石工定向井轨迹测量及方位控制.docVIP

中国石油大学（钻井工程）实验报告 实验日期： 2014 成绩： 班级： 石工11 学号： 姓名： 教师： 同组者： 定向井轨迹测量及方位控制 一、实验目的 1.直观认识井眼轨迹参数（井斜角，井斜方位角）及造斜工具姿态参数（重力工具面角，磁工具角）。 2.了解常用电磁测斜仪的基本结构和测量原理，直观认识磁千扰现象。 3.定向及扭方位操作演示（或井眼轨迹测量操作演示）。 二、实验仪器 （1）电子单多点测斜仪（探管）1套：YSS-32电子单多点测斜仪； （2）测斜仪校准台1台； （3）定向及测斜杆件1套（定向杆，抗压筒，加重杆各1个）； （4）定向接头； （5）计算机1台：预先安装与测斜仪配套的操作软件。 实验原理 以北京海蓝科技公司的YSS-32电子单多点测斜仪（以下简称测斜仪)为例，简单介绍常用的电磁测斜仪结构及测量原理。 YSS系列电子单多点测斜仪是类似于国外ESS的测斜仪器，具有使用方便、准确、 可靠性高等忧点，是较好的油田钻井测斜仪器设备之一。该测斜仪的技术参数如下： （1）测量精度见表1 ; （2）工作温度范围：+ 6?105°C ； （3）预热时间：30min: 3.1测斜仪的结构 测斜仪主要由探管、接口电源箱、计算机、打印机、连接电缆等组成（见图2)。另外，抗压筒、引鞋组件、加长杆等机械部件也是测斜仪下井不可缺少的重要组成之一。 探管是测斜仪的核心部件，由测量头、电子柱和电池筒组成。其中，测星头有引入工具面基准的T形槽头和安装传感器的台体。台体上安装3个加速度计和3个磁通门， 可以测堂出重力场和地磁场在探管坐标系上的分量。测斜仪无论处于哪种状态，都可以通过各传感器的测量值计算出井眼参数。 加速度计 加速度计是用来将输人速度变成与之对应的电压（或电流）或脉冲频率的传感器。 其中，磁悬浮加速度计抗冲击能力较强、结构简单、精度适中的，在钻井测斜仪上被广泛采用。磁悬浮加速度计由敏感头和伺服电路组成，见图3。 敏感头的结构是在灌满磁性液的圆柱体内放罝圆柱头永久磁铁（磁钢)，在圆柱体的外部绕有2个绕组，圆柱体的两端用端盖密封。磁钢的两端吸附一些磁性液体中的磁性小颗粒，在磁钢两端形成由磁性液体形成的支撺，把磁钢悬浮起来，使磁钢在圆柱体内作轴向自由移动，且摩擦力很小，起到提高灵敏度和保证阻尼参数作用。当圆柱体轴向(称之为加速度计的输入轴)输入加速度时，磁钢受惯性力的作用偏离零位。磁钢的偏移引起2个绕组的电感值变化（一侧变大，另一侧变小)，导致激磁电压在两绕组的分布发生差异，即其压降不相同，这一差异就是由2个绕组和磁钢构成的位移传感器上的输出电压。该电压经伺服电路的前置放大、相敏解调、积分功放后，通过采样电阻将反馈电流加到两绕组的中点上，流过绕组的电流在圆柱体内产生电磁场，这一磁场作用干磁钢上，产生反向推力。所产生的推力大小刚好与作用于磁钢上的惯性力相平衡，完成了输入加速度转换成电流的功能，在釆样电阻上可获得电压。这一电压在一定的条件下，就正比于输入加速度，即： （1） 式中，-输出电压；-采出电压；-力发生器传递系数；m-摆质量；a-输入加速度。设计时保证和m不变，改变阻值来改变加速度计的比例系数。 磁液悬浮加速度计的灵敏度和线性度可达10mm/s2、0.1%,能够满足测斜需要。 （2）磁通门 磁通门又称磁通计，是将输入磁通转换成与之对应电压的传感器。如图4所示，磁通门由一对带骨架的绕组和外壳所组成。在骨架内孔放置导磁率高、饱和磁感应强度小、磁滞回线窄的磁性林科一一磁芯。完全相同的一对磁组合件平行地装入不导磁的外壳内，用密封材料密封。两个绕组的始端分别接在两个引线端子上，两个末端接在第三个引线端子上。通过两个始端入交流激磁电压，使磁芯在激磁电压达到峰值时进入饱和区。当沒有外磁场时，两磁芯的磁状态相同，沒有输出，即磁芯内的磁通变化相同，其正负脉冲幅度相同。当外磁场不为零时，一对磁芯中的磁通量均增大，由于激磁电压是反接的，因此一个磁芯加深饱和状态，另一个磁芯退出饱和区，由此所产生的正负脉冲的幅度是不相同的，其差异随外磁场的增大而变大。脉冲经前罝放大、解调、积分功放后通过采样电阻加到两绕组的末端，所流过的电流产生磁场，其大小几乎等于外磁场，但其方向相反，电流的大小和方向取决于外界磁场。从采样电阻可获得与外界磁场磁感应强度成正比的电压输出，即 （2） 式中，-磁通门输出电压；-采样电阻；-绕组电阻；-磁发生器传递系数；B-输入磁感应强度。 磁通门磁组合件和伺服电路一起测星出磁芯方向（输入轴)上的磁感应强度。灵敏度高的磁通门