[发明专利]一种水平主地应力方向随钻测量自转角检测装置及方法

说明书

本发明涉及油气随钻测井技术领域，尤其涉及一种水平主地应力方向随钻测量自转角检测装置及方法。该装置及方法使用磁传感器和轴重力加速度计实时测量计算安装在钻铤侧壁上的各个声波换能器在径向空间的位置，并将位置信息通过接口电路发送到声波激励电路，为水平主地应力方向随钻测量装置的声波激励装置提供位置信息。

技术领域

本发明涉及油气随钻测井技术领域，尤其涉及一种水平主地应力方向随钻测量自转角检测装置及方法。

背景技术

随着北美页岩气获得成功开发，页岩气已成为全球油气勘探的新热点。近年来，我国也对页岩气开发高度重视，大力支持开展页岩气开发技术攻关与现场试验。

我国页岩气开发尚处于起步阶段，水平井钻井、储层压裂改造这两项页岩气开发的核心技术遇到诸多难点和瓶颈，如页岩气水平井段坍塌卡钻、储层压裂形成的裂缝形态不佳影响产能等。

现场试验及相关研究表明，与常规油气资源开发不同，在页岩气资源开发过程中，水平主地应力方向的准确测量对于水平井钻井过程中井眼稳定性分析、油藏的井网布局，以及储层改造过程中水力压裂设计以及水力压裂裂缝的延伸方向等起着决定性作用。另外，页岩气开发对测井技术也提出了更高的要求，常规的电缆测井以及钻井后取芯分析，无法实现钻井实时指导以及井眼轨迹控制实时决策，也无法获取破岩时第一手地质资料，导致测得的水平地应力方向测量与真实值存在较大误差。

总之，水平主地应力方向测量结果的准确性、实时性直接影响着页岩气水平井钻井、页岩气储层压裂改造效果，影响着页岩气开发产量。目前，我国尚无有关水平主地应力方向随钻测量的成熟技术与产品，目前仅能租借国外哈里伯顿、斯伦贝谢等公司的随钻测井仪器，价格昂贵，无法满足国内众多页岩气钻井需要。

现有技术中的角度检测装置在高转速时实时性较差，误差较大。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种水平主地应力方向随钻测量自转角检测装置及方法，以克服上述缺陷。

发明内容

鉴于此，本发明提出一种水平主地应力方向随钻测量自转角检测装置及方法，该装置及方法使用磁传感器和轴重力加速度计实时测量计算安装在钻铤侧壁上的各个声波换能器在径向空间的位置，并将位置信息通过接口电路发送到声波激励电路，为水平主地应力方向随钻测量装置的声波激励装置提供位置信息。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种水平主地应力方向随钻测量系统的自转角检测装置，包括：

无磁钻铤本体，其两端分别连接MWD通讯测量短节和井下钻具；

自转角检测电路，安装于无磁钻铤本体侧壁上，具体包括：

磁传感器，数量为三个以上，分布于X、Y、Z方向上，且依次通过放大滤波器和AD转换器与控制器连接；

重力加速度计，数量为三个以上，分布于X、Y、Z方向上，且依次通过放大滤波器和AD转换器与控制器连接；

在本发明的至少一个实施例中，所述无磁钻铤本体侧壁上设置主控电路；

所述主控电路与自转角检测电路连接以读取自转角检测电路值；所述主控电路与信号激励电路连接，单向通讯，发送控制指令；所述主控电路与回波采集与存储电路连接，单向通讯，发送控制指令；所述主控电路与数据处理与存储电路连接，双向通讯，发送控制指令，读取数据；主控电路与MWD连接，双向通讯，读取、上传信息。

在本发明的至少一个实施例中，主控电路接收到地面下传的启动指令后，开始进入工作状态；

当自转角检测电路测得仪器工具面角为0°时，主控电路向信号激励电路发送启动指令，启动计数器N＝1，同时主控电路向回波采集与存储电路发送开始采集指令；