水平定向钻井方法:陀螺与磁性电缆转向

水平定向钻(HDD)是安装新管道的一种有用的非开挖方法。它是石油钻井公司的首选方法，因为它能钻得更远，而且取决于钻头以及其他因素，钻透不同类型的土壤。

控制钻头对所有操作人员来说都是一个挑战。虽然技术在不断变化，但控制钻头穿过地面的两种最常见的方法是使用其中一种陀螺或磁有线转向工具。(读地下硬盘转向和工具的快速指南)。

陀螺舵

陀螺转向是转向硬盘的两个主要选择之一。它将精确的导航信息从钻头实时传递给操作人员，不受外界影响。

陀螺转向通过安装在喷气组件后面的工具工作。然后，该工具测量转向工具的位置以及钻头长度的数据。利用一种算法将这些信息进行组合和计算，以准确地操纵头部。

什么时候陀螺转向是必要的?

虽然这两种电缆转向技术在大多数情况下都有效，但有时陀螺转向比磁力转向更适合。其中一个例子就是套管参与钻井过程。

一些HDD项目在完成初始钻孔或部分钻孔时需要使用套管。在这些情况下，套管可能会干扰磁性转向工具。陀螺转向工具对磁干扰不敏感，因此，更适合需要套管的工作。

陀螺转向工具的其他情况包括，当钻井场地在可能阻碍地面上磁性线圈的结构下运行时，可能包括在高压电缆下或移动车辆附近移动。在湖泊和河流上方形成磁场是很困难的。在这些情况下，项目经理可能会选择陀螺转向而不是磁力转向。

陀螺转向也用于环境敏感地区，磁场可能会干扰周围的环境或生境。

陀螺转向需要什么设备?

陀螺转向和大多数孩子玩的玩具不一样。相反，陀螺转向设备包含一个驻留在固态设备中的光学陀螺。该工具同时发射光子，并通过光纤将光子传输给操作人员。该工具中有三个光纤陀螺仪，帮助测量俯仰、偏航和滚转。

优点

有一些好处使用陀螺转向代替更流行的磁性转向选项。在可能发生磁干扰的作业中，不必担心电缆转向工具的干扰。陀螺转向不需要或使用磁场定位，因此不受周围地区的潜在干扰影响。

由于它不受磁干扰的影响，所以不需要非磁间距环。陀螺转向工具可以下入到更靠近钻头的位置，并放置在喷射组件后面，以提供准确的实时读数和更短的设置时间。

缺点

虽然较新的陀螺转向工具足够复杂，可以操纵钻井工具，但使用它们仍有一些缺点。有迹象表明，陀螺仪，虽然准确和响应，可以很容易偏离轨道。

当过IJ河在2006年的春天，工程师需要在50米深处有严格的弯曲要求。由于弯曲的要求，没有办法在目录的末尾进行更正。虽然陀螺转向工具在天然气管道的限制范围内，但在钻井过程中出现了偏差。偏差在1.5到-2度之间，相当于小于0.5米左右偏差。

由于缺乏外部传感器，因此很难确保钻头在轨道上进行校正。这就是为什么许多钻井公司更倾向于采用磁性电缆转向技术来完成该项目。

磁有线转向

磁性电缆转向是一个更受欢迎的选择，当谈到转向在HDD。该工具使用内联工具，与地面跟踪系统通信，以帮助确认工具在地下的精确位置。

磁转向有两种主要方式，要么通过直流电(DC)或交流(AC)跟踪。直流法被认为是两种方法中比较准确的。直流电的方法是把导线绕成矩形，放在地面上。导线的起点和终点都在电源处，从而在回路的每一边产生磁场。

交流方法类似于直流跟踪，但只使用电线的一边，而不是两边。然而，如果返回线放置的距离不够远，就会干扰信号。

什么时候需要磁力转向?

项目经理在大多数HDD项目中使用磁性转向。钻井前测量完成后，测量精度高，易于控制。这种方法在大多数地区都可以使用。只有在不切实际的情况下，这些经理才会求助于陀螺转向方法来补偿。

磁力转向需要什么设备?

在硬盘中有几个用于磁性转向的组件。对于磁性电缆转向，除了位于钻头后面的在线传感器外，在地面上还有一个跟踪网格系统。该跟踪系统使用微线圈放置在去充血区域。

工具和跟踪系统将信息中继到司钻控制台，接口单元允许操作人员精确控制钻头。

优点

磁转向技术是一种精确的硬盘转向方法。与陀螺仪不同的是，磁力仪对破碎岩石时可能发生的冲击或振动不那么敏感，而这些冲击或振动可能会阻碍它。

由于有一个表面跟踪工具，磁性转向通常被认为比陀螺转向更精确。一些磁性转向工具不需要表面跟踪线圈，但它们使它们更精确。

缺点

在硬盘中使用磁转向的主要缺点是基于线圈的引导系统。老式的磁力转向工具使用的是一种步行系统，技术人员在路径上行走，照管监控探头的接收器。然而，由于新系统使用线圈在地面上产生磁场，并在钻井设备上安装传感器，所以有时没有地方放置线圈。

拥挤的地区，如炼油厂，可能没有空间放置线圈表面。出于同样的原因，在湖泊和河流下面行走也会出现问题。

此外，还有产生磁场的区域，可能会干扰表面线圈。从发电站发出的足够强的磁场会使地面上的传感器很难准确地找到位于地面上的线圈。导向工具不能通过套管进行读数，而套管通常用于天然气和油田钻井。

环境影响

HDD对环境的影响较少来自于磁性电缆转向或陀螺转向的使用，而更多来自于所使用的钻井液。有人担心，人造磁场的产生可能会影响钻探地区的栖息地。在这些领域，项目经理可能会选择使用陀螺转向而不是磁性电缆转向。

陀螺转向和机械电缆转向工具都是控制硬盘位元的有效方法。虽然机械电缆转向是大多数项目经理的首选，但陀螺转向正在获得更广泛的接受，因为它在磁性转向不能很好地工作的领域。