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磁通门原理测斜仪的应用研究
引言
与19世纪末20世纪初相比，人们对石油的需求量大大地增加了。这就迫使人们将眼光投向更遥远，条件更恶劣的地区。定向井技术的出现，使得油田可以得到了经济地开采。钻井测斜仪技术诞生，更满足了人们对于降低成本的持续追求。
1 原理
磁通门原理的测斜仪，包括一个磁通门传感器与加速度计，利用单片机具有数据补偿能力及数据存储能力的优势，可以进一步提高其测量精度。它不但可以进行单点与多点测量，而且在增加不同的数据传感模块后，还可以进行有线、无线随钻测量。
磁通门：又称磁通计，是将输入磁通转换成与之对应电压的传感器。包括两个相互正交放置的具有环形磁芯和矩形印制板的探头、两块传感器电路板、支撑管及紧固件、输入输出接插件，通过支撑管和坚固件在两块传感器电路板之间平行安装一探头。通过锡焊方式将两块传感器电路板一端垂直焊接在另一探头印制板上，两块传感器电路板另一端通过焊接单排探针的方法连接。结构紧凑、连接可靠、体积小、重量轻、安装方便、特别适用于对传感器性能、体积和重量都有较高要求的场合。
2 应用
可靠性和精度是钻井测斜仪的重要性能指标。此次我选用了由北京星网宇达科技开发有限公司（www.3dgps.com.cn）提供的、美国APS（Applied Physics Systems）公司的磁通门系列石油测斜仪。
Model 750是国内定向井公司较常选择的一款产品。它内置有一个三轴磁场计和加速度计，可以高精度地测量载体的横滚、俯仰和方位角。系统在全温范围都可以达到±0.1°的姿态精度和±0.3°的方位精度。与Model750配合使用的Model751天然伽玛传感器，可测量打井过程背景中的伽玛射线，从而计算打井和测井时的井层，以及井下振动和冲击等级。两者结合使用，相辅相成，可以使地面控制系统对井下环境有更深刻的了解，对预防井下事故，修正打井参数具有很好的辅助作用。Model 850体积更为小巧，这使得850可以适应更多样的使用环境，此外Model 850还可以应用于连续油管钻井。
我们此次使用的是操作温度为
Model544与其他型号相比的突出特色是：体积小。它既是一款微缩型测斜仪，也可作为电子罗盘使用，甚至可以为浮标、声纳系统等定向。544HL是在544的基础上研发的，具有更高温度耐受性的一款产品，其
Model 1150可以作为现有的MWD（无线随钻测井仪）设备的替代品。传感器包括：一个三轴磁通门磁场计和一个三轴加速度计。“温度补偿”功能使得系统在全温下，精度都可以达到：横滚和俯仰为±0.1º、方位角为±0.3º。Model 1150还有数字串口，传输的数据可以ASCII或者二进制的格式进行传输。ASCII数据流，可以轻易地显示在视频终端上显示。二进制协议用于高速计算机的计算机交换。此外，1150还可以设置为通过命令传输数字数据，或者在开机时自动发送数据。Model 1050定位传感器也是作为现有MWD系统的替代品，依照客户的要求定制的。1050与1150的不同之处，仅仅在于它更短小。所有的传感器和电子元件都装在一个高强度的铝制台体中，并且运用灌封技术，以减小系统在打井过程中的冲击和振动。1050输出的数据都与现有的MWD系统相兼容。
图4.ASP Model150/1050
3 展望
相较来讲，APS公司作为专业生产磁通门测斜仪的公司，有着丰富的产品线：既有以小体积见长的Model 544，又有以“新一代”MWD（无线随钻测井仪）为目标研发的Model 1150，以及针对同一应用领域，开发的低端及高端两款产品：Model 750和Model 850。在实测过程中，有着较好的精度表现。相对于光纤测斜陀螺，它体积更小，更能适应打小眼井的趋势。加之价格低廉，耐用可靠，相信在未来可以在定向井测井、打井时得到广泛应用。
但相对于传统石油测斜仪，磁通门测斜仪的使用范围受到一定限制。在选用之前，请务必确定好使用环境：是否经过含铁量较高的地层？是否采用了无磁或全钢钻井设备？以免造成不必要的浪费。
特别感谢北京星网宇达公司，为作者提供测试用的各款产品。作为导航测姿行业的龙头企业，星网宇达公司无论在价格还是产品供应能力上，都具有得天独厚的优势。欢迎对磁通门测斜仪有兴趣的各界友人，通过Email：lgs@3dgps.com.cn或电话：010-88893232 与作者取得联系。
发布时间：2009-10-27 10:36:05