定向井隨鉆測量誤差模型及誤差源分析

第第頁定向井隨鉆測量誤差模型及誤差源分析定向井資料

定向井隨鉆測量誤差模型及誤差源分析

定向井資料

傳感器非線性誤差比刻度誤差小得多，為提高精度可以這樣處理：部分刻度誤差隨非線性誤差形成偏差項，余下的刻度誤差單獨列為一項。因此，每個傳感器的四個物理誤差轉(zhuǎn)化為兩個基本項，結(jié)果如下：

2、BHA磁性干擾

磁干擾是由BHA產(chǎn)生的，可分成作用在井眼軸線的平行向〔軸向〕和圓周向〔法向〕的兩個份量。

軸向干擾。用不同的磁極強度儀器測得的磁極強度均方根值如下：

OddvarLotsberg測出41種鉆具組合的磁極強度，平均均方根為369μWb。在現(xiàn)場施工中我們把鉆柱鋼體部分磁極強度值估量為400μWb，該值對井下BHA設(shè)計特別有用。

法向干擾。來自鉆具的法向干擾并未在磁力計偏差中細分，它以同樣的方式傳遞。AnneHolmes從78次MWD測量中分析磁力計偏差，認為來自鉆具的法向干擾是一個附屬產(chǎn)品，其均方根值為57nT，比單獨由磁力計偏差引起的70nT小。這說明：法向干擾沒有對MWD測量誤差產(chǎn)生重大影響，可以不列入模型中。

3、工具非線性誤差

工具非線性誤差是由于傳感器的軸線和井眼中心線不平行所致。該誤差可認為是兩種獨立現(xiàn)象的合成結(jié)果。

BHA撓度。這是由于鉆鋌在重力作用下變形所致。以垂直平面為模型，該值和作用在井眼四周的重力份量成正比。誤差值取決于BHA類型和幾何外形、傳感器間距、井眼尺寸以及一些其它因素。在水平井中對居中程度差的BHA用兩維BHA模型作了計算，井斜校正為0.2或0.3；對于居中鉆具該值通常小于0.15。

定向井資料

假設(shè)一井段內(nèi)鉆具尺寸相同，BHA撓度誤差可看成系統(tǒng)誤差。

徑向?qū)ΨQ非線性誤差。模型適用于任何工具面角。JohnTurvill在同軸圓偏差允許的基礎(chǔ)上對其值作了估量。

傳感殼里的傳感束：容許偏差的三個份量為協(xié)作間隙0.023，同心度0.003，傳感束垂直度0.031。

鉆鋌內(nèi)的傳感殼：在居中及可回收的狀況下取值0.063。

鉆鋌本體孔徑：一般MWD提供商認為允許間隙為0.05。

井眼中的鉆鋌：API取鉆鋌垂直度為0.03。

這些數(shù)據(jù)的均方根為0.094，是在最大容許偏差下，對居中的旋轉(zhuǎn)鉆具大致估量。

對測量井斜超過46的點分析認為其均方根為0.046，模擬試驗說明該數(shù)據(jù)約有0.007是傳感器誤差引起的。

其它非線性誤差：由于彎曲力導(dǎo)致鉆鋌變形不再處于垂直平面內(nèi)，可用三維BHA來估量，0.04是個較合理的值。該誤差不同于上述誤差，不是由工具旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的。因此需用單獨的加權(quán)函數(shù)，又因此值是如此的小，在實際中有理由認為其包含在徑向?qū)ΨQ非線性誤差的其它來源里，估量該值為0.06，當BHA嚴峻彎曲或用探針型MWD工具時該值估量過低。該誤差為系統(tǒng)型誤差。

4、磁場的不確定性

對基本MWD測量，僅認為磁偏角影響計算方位。然而，常規(guī)軸向干擾校正需估量磁傾角和磁場強度，任何估量的誤差將導(dǎo)致計算方位的誤差。

英國地質(zhì)測量所討論了用地球地磁模型來估量井下瞬時四周磁場強度可能產(chǎn)生的誤差，發(fā)覺存在5個誤差源：同一時期模型主磁場強度和實際主磁場強度的差異，模型長期改變與實際長期改變的差異，由于電離層電子流導(dǎo)致的常規(guī)〔每日的〕改變，由于在磁氣圈電子流及地殼的不規(guī)章導(dǎo)致的臨時不規(guī)章改變。

通過一系列假設(shè)及正常的鉆進速度下，結(jié)果如下：

定向井資料

注*：北緯或南緯60以下**：北緯或南緯60處

占主要位置的誤差源是地殼的不規(guī)章性，它是由地球地殼巖石磁性不同造成的。在高緯度地區(qū)及火山巖接近于地表的地區(qū)誤差值大些，以沉積巖為主的地區(qū)誤差值小些。

5、井深誤差

Ekseth發(fā)覺了14種鉆桿深度測量誤差的物理源，并列出表達式來猜測其大小，通過在表達式里代入典型的參數(shù)值，來猜測不同類型井的總誤差，然后他歸總成一個僅有四項的簡約模式，并選用完可能和考慮全部誤差源時的猜測接近的值。結(jié)果如下：

對基本模型，陸地鉆機〔或修井機或鉆機平臺〕的井深誤差值可以選擇。伸長類誤差在深井中起主要作用，有兩方面物理效應(yīng)：鉆桿的伸長和熱膨脹。

6、基本MWD模型忽視的誤差

一些影響MWD測量的誤差未在基本誤差模型中反映。

電子儀器及辨別率：在工具到地面自動測量記錄傳導(dǎo)系統(tǒng)中電子儀器和辨別率的限制所產(chǎn)生的總誤差認為對精度影響不大。在長測量間距中該誤差認為是隨機的。

外部磁干擾：Ekseth探討了殘留在套管串的磁性對磁測量的影響，并列出套管鞋處及與套管串平行時的方位誤差表達式。干擾不能忽視，但卻很難量化，也很難合并在誤差建模軟件中，處理干擾誤差的合理方法是設(shè)計質(zhì)量程序來限制其影響。

測量間距和計算方法的影響：本文爭論的模型是建立在無誤差的測量向量P導(dǎo)致一個無誤差的井眼位置向量r的假設(shè)基礎(chǔ)之上的。假如測量計算采納了最小曲率公式，那么只有在井眼軌跡是一個真圓弧時該假設(shè)是正確的，只要測量間距不超過30m，產(chǎn)生的誤差只對少數(shù)數(shù)據(jù)有影響，可忽視不計。

重力場的不確定性：假設(shè)的和實際的重力場強度的差異對MWD精確度無影響，由于只有部分加速度計測量值用于計算井斜和方位。

過失誤差：對MWD誤差源的全面探討中需要考慮任何可能對總誤差有影響的過失誤差，過失誤差又叫人為誤差。這些誤差缺乏預(yù)見性且和前面的誤差一樣，在運用了正確的方法和程序的狀況

定向井資料

下，它們可以不考慮在誤差模型中。

三、認識與結(jié)論

1．定向井隨鉆測量誤差是客觀存在的，有測量儀器本身精度的緣由，也有外在因素的影響；

2．Williamson提出的定向井隨鉆測量誤差新模型的誤差源主要有：傳感器誤差、BHA磁性干擾、工具非線性誤差、磁場的不確定性、井深誤差以及基本MWD模型忽視的誤差；

3．認識到誤差源的存