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近年来,我国石油、天然气、煤层气等能源矿产,随着人口基数的增加,消耗量大量增加。而我国能源矿产储备量巨大,开发技术落后。为了更好的开发能源矿产,我国需要发展大斜度的定向井技术。随着水平井、多分支井等大斜度定向井技术的发展,随钻测量的精度逐渐成为随钻行业的焦点和难点。 随钻测量的目的是获得高精度的井下方位信息,从而安全而又经济可靠的来决定井下仪器的位置。随钻测量主要测量的是井斜角、方位角和工具面角,以此确定井下仪器的位置信息。井斜角和工具面角主要依靠加速度计测量地球的重力矢量获得,干扰较小,且校正方法成熟可靠。而方位角依靠测量的重力矢量和测量的地球磁场计算获得,测量磁场时干扰较大,精度较低。随着大斜度定向技术的出现,随钻测量技术对磁方位精度的要求越来越高。常规单测点磁方位校正法误差较大,无法满足复杂结构对磁方位精度的需求。 近年来,国外围绕Brooks多测点分析法的基本公式,建立了一系列优化后的多测点分析法来提高磁方位的精度。而国内尚停留在单测点磁方位校正阶段。本文以多测点分析法的公式为基础,结合常规单测点磁方位校正法,推导出一套收敛的优化多测点分析法。并通过实验来验证优化后的多测点分析法的效果。通过进一步开展数据处理和分析,该套算法更适用于大斜度钻井工程中的精确定位和导向。 随着我国定向井技术在深层-超深层领域的发展,出现了深度越深井下方位信息精度越差的问题,即使使用优化后的多测点分析法依然无法解决问题。多测点分析法是基于地磁参考模型进行计算的,如果地磁场参考值不精确,就会大幅度的削弱多测点分析法的精度。本文基于Bahattaharyya的棱晶体极化和磁场值的关系,通过公式推导得到不同深度下的磁场变化值。然后运用不同深度下的磁场值和优化后的多测点分析法结合,得到不同深度下的多测点分析法。通过进一步开展数据处理和分析,不同深度的多测点磁方位校正很好的解决了深度越深方位信息精度越差的问题。 本文在国内首次引入多测点分析法磁方位校正,并进行优化改进,从而达到不同深度和全方向的对磁方位进行校正。优化和改进后的多测点分析法,适合深层一超深层的水平井、多分支井等大斜度钻井工程中精确的定位和导向。