[发明专利]一种动态井斜测量方法、测量短节及钻井工具组合

说明书

本发明涉及定向钻进领域，公开了一种动态井斜测量方法、测量短节及钻井工具组合。包括：检测得到径向加速度分量a_x(i)、切向加速度分量a_y(i)和轴向加速度分量a_z(i)；瞬时角速度gyro(i)；径向磁场分量m_x(i)和切向磁场分量m_y(i)；根据gyro(i)对a_x(i)和a_y(i)进行校正得到修正a_x1(i)和修正a_y1(i)；根据m_x(i)和m_y(i)结合gyro(i)建立参考信号，以计算a_x1(i)的正交分量Rx和同相分量Xx、a_y1(i)的正交分量Ry和同相分量Xy、以及校正a_z(i)得到修正轴向加速度分量幅度Az；根据Rx、Xx、Ry、Xy和Az计算动态井斜值θ。能够解决现有技术井下高强度振动、冲击、传感器安装误差和仪器惯性导致测量结果不准确的问题。

技术领域

本发明涉及定向钻进技术领域，具体涉及一种动态井斜测量方法、测量短节及钻井工具组合。

背景技术

井斜角是指油水井中某点的中轴线与地球铅垂线之间的夹角，钻直井中，要尽力控制井斜角的大小(井斜越小越好)，而在定向井和水平井钻井中，则要把井斜控制在合适的范围内。

在石油钻井领域，目前随钻测量系统或者测井系统都配置井斜传感器，它的作用就是测量井眼的井斜参数，然后根据此参数进行井眼轨迹计算和控制。在传统随钻仪器中，一方面，测量的井斜参数是一个静态值，测量占用时间长，影响钻井效率；另一方面，井斜传感器位于螺杆钻具之后，距离钻头较远，测量数据滞后，这样可能导致钻头不能准确进入油层或易穿出油层，从而导致油层的钻遇率很低。特别是对于薄油层，常规随钻仪器无法满足测量需求，因而一种能进行实时动态井斜测量的集采集、发射和接收于一体的近钻头测量系统，在如今的石油钻井行业中已经逐渐占有市场。

一方面，采用惯性加速度传感器实现井下仪器井斜参数的测量时，由于传感器采用正交坐标系，制造、加工、安装和二次集成形成了正交性(位置)误差，导致三轴传感器输出信号存在非线性误差，从而导致测量误差；另一方面，在井底，越靠近钻头处，钻井环境越恶劣——高温高压和高强度振动、冲击，且仪器高速旋转时惯性作用大，对动态井斜测量精度有较大影响；而目标地层很薄，为了使钻头能准确进入油层并始终在油层中钻进，要求近钻头仪器和井斜传感器除了具有很高的温度等级、抗振等级之外，最重要的，是需要具备非常高的测量精度。由于上述仪器自身和外在环境等干扰因素的存在，目前市场上的随钻测量系统和近钻头仪器测量精度普遍较低，测量结果参考意义不大。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种动态井斜测量方法、测量短节及钻井工具组合，能够解决现有技术中井下高强度振动、冲击、三轴加速度传感器安装误差和仪器惯性给动态井斜测量带来的影响，从而导致测量结果不准确的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一方面，本发明提供一种动态井斜测量方法，包括：采用某一时刻的磁场分量和仪器角速度联合对该时刻的动态井斜测量信号进行校正，以得到修正后的动态井斜数据。

在上述技术方案的基础上，所述的采用某一时刻的磁场分量和仪器角速度联合对该时刻的动态井斜测量信号进行校正，以得到修正后的动态井斜数据，包括以下步骤：

检测各个时刻动态井斜测量短节的径向加速度分量a_x(i)、切向加速度分量a_y(i)和轴向加速度分量a_z(i)；

检测动态井斜测量短节的瞬时角速度gyro(i)；

检测动态井斜测量短节的径向磁场分量m_x(i)和切向磁场分量m_y(i)；