mwd井下仪器操作手册.doc

MWD现场井下仪器操作手册 北京市普利门机电高技术公司编制 2003年10月20日实施MWD井下仪器操作手册1MWD井下仪器的组成及功能脉冲发生器 脉冲发生器产生一系列的泥浆脉冲将测量数据传输到地面。通过开、关一个内阀，允许少量的钻井液从钻柱内转移到井眼环空中，这使钻柱内部产生了少量的压力损失，由此产生了脉冲，装在地面高压泥浆管线上的压力传感器可探测到立管压力的轻微降低。这种方式被定义为泥浆负脉冲远距传输。脉冲发生器中包含了一个压力开关，它能探测到泥浆泵何时开关，用来控制MWD仪器串的运行方式.电子测量总成电子测量总成由传感器短节和电路测量短节组成，传感器短节内装有工业标准的三轴磁力计和加速度计，用来测量地球的重力场和磁场的三轴矢量，然后送到电路测量短节计算出该点的测量数据（井斜角、方位角、工具面、温度），计算好的数据以编码的形式通过泥浆脉冲传输到地面检测系统。电池总成电池总成内含高容量的锂电池，它为整个井下仪器总成提供电源。驱动短节控制器按照来自电子测量总成的指令，控制脉冲发生器阀的开启时间间隔和脉冲的强度，这就使井下数据能以泥浆压力脉冲的编码时序传输到地面，通过按预设的运行模式，连续运转泥浆泵，从地面可以识别到所需的准确数据时序。驱动短节2 MWD井下仪器下井前的准备工作2.1 电子测量总成SEA的组装装配工具：六方扳手（3mm），乐泰胶242，抱钳，M412内六方螺丝4个，O-LUBE胶a. 将半瓦扶正连接器与探管SEA的减振器相连,上好四个固定螺丝(M412),上螺丝前要滴乐泰胶242.b. 将10芯连接软线探管SEA的另一端相连。c. 先将软10芯连接软线塞入抗压筒并将抗压筒倾斜至一定角度,使线头呈自然下放状态以避免挤线,将探管插入抗压筒,在密封圈上涂上O-LUBE胶,慢慢将探管旋进抗压筒并用抱钳上紧. （见图一）。扶正连接器十芯连接软线SEASEA抗压筒电子测量总成 图一：电子测量总称连接图2.2电池总成PSA的组装装配工具：六方扳手（3mm），乐泰胶242，抱钳，M412内六方螺丝4个，O-LUBE胶a. 将半瓦扶正连接器与电池的减振器相连,上好固定螺丝(M412),上螺丝前要滴乐泰胶242。b. 将10芯连接软线与电池的另一端相连。c. 先将软线塞入电池抗压筒并将抗压筒倾斜至一定角度,使线头呈自然下放状态以避免挤线,将电池插入抗压筒,在密封圈上涂上O-LUBE胶,慢慢将电池旋进抗压筒并用抱钳上紧.(见图二)扶正连接器电池电池抗压筒电池总成图二 电池总成连接图2.3激活电池按照电池加载程序将电池加载到规定值，方可使用。具体使用可参考MWD电池组PSA使用指南。2.4井下仪器的串测试（见图三）MWD井下仪器在下井前必须做串测试，以保证整串仪器工作正常。1） 脉冲发生器连APC，APC连PSA，PSA的末端用十芯电缆连到中间测试盒标有PSA字样的插孔中。2） 中间测试盒标有SEA字样的插孔，用十芯电缆与SEA的电路插孔相连。3） 中间测试盒自带的25芯电缆与计算机的并口（LPT）相连。4） 中间测试盒上的开关置于DOWN位置。5） 计算机接通220V交流电源，运行MWD2003程序。6） 中间测试盒上的开关打到UP位置，此时屏幕上PRESSURE下的英文由DOWN变为UP。7） 等待约50秒整个仪器串将发出一组反映当前SEA所处环境的静态测量值，随着信号的发生可以听到脉冲发生器发出的“咔哒”“咔哒”的声音。8） 如果连接不正常的情况下，没有信号或声音，仪器不能下井。在现场或送回车间进一步检查故障。图三：串测试连接2.5脉冲器与APC连接装配工具：橡皮锤，C扳手，叉扳手，乐泰胶242，O-LUBE，把APC抗压筒与脉冲发生器对接好，在脉冲发生器的联接扣上滴几滴乐泰胶，将APC的锁紧套逆时针与脉冲发生器旋紧，把C型扳手扣在锁紧套上拧紧，最后用橡皮榔头砸紧。（见图四）APC TX图四： 脉冲器与APC连接图2.6无磁悬挂短节的组装1）标准脉冲发生器悬挂短节的型号、尺寸（见表一）：表一：悬挂短节的型号型号扣型内径（mm）4 寸6431 x43057.16 寸24A10x 4A1171.47 寸411 x 41071.4、76.28 寸631 x 63083.0 服务人员应先了解钻井工程情况，确定所用悬挂短节型号，并根据现场实际测量内径切割扶正块，必须严格执行内径标准。2）脉冲发生器螺栓密封圈的安装参照图示准备组装螺栓和喷嘴的密封圈。为防止损坏密封圈先用塑料布裹住螺栓的丝扣部分，把密封圈25-00-002（国产件编号2-118）和25-00-004 （国产件编号2-118）涂上O-LUBE依次装到相应的螺栓部位。（见图五）根据实际井深并参照下表选择合适的喷嘴水眼，装上涂了LUBE的密封圈（25-00-003），首先装上喷嘴内衬套（23-00-002）（较长19mm，其中8寸喷嘴2个、6 1/4和7寸喷嘴1个、4 3/4寸喷嘴无内衬套），其次放入选好的水眼，并安装到位，用与上述同样的方法把密封圈25-10-008，25-00-015装到喷嘴上（8寸喷嘴2个25-10-008密封圈）。注意：密封圈25-10-008的后备圈（白圈）的圆弧面对着密封面。 图五 脉冲发生器密封圈的正确安装支撑套23-00-025（较短14mm）放入脉冲发生器的喷嘴口中，确保放到位。注意搬运过程中别掉出来。3).井下压耗计算公式及水眼选择： Pt= Pb +Pm+Pbha Pt MWD工具下部全部压耗 Pb 钻头水眼压耗 Pm 马达或涡轮钻具压耗 Pbha MWD工具下部钻铤压耗（可忽略不计）其中： ( kg/cm2) :泥浆比重(g/cm3 ) Q :排量 (L/S) C :流量系数(0.950-0.985 )一般用0.953de :钻头水眼相当直径( cm ) d1,d2,d3dn: 水眼直径(cm) 单位换算：1M10 kg/cm2145 psi 根据 Pt值可灵活选择标准脉冲发生器内部水眼以便脉冲发生器正常工作（压力在临界状态时选择小号水眼） 工作范围 推荐范围 #12 ： 低压 3501500psi 5001143psi#10 ： 中间 7002000psi 11431786psi一般情况下，都是采用#12号水眼，也可以灵活选择钻头水眼大小以满足正常的压耗范围 。 当使用动力钻具时，钻头水眼应尽可能大（2000米以内的井，钻头水眼相当直径不低于3个12毫米，以防止MWD仪器下钻具内外压差太高，造成TX由于压差太高，不能正常工作。4）组装a）确保所选无磁悬挂短节正确、公母扣无损伤、母扣端面无损伤、内外已清洗干净（螺栓、喷嘴孔和无磁内与TX密封面）、螺栓、水眼孔和固定小螺丝孔完好无损伤。b）放置无磁悬挂短节于平整地方，把已经连好APC的仪器串从无磁悬挂短节的母扣端送入，五个孔相应对准。c）将提升棒旋进中间孔，再转动提升棒转盘把仪器串提升到贴紧无磁短节内壁上，核实螺栓和喷嘴内孔干净、密封圈已装好，把第一和第五个固定螺栓上紧，卸下提升棒，装上另外两个螺栓和喷嘴，将扭力扳手扭矩定为110（ft/lbs）磅/英尺左右，依次将螺栓上紧，并一一对好固定螺丝孔（螺栓圆弧对固定螺丝孔时，扭力扳手扭矩宜大为好）。d）把扭矩扳手调到75磅/英尺左右上紧喷嘴（喷嘴圆弧对固定螺丝孔时，扭力扳手扭矩宜小为好），然后上好五个固定螺丝和挡圈。e）两个人小心地把APC保护套抬起,徐徐套进APC并与无磁短节联起来，在无磁短节母扣处戴上提升接头,等待把组装好的仪器短节吊上钻台.2.7 SEA与PSA在滑道上连接把电池与探管放到V形架上,将探管内的软线与电池扶正连接器的另一端相连, .将扶正连接器倒转9圈,然后正转上紧.同理装好APC下的扶正连接器。28仪器角差的读取将仪器串放到V形架上并使APC下的扶正连接器上的定位键朝上,测量前应确保所有丝扣已用抱钳上紧，用软线将探管下端十芯插头与角差测试盒相连，用一根串口线将角差测试盒与计算机相连，进入角差测试程序并读出当前角差，上好尾锥与上面扶正连接器的保护套。 3钻台仪器串连接3.1所带工具:1) 六方扳手；2) 外筒螺丝（20-00-02）；3) O-LUBE密封酯；4) 乐泰胶5) 棉纱3.2井下仪器串的吊装1）将吊装夹板装在电池抗压筒上部靠近扶正连接器位置，起吊时两人将仪器串抬起，当吊绳吃劲时，第一个人将电池抗压筒举起，第二个人抓住仪器串的尾部向后拽住。2）吊绳缓慢起吊，第一个人在够不着情况下由前向后举起仪器串，第二个人抓住仪器串的尾部向后拽住。3）在第一个人够不着的情况下与第二个人一起抓住仪器串的尾部向后拽，一边拽一边向坡道送，将仪器串轻放到坡道上后放手。3.3钻台上井下仪器串的连接1）指挥司钻吊起无磁短节，使之垂立于钻台上，卸下保护套，边提边卸，直到APC抗压筒全部提出保护套。2）将仪器串吊起放入无磁钻铤，将APC插进吊起的APC抗压筒中，两个人抬起吊装夹板以使扶正连接器与APC抗压筒相连，另外一人上好固定螺丝。3）卸下吊装夹板，在扶正器上涂抹铅油，缓缓将仪器串放入无磁钻铤并低速上扣。3.4测斜另长的计算 A：为无磁钻铤的长度B：为无磁钻铤以下钻具的长度C：钻头的长度则测斜另长=A+B+C-42374. 浅测试4.1浅测试准备(确认仪器和动力钻具是否正常)打开地面接口箱和微机的电源,运行MWD2003程序,进入测试整个地面系统状态的画面,按接口箱面板上的E键4次将放大倍数设置为4,门限值默认为缺省值20H,滤波频率默认缺省值为3.完成以上步骤后,整个系统进入测试准备完成状态.4.2浅测试井下仪器除了地面串测试、钻台上用编程器验证整个仪器串性能外，下钻前，必须运转泥浆泵做浅测试，实际验证下井仪器的性能，方法如下：钻具配好后（浅测试时，钻头接与不接均可），将仪器串放入井眼，脉冲发生器出口水眼低于钻台面，运转泥浆泵至钻台泵压表显示3-5MPa，1分钟后，在仪器房根据地面接口箱的打印曲线上是否有信号可判断仪器串正常与否，同时也判断了地面系统是否正常；如在钻台面则可听到脉冲发生器出口水眼泄流的声音，表明仪器串正常；可以下钻。5钻具偏差角的获取仪器在下钻前，必须测量MWD仪器工具面与动力钻具弯接头刻线之间的角差，然后输入定向软件包进行工具面校正，方法如下：以MWD仪器短节上面的参考标记为基准，顺着井眼，从上往下看，顺时针量取仪器工具面与动力钻具弯接头刻线之间的夹角（0-360）即为偏差角。（见图八）.图八 确定工具面偏差角6井下仪器串的拆卸1） 当井下工具串被提出井口时，告诉钻工从无磁悬挂短节下部卸扣。当把仪器刚刚提出无磁钻铤约十几厘米后，用棉纱或破布塞住仪器与无磁悬挂短节之间的环形空间，防止上面的泥浆往下滴。2） 将吊装夹板装在电池抗压筒上部靠近扶正连接器位置，把仪器坐在井口，拆下APC抗压筒下面的固定螺丝，缓慢上提钻具，小心地将APC从抗压筒中取出来。3） 用吊装夹板上提，将仪器串提出无磁钻铤，把仪器串移到坡道处，吊绳一边下放，一边向上换手把仪器串放在坡道上，吊绳停止起吊。4）仪器串下落时滑道上须两个人，且注意四点：A仪器串落在坡道底部人能够着时，暂停下放，第一个人抓住向后拖。一边住向后拖一边下放。B第二人在够的着情况下由后向前扶住仪器串。C 第二人扶到吊装夹板处时，暂停下放，第一个人扶住仪器串的尾部。一边向后拖一边下放，直到滑道中部，放在V型架上，拆下吊装夹板,。D 两个人一起把仪器串抬走，到合适的地方去拆。7密封圈的正确使用及保养记住：如果不能确定，则不使用 应当坚持以上准则；尽管密封圈价格昂贵，但由于密封圈损坏所导致的工具串的损坏溢出造成的损失弥补则更为昂贵。 节省使用Lube，太多的Lube会削弱密封圈的可压缩性，且易导致对装配件的损坏，Lube应防尘防沙。 金属表面的磨损可能导致密封圈的损坏，因而需仔细检查，确保密封区域完好。 废弃的密封圈应及时销毁扔弃，防止事故性的重复利用。 可使用的O圈标准原则上建议用户在每次使用脉冲发生器时更换O圈。经MWD使用人员彻底检查确保完好后，扶正连接器上的O圈可继续使用。必须考虑O圈目前的或将会出现的问题。若不能确保O圈的质量，应立即更换。高温高压的井下作业后有必要更换使用过的O圈。密封圈的清洁 密封圈的清洗程序应为：用纸巾轻轻擦拭密封圈。若密封圈上有干泥浆，可以使用少量水洗掉，但在涂Lube并将其安装于操作工具上之前，应保持密封圈表面干燥，不应有任何潮湿之处。密封圈的储藏密封圈应储藏在无尘环境中，且要密封于小型塑料袋中，并作上标签注明。必须避免阳光直射，避免放在过冷或过热的环境中。避免将密封圈放置于可能与锋利金属物体接触的地方。已损坏的密封圈必须用刀销毁，并处理掉以防止重新使用。8维护保养1清洗无磁悬挂短节无磁悬挂短节的内壁螺栓孔螺栓锁定螺丝孔等要擦洗干净，公母扣带上护丝，螺栓孔用胶带封上。2. SEAPSAAPC保养1） 把SEAPSAAPC的抗压筒擦干净，把每节上的密封O圈和GT圈及挡圈小心地剥掉，把密封圈投入放有洗衣粉的温水中，用布擦干净表面的油污，放到塑料袋中保存。2） 把仪器上的密封槽用布条擦干净，用最细的钟表起子抠干净留在螺丝孔中的乐泰胶碎片。3） 每段仪器的两端带上保护套，放入仪器箱中保存。附录一 MWD无线随钻使用要求一、对钻井液和净化设备的要求1 钻井液的含沙量必须小于0.3%，含沙量越小越好。2 若调整钻井液性能，应预先通知MWD仪器工程师作好准备，因为调整钻井液性能，有可能造成井下仪器一段时间工作不正常。3 禁止在钻井液中加堵漏剂和玻璃球等大颗粒物质，以免损坏井下仪器或造成井下仪器工作不正常（随钻堵漏剂除外）。4 对钻井液的粘度和密度等其它参数无特殊要求。5 正常钻进时，必须保证两级（振动筛、除沙器）以上钻井液净化设备正常工作。二、对钻井泵和循环系统的要求6 钻井泵的上水要好，泵的效率要求在95%以上。7 钻井泵的空气包压力要稳定，按要求补充其压力为钻井泵正常工作时压力的1/3，若使用双泵，两台泵的空气包的压力应一致。8 泵的阀体、阀座、凡尔、缸体、缸套、活塞和弹簧要完好，确保泵上水良好，如发现某一部分有不正常工作迹象，应及时检修泵，以免影响MWD仪器正常工作。9 整个循环系统所使用的滤网要干净，泵出口滤网在使用MWD仪器前要进行