随钻陀螺仪在丛式井网防碰中的应用

随钻陀螺仪在丛式井网防碰中的应用

摘要：丛式井开发效率受到当前技术和材料特性的限制已经进入了某种发展瓶颈，材料和加工工艺的限制导致了目前这种开发方式的生产效率和生产范围都得到了极大的限制。采用人工干预的方式对其进行控制操作一方面在精度和准确性另一方面整个过程即使符合相应标准但也缺乏标准化的数据流程，这对于视后的案例分析和数据整理缺乏意义。数字化，自动化智能化是未来我国海上油田钻井工程的转变方向。只有通过积极引入先进技术，将管理逻辑由人工操作干预，转而变成更加规范科学的数字化管理才能够实现数据的准确捕捉和高精度分析管理。另一方面我们也要积极引入先进的生产工艺，来解决传统施工工艺所无法解决的难题。以光纤陀螺仪和加速度计为核心的随钻陀螺测斜系统就是对过去此类开发工程中面临的重点难点进行认真思考，并针对性解决相关问题后，所得出的综合解决方案，该系统设备具有抗辐射性强，操作精度高，耐冲击震动能力优的显著特点。

关键词:光纤陀螺仪；随钻测量；井网防碰；轨迹控制

引言：随着陆地石油资源开采已过峰值以及海上石油开采技术的不断发展完善，当前各个主要国家都在大力发展海上油田丛式井开发。但各国开发团队持有的机械设备秉承的管理理念和具体的工艺流程具有很大的区别，反映到实际开采效果上就出现了极不平均的效率值分布。随着浅层石油开发总量的攀升，较容易开采的浅层石油总量不断减少，想要保证石油开采的产量就必须对更加复杂的开采区进行专项研究。而想要对这些区域的石油资源进行开采，就需要更高精度的丛式井钻井中井眼的轨迹测量。

1.丛式井网面临的技术困扰

高密度丛式井、丛式加密井等钻井过程中开采人员面临的一个主要矛盾就在设置的转眼与相邻转眼之间，间距可能会小于两米，而相邻套管之间又会互相产生磁性干扰，对于远程数据传输控制造成波动，传统的基于磁性测量的状态系统，

在这种复杂环境内很容易受到干扰，造成数据获取不准确，操作延迟加大，甚至某些功能失灵的情况。目前为了解决这一问题，行业内广泛认可的方式是应用轨迹防碰控制，具体的工作是基于陀螺测斜仪完成，但配合此套设备进行钻井时，必须制定合理的钻近距离美钻近，一定距离后必须停止通过下放陀螺斜仪，完成轨迹测量。这样一来会打乱原有的布置方案，并且整个掘进过程由于需要频繁的开启和停止，对于施工工艺的连续性会造成很大的影响，整个施工过程受到频繁的开启停止影响施工效率较低，施工成本难以控制。工作人员所面临的劳动强度增加，且容易出现失误。想要解决这一问题，单纯的通过改善工艺自身特点，只能够是将决定的距离或间隔的时间缩短，但无法彻底改变这种工作模式，只有通过基于光纤陀螺仪的随钻陀螺测斜系统才能够彻底改变这种复杂易出错低效率的工作模式。

2.光纤陀螺仪的随钻陀螺测斜系统介绍

光纤陀螺仪的随钻陀螺测斜系统的运转机理是通过对地球自转角方位和速度进行收集和判断来实现对测量轨迹进行记录控制的方式，由于这类测量方式不需要对原有的施工工艺产生影响，因此不需要在掘进过程中频繁的停止和开启。同时他还可以去除由于绝境套筒之间距离较近而产生的磁性干扰问题，因为测量设备仪器根本不会至于这种环境中，而是通过一种更加宏观的方式来把握整个行动的轨迹，可以尽可能提升测量的精度和准确性。当前我国是移动数据传输应用开发的大果，各类移动互联网传输终端和远程控制终端的生产采购成本远低于其他国家，基于我国完善的信息网络系统和熟悉应用逻辑的人数。在短时间内将过去的测量分析工作流程转变为数字化，自动化系统自动进行数据捕捉，数据整理，数据分析和远程操控是具有技术基础的。通过远程数据采集终端对当前数据信息进行采集，对数据库完成相应的更新任务，让控制系统能够直接从数据库中获取当前整体数据，状态在进计算机自动分析处理匹配编制好的程序任务下达，远程操控指令调整全局范围的终端设备，并完成最终的数据分析。已分析大量数据源后的结果来指导实际操作，有两个好处，一方面是基于计算机系统处理，由于计算机天然的计算能力要优于人工，所以能够减少计算分析过程的等待时间，另一方面是计算机可以长时间不间断的完成复杂的计算工作，不需考虑计算系统的劳动强度和精力分配，因此从长期的数据准确性来看也优于传统的人工计算分析模

式。除此之外，计算机系统自身具有较强的兼容性和拓展性，由计算机系统自动与已有的系统终端和节点进行数据连通，两者之间能够以更高效的数据传输形式来完成信息的采集和整理分析。系统数字化，自动化智能化的集成度也会进一步提升。

3.系统组成

随钻陀螺测斜系统在工作过程中能够通过数据采集对当前转头的姿态角度进行确认，为思传提供正确的方向指引，有地下系统和井下系统共同组成井下系统主要是为系统运作提供姿态测量和计算，结果通过液压力脉形式将信号传递到地面，地面系统主要是由处理主机指示器，数据处理计算机和压力传感器几部分组成，其主要的工作任务是及时有效的收集，从地下传输的数据信号，并对数据信号进行整理解码分析处理，在已编程好的程序中，根据数据更新情况，对当前系统设备的运行工作状态进行确认，并根据工作任务和其他辅助数据的更新结果，进行及时科学的姿态调整和方向判断。光纤随钻陀螺仪及其组成的井下探管是整个系统的核心，其区别于传统的MWD磁性随钻测斜仪，主要采用光纤陀螺仪和石英挠性加速度计作为惯性传感器，敏感地球自转角速率和重力加速度，通过姿态求解算法，获得探管的井斜、方位和工具面等姿态信息，作为井下钻具所钻井眼的轨迹参数。由于光纤随钻陀螺仪不受磁场环境影响，且能适应钻井环境作业，故该系统的显著优点为不受磁干扰且能随钻测量。

结束语：

基于光纤陀螺仪的随钻陀螺测斜系统的研发成功，整个系统对于数据采集更新处理分析的效率得到了大幅度提升，并且有效克服了由于磁性干扰而造成的数据偏差。

参考文献:

[1]吕伟,孙成志,刘宝生,等.光纤随钻陀螺仪在丛式井网防碰中的应用[J].钻采工艺,2014,37(4):23-25.DOI:10.3969/J.ISSN.1006-768X.2014.04.07.