SRG地面记录陀螺仪.doc

SRG地面记录陀螺仪第一节 仪器概况地面记录陀螺测斜仪，主要应用在有磁干扰的井眼中定向，如套管中定向开窗侧钻。它是一种使用机械陀螺作为方向传感器，使用探管作为井斜传感器，通过电缆将信号传输到地面计算机，由计算机直接显示井斜方位和工具面的仪器。地面记录陀螺测斜仪的核心部分是陀螺仪，它是利用陀螺轴高速旋转下的恒向性使罗盘参考方位始终保持在预先确定的方向上的一种仪器。一、陀螺仪的结构与原理如下：陀螺仪的心脏部分是一精密滚珠轴承支承的二自由度水平陀螺。陀螺仪主要由陀螺转子、内环（即内框架）、外环（即外框架）、力矩马达和驱动电路等组成。转子轴可以绕内框架轴和外框架轴两个方向转动。陀螺转子高速转动后，不管仪器壳体如何转动或倾斜，转子轴仍在惯性空间保持不变。这种仪器是以恒定的水平转子轴作为基准来确定井眼方位的。罗盘刻度不受仪器本身姿态变化的影响。力矩马达的作用是给外框架轴施加一修正力矩，使内框架轴沿正确的方向运动，使转子轴始终保持水平位置。水平传感器好象转子轴的水平仪一样，当转子轴稍有不水平的时候，它就送一个信号给力矩马达的驱动方向，使内框架和转子轴回到水平位置，这样就构成了一闭环系统。方位的定义就是指绕垂直轴所转过的角度，所以维持转子轴水平是必要的条件。在实际测井过程中，转子轴方向是会缓慢改变的，这就叫陀螺的“漂移”。其原因是：一是地球的自转；二是因为各轴承和电刷滑环摩擦力矩的存在。因而，它是不精确的平衡引起重心对支架点的位移及震动冲击等引起的各种干扰力矩所致。陀螺仪具有不受外界磁场干扰的优点。但是，它的测量精度低于磁性单点、多点照相测斜仪，并且陀螺仪操作复杂、难度较大，测量结果必须经过一系列计算之后，才能得到井眼的真实方位。其次，陀螺仪维修技术要求高、工作量大。因此，只有当磁性测斜仪不能使用的情况下，例如在套管内、密集丛式井中，才使用陀螺仪测量。二、仪器工作范围井斜：070度方位：0360度工具面：0360度温度：-13110度第二节 陀螺仪的主要组成部分：一井下部分：1陀螺：这个装置能够在短时间内测得探管的方位变化，它通常被用于获取探管工具面的方向和计算井眼方向或方位。2井斜测量仪：它是由三个重力加速度计构成，用以测量工具的井斜角。它其中还包括一个温度传感器，用来测量仪器内部温度和井眼内的温度。3连接短节：用来连接陀螺外筒和数据外筒。4数据探管，其作用为：.电力供给数据信号调节 数据信号编译数据传输5抗压外筒和可变径扶正器：保护仪器，减少仪器震动并使仪器在井眼内居中。6引鞋：指示仪器的工具面二地面部分：1电缆和绞车：连接并起放仪器，为井下仪器供电。2地面主机：它为井下仪器供电，检波、滤波信号，并转换成RS-232连续格式到计算机，它的功能还包括陀螺仪的锁定和解锁，调节电流和电压。3计算机和处理软件：接收并显示井下数据，处理该数据后，给出测量报告。4地面参照罗盘：其功能是为地面记录陀螺提供北向参照数据，从而使陀螺测得真北方向和北向工具面。5陀螺仪三角支架：在地面测试和井场测量时，支撑仪器串，便于旋转，可更好地瞄准参照罗盘。三井下仪器和地面设备组图；和主机介绍：图一：仪器主要构成图二：地面连接测试图三：PDM主机1PDM Fuses主机保险10wireline system current display 电流显示屏2Power Cable 115V115V 电源线11Current selector 1-5电流挡位3PDM System“ON”Lamp主机显示灯12Wireline voltage adjust电压调节钮4Voltage(dc) “Ready” Display 电压显示灯13Remote read-out interfaces司显输出端口5Current(AMPS) Limiter Display电流限制显示14Cage-uncage switch陀螺锁键6“Blinking” Data Light数据灯15Wireline cable to SRG system 仪器信号线7PDM Power Switch (Source)主机电源开关16“wall” power plug. Active when PDM is connected to a power source主机备用插座8Wireline System Voltage (DC) display电压显示屏17RS-232 computer cable串口连接线9Reset “sync” Switch复位开关第三节 软件的安装SRG地面记录陀螺软件在DOS状态下运行，所以要求使用的计算机安装WIN98或DOS操作系统。为便于安装，我们先在WINDOWS界面下安装，然后在DOS状态下运行。安装步骤如下：1、 进入WINDOWS 系统2、 在C：盘建立名为WELNAV的文件夹3、 在WELNAV的文件夹中再建立名为DATA和DRIFT的两个文件夹4、 将系统盘里的全部文件拷贝到WELNAV 的文件夹中，然后再将（1）WELNAVWM.EXE（2）SRGIN.EXE（3）BRUN20.EXE这三个文件拷贝到C：盘的根目录下。即完成安装工作，可以在DOS 状态下运行和使用了。第四节 SRG 地面记录陀螺仪的现场应用 一、上井前的仪器准备与检查在使用操作SRG陀螺以前，现场操作者应具有有线随钻测斜仪的基木操作知识。1. 据仪器配备标准清单准备仪器设备。仪器配备见表一，附助设备、工具配备见表二、表三、表四。表一仪器配备标准序号名称数量单位序号名称数量单位1计算机2台10电缆头及转换头1套2陀螺仪2个11PDM主机1台3井斜测量仪2个12串口线1根4打印机1台13测试线1根5外筒2根14三脚架1个6扶正器1个15望远镜1个7引鞋1个16稳压电源1台8地面罗盘、标杆1套171KW UPS1台9连接短节1个表二电缆滚筒车及设备序号名称数量单位序号名称数量单位1行车及滚筒动力1套9电压、频率表1台26KW发电机组1套10高、低压灯具1套38mm单芯电缆1盘11空调设备1套4滚筒装置1套12对讲机2台5滚筒操作台1套13天、地滑轮1套6排绳器及传感部件1套14电缆刮泥器1套7指重表1台15辗木2个8深度计数器2台16随车工具1套表三电缆头工具、配件序号名称数量单位序号名称数量单位1榔头1把13凿子1只2剥线钳1把14绝缘胶带1卷3大力钳1把15密封脂1盒4变口钳1把16清洁剂1桶5尖嘴钳1把17高压密封带1卷6弹簧钳1把18电缆头密封圈10个7圆冲1只19橡胶套10个8空心冲1只20触点备件2袋9三角锉1只21电缆卡环3套1075MM改锥1只22定位螺钉6个11125MM改锥1只23扎绳2卷12内六方扳手1套24外筒密封圈5个表四辅助工具序号名称数量单位序号名称数量单位1450MM 管钳2把7黄油枪1把21200MM断线钳1把8油桶1只375MM台钳1台9英制开口扳手1套4200*24活扳手1把10英制套筒扳手1只5万用表1只11手电筒1只6500V兆欧表1只12仪器支架4个2、检查SRG探管、陀螺仪、井斜测量仪的定位销、外壳，无外伤、无变形。3、记录SRG探管、陀螺仪、井斜测量仪的序列号、地面计算机号和打印机号。4、连接SRG地面仪器，进行漂移检查，陀螺的漂移率均应不大于5度每小时。5、探管联线接头密封圈完好，清洁所有触点，绝缘电阻应为无穷大。触点连接牢固，外筒无弯曲变形和损伤，两端螺纹完好无损，内壁清洁，各螺纹连接牢固。6、扶正器的尺寸与测量井的套管内径相匹配，弹性良好，无变形，挡环齐全，固定螺钉完好。7、电缆头的标准符合随钻测斜仪的要求，螺纹完好，本体无裂纹，电缆根部无断丝。清洁触点，密封圈完好，有保护套，内部连接牢固，绝缘可靠。8、天、地滑轮应转动灵活，木体、提环无变形、无损伤，销轴上推销完好。二、现场操作步骤（一）、SRG使用前的准备工作 1、测量井(施工井)的资料准备 在使用地面记录陀螺仪定向或测量井眼轨迹以前，应该掌握施工井的一些钻井工程数据，这些数据也括: (1)井斜角; (2)井斜方位角; (3)井深及造斜点的深度;(4)使用定向接头、弯接头的尺寸;(5)钻具的内径与弯接头的度数;(6)设计的井斜角和井斜方位角;(7)井内液体类型和井温。 (二)SRG的现场工作步骤1、到井后，再对仪器、设备、工具仔细检查。2、电缆车放在距离井架大门前25m外场地平整、安全、不影响其它施工的地方，后轮放好辗木，并接地线。3、装天、地滑轮。天、地滑轮的安装位置与电缆滚筒车中心线应在同一平面内。4、记录该地区的磁偏角、地理纬度值、测量井段、套管尺寸与下深、造斜点位置、人工井底位置、最大井斜角、井斜方位角、井温和补心高度。5、选择参照物，使用地面罗盘测取相对于测量井井口的参照物方位角。在使用地面罗盘时，耍注意附近金属磁于扰存在。 注意按以下原则选择参照物: a、在距井口50皿以外的位置选择固定的参照物，井口和参照物之间没有视线障碍; b、井口和参照物之间或其延长线上必须有可放置罗盘支撑架的位置，且周围l5m以内无磁干扰; C、夜间测量时。参照物必须能被观察到; 6、在场地准备下井仪器和各种工具，检查外筒各部分螺纹、密封圈的完好情况。连接各部分以前，清洁螺纹和内壁，并涂上密封脂。7、根据仪器的高边工具面连接好下部引鞋，各个连接扣要用管钳上紧。8、缓慢提起下井仪器，注意防止碰撞，将仪器放入井口，座在三脚架上，放松电缆。 9、连接好地面主机和计算机，再用测试线连接绞车滑环到PDM主机。 10、开机前，用万用表检查电源电压应为110V。 11、仪器工作前 注意仪器面板（PDM）锁键要在关位, 电压调节钮要在最小,电流钮要在4档。12、打开仪器开关,，PDM面板两块显示屏要是亮的。13、调节电压钮,至绿灯亮红灯微亮，地面测试时应为62 v,连接电缆值为 92 v， 如果DATA灯不亮（不闪），按下RESEAT键进行复位，仪器正常工作，DATA灯应为连续闪动。14、 开机进行DOS系统，键入WELNAV 进行主菜单，再次键入WELNAV进入软件程序主菜单， 所有键入字母要大写。Wellbore navigation ,incMASTER MENUCopyrighted 2004February 10,200413:16:30A1 SURVEY A3 GYRO PROCESSA2 SURVEY PROCESS A4 SRG GYRO SYSA5 POLT SURVEY A7 PROGRAM ASCA6 PROGRAM MERGE A8 UTILITIESA9 DRIFT CURVE B1 GEO-MAGB2 EXIT TO SYSTEMA？ B？15、 进入测量主菜单后选择A序列的4选项进行SRG测量系统。Wellbore navigation ,incProgram SRGCopyrighted 2004February 10,200413:16:34NEW(N) EDIT(E) M-MENU(M)SAVE(S) LOAD(L) PRT(P)GYRO(G)NO INPUT FILE IS IN MEMORY16、 键入N进入新测量。WELLBORE NAVIGATION,INCPROGRAM SRGCOPYRIGHTED 2004February 10,2004 PAGE 1COM.NAME?CO.ADDRS?CUS.NAME?JOB.NUMB?WELL NAME?LOCATOIN?SUR.DATE? February 10,2004SUR. ENGE?TRUE VALU? NOM(1)*G(2)?2MAG. DEC.? T.N./GRID(T OR G) TGYRO REF.? IN-HOLE ORIENTATION,Y OR N?G 1.5*2.5? 1.5SUB S.MD?NO1 PROBE 2 3 4 5 MENU 6 7 8 9 10 L-HEAWELLBORE NAVIGATION,INCPROGRAM SRGCOPYRIGHTED 2004February 10,2004 PAGE 2TIE-ON SU? NOCALC MTHD? 4 T(1) A(2) R(3) M(4) TH(5)V.S.IN.PD?NOSUR.MODE? D WELLBORE:DECLINE(D) INCLINE(I)IN-OUTRUN? I PROCESS DATA:INRUN(I) OUTRUN(O)FEET*MTRS？M FT.(F) METERS (M)DO/LG PER?TR CENTER?NOOUTPT FMT?4 -Q(1).Q(2).-A(3).A(4) INC.REF?1 VERT(1) HORZ(2)Y-COORD.?X-COORD.?ELEVATION?COMMENT-1?COMMENT-2?COMMENT-3?COMMENT-4?1 PROBE 2 3 4 5 MENU 6 7 8 9 10 L-HEA17、 编辑并输入（1）公司名（2）公司地址（3）甲方名称（4）工作编号（5）井号（6）井位置（7）测量日期（8）测量工作师名（9）真值选择NO。（10）选择2。磁偏角不输在GYRO，REF中反映（及体现）。18、 按F1 进入测量。WELLBORE NAVIGATION,INCPROGRAM SRGCOPYRIGHTED 2004February 10,2004CALIBRATION FILE NAME：？SRG-GYRO SERIAL NUMBER：？TEMP./WATER CONTACT(Y OR N):?DIAGNOSTIC DATA（YORN）？DO YOU WISH TO CHANGE（YOR N）？19、 连续输入两次加速度计序列号，输入一次陀螺序列号，其余三个选项均选 NO，进入测量显示页面。NEXT RECORD=1 CAL.FILE=158158TIME=0.05 MINDEPTH=0.00 FEET LAST=NONEINCL=0.5 DEGAZIMUTH=50 DEGGYRO T.F=0.01 DEGHI-SIDE=300 DEGS.TEM.=50 F.P.V.(29)=29.29 DCG-VEC(1.0)=0.99CODE=INITIAL ORIENTATIONGYRO REF:0.00 IN. OR.:0.00DRIFT PROJ/HR.=0.00 APPLIED=0.00CORR AZIMUTH 50 DEGCORR T.F.= 0.01HIT SPACEBAR TO RECORD DATA1 DEPTH 2D-INTR 3DR-PRO 4CODE 5EDIT20、 观察测量界面a) 时钟启动b) GYRO T.F 大致为“0”。c) 传感器温度。d) PDM电压29V.e) 重力和0.99f) 第一次数据记录应向参照物进行测量.g) 参照物值要返回第一页输入要加上磁偏角. F1.为深度.F2.梯度深度.F3.为飘移率.F4.为飘移检查.F5.为编辑.21、 选择 F5用Page-UP返回第一页修正陀螺参照物值.22、 选择F1回到测量界面.CORR.T.F为参照物值. a) 陀螺锁定,无数据记录.b) 预热5分钟,解锁如果测量井,井斜过大(20)且我们知道井眼大概方位，则我们将仪器对准该方位，再解锁。c) 解锁后，看陀螺工具面，分析是否正常。d) 陀螺继续预热分钟，用望远镜对参照物，参照物为我们立好的标杆，在井口对正标杆测量时绞车计数器要归“”，仪器显示要为“”井深，按空格键进行测量，此时观察CORRT.F.（校正工具面）后的数据，应等于罗盘的参照数值。21选择“F2”键以选择测量梯度深度，然后开始下放测量。22每分钟进行一次飘移检查，选择“F4”键再键入“”