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随钻测井深度跟踪、标定、校正方法

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测井 深度 跟踪 标定 校正 校订 方法 法子
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技术报告关于深度跟踪标定过程一、引言所谓深度跟踪.就是仪器井深数据采集始终要与现场钻进或划眼状态下钻头位置保持一致。井深跟踪的原理即利用绞车传感器感应滚筒转动、钻机参数参与推算、校正系数参与微调的处理方式来实现深度跟踪。深度跟踪标定过程的目的就是为了建立BPI(绞车信号)与大钩位置的线性关系,然而由于 BPI 记录的是滚筒转过的角度对应的脉冲数,即:滚筒每转一圈大绳走过的长度,这一影响是由于大绳的直径与所引起的。因此,为了建立 BPI 与大钩位置的线性关系。这篇技术报告就是本人在工程服务部和科研项目部实习期间,通过学习、操作老版地面软件,并参与新版地面系统软件的分析和调试后,对这一个过程逐渐感兴趣,进而有了更深一步的认识,因此就这一过程提出些认识和分析,并提出一些疑问和改进意见。二、深度跟踪标定过程原理分析LWD 深度跟踪系统标定是通过绞车传感器记录绞车角位移与钩载传感器计重相结合的方式完成的:绞车角位移对应钻柱位移,钩载记录坐卡状态。图 1 绞车传感器安装位置示意图如图 1 所示,绞车滚筒的转角与绞车传感器转角相同:(1)式中 为钢缆长度,r 为本圈钢缆半径, 为绞车转动角度,因此(2)同时考虑钢缆弹性拉伸变形 ,及钢缆在滚筒上的缠绕的疏密影响,则有: (3)式中 为钢缆在滚筒径向上的投影角,描述其缠绕疏密程度。(4)可以看出,影响深度跟踪精确度的主要影响有两个方面:缠绕疏密 缠绕疏密程度为一随机变量,与绞车制造工艺相关,为减少该误差影响,标定过程中应尽量缩短标定间距 ,此时可认为 为固定值;拉伸变形 拉伸变形虽然有规律可循,但由于变形量较小,并且如要消除该影响,需要对钩载传感器准确标定,在目前实际应用中难以满足该要求。因此深度标定方程可表示为:(5)根据上述分析及绞车滚筒结构特点可得出以下结论:因每层钢缆半径不同,故在标定间距足够短的情况下,可认为绞车标定曲线由分段直线组成,见图 2。图 2 绞车标定分段直线示意图三、深度跟踪标定和深度处理方法A. 深度跟踪标定在下钻结束,划眼循环时进行标定。标定绞车打开 CGMWD 软件, CGMWD 主界面--“显示”--“深度跟踪”--“开始”-- “标定”出现下面界面:图 3 绞车标定界面按照“大钩高度(方余)—BPI 读数” 对应关系进行标定,软件中的大钩高度规定为方余,零点规定为方余为零处。零点(标定起始点)可参照图 4 所示,当方补心被提起来的时候可以参照图 5 所示将皮尺固定。图 4 图 5具体操作上提大钩并观察“BPI 读数”的值,若减小则选中“BPI 反向” 。将大钩放到底,此时方余为零。将测量用的皮尺固定在方钻杆上端部(如图 4) 读取此时方余为零处皮尺的读数,此为“零长” ,大钩高度输入“0” ,并点击“BPI 归零” 。将大钩提升并观察绞车滚筒,当滚筒上的大绳在当前圈排到一半时,停止提升。读取皮尺读数,并减去上一步读出的“零长” ,得到当前大钩高度。在“深度跟踪”软件内输入当前大钩高度并点下“+”记录当前 BPI 读数。继续提升大钩,当滚筒排满本圈时,停止提升。读取皮尺读数,并减去“零长” ,得到当前大钩高度。在“深度跟踪”软件内输入当前大钩高度并点下“+”记录当前 BPI读数。重复上述步骤 3-4,直到大钩不能再被提升,输入此时的大钩高度,点下“+”记录当前的 BPI 读数。最后一层钢丝绳可能没排满,没关系,记录步骤与步骤 4 相同。下放时,在已标定点进行校正。当大钩下放到每个标定点时,读取此点的高度值和 BPI 读数与标定值进行对比。如果有一个点差别较大,需按照以上标定步骤重新进行标定。表 1 绞车标定记录皮尺零长(m)方补心半径(m)皮尺读数(m) 实际大钩高度(m) BPI 读数L1L2L3L4L5L6L7L8L9L104、标定钩载在图 3 所示窗口中,点击 [>],钩载标定完毕。可以在此处同时设置坐卡门限(一般设置为 10 吨,根据现场情况可改变,接单根时能坐卡即可) 。设置完毕后,点击[->],进入跟踪状态。图 6 钩载标定界面注意事项 深度标定时要严格按要求穿戴防护用品,小心落物; 与司钻密切配合,较好的确定标定位置; 让皮尺尽量贴着方钻杆壁或者平行,以减少皮尺在空中飘动带来的测量误差。B. 深度处理井深出现问题的时候,判断软件显示井深和实际井深的差距,在修改井深的时候,要求,尽量遵循避免随意减少井深的原则,对于出现井深误差特别大的情况时,不能依靠追井深的方法,这样会对测井数据的准确性产生影响,建议对井深进行重新标定并校正。一般遵循下列 3 个校正方法:追井深法。追井深法是指,当我们的软件井深比实际井深慢的时候,通过修改增加井深的方法,使软件显示井深与实际井深一致的方法。例如:当一个单根打完的时候,实际井深应该为 1563.62m,但是此时井深为1563.02m,这时发现井深慢了 0.6m,需要我们修改井深,在打钻过程中,我们开始修改井深。比如,当井深到 1564.21m 的时候,我们打开软件,修改井深,改为1564.41m,这时井深增加了 0.2m,通过我们三次修改,使井深加快了 0.6m 最终使软件记录井深与实际井深保持一致。在使用追井深法的方法中,为了保证数据的准确性与连续性,注意以下几个方面:(1)用追井深法时追井深不易过快。通常井深修改控制在 0.1-0.3m 之间,根据钻进过程中钻时的快慢自己决定修改数。(2)在修改过程中不易连续修改。比如,我们在井深 1264.11m 时将井深修改到1264.31m,然后在 1264.51m 时又将井深修改到 1264.61m。这种现象尽量避免,这样会对 1264-1265m 之间的数据产生很大的误差影响。要避免 1m 之内的连续修改。(3)对于出现井深误差特别大的情况时,不能依靠追井深的方法,这样会对测井数据的准确性产生影响,建议对井深进行重新标定与校正。2.拖延井深的方法。当软件显示井深比实际井深快时,通过修改钻头深度,达到和实际井深基本一样的位置。例如:当一个单根打完的时候,实际井深应该为1303.12m,但是此时井深为 1303.52m,此时发现井深快了 0.4m,需要我们修改井深,在打钻过程中,我们开始修改井深。比如,当井深到 1303.81m 的时候,我们打开软件,修改钻头深度,将钻头深度改为 1303.61m,这时井深就相当于减少了 0.2m,通过我们两次修改,使井深减少了 0.4m 最终使软件记录井深与实际井深保持一致。在使用拖延井深法的方法中,为了保证数据的准确性与连续性,注意以下几个方面的:(1)在修改的时候,一定要注意不要修改井深,必须是上提钻头位置,这样是为了保证数据在后期处理时比较方便。 (2)拖延井深时不易过快。通常钻头位置修改控制在 0.1-0.3m 之间,根据钻进过程中,钻时的快慢自己决定修改参数数。 (3)在修改过程中不易连续修改。比如,我们在井深 1464.61m 时将钻头修改到 1464.41m,然后在 1464.81m 是又将井深修改到 1464.61m。这种现象尽量避免,这样会对 1464-1465m之间的数据产生很大的误差影响。要避免 1m 之内的连续修改。3.修改井深标定中BPI对应的大钩高度,降低或升高折现斜率法调整井深的快慢(图 6) 。图 6例如,每 1 个单根都出现误差比实际井深少的情况,见表 2表 2单根号 软件现实方完井深 实际方完井深 误差147 2013.35m 2013.55m -0.2m148 2022.65m 2023.05m -0.4m149 2031.95m 2032.55m -0.6m这种情况说明每一个单根都有 0.2m 的误差,软件井深走的比实际井深慢,此时我们需要增加折线的斜率,也就是将 BPI 对应的大钩高度(除了初始的第一个点)整体增加,使软件井深在记录的时候和实际井深保持一致。另一种情况见表 3表 3单根号 软件现实方完井深 实际方完井深 误差147 2013.75m 2013.55m 0.2m148 2023.45m 2023.05m 0.4m149 2033.15m 2032.55m 0.6m这种情况说明每一个单根都增加 0.2m 的误差,软件井深走的比实际井深快,此时我们需要减小折线的斜率,也就是将 BPI 对应的大钩高度(除了初始的第一个点)整体减小,使软件井深在记录的时候和实际井深保持一致。三种井深校正法的综合应用。当我们发现井深存在问题的时候,首先要进行初步的判断。当第一根单根我们发现有 0.3m 的误差时,通过修改,理论上应该是软件井深和实际井深一致了,但是当打完第二根单根的时候发现又出现了 0.3m 的误差,此时说明我们的井深每一根都会有 0.3m 的误差,除了采用前两种方法修改井深外,还要使用第 3 种方法。如果第一根出现了 0.3m 的误差通过修改发现第二根没有出现误差,说明整体井深有 0.3m 的误差,此时,就不必采用第 3 种修改方法。以上提到的 3 种校正井深的方法,是在井深误差不太大的情况下进行了,如果发现井深误差特别大的情况,我们需要及时重新标定校正井深,保证测井数据的准确性。为了保证我们在钻进过程中不出现井深误差过大的情况,必须提高每一个操作工程师的责任心。另外,在钻进过程中通过粗略的目测法判断大致的大钩高度,避免出现误差过大的情况。除了用目测法判断大钩高度以外,还有另外一种比较精确判断井深误差的方法,我们通过图 5 可以看出,目前井深钻进到 1916.631m,大钩高度是 8.2m,假设大钩到底的高度是 2m,我们可以算出在钻进 6.2m 就是目前单根打完的井深,也就是说大钩到底的井深应该为 1924.631m,假如,现在我们知道大钩到底的实际井深是1924.23m,说明软件记录井深慢了;如果大钩到底的井深为 1924.631m,说明软件记录井深和实际井深一样;或者大钩到底的井深为 1925.12m,说明软件记录井深比实际井深快。此时我们可以通过前面提到的三种校正方法进行校正。我们在实际的应用时,可以通过多种方法相互的结合达到实时辨别井深是否存在误差,和误差过大的情况,通过不断的观察,将可能出现的误差及时处理。避免累计出现比较大的误差的情况。 图 5为了解决深度跟踪问题诸多、影响后期资料处理这一难题,有几种合适的解决方法。方法一:在接单根处人为加上接单根标识,作为后期判定单根的标准。方法二:为了做到深度处理时更精确地确定单根位置,要求上井工程师在每接一根单根时在“Depth Tracer.exe”文件中将钻柱表的深度值粘贴到相应的位置,做到每一根单根的起始点跟钻井队给出的钻井数据一一对应。为了避免跟踪系统出问题导致后期资料处理出差错,后期资料处理流程有以下几点要求:在每次上井之前将 untitled.dtf 另存,并保留一份同名空文件。如果该跟踪文件出现乱码,在提交资料之前将乱码剔除。在打单根过程中更改深度需慎重,如果实在要更改深度,请做好笔录。特别是进行了几米以上校正的地方必须记录,备后期处理参考。每接一次单根必须记录深度跟踪的深度值以及钻具表的深度值(可以在 excle 表里做,另存为“钻具表.txt” ) ,这是卡单根的依据。在上完井后需提交的文件有:深度跟踪文件 untitled.dtf、钻具表.txt、测量数据目录(里面包括 systime.txt、time.txt、原始值-1.txt、计算值.tmf,其中原始值-1.txt 和计算值.tmf 是处理资料必需的) 。C. 关于地面软件中的深度跟踪、标定、校正(预留)四、 结束语深度是测井工程中的一个重要参数,它的准确与否直接影响测井工程的质量。本技术报告从原理上分析着手,结合实践工程上的操作,总结了对深度跟踪这一看似难度不高,但却逻辑严密的模块。这点从地面软件的深度跟踪模块的需求、分析、建模、设计、实现和调试的过程可以看出。在以后的工作和学习中我还会继续对这一方面保持关注,希望能对这一模块有所改进提高,减少误差和操作难度。
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