【文章內(nèi)容簡介】 環(huán)境與工作狀態(tài)數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)包括: 探管的環(huán)境溫度、工作電流、工作電壓、數(shù)據(jù)的傳輸率等。 (5). 該測量儀器系統(tǒng)具有磁掃描功能, 運行磁掃描子程序可以檢查無磁鉆鋌、無磁扶正器、儀器外筒等無磁材料的磁化情況。 (6). 同一根探管可以實現(xiàn) ESS 電子多點測量和有線隨鉆測量的全部功能。 (7). 地面計算機具有錯誤診斷功能, 測量過程中, 它可以檢測來自井下探管、電纜或地面儀器的錯誤信息, 并通過地面計算機或 TI 打印機顯示或打印出來。 2. 儀器的組成和技術(shù)性能 MS3 有線隨鉆測量儀器系統(tǒng)主要有以下六部分組成: 地面計算機和 MS3 中間接口卡, 恒流源, MS3 探管和下井外筒總成, 司鉆閱讀器,TI 熱敏打印機, 電纜滾筒設(shè)備及輔助工具。 MS3 隨鉆測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸是采用數(shù)字脈沖、時間調(diào)制、多路輸出的方式。 這使得來自探管的測量信息, 可以通過單芯電纜傳輸?shù)降孛鎯x器。 在地面儀器中, 這些來自探管的原始數(shù)據(jù)被送到解碼電路中, 并進行數(shù)字化處理。 軟件系統(tǒng)能辨認出脈沖信號傳輸中的時間基準, 并以此基準作為原始測量數(shù)據(jù)的采集起點。 (1). 地面計算機和 MS3 中間接口卡 該系統(tǒng)是由一臺兼容的 PC 80286 或 PC 80386 計算機和一塊 MS3 中間接口卡組成。地面計算機接收來自 MS3 探管測量信息, 進行數(shù)據(jù)的處理、貯存并在地面計算機顯示器和司鉆閱讀器上顯示出來。 測量人員可以操作計算機選擇 MS3 隨鉆測量系統(tǒng)的工作方式。 根據(jù)儀器的工作方式地面計算機控制 MS3 探管和司鉆閱讀器的工作。 (圖片: 地面計算機帶 MS3 中間接口卡) 地面計算機系統(tǒng)的技術(shù)性能: 顯示板: 液晶或等離子體 數(shù)據(jù)輸入方式: 標準鍵盤 報警方式: 錯誤代碼顯示、蜂鳴報警 接口: 交流電源、RS23DDU、恒流源 工作電壓: 110 V 交流 電源頻率: 單相 50 ~ 60 Hz MS3 隨鉆測量儀器采用 STEERING 軟件系統(tǒng), 該軟件具有如下八項功能: 支持地面計算機屏幕顯示、數(shù)據(jù)滾動顯示和窗口顯示 數(shù)據(jù)的輸入和設(shè)置 儀器工作狀態(tài)參數(shù)顯示 探管的啟動 司鉆閱讀器的設(shè)置與顯示 打印機的設(shè)置與操作 磁掃描子程序運行 測量系統(tǒng)的錯誤診斷 (2). 恒流源 恒流源是一套特殊的電源裝置, 它為 MS3 探管和司鉆閱讀器提供電源及數(shù)據(jù)、指令傳輸?shù)耐ǖ馈?地面計算機通過 MS3 中間接口卡對地面電源箱的工作進行控制。 (圖片: 恒流源) (3). MS3 探管和下井外筒總成 MS3 探管是一根裝有重力和磁性測量元件的井下測量儀器。 它測量與井斜角和方位角有關(guān)的原始測量數(shù)據(jù), 并通過電纜傳輸?shù)降孛嬗嬎銠C進行處理。 它可以以高邊或磁性工具面的方式為井下鉆具定向。 (圖片: MS3 探管和下井外筒總成) MS3 探管內(nèi)部主要有以下五部分組成: ①. 磁通門傳感器 (圖片: 磁通門傳感器原理圖) 磁通門傳感器的結(jié)構(gòu)像一個變壓器, 它是一個繞在磁棒上的線圈。 當它被放在一個恒定的磁場中 ( 例如地磁場 ), 它會感應(yīng)出該磁場的密度, 將它放在一個交變的磁場里, 它能測出這個交變磁場的磁場強度。 ②. 重力加速度計傳感器 (圖片: 重力加速度計傳感器原理圖) 重力加速度計傳感元件能夠敏感重力場, 它可以測量出相對于重力場, 探管的角度狀態(tài)以及探管上某一點相對于高邊的轉(zhuǎn)角。 重力加速度計傳感元件不受磁場的影響。 ③. 溫度傳感器 在 MS3 探管內(nèi)也安裝了溫度傳感器, 探管工作溫度的顯示, 為測量人員掌握儀器在井下的工作環(huán)境提供了數(shù)據(jù), 在高溫井中測量, 更需要檢測探管工作溫度的變化。 ④. 二次電源 井下探管接受來自恒流源的脈沖電流, 通過二次電源產(chǎn)生 24 V 的直流為探管供電。 ⑤. 數(shù)據(jù)傳輸電路和傳輸接頭 井下傳感器輸出的模擬電壓信號, 經(jīng)過放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換后, 變成數(shù)字脈沖信號并經(jīng)時間調(diào)制, 通過傳輸接頭與單芯電纜連接、輸出。 MS3 探管外徑: Φ35 mm (13/8) MS3 探管工作溫度: 125 ℃ MS3 儀器的系統(tǒng)精度 (0 ~ 90176。井斜角): 井斜角: 177。176。 方位角: 177。176。 高邊工具面: 177。176。 磁性工具面: 177。176。 探管工作溫度: 177。176。 (4). 司鉆閱讀器 司鉆閱讀器是為定向司鉆顯示井下鉆具的工具面數(shù)據(jù)和井眼井斜角、方位角數(shù)據(jù)的裝置。 它以液晶數(shù)字的方式顯示井眼的井斜角、方位角數(shù)據(jù), 該液晶數(shù)字顯示器顯示 1 行 14 位數(shù)字和字母。 而且以液晶模擬刻度盤的方式顯示井下鉆具的磁性和高邊工具面數(shù)據(jù)。 司鉆閱讀器通過一個 RS232 中間接口與地面計算機系統(tǒng)連接。 通過地面計算機的鍵盤指令輸入, 測量人員可以改變司鉆閱讀器的顯示。 (圖片: 司鉆閱讀器) (5). TI 熱敏打印機 TI 熱敏打印機作為地面計算機系統(tǒng)的外部設(shè)備, 可以為 MS3 隨鉆測量儀器系統(tǒng)提供鉆進過程的數(shù)據(jù)輸出打印。 TI 熱敏打印機的性能與規(guī)范: 打印方式: 熱敏紙打印 接口方式: RS232 串行接口 工作電壓: 90 ~ 134 V 交流 電源頻率: 單相 50 ~ 60 Hz 功率消耗: 最大 35 W 鍵盤排列: 標準鍵盤 (6). EPSON LX810 打印機 EPSON LX810 打印機和 TI 熱敏打印機都作為地面計算機系統(tǒng)的外部設(shè)備, 為MS3 隨鉆測量儀器系統(tǒng)提供測量數(shù)據(jù)報表的輸出打印。 EPSON LX810 打印機的性能與規(guī)范: 打印方式: 9 針點陣式打印 打印紙規(guī)格: 80 列連續(xù)打印紙 工作電壓: 120177。10% V 交流 電源頻率: 單相 50 ~ 60 Hz 功率消耗: 最大 28 W (7). 下井外筒總成和輔助工具 ①. 下井外筒總成 MS3 探管下井測量, 需要與一套外筒總成配合使用。 這套外筒總成包括一根外筒。一個探管連線接頭。 一個定向減震接頭。 一定長度的加長桿和一套定向引鞋。 (圖片: 下井外筒總成) 下井外筒總成有三個主要作用: 通過調(diào)整定向引鞋或定向減震接頭的角度位置, 為井下動力鉆具組合提供工具面的測量基準。 為 MS3 探管提供一個無磁空間, 以消除或減弱來自井下動力鉆具組合和上部鉆挺的磁干擾。 防止高壓泥漿液體侵蝕損壞探管。 ②. 循環(huán)頭及液壓缸 循環(huán)頭被用來代替水龍頭循環(huán)泥漿, 同時密封電纜。 (圖片: 循環(huán)頭) (圖片: 液壓缸) 使用循環(huán)頭下入 MS3 探管及其外筒指導(dǎo)定向鉆進, 每次接單根時, 都要將井下儀器起到鉆桿替根里面。配合液壓缸密封電纜, 還需要一套手動液壓泵和液壓管線。 ③. 側(cè)入接頭 使用側(cè)入接頭可以代替循環(huán)頭下入儀器、密封電纜。 側(cè)入接頭則作為下井鉆具的一部分, 上、下端螺紋均與鉆桿連接, 側(cè)入接頭以下的電纜在鉆桿內(nèi)部, 而側(cè)入接頭以上的電纜在鉆桿外部的環(huán)空里。 電纜通過轉(zhuǎn)盤時需使用特制的刨槽方補心。 (圖片: 側(cè)入接頭) ④. 電纜操作設(shè)備及發(fā)電機組 電纜操作設(shè)備主要是指電纜滾筒車和配套的操作設(shè)備, 為了適應(yīng) MS3 隨鉆測量儀器的需要, 電纜滾筒車上需配備液壓滾筒驅(qū)動及操作系統(tǒng), 各種控制儀表和發(fā)電機組等。 3. 鉆具組合的要求和無磁鉆鋌的選擇 (1). 鉆具組合中使用的定向彎接頭、定向直接頭與循環(huán)套 (圖片: 定向彎接頭、定向直接頭與循環(huán)套) (圖片: 下入隨鉆測斜儀的鉆具組合簡圖) (2). 無磁鉆鋌的選擇原則 A. 為隨鉆測斜儀提供無磁的測量空間, 減小來自鉆具的磁干擾。 (圖片: 無磁鉆鋌選擇圖表) B. 滿足鉆具組合的要求 (等剛度原理) 第五節(jié) 電子多點測斜儀和ＭＳ3組合式有線隨鉆測斜儀 電子單多點測斜儀在國內(nèi)簡稱作電子多點測斜儀, 是在有線隨鉆測斜儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種電磁類測斜儀器, 它采用了有線隨鉆測斜儀探管的磁通門和重力加速度計測量元件以大地磁場和重力場作為測量的媒介, 將微處理器芯片和記憶元件裝入探管。在探管內(nèi)將測量的原始分量數(shù)據(jù)處理成井斜角、方位角和工具面等數(shù)據(jù), 并記錄和儲存, 當探管起出地面時, 通過終端打印機或計算機輸出。 電子多點測斜儀是磁羅盤單多點測斜儀換代產(chǎn)品, 由于在探管中采用了微處理技術(shù), 使這類儀器的操作和數(shù)據(jù)處理更簡捷、可靠、精度更高、使用范圍更廣泛。目前國內(nèi)外電子單多點測斜儀有多種型號, 其中最多見的是美國 SPERRYSUN 公司的 ESI和 ESS 電子多點測斜儀, 以及 EASTMAN CHRISTENSEN 公司的 EWS 電子多點測斜儀,而 ESS 電子多點測斜儀在國內(nèi)應(yīng)用最廣泛。 一. ESS 電子多點測斜儀簡介 ESS 電子多點測斜儀器主要由 6 部分組成, 即地面計算機及操作軟件、下井探管和外筒總成、TI 熱敏終端打印機、點陣打印機、中間接口器和輔助工具組成。這種儀器有如下幾個特點: (1). ESS 探管中采用了整體結(jié)構(gòu)的傳感器組, 使測量的系統(tǒng)誤差大大減小。采用了耐高溫的微處理器技術(shù), 使儀器的操作和數(shù)據(jù)處理簡捷、可靠、精度高。采用了大容量的電可擦除存儲寄存器 (EEPROM), 可以記憶 1000 個測點的數(shù)據(jù), 而且在斷開電源的情況下, 測量數(shù)據(jù)不會丟失。電路系統(tǒng)采用了二次集成元件, 使得整個探管結(jié)構(gòu)緊湊, 可靠性高。采用了標準的 RS232 接口電路, 可直接與兼容計算機或終端設(shè)備通訊。供電電池組采用了分隔減震的方式, 大大加強了電源的抗沖擊性。 (2). ESS 探管與地面設(shè)備有多種連接方式, ESS 探管可通過中間接口器與地面計算機、TI 熱敏終端和點陣打印機連接。ESS 探管可直接與地面計算機, 或直接與 TI熱敏終端連接操作。可采用不同的方式對 ESS 探管進行啟動、設(shè)置和數(shù)據(jù)輸出, 通過地面計算機, TI 熱敏終端或點陣打印機可顯示或打印出測量時間、測量井深、井斜角、原始方位角、修正方位角、工具面數(shù)據(jù)、原始分量數(shù)據(jù)、探管的環(huán)境溫度、工作電壓及工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)。 (3). 地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采用 IBM 兼容計算機, 改善了地面儀器的通用性, 實現(xiàn)了一機多用的目的, 在同一地面計算機上可以運行其它定向井、水平井軟件。 該儀器系統(tǒng)配置的 ESSDUMP 軟件, 可通過地面計算機對 ESS 探管進行單點、多點或隨鉆三種測量功能的探管軟件的輸入。即同一根探管裝載不同的軟件可以實現(xiàn)三種不同的測量功能。 該儀器系統(tǒng)配置的 MAP 軟件, 可通過地面計算機對 ESS 探管進行單點、多點測量的初始化設(shè)置與數(shù)據(jù)輸入、測量數(shù)據(jù)的輸出和編輯。 該儀器系統(tǒng)配置的 UTV 軟件, 可在地面計算機上對 MAP 軟件生成的數(shù)據(jù)文件進行編輯和進一步修改成不同的測量報表或繪圖數(shù)據(jù)文件。并可運行該軟件對測量數(shù)據(jù)不同方式的修改、比較和分析。 (4). ESS 電子多點測斜儀具有磁性參數(shù)的分析與修正功能, 它可以消除來自井下鉆具的磁性干擾, 特別適用于大斜度定向井和水平井測量。 通過分析來自井下探管的磁性和重力分量數(shù)據(jù), 可以及時判斷測量數(shù)據(jù)的誤差原因以及確定測量的精度。 (5). 該測量儀器系統(tǒng)具有磁掃描功能, 運行磁掃描子程序可以檢查無磁鉆鋌、無磁扶正器、儀器外筒等無磁材料的磁化情況。 (6). ESS 探管微機系統(tǒng)具有錯誤和狀態(tài)診斷功能, 測量過程中, 它可以檢測來自井下探管對電源、工作狀態(tài)和測量環(huán)境的信息, 并可通過地面計算機或 TI 熱敏終端顯示或打印出來。 二. ESS 電子多點測斜儀的三種連接方式 (1). 使用中間接口器與地面計算機、TI 熱敏終端和點陣打印機連接: ┌───────┐ ┌───────┐ │ │ │ TI 703 │ │ 點陣打印機 │ │