定向钻井技术中的常见问题及对策分析
摘要：定向井钻井工艺技术在很多行业有着不同程度应用，特别是石油行业，应用定向钻井技术可以钻出不同方向与不同倾斜度，有着非常好的灵活性，确保油井得到更大程度开采。当前要进一步提高定向井施工质量，为挖井工程提供更高水平技术支持，保证工程精确度、提高钻井效率，需要对定向井钻井工艺技术进行全面的、更高程度的优化，在原有基础上进一步发展，实现高效率油气开采。
关键词：定向钻井技术；常见问题；对策
1定向钻井技术发展
1.1第一代定向钻井技术
第一代钻井技术分为被动定向技术和主动定向技术。
被动定向技术：井眼轨迹处于地层的自然挠度中，钻柱屈曲和钻头情况会影响井眼轨迹，但井眼轨迹无法得到精确控制。
主动定向技术：利用一些特殊的设备、工具和技术措施来主动控制井眼轨迹，主要方法是通过改变钻具组合和使用造斜器来改变工具轴与井眼轴的偏离程度。钻具组合可分为造斜、降斜和刚性钻具组合，通过改变钻具组合可以帮助井眼清洁、减小钻柱阻力、减小狗腿角、节约钻井成本，但这种方法对方位的控制能力不足。早期的造斜器是一种专用工具，主要用于引导钻头偏离井眼轴线及设定所需方向，造斜器可以控制方位角，解决了钻具组合控制能力不足的问题，但其也有很多缺点：需要多次起下钻、浪费时间、操作复杂、准确度差等。但在超高温深井钻井，因为井下动力钻具因高温失效时，造斜器仍是一种有效的替代办法。
1.2第二代定向钻井技术
第二代定向技术以涡轮钻具、螺杆钻具及测斜仪等工具的发明和使用为代表。螺杆钻具和涡轮钻具通过钻井液的动能配合其他工具（弯钻杆、弯接头、偏心接头等）来达到改变井眼轨迹的效果。主要的监测工具是测斜仪。与第一代定向钻井技术相比，第二代技术的井眼轨迹更为平滑和准确，钻速也大幅度提高。
1.3第三代定向钻井技术
第三代定向钻井技术是更为先进的监控和钻进工具发展的结果。主要特征是随钻测量工具（MWD）的出现，进一步提高了控制的精度，可以随钻进行定向操作。此外，为了进一步提高定向效率，弯曲率螺杆也得到了广泛使用。第三代定向工具的使用使定向操作的技术难度大幅度简化。到目前为止，第三代定向技术仍是定向井和水平井施工的主要技术。
MWD无线随钻测斜仪在钻井中的应用
【摘要】在地质钻探、石油钻井中，随钻测量系统是连续监测钻井轨迹、对井眼轨迹进行及时调整必不可少的测量工具。特别是定向井、水平井工程中，随钻测量系统的应用更为广泛。
【关键词】MWD无线随钻测斜仪；钻井；正脉冲；钻井液；监测
一、MWD无线随钻测斜仪概述
（一）MWD无线随钻测仪结构及工作原理
海蓝YST-48R型MWD无线随钻测斜仪由地面设备和井下仪器两部分组成。地面设备包括压力传感器、专用数据处理仪、远程数据处理器、电缆盘等。井下测量仪器主要由定向探管、伽玛探管、电池、脉发生器、打捞头、扶正器等。
该仪器以钻井液作为信号传输通道，通过定向探管中的磁通门传感器和重力加速度传感器来测量井眼状态（井斜、方位、工具面等参数），并由探管内的编码电路进行编码，将数码转换成与之对应的电脉冲信号。这一信号通过功率放大，并驱动电磁机构控制主阀头与限流环之间的泥浆过流面积，由此产生钻柱内泥浆压力的变化。在主阀头提起时，钻柱内泥浆可以顺利通过限流环；在主阀头压下时，泥浆流通面积减小，从而在钻柱内产生了一个正的泥浆压力脉冲。主阀头提起或压下的时间取决于脉冲信号，从而控制了泥浆脉冲的宽度和间隔。安装在立管上的压力传感器可以检测到这个脉冲序列，再由远程数据处理器完成对泥浆脉冲的采样、滤波、识别、编码和显示，并将相关数据传送给专用数据处理仪进行解码处理。
（二）MWD仪器的精确度
1、井斜测量精度：±0.1°；
2、方位测量精度：±1°（井斜大于5°）；
3、重力工具面测量精度：±1°；
4、磁性工具面测量精度：±1°；
5、工作温度范围：0℃～90℃；
二、MWD无线随钻测仪的优点
1、YST-48R以钻井液为信号载体，能在不间断钻井作业的情况下，及时获得井眼轨迹的各种监测参数，从而有效控制井眼轨迹的走向。
2、克服有线随钻不能应用于转盘钻进的缺点，而能有效地应用于深井、大位移井、导向钻井、水平井和侧钻水平井。
测斜的安全操作规程
1 人员准备
1.1 在钻台上的作业人员包括司钻、副司钻、井架工、钻工等。
2 工具准备
2.1 两个钢丝（电缆）滑轮 、方钻杆旋塞 丝扣护丝 、轻质油、 钢丝（电缆）刮泥器 、 钢丝（电缆）剪切器循环短节/填料盒 、两个安全绳 、 井深计数器 、两把管钳 、 绳帽。
2.2 同时使用工衣、手套、安全帽、防护眼镜等其他PPE。
3 安全信息
3.1 手指和手远离钢丝（电缆）滚筒，作业时决不要从钢丝（电缆）下穿过；
3.2 操作时，沟通非常重要；
3.3 在电缆上作记号，以防计数器不起作用；
3.4 操作前，检查刹车和液压系统。
4 标准操作规程
4.1 司钻负责监督测斜操作；
4.2 操作前，检查液压系统，滚筒和刹车系统；
4.3 确保测斜工具外径小于钻具的通径内径；
4.4 确保井深计数器准确好用，并调校过；
4.5 检查钢丝（电缆）与测斜工具的连接处（绳帽）；
4.6 起下测斜钢丝（电缆）时，确保转盘附近没有工作人员。
5 说明
5.1 下测斜工具
5.1.1 操作者启动液压动力，检查离合器和刹车系统是否正常；
5.1.2 在转盘内的钻具单根上安装旋塞（开位），旋塞母扣内安装开口的护丝；
5.1.3 连接绳帽到测斜仪器，操作者提升测斜仪器时，边引导测斜仪器进入转盘内的单根内；
5.1.4 操作者把计数器调至零位，控制速度、小心下放测斜仪器；
备注：如钻具内有内径变小的部分，在测斜工具到达前，要减慢下放速度。
备注：如果需要上下活动钻具，单根上要扣上吊卡。
5.1.5 当距测斜点还有200英尺时，减慢下放速度，直至测斜点；
5.1.6 司钻停止活动钻具，测斜操作者记录深度；
备注：最低限度地降低静止钻具的时间。
5.2 起测斜工具
5.2.1 钻工安装钢丝（电缆）刮泥器；
5.2.2 操作者挂合离合器和测斜绞车，在滚筒上排钢丝（电缆），钻工排列钢丝（电缆）整齐；
基于加速度计的测斜仪误差分析
【摘要】由于测斜仪测量精度受到加速度计零偏、灵敏度误差和随机噪声等误差源的影响，本文进行了测斜误差机理分析与建模。在此基础上进行了数值仿真分析。结果表明各轴向加速度测量精度对测斜姿态解算影响不同，误差间也呈现出一定的对称关系。本文所采用的误差建模及分析方法对测斜仪传感器的选型以及测斜仪精度的提高具有一定的参考。
【关键词】测斜仪;加速度计;误差分析
Abstract：This paper introduces the principle of accelerometer inclinometer and
builds the error model on analysis of error sources in detail.Simulation show that the
model of inclinometer based on accelerometer.This model can provide the reference
basis for Choice of Sensors and further Error Analysis.
Keywords：Inclinometer System;Accelerometer;Error Analysis
1.引言
测斜仪可以用于测量矿井施工中的钻孔倾角姿态信息，以便施工人员能够掌握钻孔姿态及时调整作业方案[1，2]。传统的测斜方法是基于水泡式原理，通过肉眼分辨水泡移动粗略地判断倾角大小[3]。目前，测斜仪大多采用基于电位器、电感或加速度计传感器作为敏感器件的数字式测斜仪。在实际测量时，通过上述传感器将倾角变换成相应的电信号输出，由相关的解算算法完成钻孔倾角姿态计算[4]。而基于加速度计的测斜仪是根据重力场投影原理进行倾角测量的仪器，是目前最为广泛应用测斜仪器之一，具有体积小、价格便宜、且测量精度较高等优点，但其测量精度受到加速度计传感器的零偏、灵敏度误差以及其它误差源的影响[5]。因此本文针对测斜仪的各种误差源进行误差影响分析，为进一步提高测斜仪测量精度寻找解决方案。
