MWD无线随钻测斜仪

1、MWI无线随钻测斜仪一、作用及功能美国SPERRY-SU公司生产的定向 MWD随钻测量仪器（简称“ DWD ）,DWD无线随钻测斜仪就是在有线随钻测斜仪的基础上发展 起来的一种新型的随钻测量仪器。 它与有线随钻测斜仪的主要区别在 于井下测量数据的传输方式不同 , 普遍用于高难度定向井的井眼轨迹 测量施工 , 特别适用于大斜度井与水平井中 , 配合导向动力钻具组成 导向钻井系统，以及海洋石油钻井，目前使用的MWDE线随钻测斜仪 主要有三种传输方法 :1、连续波方法： 连续发生器的的转子在泥浆的作用下产生正弦或余弦压力波 , 由 井下探管编码的测量数据通过调制器系统控制的定子相对于转子的 角位移使

2、这种正弦或余弦压力波在时间上出现相位移 , 在地面连续地 检测这些相位移的变化 ,并通过译码转换成不同的测量数据。2、正脉冲方法： 泥浆正脉冲发生器的针阀与小孔的相对位置能够改变泥浆流道在此的截面积 , 从而引起钻柱内部的泥浆压力的升高 , 针阀的运动就 是由探管编码的测量数据通过调制器控制电路来实现。 在地面通过连 续地检测立管压力的变化 , 并通过译码转换成不同的测量数据。3、负脉冲方法： 泥浆负脉冲发生器需要组装在专用的无磁钻铤中使用 , 开启泥浆负脉冲发生器的泄流阀 , 可使钻柱内的泥浆经泄流阀与无磁钻铤上的 泄流孔流到井眼环空 , 从而引起钻柱内部的泥浆压力降低 , 泄流阀的 动作就

3、是由探管编码的测量数据通过调制器控制电路来实现。 在地面 通过连续地检测立管压力的变化 , 并通过译码转换成不同的测量数 据。二、主要组成部分及功能DWD无线随钻测量仪器就是由地面部分(MPSR计算机、TI?终端、 波形记录仪、防爆箱、DDU司钻阅读器、泥浆压力传感器、泵冲传感 器)、井下部分(MEP探管、下井外筒总成、脉冲发生器与涡轮发电机 总成、无磁短节 )及辅助工具、设备组成。(1) MPSR计算机与磁卡软件包MPSF计算机就是DWD随钻测量仪器的地面数据处理设备，它接 受来自泥浆压力传感器的测量信息 , 进行数据的处理、储存、显示、 输出。(2) DDU司钻阅读器：为司钻提供工具面、井

4、斜角、井斜方位角等信 息的直观显示。(3) TI 终端:MPSR计算机的控制键盘与数据终端之功能。(4) 波形记录仪：简称SRC就是 WESTERN GRA-PHTEC2图形记录 仪, 它主要用来记录来自井下仪器的泥浆脉冲与来自泥浆泵的杂波 , 利用记录的泥浆脉冲图形 , 人工译码也可以得到一系列井下传输来的 数据, 也可计算井下仪器的数据传输速度。(5) 防爆箱：就是DWD系统的保护装置，限制与它连接的其它设备的 电压与电流 ,防止出现电火花 , 保证计算机、仪器设备的安全。(6) 泥浆压力传感器与泵冲传感器 : 就是地面仪器设备分别安装在泥 浆立管与泥浆泵上 ,(7) MEP 探管MEP

5、探管就是装有磁性与重力测量元件与电子组件的井下测量仪 器, 它可以测量井斜角、井斜方位角与工具面角有关的磁性与重力分 量。它的测量方式有 : 短测量全测量 ; 高边工具面角磁性工具面 角; 开泵测量关泵测量。(8) 泥浆脉冲发生器与涡轮发电机总成泥浆脉冲发生器与涡轮发电机总成就是 DWD无线随钻测斜仪的关 键部件与关键技术 , 为了满足不同的井眼条件与泥浆排量 , 目前 SPERRY-SU公司已经完善了四个井下仪器系列，即650系统、1200 系统、SLIMHOLE系统与SUPER SLIM系统。在前三个系统中，组成泥 浆脉冲发生器与涡轮发电机总成的主要部件就是相同的。 根据不同的 钻具尺寸,

6、 可以选用三种规格不同的流管总成 (FLOW TUBE ASSAMBLY) 与部分附件 , 组成三种不同的井下仪器系统。(9) 钻杆滤清器 : 在钻杆内滤除大颗粒杂物 , 防止这些杂物流入脉冲 发生器内 , 损坏仪器。(10) 对讲机:用于仪器房内的操作人员与钻台上的施工人员进行对 话 , 确保施工顺利进行。三、DWD6线随钻测仪工作原理靠井下转子提供动力 ,转子与内轴藕合 , 轴底端连接一发电机 , 为探管供电 ; 上端连接一 液压泵 , 为脉冲发生器提供能量。 泥浆在鱼颈总成与限流环与蘑菇头形成的环形空间内流动 , 当有信号传递时 , 蘑菇头升起 ,停一下 , 然后回到原位 , 短时的蘑菇

7、头伸长就产生了正压力脉 冲。地面上采用泥浆压力传感器检测来自井下仪器的泥浆脉冲信息, 并传输到计算机进行处理,井下仪器所测量的井斜角、井斜方位角、工具面角数据与其她信息，可以显示在计算机或司钻阅读器上,也可由TI终端或EPSON LX-810打印机打印出来。四、规格及要求1、无磁短节规格表五类型Slimhole650系统650系统1200系统夕卜径0 121mm0 165 mm0 203 mm0 241 mm长度9、449 m1、 829 m1、 829 m1、 829 m接头NC384-1/2 IF6-5/8 REG7-5/8 REG扣型(310 X 310)(411 X 410)(631

8、X 630)(731 X 730)2、系统精度O井斜角范围 井斜角精度井斜方位角 磁性工具面角 高边工具面角 测量数据修正时间 工具面修正时间90-180 0、2 1、5 2、0 14 2、0 、5分秒，传输频率0、5赫兹、3秒,传输频率0、8赫兹3、工作环境：泥浆排量：Slimhole系统9、522、1 l/min650系统14、2 41、0 l/min1200系统22、1 75、7 l/min泥浆类型水基泥浆(清水或盐水)油基泥浆(原油或矿物油)泥浆密度小于2、17 g/cm含砂量小于1 %塑性粘度小于50 cp取大压力102 MPa最咼丄作温度125C堵漏材料细、中型短纤维，含量小于57

9、kg/m 3.五、操作方法1、现场准备(1) 检查所有的仪器、设备、附件 ，瞧就是否齐全、好用。(2) 确定现场所需数据 a、确定施工井地理位置磁场参数 ，包括：磁偏角、磁倾角、地球磁场强度。b、井眼尺寸、井深、井温、钻井参数、水力参数。c、钻具组合,包括钻杆尺寸、内外径、无磁钻铤数量及与悬挂短节的丝扣配合情况。d、测量无磁钻铤的内径，选择扶正器尺寸。e、泥浆马达类型及使用排量。f、泥浆性能，包括泥浆比重、含砂量、就是否使用堵漏材料及其类型与含量。g、泥浆泵类型及排量。(3) 地面仪器房安装：安放位置保证布局合理，安全。(4) 压力传感器的安装：直接安装在立管主管线上安全的地方。(5) 司钻阅

10、读器DDU勺安装：应装在光线好、靠近司钻的地方,不妨碍猫头操作。第二个DDU 应装在地面仪器房内为监视。(6) 钻台对讲机组装：用于机房与钻台的指挥操作。泵冲计数器的组装：将计数器夹在活塞杆肘节任何一端1/2处，此计数器不能影响活塞杆与其它运动部件，拧紧后，使用一万用表确认就是否有信号。(8) 定子、转子选择定子角度指的就是定子叶片的角度(27 、42与52 ),转子角度就是指转子叶片的角度(35。与30 )。泥浆流经定子叶片，转子转动速度取决于定子角度与一定的流量。选错了定子，就可能造成发电机超速，因而缩短井下工具的寿命；或者发电不足，不能正常地向井下工具提供电能，因而需要正确选择施工所用的

11、定子的角度。(9) 孔板选择孔板尺寸就是指安装在孔板承座上的孔板的内径，孔板的尺寸决定在脉冲发生器发送脉冲时施加在蘑菇头上的压力。地面接收到的脉冲的幅度随着孔板内径的增大而减小。脉冲发生器所承受的负荷应在保证一定的脉冲信号幅度的情况下脉冲发生器仍能正常工作，这就要求对孔板进行选择。现场主要用PUL121选择孔板尺寸，使用程序在微机上进行。2、井下仪器总成组装(1) 脉冲发生器组装。(2) 鱼颈总成的组装。(3) 脉冲发生器总成装入流管及底环安装。(4) 鱼颈总成装入流管。(5) 蘑菇头定位。(6) 选择及安装扶正器。(7) 下井仪器总成的地面连接。3、井下仪器总成井口安装(1) 井口丈量：须测

12、量、计算好各配件的长度，具体的需要测量或计算的配件的尺寸如下表一所示。DWD系统施工需要测量的尺寸表六名称记录符号值(in)数值类型HOS长度A51、7地面测量冲管总成的长度B-35、75地面测量HOS上部扣平面到鱼颈顶部的距离C=A-B15、95计算，钻台测量与HOS上部扣连接的公扣长度D-4、5地面测量2、0挡板高度2地面测量检验弹簧串长度5、00规定弹簧串压缩量0、625规疋,头际太大垫片高度=C-2-5-D4、09计算,地面准备HOS扣平面到挡板的距离E=D-O、6253、875计算，钻台测量井口操作a、将无磁钻铤下入井内，座于转盘,卡上安全卡瓦。b、 如果悬挂短节与无磁钻铤间的连接需

13、要使用无磁配合接头，在无磁钻铤上安装无磁配合接 头。c、在悬挂短节上装上提升短节 ，挂上吊卡，上提,与无磁钻铤或无磁配合接头连接。d放悬挂短节使其母扣距钻台面0、8m处,卡上卡瓦，打上安全卡瓦。e、用提升短节将下井仪器组合吊起，使其进入悬挂短节，并坐键。必须确保座键成功。f 、将弹簧串总成、计算好的调节板与投测档板装入悬挂短节。测量投测挡板距悬挂短节扣 平面的距离就是否与计算的一样。必须保证弹簧串的压缩量不超过0、 625”。g、连接上部钻具。h、测绘工具面角(3) 浅层实验 :a、仪器下井,下钻15柱。b、启动计算机，按软件设置。c、建立测量文件档案。d、装入钻杆滤清器，接方钻杆。e、 缓慢

14、开泵，排量控制在20301/s，开泵时间大于1min，小于3min。f 、出现正常的脉冲波形后 ， 停泵下钻 ， 否则起出更换井下仪器总成。 浅层实验时 ， 不要在同一 个地方进行 ， 以免磨坏套管 ， 时间不可超过 3min。g、下钻。4、测量(1) 在泥浆泵开泵工况下 ，将钻具提放到所需测斜位置 ，静止不动。(2) 等待井下数据信息传送。(3) 在全部数据信息传送过程中 ， 要观瞧工具面角的数据状态 ， 所有工具面角数据基本一致后 方可认为下步传送的井斜角、井斜方位角等数据的可信度高。(4) 当全部数据信息传送完后 ， 记录数据 ， 同时计算机房把数据信息保存在计算机里。(5) 以上(1)

15、(4) 步完成，大约需要 35分钟时间。(6) 记录与保存完数据信息后 ， 活动钻具。(7) 继续钻井施工。(8) 注意:井下异常时 ，不得实施测量施工。5、井下仪器取出井口及拆卸(1) 取出井口a、 将悬挂短节提出转盘面，然后将悬挂短节座在卡瓦上，打上安全卡瓦。b、卸掉悬挂短节上面的钻具，上提至可以安全提出井下仪器的位置止。c、用清水清洗悬挂短节里面的脉冲发生器总成与投测挡板、垫片与弹簧串。d、取出投测挡板。e、用专用提升工具取出垫片与弹簧串。f、 用专用提升工具或插入 /取出工具取出井下仪器总成，检查仪器外观有无冲蚀、损坏。然 后将井下仪器用气葫芦下放到坡道上后 ，放置到安全的地方 ，准备

16、拆卸。g、在悬挂短节上装上提升短节，上紧后用游车上提下部钻具，待卡住悬挂短节的卡瓦松开后 取出卡瓦 ，卸下安全卡瓦。h、 继续上提下部钻具直至配合接头或钻铤露出转盘面1 2ft,将配合接头或钻铤座于转盘 打上安全卡瓦 ， 然后卸下悬挂短节 ， 检查 ， 用水清洗干净后将悬挂短节用气葫芦下放到坡道 上。i 、再依次卸下配合接头、无磁钻铤并将它们安全下放到坡道上。(2) 井场拆卸a、将工具放在工具支架上。b、 取下定向器保护盖，松开定向总成上的主轴帽并旋到丝扣边缘，装上定向盖，拧紧以便松开 锥形接头 ， 架上坐钳 ， 转动主轴 ， 这样探管保护筒就可以自由地拆卸。c、 从脉冲器上旋下保护筒与7芯电

17、话线，脉冲发生器端套上护盖，检查扶正器就是否已经达 到更换标准 , 彻底检查保护筒。取下扶正器。d、把定向总成从保护筒与探管拆开。e、 从保护筒取下探管与7芯电话线。f 、取下脉冲发生器。g、拆下鱼颈。h、从鱼颈上取下孔板座。6、维护与保养(1) 脉冲发生器每工作 200Hr 检修一次。(2) 探管每工作 300Hr 检修一次。(3) 所有仪器部件及工具在拆卸及回收过程中 ， 及时进行清洗与擦拭。(4) 仪器要防尘、防潮、防高温。 打印纸在10C以下保存，不能靠近热源。(6) 所有“O”型密封圈、扶正器固定螺丝，每次组装前应全部更换。(7) 脉冲发生器与探管隔离放置 ， 以免磁化传感器元件。六、施工要求(1) DWD无线随钻系统的叶轮对泥浆中的杂质特别敏感，泥浆中的固相、磁性物质、管垢或其它杂质都会很容易导致转子受阻而停止转动 ， 从而导致井下仪器不工作。(2) 不允许在有微珠与其它堵漏材料 ， 包括核桃壳、纤维材料等的泥浆条件下工作 ， 并要严格控制泥浆的固相含量不