一種近鉆頭動態井斜測量方法，包括如下步驟：

S1a，利用上述的近鉆頭動態井斜測量裝置測量旋轉導向工具總加速度在徑向和切向的分量；

S2a，根據S1a中測量得到的總加速度在徑向和切向的分量，分別計算重力加速度在徑向和切向的分量值G_X和G_Y；

S3a，根據如下公式計算井斜：

優選地，S2中，G_X按照如下公式計算得到：

A_X1＝A_C-G_X，

A_X2＝-A_C-G_X，

式中，

A_X1為總加速度在第一徑向加速度計處沿徑向方向的分量；

AX2為總加速度在第二徑向加速度計處沿徑向方向的分量；

A_C為徑向加速度，

G_X為重力加速度G沿x軸方向的分量；

G_Y按照如下公式計算得到：

A_Y1＝A_T-G_Y，

A_Y2＝-A_T-G_Y，

式中，

A_Y1為總加速度在第一切向加速度計處沿切向方向的分量；

A_Y2為總加速度在第二切向加速度計處沿切向方向的分量；

A_T為切向加速度，

G_Y為重力加速度G沿y軸方向的分量。

一種近鉆頭動態井斜測量方法，包括如下步驟：