磁性隨鉆測斜儀所需無磁鉆具長度及影響因素研究

蒲文學， 范光第， 朱建建， 趙國山

（中石化經緯有限公司勝利定向井公司, 山東東營 257064）

定向井和水平井廣泛采用無線隨鉆測斜儀監測井眼軌跡，但大多數無線隨鉆測斜儀是磁性測斜儀，其原理是利用井下儀器中的3個重力加速度計和3個磁通門分別測量重力分量和磁通密度分量，計算得到井斜角和方位角等井眼軌跡參數[1]。由于鉆井過程中使用的鉆桿、鉆鋌等均為鐵磁材料，鐵磁材料被外界磁場磁化后會產生感應磁場，使其周圍地磁場發生變化，導致磁性隨鉆測斜儀測量的地磁場分量失真，計算的方位角出現偏差，影響正常定向施工[2]。為避免鐵磁鉆具對磁性隨鉆測斜儀產生干擾，需要將其放置在無磁鉆具中，但截至目前針對無磁鉆具長度選取的理論研究較少。M.K.Russell等人[3–5]研究認為，當無磁鉆具長度大于 3.05 m時，鐵磁鉆具被磁化后產生的感應磁場在徑向上對儀器的干擾可以忽略不計。韓志勇等人[6–9]將鐵磁鉆具用一個集中當量代替，并假設磁性隨鉆測斜儀上下兩端鐵磁鉆具的磁極強度，根據兩端鐵磁鉆具對測量儀器作用力之和最小，計算出磁性隨鉆測斜儀處于無磁鉆具中的位置。無磁鉆具選取過長，會增加鉆井成本，也會導致儀器測量點距離鉆頭較遠，給井眼軌跡預測帶來一定難度；無磁鉆具選取過短，則不能有效避免磁干擾。針對上述問題，筆者利用ANSYS有限元軟件，模擬研究了磁性隨鉆測斜儀所需無磁鉆具的長度，分析了井斜角、方位角、鐵磁鉆具壁厚和長度等因素對無磁鉆具臨界長度的影響，為現場施工時磁性隨鉆測斜儀所需無磁鉆具長度的優選提供了理論依據和參考。……