一种新型的MWD无线随钻测量系统
随钻测井
以下是地质导向钻井中使用的典型的井底组合和钻 柱组合：钻头 + 地质导向系统（测传马达，近钻头 电阻率，咖玛和井斜，发射至接受端节）+ 地质导 向工具接受端节（用于接受来自导向系统的据， LWD测井质量，电阻率和咖玛数据）+ MWD测斜仪 （测量的心脏，供电测斜和数据传输）+ 无磁钻铤 （是为把MWD的位误差减至最小或安装LWD的中 子空隙度仪器）+ 钻杆。
正脉冲原理
随钻测井优势
1、井况复杂情况下完成测井资料采集任务； 2、更及时、更真实的测井，降低测井资料受泥浆侵入和井 壁破坏的影响，更能反映原状地层特性，有利油气发现；
3、精确地质导向，提高油气采收率，同时提高水平井钻井
效率，降低费用； 4、多次推移测井，有利识别油气层和渗透率分析； 5、实时监测、分析井内异常，避免井控事故，降低损失； 6、安全可靠性更强，适应各种恶劣作业环境。
谢谢！
不足之处望领导批评指正！
水平井成功钻进的基础是LWD数据和MWD方向数据。 LWD工具提供能评价井眼所钻地层的信息。这些数据 决定如何改井眼的方向使之达到所希望的目标。这种 方法就是所说的“地质导向”（geosteering）。 地质导向技术包括可靠的导向系统（MWD）、改进 的新型地层物理测量、测井数据模型，近钻头传感器 和测传马达，以及具有三维地震方法处理的详细的构 造图。
一、随钻技术简介
二、MWD介绍
三、其他
一、随钻技术简介 MWD 无线随钻测斜仪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以无线方 式传输。无线MWD按传输通道分为泥浆脉冲、电 磁波、声波和光纤四种方式。其中泥浆脉冲和电磁 波方式已经应用到生产实践中，以泥浆脉冲式使用 最为广泛。
无线随钻MWD浅层井应用及故障处理
无线随钻MWD浅层井应用及故障处理随着油气勘探工作的不断深入，人们对于勘探技术和工具的要求也越来越高。
其中，MWD技术的应用在油气勘探和开发中起到了至关重要的作用。
同时，随钻MWD技术的应用也越来越广泛，特别是在浅层井的勘探和开发中。
在MWD技术中，随钻MWD是一种先进的技术工具，它可以实时地获取井底参数，并将数据传输到地面控制中心。
1. 实时传输数据无线随钻MWD技术需要通过地面控制中心获取井底数据，然后实时传输到地面控制中心。
在浅层井的勘探和开发中，随钻MWD技术可以实时获取井底参数，例如井深、井温、井压等。
这些参数的获取对于勘探和开发工作非常重要，可以帮助工程师更好地了解井下情况，从而做出正确的决策。
2. 避免井眼漏失在浅层井的勘探和开发中，由于井眼的尺寸较小，如果采用传统的MWD技术，可能会导致井眼漏失。
而无线随钻MWD技术可以通过无线传输数据，避免了数据传输线路的影响，从而避免了井眼漏失的情况发生。
这在浅层井的勘探和开发中是非常重要的。
3. 保障勘探和开发工作的安全性随钻MWD技术不仅可以获取井底参数，而且还可以对井底环境进行监测。
例如，随钻MWD技术可以检测井底温度和井底压力等参数，从而确保勘探和开发工作的安全性。
无线随钻MWD技术的故障处理可以分为硬件故障和软件故障两种情况。
1. 硬件故障硬件故障通常是指无线随钻MWD技术中的测井头或测井工具出现故障，例如电池失效、传感器故障等。
在这种情况下，需要进行正确的维修和更换。
总之，无线随钻MWD技术在浅层井的勘探和开发工作中有着非常重要的应用和作用。
在使用过程中，需要注意技术与工具的正常维护和故障处理，以确保勘探和开发工作的正常进行。
无线随钻MWD浅层井应用及故障处理
无线随钻MWD浅层井应用及故障处理无线随钻测井技术是随着油气勘探开采技术的不断发展而逐渐兴起的一种新型测井技术。
采用这种技术可以极大地提高测井工作效率，降低成本，提高勘探开采的成功率。
随着技术的不断发展，无线随钻MWD技术也逐渐被应用在浅层井中，为浅层油气井的勘探开采提供了新的解决方案。
由于浅层井的特殊性，无线随钻MWD技术在浅层井中应用时也会面临一些问题和挑战。
本文将介绍无线随钻MWD技术在浅层井中的应用及常见故障处理方法。
一、无线随钻MWD技术在浅层井中的应用1. 无线随钻MWD技术概述无线随钻MWD（Measurements While Drilling）技术是一种可以在钻井过程中对井地层进行实时测量并传输数据的技术。
该技术通过在钻头上安装传感器，可以实时测量井底地层的温度、压力、密度、导电率等参数，并将数据通过无线方式传输至地面。
这种技术不仅可以提高井下作业效率，降低作业成本，还可以为地质工程和井下作业人员提供实时的地层信息，有助于准确判断地层性质，指导钻井作业。
2. 浅层井的特点和应用需求浅层井是指井深度较浅的油气井，在地质条件方面通常处于较为简单的地质层中，相对深层井来说地层条件更加稳定。
浅层井多半用于初期勘探开发阶段，是油气地质勘探的主要部分。
由于浅层井的特点，无线随钻MWD技术在浅层井中的应用不仅可以提高测井工作的效率和精度，还可以为浅层油气井的勘探开采提供更为精确的地质信息。
（1）实时性和准确性：无线随钻MWD技术可以实时测量并传输井底地层的各种参数，为勘探开采作业提供实时的地质信息和数据支持，提高勘探开采效率。
（2）适应性和灵活性：无线随钻MWD技术可以适用于不同类型的地层和井深，可以根据勘探开采的需要进行灵活调整和应用，具有较高的适应性。
（3）安全性和环保性：无线随钻MWD技术可以减少井下作业人员的作业压力和作业风险，降低井下作业对环境的影响，提高勘探开采作业的安全性和环保性。
无线随钻MWD培训教材.
兰德能源公司 2008.11
无线随钻MWD的介绍
MWD 无线随钻测斜仪是在有线随钻测斜 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，目前采 用MWD施工主要依靠下面四种方式实现信 号的传输：
1、连续波方式 2、正脉冲方式 3、负脉冲方式 4、电磁波传输方式
利用这些先进的地质测井无线随钻仪器得出的沉积环境资 料可以准确识别地层倾角、断层和不整合面，在实现精确 地质导向的同时，对地层进行早期的实时评价。
无线随钻 MWD测量系统的基本操作
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MWD测量系统的介绍 MWD的技术规范 系统的组成 仪器测试 地面设备安装 测量方法 改变井下仪器数据传输率的方法 改变井下仪器测量方式的方法
MWD测量系统的介绍
优点: .结构紧凑、体积小，现场检测、组装和拆卸容易 . 采用涡轮发电机为井下仪器供电，使井下仪器的连续工作 时间长、费用低 .具有短测量（SHORT SURVEY）和全测量（FULL SURVEY） 功能
.地面数据处理系统采用的地面数据处理系统抗震和抗干扰
能力强
MWD测量系统的介绍
负脉冲方式 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。 优点是：数据传输速度较快,适合传输定向和地质资料参 数。 缺点是：下井仪器的结构较复杂，组装、操作和维修不便 ，需要专用的无磁钻铤。
MWD无线随钻测量仪L
特点九：零下30度低温环境下，仪器在地面无需加热即可 直接调试
特点十： WELLDOWN-MWD可在钻铤外径为89mm（3 1/2 ″ ）的小井眼中使用，耐冲刷，且适用工况能力强；
特点十一：WELLDOWN-MWD可打捞并重新下井，减少了 卡钻造成的井下仪器无法打捞的损失；
采样时间：8－16S 振动（3轴）：30g，50－300Hz 冲击：500g，0.5mS Z轴
1000g，0.5mS Y轴
特点一：采用进口的高精度和高可靠的定向传感器，使整个系 统的测量精度和可靠性大大提高；
入靶点
特点二：数据更新快，有利于现场定向。
特
司钻房司显数据显示
井 下 仪 器 安 装 图
地面仪器
井下仪器
MWD井下仪器
WELLDOWN-MWD测量系统由井下系统、地面接 收处理系统、软件系统三大系统组成
WELLDOWN-MWD测量系统
地面接收处 理系统
井下系统
软件系统
一、井下系统组成部分示意图 5.电池短节
2.扶正器
1.脉冲发生器总成 4.井斜探管 3.伽玛探管
2、定向探管的测量精度
井斜测量精度：±0.1° 方位测量精度：±1° 重力工具面测量精度：±1° 磁性工具面测量精度：±1°
3、伽玛探管的测量精度： 测量范围：0-400API 灵敏度：2／API
测量精度：±5%
分辨率：173mm(6.8″) (薄井壁8″井眼，50%)
一、 二、
企业简介 产品概述
三、 系统功能及组成 四、 五、
系统指标 系统特色
山东威尔德石油科技有限公司是以研 究、开发、制造石油化工装备为主的民 营股份制企业 。
WELLDOWNMWD是山东威尔德 石油科技有限公司引 进美国技术并具有自 主知识产权的新一代 无线随钻测量系统。
无线随钻MWD浅层井应用及故障处理
无线随钻MWD浅层井应用及故障处理无线随钻（MWD）技术是一种在钻井作业中用于测量和传输地层数据的技术。
它使用传感器和测量工具来测量井深、方位、倾角、温度和压力等参数，并将数据通过无线方式传输到地面上的接收系统。
MWD技术在浅层井中具有广泛的应用，它可以提供实时的井下数据，帮助工程师和操作人员更好地了解井内情况，并做出相应的调整和决策。
浅层井通常是指井深较浅的石油或天然气井。
由于井深相对较浅，对井的测量和控制要求相对较低，因此MWD技术是一个非常适合浅层井应用的工具。
MWD技术可以提供实时的方位和倾角数据，帮助工程师和操作人员准确地定位井眼，并控制钻井过程。
MWD技术还可以测量井下温度和压力等参数，帮助工程师和操作人员更好地了解井内条件，以确保钻井过程的安全和高效。
由于浅层井通常有较高的含水量和高压力差等特点，MWD技术在浅层井中也可能遇到一些故障和挑战。
下面是一些常见的故障和对应的处理方法：1. 信号干扰：在浅层井中，由于大量的水和金属杂质等原因，MWD信号可能会受到干扰。
处理方法包括增加信号功率、优化信号传输方式、使用抗干扰的传感器和增加防护措施等。
2. 电池寿命：由于浅层井通常需要较长的钻井时间，MWD设备的电池寿命可能成为一个问题。
解决方法包括使用更大容量的电池、优化电池管理方法和增加充电设备等。
3. 传感器故障：在高压力和高含水量的环境下，传感器可能受到损坏或故障。
解决方法包括使用高耐压和防水的传感器、增加传感器的保护措施和定期检修和更换传感器等。
4. 通信故障：在浅层井中，无线通信可能会受到信号受阻或干扰的影响。
解决方法包括选择合适的通信频率、优化信号传输方式、增加通信设备和设施等。
5. 数据传输延迟：由于浅层井中的井深相对较浅，数据传输的距离相对较短，但仍可能存在数据传输延迟的问题。
解决方法包括优化数据传输方式、增加数据传输设备和提高数据传输速度等。
无线随钻MWD技术在浅层井中具有广泛的应用，并能帮助工程师和操作人员更好地了解井内情况，并做出相应的调整和决策。
MWD无线随钻在钻井施工中的实际应用
MWD无线随钻在钻井施工中的实际应用
钻井项目部 魏群等
吉林锐普索石油技术有限公司
一、 MWD简介：
MWD即无线随钻测量系统的简称。它由地面设备和井 下测量仪器两部分组成。地面设备包括：压力传感器、司 钻显示仪、数据处理仪、PC 机及有关连接电缆等。 井下 测量仪器主要由脉冲发生器、测量探管、电池筒、打捞头 等组成。
评语：
MWD无线随钻技术的成功应用标志着我公司钻井技术水平走向一个新的 台阶，钻井成本大幅下降，钻井技术日益成熟。在钻井市场竞争日趋激烈的 今天，为公司钻井项目长期发展提高了有力保障，培养了人才，积蓄了能，是2012年度我公司钻井项目技术成果最 为突出的一项，体现了公司领导决策英明，钻井技术人员勇于攻关，是公司 锐意进取，勇于探索精神的最好体现！
2012年度，长庆项目部共完成钻井109口，中靶率100%，共购买 电池46节，使用38节，平均每节电池使用2.37口井，使用时间均达到 180小时以上，达到了厂家出厂的使用标准。探管和脉冲各返修15次， 没有发生因定向仪器不好使而耽误生产的事情。相比去年同期，机械 钻速和钻井周期有了一定的提高。五套仪器完好程度达到100%。
总体结构框图如下图所示：
仪器串简图如下：
MWD工作原理简述：
探管把实时测得的井斜、方位、工具面、温度等参数的值按照一 定的规则进行编码，形成电压脉冲序列。当脉冲发生器接收到来自探 管的信号后，蘑菇头上提，泥浆从小限流环通过，仪器内外压力平衡， 主阀头在弹簧力的作用下被推到限流环上端，这样就限制了泥浆的流 动并导致立管压力升高；随后蘑菇头下放，堵塞小限流环，主阀头在 泥浆力的反作用下被顶起，又导致立管压力降低，从而形成压差。 此时，安装在井口的压力传感器就能检测到由此产生的泥浆压力脉冲 信号并将脉冲信号经司钻显示仪传送给数据处理仪， 通过滤波、放 大、模/数转换等处理后传给PC机，最后计算出井斜、方位、工具面、 温度等参数的值，用以指导钻井作业。
无线随钻MWD浅层井应用及故障处理
无线随钻MWD浅层井应用及故障处理无线随钻MWD测井技术是一种在钻井过程中进行井下测量的技术。
它通过在钻头下部装置传感器来测量井底的相关参数，并将数据通过无线方式传输到地面上，用于实时监测井下工况，并做出相应的调整。
与传统的有线MWD技术相比，无线随钻MWD技术具有以下优势：1. 降低成本：无线随钻MWD技术不需要使用有线电缆来传输数据，减少了电缆的成本和维护费用。
2. 提高效率：无线随钻MWD技术可以实时传输数据到地面，减少了数据处理和解释过程中的时间延迟，提高了钻井作业的效率。
3. 增加安全性：由于无线随钻MWD技术不需要使用有线电缆，可以避免电缆因钻井作业中的扭转和撞击而断裂，减少了事故的发生概率，提高了作业安全性。
在浅层井应用中，无线随钻MWD技术可以用于以下方面：1. 井身定位：通过测量井底的方向和倾角等参数，可以确定井身的位置，用于地质勘探和井身建模等工作。
2. 地层解释：通过测量井底的地层参数，如地层电阻率、自然伽马射线等，可以进行地层解释，帮助判断地层结构及性质。
3. 井底状况监测：通过测量井底的钻头转速、冲击力等参数，可以实时监测钻井作业的状况，及时调整钻井参数，保证钻井作业的质量。
无线随钻MWD技术在应用中可能会遇到以下故障问题：1. 信号中断：由于井底环境的复杂性，如高温、高压等，会对无线信号传输造成干扰甚至中断。
这时，需要采取合理的措施，如增加信号放大器等，以保证信号的传输质量。
2. 电池寿命问题：由于无线随钻MWD设备需要通过电池供电，而在长时间的钻井作业中，电池寿命可能不足以支持完整的测井过程。
需要在钻井前充分测试和备用电池，以确保设备的稳定工作。
3. 数据丢失：由于无线信号传输的不稳定性，有时候可能出现数据丢失的情况。
在遇到这种情况时，需要及时通知井下工作人员，以便及时补救和处理。
无线随钻MWD技术在浅层井应用中具有较多的优势，在提高钻井作业效率和安全性方面具有重要的作用。
MWD无线随钻测斜仪
ZW-MWD无线随钻测斜仪产品介绍一，概述在地质钻探、石油钻井中，特别是受控定向斜井和大位移水平井中，随钻测量系统是连续监测钻井轨迹、及时纠偏必不可少的工具。
MWD无线随钻测斜仪是一种正脉冲的测斜仪，利用泥浆压力变化将测量参数传输到地面，不需要电缆连接，无需缆车等专用设备，具有活动部件少，使用方便，维修简单等优点。
井下部分是模块状组成并具有柔性，可以满足短半径造斜需要，其外径为48毫米，适用于各种尺寸的井眼，而且整套井下仪器可以打捞。
MWD无线随钻系统创造了多项钻井指标，钻井提速效果明显。
近年来，随钻测量及其相关技术发展迅速，应用领域不断扩大，总体趋势是从有线随钻逐渐过渡到无线随钻测量，并且随钻测量的参数不断增多，大力发展无线随钻测量技术是当前石油工程技术发展的一个主要关注方向。
在新型MWD仪器方面，国外各大公司厂家近几年也推出了更具特色、能满足更高要求的仪器，如：美国NL Sperry-Sun 公司、Scientific Drilling 公司和法国Geoservice等公司为了满足欠平衡钻井施工的需要，各自开发出了电磁波无线随钻测量系统，可以加挂自然伽马测井仪器进行简单地层评价。
Sperry-Sun公司的Solar175TM高温测量系统，能在175℃的高温环境下可靠地测量定向参数和伽马值，耐温能力高达200℃，耐压能力高达22000psi。
Anadrill公司推出了具有创历史意义的新型无线随钻测量仪器PowerPulserTM。
采用全新的综合设计方案，简化了维修程序，现场操作简单，可以实现平均无故障时间1000h的目标；采用连续波方式传送脉冲信号，压缩编码技术使数据传输的速度提高了近10倍。
国内多家公司及研究院所正在致力于无线随钻测量技术的研究，开发出了有限的几种无线随钻测量仪器，并投入到商业化运营，从石油工程的市场需求来看，无线随钻测量技术仍然具有较大的发展空间。
本文全面介绍了国内外无线随钻测量技术的主要进展和应用现状，并指出了各类仪器的应用特点，针对各类仪器的使用情况，提出了无线随钻测量技术的发展思路，对提高国内无线随钻测量技术水平具有重要的意义。
无线随钻MWD现状
美 国 圣 地 亚 国 家 实 验 室 已 研 制 成 功 并 试 验 了 用 于 的 光 纤 遥 测 系 统 。 使 用 的 光 纤 电 缆 Ｍ Ｗ Ｄ Ｍ Ｗ Ｄ 很 细 小 ， 成 本 低 ， 在 钻 井 液 中 只 能 短 时 间 使 用 ， 磨 损 图 钻 井 液 正 脉 冲 方 式 工 作 原 理 示 意 １ 后 即 被 冲 走 。 在 美 国 天 然 气 研 究 所 的 测 试 中 ， 光 纤 的 钻 井 液 经 泄 流 阀 和 无 磁 钻 铤 上 的 泄 流 孔 流 至 井 眼 遥 测 深 度 达 到 ， 数 据 传 送 速 率 约 为 ／ ， ９ １ ５ ｍ １ Ｍ ｂ ｓ 环 空 ， 从 而 引 起 钻 柱 内 部 的 钻 井 液 压 力 降 低 ， 地 面 连 比 他 商 用 随 钻 遥 测 技 术 快 个 数 量 级 。 ５ 续 检 测 立 管 压 力 的 变 化 ， 通 过 译 码 转 换 可 获 得 不 同 其 的 测 量 数 据 。 泄 流 阀 的 动 作 由 探 管 编 码 的 测 量 数 据 主 要 进 展 和 应 用 现 状 通 过 驱 动 控 制 电 路 实 现 。 钻 井 液 负 脉 冲 方 法 工 作 原３ 、 、 随 着 定 向 井 水 平 井 分 支 井 及 大 位 移 井 等 特 殊 理 如 图 所 示 。 ２ 工 艺 钻 井 技 术 的 迅 猛 发 展 ， 世 界 各 大 石 油 公 司 的 无 线 随 钻 测 量 技 术 日 趋 完 善 ， 其 研 制 并 在 现 场 使 用 的 仪 器 已 达 到 系 列 化 ， 并 得 到 推 广 应 用 。 回 收 式 系 统 该 系 统 由 斯 伦 犛 犾 犻 犿 犘 狌 犾 狊 犲 犕 犠 犇 贝 谢 公 司 开 发 ， 在 意 大 利 油 田 Ｖ ｉ ｌ ｌ ａ ｆ ｏ ｒ ２ ｔ ｕ ｎ ａ Ｔ ｒ ｅ ｃ ａ ｔ ｅ 应 用 时 ， 、 解 决 了 深 水 平 井 作 业 面 临 的 高 温 高 压 难 ［ ］ ５ 题， 钻 成 了 井 深 、 井 斜 角 的 水 平 井 ， ６ ４ ２ １ ｍ ８ ９ ． ６ ° 图 钻 井 液 负 脉 冲 方 式 工 作 原 理 示 意 ２ 创 造 了 在 垂 深 、 井 斜 角 的 条 件 下 水 ６ ０ ６ ２ ｍ ８ ５ ° ９ ０ ° ～ 电 磁 波 传 输 方 式 平 钻 进 的 世 界 纪 录 。 ２ ２ １ ８ ４ ｍ 电 磁 波 信 号 传 输 主 要 依 靠 地 层 介 质 来 实 现 。 井 （ ） 系 统 由 犕 犠 犇 犎 犈 犔 犕 犠 犇 Ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ 下 仪 器 将 测 量 的 数 据 加 载 到 载 波 信 号 上 ， 测 量 信 号 Ｃ 公 司 开 发 的 用 于 恶 劣 环 境 的 Ｍ Ｗ Ｄ ｏ ｍ ｕ ｔ ａ ｌ ｏ ｐ ｇ 随 载 波 信 号 由 电 磁 波 发 射 器 向 四 周 发 射 。 地 面 检 波 （ ） 系 统 包 括 定 向 探 测 器 、 高 温 方 位 伽 马 Ｈ Ｅ Ｌ Ｍ Ｗ Ｄ 器 将 检 测 到 的 电 磁 波 中 的 测 量 信 号 卸 载 之 后 通 过 仪 ， 、 环 境 恶 劣 度 测 量 和 井 眼 ／ 环 空 压 力 探 测 器 ， 能 在 ［ ］ １ 解 码 、 计 算 得 到 测 量 数 据 。 、 的 井 下 环 境 中 稳 定 工 作。 目 前 ， １ ８ ０ ℃ １ ７ ２ Ｍ Ｐ ａ 该 传 输 方 式 的 优 点 是 数 据 传 输 速 度 较 快 ， 适 合 该 系 统 已 在 墨 西 哥 和 美 国 进 行 了 广 泛 的 现 场 试 验 ， 在 普 通 钻 井 液 、 泡 沫 钻 井 液 、 空 气 钻 井 和 激 光 钻 井 等 在 钻 井 液 密 度 达 ／ 、 井 下 温 度 超 过 １ ． ８ ７ ｋ Ｌ １ ７ ０ ℃ ｇ ［ ， ］ ４ ６ 钻 井 施 工 中 传 输 定 向 和 地 质 资 料 参 数 ； 其 缺 点 的 井 中 成 功 作 业 。 是 地 层 介 质 对 信 号 的 影 响 较 大 ， 低 电 阻 率 地 层 电 磁 随 钻 测 量 系 统 该 系 统 由 俄 罗 斯 沙 玛 拉 地 犣 犜 犛 波 不 能 穿 过 ， 电 磁 波 传 输 的 距 离 也 有 限 ， 不 适 合 深 井 平 线 公 司 生 产 ， 其 涡 轮 发 电 机 的 工 作 转 速 为 ８ ０ ０ ～ 施 工 。 ／ ， 额 定 泵 流 量 为 ／ 。 年 ｍ ｉ ｎ ３ ０ ７ ５ Ｌ ｓ ２ ０ ０ ４ ３ ０ ０ ０ ｒ ～ ［ ］ ８ 声 波 传 输 方 式 月 ， 电 磁 波 无 线 随 钻 测 量 系 统 在 胜 １ ０Ｚ Ｔ Ｓ １ ７ ２ Ｍ ２ ． ３ 油 田 辛 斜 井 进 行 了 性 能 测 试 ， 该 井 地 层 电 声 波 遥 测 是 利 用 声 波 传 播 机 理 ， 不 需 要 通 过 钻 利 １ １ ０ ８ 率 · ， 在 以 浅 能 有 效 发 送 和 接 井 液 循 环 。 当 钻 柱 、 钻 头 与 井 底 相 互 作 用 时 ， 钻 柱 中 阻 ２ ４ ｍ １ ６ ０ ０ ｍ ～ Ω 数 据 数 据 的 可 信 度 高 重 复 性 强 传 输 速 率 快 ， 、 、 。 出 现 纵 向 弹 性 波 ， 通 过 钻 杆 将 声 波 或 地 震 信 号 传 输 收 在 井 深 时 ， 由 于 泵 排 量 只 有 ／ ， 达 至 地 面 。 声 波 传 输 监 测 的 主 要 参 数 是 岩 石 破 碎 工 具 但 ２ ２ ５ ０ ｍ ２ ６ ． ８ Ｌ ｓ 到 额 定 要 求 ， 涡 轮 发 电 机 不 能 正 常 供 电 ， 无 法 正 常 的 回 转 频 率 ， 。 其 中 主 要 是 牙 轮 的 振 动 谐 波 由 于 牙 不 作 。 从 该 次 试 验 情 况 看 ， 该 系 统 的 发 射 功 率 较 高 ， 轮 的 振 动 幅 值 和 频 率 与 其 磨 损 程 度 具 有 相 关 性 ， 据 工 以 设 定 较 低 的 发 射 频 率 ， 在 电 阻 率 较 低 的 地 层 中 此 可 以 判 断 工 具 的 状 态 。 当 钻 进 过 程 保 持 不 变 时 ，可 果 良 好 ， 能 够 保 证 一 定 的 传 输 距 离 ， 经 过 改 进 可 以 信 号 的 幅 值 变 化 情 况 还 可 以 反 映 岩 石 的 力 学 性 质 。效 国 内 大 部 分 油 田 使 用 。 采 用 该 传 输 方 式 的 优 点 是 随 钻 数 据 传 输 速 率 较 快 ，在 电 磁 随 钻 测 量 系 统 （ ／ ） 该 可 以 达 到 ／ ； 缺 点 是 信 号 衰 减 快 ， 钻 杆 内 每 隔 犈 犕 犕 犠 犇 犜 狉 犲 狀 犱 犛 犈 犜 １ ０ ０ ｂ ｓ 统 由 公 司 开 发 ， 年 月 开 始 进 ， 需 要 安 装 一 个 中 继 站 传 送 的 信 息 量 系 Ｗ ｅ ａ ｔ ｈ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｄ ２ ０ ０ ４ １ ４ ０ ０ ５ ０ ０ ｍ ～
无线随钻MWD浅层井应用及故障处理
无线随钻MWD浅层井应用及故障处理无线随钻MWD技术是近年来发展起来的新型测量技术，它解决了传统钻井过程中需要停止作业进行测量、数据传输不方便等问题，大大提高了钻井效率和精度。
本文将重点介绍无线随钻MWD在浅层井中的应用及故障处理方法。
1. 钻进过程中的测量传统钻井过程中，需要停止钻进过程进行测量，一次测量周期至少需要数小时，大大降低了钻井效率。
而无线随钻MWD技术则可以在钻进过程中实时测量地层参数，提高了钻井效率和精度，同时减少了测量带来的钻井时间损失。
2. 地层物性的分析无线随钻MWD技术可以实时测量井壁压力、温度、液位等参数，从而推算出地层物性参数，如地层构架、裂缝情况、孔隙度等，为后续钻井过程的判断和决策提供了有力的科学依据。
3. 钻井液参数的监测钻井液对钻井过程和井下设备起到重要的作用，因此对其参数的监测十分重要。
无线随钻MWD技术可以实时监测钻井液的密度、粘度、PH值等参数，及时发现问题并采取措施，确保钻井过程的安全和高效。
1. 电池耗尽无线随钻MWD设备在工作过程中，需要不断提供能量支撑。
当设备电池耗尽时，设备无法正常工作，需要及时更换电池。
同时，可通过降低设备的功率等方式，延长设备的使用时间。
2. 信号干扰无线随钻MWD设备需要在复杂的工作环境下工作，如地下、井下等，容易受到信号干扰。
在遭受信号干扰时，可以通过调整设备的工作频率、增加信号强度等方式，消除信号干扰的影响。
3. 设备损坏总之，无线随钻MWD技术在浅层井中的应用非常广泛，可以大大提高钻井效率和精度。
同时，针对设备出现的故障，也需要及时处理，确保设备的正常运行。
MWD无线随钻测斜仪
MW无线随钻测斜仪、作用及功能美国SPERRY-SUN司生产的定向MW随钻测量仪器（简称“DWD）, DW无线随钻测斜仪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和水平井中，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MW无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无线随钻测量仪器是由地面部分(MPSF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、脉冲发生器和涡轮发电机总成、无磁短节)及辅助工具、设备组成。
(1) MPSR计算机和磁卡软件包MPSF计算机是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、井斜角、井斜方位角等信息的直观显示。
一种新型的MWD无线随钻测量系统
司钻阅读器ｌ ｌ图形记录仪
图１系统框图
该系统通过无磁钻铤中井下仪器测量短节的传感 器感受定向数据，包括井斜角、方位角、工具面等井下
图２旋转阀脉冲发生器系统组成框图
该脉冲发生器采用自适应反馈控制系统，当外界 原因使被控量偏离期望值而出现偏差时，会产生一个
第一作者简介：李军，男，１９６８生，工程师，１９９６年毕业于石油大学计算机应用技术专业，现在胜利油田钻井工艺研究院自动化所工作，主要从事 ＭｗＤ／ＬｗＤ随钻测量仪器的研究开发和现场应用工作。邮编：２５７０１７
·３０·
·仪器设备·
石油仪器
ＰＥ，ｒＲＯＬＥＵＭ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ
２００６年０４月
一种新型的ＭｗＤ无线随钻测量系统
李 军 马 哲 杨锦舟 韩建来
（胜利油田钻井工艺研究院 山东东营）
摘 要：文章介绍了一种新型的ＭｗＤ无线随钻测量系统（ＡＰｓ旋转阀定向测量系统）的结构组成与工作原理，阐述了 该系统中旋转阀脉冲发生器的功能特点，分析了该系统在现场应用中出现的问题，提出阀系结构的技术改进及软件升级 的具体方法，通过现场实践，该系统能够满足应用需求，具有广泛的应用前景。 关键词：ＭｗＤ；工作原理；旋转阀脉冲发生器；控制模块
３技术改进
３．１阀系结构改进 阀系结构的改进有以下几方面：脉冲发生器的定
子、转子倒置设计，降低了转子克服泥浆流量转动的驱 动扭矩；改变转子结构以达到减少液体阻力的作用；脉 冲驱动模块中的驱动轴直径改细，以减小加在轴上的 应力，提高驱动能力的目的；电子控制电路增加数字滤 波功能，达到消除噪声的目的。改进后定子转子结构 示意如图５所示。
在高１０平１井、辛５３斜６井上使用该系统时发 现：在供电电池仍有余量的情况下，实际使用时电池能 量却已耗完，经过分析认为：在正常钻进过程中，钻柱 内高压泥浆作用在转子上表面，产生侧向波努力，阻止 转子进行正常的开关动作，使得需要消耗更多的电池 能量去驱动转子的开关，即控制电路不断试图打开关 闭转子状态，能耗过大造成电池能量耗完。
无线随钻MWD的使用
2)检测探管与压力传感器： 先把探管连接到数据处理仪，司钻显示 器也连接到数据处理仪上，再把MWD软件运 行起来，在通讯栏里先选择端口再点击连接， 在测试与标定栏里点击探管采样测试和探管 脉冲测试，测试正常后，再把压力传感器连 接到司钻显示器上，退出探管采样测试和探 管脉冲测试，在通讯栏里再点击采样，然后 用硬物推击压力传感器，若出现脉冲则说明 压力传感器正常。
2.MWD的工作原理：
采用钻井液正脉冲的MWD的工作原理是：钻井 液从限流环与蘑菇头形成的环行空间之间流过，当 脉冲发生器工作时蘑菇头伸出，停一下，然后回到 原位，短时的蘑菇头伸缩就产生了压力脉冲。地面 上的压力传感器检测到来自井下的钻井液脉冲信息， 通过计算机处理后就得到了井斜角、方位角、工具 面角及其它信息。 正是由于这种工作方式，而导致地面的数据出来 滞后，所以在定向钻进时要求先稳定钻压然后再根 据工具面来调整钻压，只有这样才能稳定工具面。
无线随钻MWD的现场使用
鲁利华
现在由于大斜度井、水平井的施工难点 主要是轨迹控制，合理的井身剖面可以很好 地完成该井的施工任务，而轨迹控制就是要 求实际轨迹与设计诡计相符合。在钻大斜度 井、水平井时所用的主要测量工具就是无线 随钻测量系统，而我们最常用的是无线随钻 MWD。下面就无线随钻MWD的情况简单介 绍一下。
4.无线随钻仪器MWD使用时的常见故障 及排除方法：
通过这几年的无线随钻仪器MWD的使用，出 现的一些故障现象及排除方法总结如下：
无线随钻仪器在井口测试正常，但下入450米左右后， 再测试时没有信号。此现象是由于脉冲发生器胶囊缺油 而压力不够或者是由于钻杆内有东西堵塞所造成的。只 有更换脉冲发生器和检查钻杆才可以。 无线随钻仪器在井口测试正常，下钻时测试也正常，但 钻进一段距离后没有了信号。此现象大多是由于钻井液 含砂量过高而导致脉冲发生器没法工作。而钻井液含砂 量过高是由于除砂器和离心机没开造成的，必须先降低 钻井液含砂量后，再大距离活动钻具，仪器可恢复正常。 若不行则只有起钻后，冲洗换脉冲发生器才可以。
无线随钻MWD浅层井应用及故障处理
无线随钻MWD浅层井应用及故障处理无线随钻测井仪（Measurement While Drilling, MWD）是一种能够在钻井过程中实时采集井下数据的测井工具，它能够提供关键的地下参数，包括钻井方向、井深、钻头状态以及地层信息等。
与传统的有线测井工具相比，无线随钻MWD具有操作灵活、实时性强、安装简易等优点，被广泛应用于浅层井。
在浅层井中，无线随钻MWD主要有以下几个应用方面：1. 钻进导航：无线随钻MWD可以实时测量钻井方向，提供钻井航线的信息，帮助钻井工程师确定井眼轨迹以及钻头位置，从而引导钻井工具准确地进入目标地层，提高钻进效率和成功率。
2. 钻井参数监测：无线随钻MWD可以测量井深、钻头转速、钻井压力等关键的钻井参数，并将数据实时传输至地面监控中心，工程师可以通过监测这些参数来了解井下工况，实时调整钻井操作，确保井筒的稳定性和钻进效果。
3. 地层分析：无线随钻MWD可以利用测井曲线和地层参数，进行地层分析和评价。
通过测量和解释不同的地层特征，如电阻率、自然伽玛、声波速度等，工程师可以获取地层的流体性质、岩性、含油气性等信息，为后续的油气勘探和生产提供重要参考。
在应用无线随钻MWD的过程中，可能会遇到一些故障情况，需要及时处理和解决。
常见的故障及处理方法如下：1. 信号丢失：由于地层特殊情况或者设备故障，无线随钻MWD可能会出现信号丢失的情况。
此时，需要检查无线传输设备和天线连接是否正常，或者尝试改变无线传输频率和功率等参数。
2. 数据异常：在实时数据传输过程中，如果发现数据异常或者不连续，可能是因为测井仪器故障或者信号干扰等原因。
此时，可以尝试重新启动测井工具和接收器，检查传输链路的稳定性，或者等待一段时间后再次尝试。
3. 电池耗尽：由于无线随钻MWD需要内部电池供电，如果电池耗尽可能会导致设备无法正常工作。
在钻井前，需要确保电池充满，并在需要时随时更换电池。
4. 天线损坏：天线是无线随钻MWD的重要组成部分，如果天线受损可能会导致信号质量下降或者完全信号丢失。
MWD无线随钻测斜仪在钻井中的应用
MWD无线随钻测斜仪在钻井中的应用【摘要】在地质钻探、石油钻井中，随钻测量系统是连续监测钻井轨迹、对井眼轨迹进行及时调整必不可少的测量工具。
特别是定向井、水平井工程中，随钻测量系统的应用更为广泛。
【关键词】MWD无线随钻测斜仪；钻井；正脉冲；钻井液；监测一、MWD无线随钻测斜仪概述（一）MWD无线随钻测仪结构及工作原理海蓝YST-48R型MWD无线随钻测斜仪由地面设备和井下仪器两部分组成。
地面设备包括压力传感器、专用数据处理仪、远程数据处理器、电缆盘等。
井下测量仪器主要由定向探管、伽玛探管、电池、脉发生器、打捞头、扶正器等。
该仪器以钻井液作为信号传输通道，通过定向探管中的磁通门传感器和重力加速度传感器来测量井眼状态（井斜、方位、工具面等参数），并由探管内的编码电路进行编码，将数码转换成与之对应的电脉冲信号。
这一信号通过功率放大，并驱动电磁机构控制主阀头与限流环之间的泥浆过流面积，由此产生钻柱内泥浆压力的变化。
在主阀头提起时，钻柱内泥浆可以顺利通过限流环；在主阀头压下时，泥浆流通面积减小，从而在钻柱内产生了一个正的泥浆压力脉冲。
主阀头提起或压下的时间取决于脉冲信号，从而控制了泥浆脉冲的宽度和间隔。
安装在立管上的压力传感器可以检测到这个脉冲序列，再由远程数据处理器完成对泥浆脉冲的采样、滤波、识别、编码和显示，并将相关数据传送给专用数据处理仪进行解码处理。
（二）MWD仪器的精确度1、井斜测量精度：±0.1°；2、方位测量精度：±1°（井斜大于5°）；3、重力工具面测量精度：±1°；4、磁性工具面测量精度：±1°；5、工作温度范围：0℃～90℃；二、MWD无线随钻测仪的优点1、YST-48R以钻井液为信号载体，能在不间断钻井作业的情况下，及时获得井眼轨迹的各种监测参数，从而有效控制井眼轨迹的走向。
2、克服有线随钻不能应用于转盘钻进的缺点，而能有效地应用于深井、大位移井、导向钻井、水平井和侧钻水平井。
MWD原理
MWD是一种由井下涡轮发电机供电的无线随钻测量系统
MWD是一种由井下涡轮发电机供电的无线随钻测量系统。
该仪器是将探管传感器测得的井下参数按照一定的编码，产生脉冲信号，该脉冲信号控制脉冲发生器蘑菇头伸缩，从而控制蘑菇头与限流环之间的泥浆流通面积。
在蘑菇头缩回时，钻柱内的泥浆可以顺利地从限流环通过；在蘑菇头升起时，泥浆流通面积减少，从而在钻柱内产生了一个正的泥浆压力脉冲。
接在立管上的压力传感器，将接收到的压力信号转换为电信号，经过防爆箱、接口箱传给计算机，进行信号滤波、解码、计算，得出井下测量参数。
蘑菇头与限流环之间的泥浆流通面积决定着信号的强弱，选用不同尺寸的限流环能够使该仪器在不同的井眼、不同排量、不同井深的工作环境中，均能得到理想幅值的压力信号。
结论：综上所述常规MWD需在停止旋转的状态下进行井斜和方位的测量，但对于地质导向中使用的MWD+LWD，应具备旋转测量的功能，但精度应该没有在静止状态下测量的结果高,一般都是静止测量为准，动态测量只是钻进中参考。
对于利用泥浆传输测量的数据的MWD，则必须在开泵的情况下传输数据。
FEWD无线随钻测井系统介绍及应用
FEWD无线随钻测井系统介绍及应用摘要：FEWD是一种无线随钻地质评价测量系统，其主要功能是随钻测井。
本文针对利用该FEWD形成的随钻测井技术，介绍了该技术涉及到的常用井下仪器组合、常用钻具组合，并以哈利伯顿公司的FEWD的地质参数无线随钻测量系统应用为例，介绍了该技术在国内油田上的应用情况，具有一定的推广价值。
一、引言FEWD(Formation Evaluation While Drilling)是随钻地质评价测量系统的简称，主要功能是随钻测井，由测井传感器、定向工程参数传感器、钻具振动传感器等部分组成，可以实时获得地层自然伽玛、电阻率、补偿中子孔隙度、岩石密度四道地质参数和井斜角、方位角、磁/高边工具面角等工程参数，同时仪器自动记录井下钻具的震动情况，当井下钻具的振动超过允许的范围时，井下仪器优先将该钻具剧烈振动的信息传递至地面，以警示施工人员采取措施减振、预防井下复杂情况或井下事故的发生。
FEWD的一项重要功能即随钻测井，哈利伯顿生产的FEWD无线随钻测井系统将地质参数测量传感器与定向工程参数传感器组合在一起，组成随钻测量/测井系统，除实时测量定向施工所需要的工程参数外，还可以实时提供井下地质参数。
目前已应用于油田测井工作中，效果显著。
二、主要应用技术1.钻井工具介绍和常规钻井技术和导向钻井技术相比，地质导向钻井技术除了使用的仪器有较大的区别外，在使用钻井工具方面也有很大的差别。
由于地质导向钻井技术是在导向钻井技术的基础上发展起来的，因此地质导向钻井技术所用的一些工具自然也包含了导向钻井所用的工具，同时也包含其它的通用钻井工具。
FEWD施工过程中主要以动力钻具为钻进工具的导向钻具组合为主，根据施工的需要，需要在小范围内对轨迹进行微调有时也采用可变径稳定器为主的旋转导向钻具组合。
FEWD随钻测井施工，配合导向马达工艺技术和高效钻头，构成全新钻井工艺模式，能实现各井眼轨迹工艺段的连续作业施工。
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・仪器设备・一种新型的MWD 无线随钻测量系统李 军 马 哲 杨锦舟 韩建来(胜利油田钻井工艺研究院 山东东营)摘 要:文章介绍了一种新型的MWD 无线随钻测量系统(APS 旋转阀定向测量系统)的结构组成与工作原理,阐述了该系统中旋转阀脉冲发生器的功能特点,分析了该系统在现场应用中出现的问题,提出阀系结构的技术改进及软件升级的具体方法,通过现场实践,该系统能够满足应用需求,具有广泛的应用前景。
关键词:MWD ;工作原理;旋转阀脉冲发生器;控制模块中图法分类号:TE271,TP393 文献标识码:B 文章编号:100429134(2006)022*******0 引 言随着国内钻井技术的不断发展,随钻测量(MWD ———Measurement While Drilling )仪器的需求也不断增加。
目前,国内无线随钻测量仪器的种类多种多样,市场竞争对无线随钻测量仪器的要求也越来越高。
我们针对MWD 仪器现场使用中出现的各种问题,提出了一种新的设计思路,通过引进美国APS 公司的旋转阀式脉冲发生器,与我们自行研制出来的电子测量短节配套,由锂电池组供电,组成了一种新型的MWD 无线随钻测量系统(APS 旋转阀定向测量系统),通过现场应用,取得了一定的应用经验。
针对现场出现的问题,对该系统进行了技术改进,并在现场应用中取得了较好的效果。
1 结构组成及工作原理新型MWD 无线随钻测量系统由井下测量系统和地面处理系统两部分组成,系统框图如图1所示。
图1 系统框图该系统通过无磁钻铤中井下仪器测量短节的传感器感受定向数据,包括井斜角、方位角、工具面等井下信息,由测量短节计算储存并传输至APS 旋转阀脉冲发生器电路控制模块,这些井下信息转化成泥浆脉冲信号,以编码的形式传输到地面接收系统。
地面系统中的压力传感器将泥浆脉冲信号转换成4mA ～20mA 的电信号,通过电缆传输到地面接口系统,信号处理电路接收到此信号后,自动地进行数模转换,降躁,滤波等处理。
然后,将信号传输给图形记录仪,可以图形方式记录下来;同时,将信号传输给上位机译码系统,译码系统根据译码规则将信号转换成井斜、方位、工具面等数据,并在上位机及钻台司钻阅读器上显示出来,给定向井工程师提供实时可靠的井下情况。
1.1 井下测量系统井下测量系统由旋转阀脉冲发生器、供电系统、电子测量短节三部分组成。
(1)旋转阀脉冲发生器[1]旋转阀脉冲发生器是目前钻井行业中唯一的一种电子式脉冲发生器,通过电子软件控制,具有多种输出方式,其工作原理为:阀系中的转子在受控驱动下产生与定子的相对运动,实现对通道内流体的阻流作用而产生正压力脉冲。
该脉冲发生器组成框图如图2所示。
图2 旋转阀脉冲发生器系统组成框图该脉冲发生器采用自适应反馈控制系统,当外界原因使被控量偏离期望值而出现偏差时,会产生一个 第一作者简介:李 军,男,1968生,工程师,1996年毕业于石油大学计算机应用技术专业,现在胜利油田钻井工艺研究院自动化所工作,主要从事MWD ΠLWD 随钻测量仪器的研究开发和现场应用工作。
邮编:257017・03・ 石 油 仪 器PETROLEUM INSTRUMENTS 2006年04月 相应的控制作用去减小或消除这个偏差,使被控量与期望值趋于一致[2]。
即旋转阀脉冲发生器电子控制模块在控制电机驱动转子转动的同时,通过电机内霍尔电子传感器监测转子的转动位置,如果未达到所期望的位置,即反馈到控制电路,继续驱动转子转动,达到预想状态。
阀系是由转子和定子组成,定子相对固定,转子有四个叶轮,定子中有四个泥浆流通孔道,转子的四个叶轮与定子的四个泥浆流通孔道对齐时为关闭状态,对泥浆有阻碍作用,通道完全释放为打开状态。
当井下电子测量短节测量井下数据后,传送到旋转阀脉冲器电子控制部分,控制直流马达驱动转子转动到关闭位置,保持一定时间后,又转回到初始位置;转子与定子的相对运动阻碍泥浆在钻铤内的流动,从而产生正脉冲泥浆压力脉冲信号。
阀系定子转子产生正压力脉冲示意如图3所示。
图3 阀系定子转子产生正压力脉冲示意图转子处于关闭与打开不同位置时,对管柱内流体产生限流作用的压力值之差为脉冲器产生的压力波幅值(即信号强度)。
由于阀系的特殊结构,小球堵漏剂不影响仪器的正常工作。
脉冲驱动模块包括直流伺服电机、变速箱、连轴器等机械部件完成机械传动功能。
其特点是采用磁耦合连轴器进行传矩传动,通过软件可以设置或改变电机的驱动电流来实现高排量下的扭矩控制。
电子控制模块采用智能自学习控制方法,具有脉冲调整智能解卡功能,即由控制模块连续监视脉冲器转子的开、闭状态位置以保证脉冲器在每个脉冲驱动信号作用下产生一个完整脉冲(转子实现一次关闭打开),当转子遇阻卡住的情况下,能够恢复到全开全关的位置;在脉冲器不产生脉冲的闲置状态下,监视转子位置的功能,已经发现在某些流量条件下,脉冲器本身产生的压差会引起转子关闭的趋势,控制软件监视转子的位置,保证在不发脉冲期间,调整转子向打开方向漂移,使其处于全开状态;此外,还具有工作参数存储功能(包括最大温度、脉冲数、电池电压,脉冲器的开关次数等)。
流量开关是一种电子开关(压电传感器),利用一种专利算法,通过监视泥浆泵产生的压力波动来检测流量,它是通过变化的压力驱动(在静压下不响应),当流体压力大于1PSI 时,频率为1Hz ～10Hz 的流量频率重复25s 后压力开关闭合,激励力持续25s 后流量开关闭合,激励力停止10s 后流量开关断开,可以通过软件设置激励力的门槛与频率范围以适应不同的工作要求,流量开关的门槛及频率设置参考曲线如图4所示。
图4 流量开关压力门槛及频率设置软件设置参数3、4、5、6分别对应0.5、1、1.5、2PSI 这是流量开关打开门槛压力值及关闭门槛压力值的范围,如果压力开关模块在低频下不关闭,可以增加流量开关关闭门槛压力值。
(2)供电系统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。
单D 电池可连续工作100h (工具面方式);双D 电池可连续工作150h 以上(工具面方式)。
(3)电子测量短节电子测量总成由传感器短节和电路测量短节组成,传感器短节内装有具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井斜角(0～180°)、方位角(0～360°)和工具面角(井斜<3°,显示磁工具面角TTF 0～360°;井斜>3°,显示重力工具面角GTF 0～180°L 或GTF 0～180°R )、磁场强度、井底的温度。
计算机进行编码后送到旋转阀脉冲发生器的控制电路驱动转子转动,产生正泥浆压力脉冲传输到地面检测系统。
同时在地面通过按设定的时序开停泥浆泵,操作人员可获得全测量和开、关工具面等。
泥浆脉冲信号传输为正脉冲传输方式[3],将测量数据通过泥浆传输至地面。
1.2 地面处理系统该系统由立管压力传感器、信号传输电缆、地面接口箱、司钻阅读器、计算机、上位机软件组成。
其功能・13・ 2006年 第20卷 第2期 李 军等:一种新型的MWD 无线随钻测量系统是把由井下脉冲发生器传上来的信号(约0.1MPa ～1MPa )从立管压力(20MPa )中解读出来,并完成处理和实时显示。
2 使用中出现的问题及分析2.1 在井下工作过程中出现憋泵现象,脉冲发生器转子及定子冲蚀严重经过分析认为:该现象与转子的自由运转状态有关,由于波努力的存在,转子不能正常全开全闭,转子受控关闭后没有回到初始位置,造成轻微的憋泵现象;转子不能正常全开全闭,造成转定子处泥浆流道面积变小,泥浆流速升高,造成冲蚀。
2.2 脉冲发生器能耗过高在高10平1井、辛53斜6井上使用该系统时发现:在供电电池仍有余量的情况下,实际使用时电池能量却已耗完,经过分析认为:在正常钻进过程中,钻柱内高压泥浆作用在转子上表面,产生侧向波努力,阻止转子进行正常的开关动作,使得需要消耗更多的电池能量去驱动转子的开关,即控制电路不断试图打开关闭转子状态,能耗过大造成电池能量耗完。
3 技术改进3.1 阀系结构改进阀系结构的改进有以下几方面:脉冲发生器的定子、转子倒置设计,降低了转子克服泥浆流量转动的驱动扭矩;改变转子结构以达到减少液体阻力的作用;脉冲驱动模块中的驱动轴直径改细,以减小加在轴上的应力,提高驱动能力的目的;电子控制电路增加数字滤波功能,达到消除噪声的目的。
改进后定子转子结构示意如图5所示。
图5 改进后定子转子示意图3.2 软件升级新改进的控制软件版本具有调整暂停功能以保护电池及伺服电机,即在脉冲器转子卡死时,调整三次,使其打开,若不成功,则终止调整让其在原位置等待下一个脉冲。
4 应用实例4.1 大65-斜75井该井是一口常规定向井,设计使用MWD 进行随钻测量定向作业。
钻至1989m 时,出现漏失,工程需要加堵漏剂,在漏失堵漏情况下,仪器正常工作至完钻井深2230m ;仪器在井底总循环时间:80h ,脉冲数:10376个。
本井APS 旋转阀脉冲器无线测量系统使用情况正常,没有任何故障现象,起钻检查阀系本体无冲刷。
4.2 草4—7—斜315井该井设计造斜点:400m ,最大井斜:34.3°,井底闭合方位:118.8°,井底闭合距:369.79m ,本井表层套管下到200m ,二开井眼尺寸:9&3in (1in =25.4mm )。
APS 旋转阀无线测量系统在该井共下井两次,全为工程需要,服务时间共计62h ,脉冲数:11725,定向施工顺利,起钻检查阀系本体无冲刷现象。
5 结束语1)经技术改进后,同一套测量系统累计井下工作200h ,共发9万个脉冲,井下工作正常,起钻检查无冲蚀现象,满足了无线随钻测量系统现场技术要求。
2)该脉冲器阀系结构特性,适应范围较宽,使堵漏剂不影响仪器的正常工作,而其它结构的脉冲发生器对堵漏剂有严格的限制。
3)现场应用中发现,APS 脉冲发生器依然存在电池能耗高的问题,因此,建议该系统由泥浆发电机供电,可解决能耗高的问题。
总之,APS 脉冲发生器无线随钻测量系统在经过技术改进以后,在定向井、水平井的应用中发挥了一定的作用,尤其是该系统与螺杆钻具结合使用,采用复合钻进和滑动钻进相结合的方式,进行导向钻井技术,大大提高了钻井时效。
该系统不仅能够满足现场应用需求,而且在钻井行业也有广泛的应用前景。
参考文献[1] APS.Pulser System Manual.2004(资料)[2] 胡寿松.自动控制原理[M ].北京:国防工业出版社,1994[3] [英]T. A.英格里斯,苏义脑译.定向钻井[M ].北京:石油工业出版社,1995(收稿日期:2005-11-08 编辑:梁保江)・23・ 石 油 仪 器PETROLEUM INSTRUMENTS 2006年04月 tion ,pressure resistance ,and so on.The paper also introduces the characteristics and parameters of FS -Ⅲstirred reac 2tor system for corrosion in high temperature and pressure ,and expounds the principle ,composition ,design calculation for concrete parameters and process design.The system is well in material ,reasonable in design ,easy in operation and good in security.K ey Words :metal ,corrosion ,stirred reactor instrument for corrosion ,designHuang Chunhui ,Hu Jinhai ,Liu Xingbin ,Li Ying w ei and Luo Shuyan.A ne w type of data acquisition and pro 2cessing module for the Dow nhole conductance correlation flo wmeter.PI ,2006,20(2):16～17,20A novel type of data acquisition and processing module of the downhole conductance correlation flowmeter is intro 2duced.This real 2time module embedded in downhole tool can sample two 2path fluid flowing signals from the conductance sensor in real time ,calculate correlation function of these signals ,and finally transfer the transit time in the form of digital frequency to the surface logging device.The designs of hardware system and software system are introduced.The dynam 2ic experiments indicate the module can be used to measure the flowrate of downhole oil 2water two 2phase flow fluid.The speeds of data acquisition ,processing and transmission are raised ,the ability of antijamming is enhanced ,and the reli 2ability of the tool is increased.K ey Words :flowrate measurement ,conductance ,cross 2correlation flowrate ,hybrid controllerWan Fangyin ,Zhang Cheng and Liu Hongliang.Design of an automatic measurement 2control system for oil 2field se w age disposal.PI ,2006,20(2):18～20This paper introduces the general processing method for oilfield sewage disposal ,expounds the system design ,structural model ,flowrate algorithm and control as well as channel design.On the foundation of original design ,the al 2gorithm of flowrate is improved by the aid of PI control algorithm instead of convention algorithm.Armming at the process for oilfield sewage disposal ,this paper gives the construction and model of the control system.K ey Words :sewage disposal ,control system ,process channelLi Meiyan and Chen Jixun.Design and Implementation of Calibration Board B ased on the Mud Hydrometer.PI ,2006,20(2):21～23This paper introduces the principle of the Mud Hydrometer ,emphatically analyzes the establishment of the math 2ematical models for the calibration board ,provides the solution and the standard test methods of the calibration board ,and then discusses its implementation.K ey Words :mud hydrometer ,calibration board ,mathematics model ,measurement accuracyLi Xin and Huang Qiang.Design and application of the soft w are for logging curve correlation processing.PI ,2006,20(2):24～25This paper introduces the correlation principle of logging curves ,and expounds the software design for logging curve correlation processing ,and its application.K ey Words :computerized logging system ,logging curve ,correlation system ,processing softwareMA Zhonghui ,Kong Z aojie and Chu Xiaoli.Application of the on 2line NIR Analyzer to Automatic G asoline Blending System.PI ,2006,20(2):26～29The on 2line near Infrared (NIR )analyzer can provide instantaneous multi 2property analysis for gasoline blending components and finished gasoline ,such as octane number ,aromatics ,olefins ,benzene ,oxygenates ,and distillation points.This paper introduces the theory ,composition and characteristics of on 2line near infrared analyzer used to automatic gaso 2line blending system ,and summarizes in detail the practical applications of the on 2line NIR analyzer in international and Chinese automatic gasoline blending system.S ome typical examples indicate this analyzer can bring enormous economic and social benefit to refineries.K ey Words :on 2line analysis ,NIR ,gasoline blending ,octane numberLi Jun ,Ma Zhe ,Yang Jinzhou and H an Jianlai.A ne w wireless measurement system while drilling.PI ,2006,20(2):30～32A new wireless measurement system while drilling ,i.e.APS rotary pulser MWD system is developed.Its valve sys 2tem structure is improved according to the problems occurring in field application ,with satisfactory field results.This pa 2・Ⅱ・ PETROL EUM INSTRUMENTS Apr.2006per introduces the composition ,measurement principle and concrete implementation method for improving valve system structure and upgrading system software of the new MWD system.The new MWD system has a wide future.K ey Words :measurement while drilling ,work principle ,rotary pulser ,control moduleWang Guofeng ,Chen Jiang ,Lin Xingchun ,Dong Jun ,Zhou Qiang ,Wang Mingcai ,Wang Xianjun and Ding bination of the repetition formation tester and CLS3700logging system.PI ,2006,20(2):33～34This paper introduces the technological innovation process ,including how to transform signals from the repetition formation tester to make them suitable for the requirements of acquisition ,processing and recording of C LS3700logging system.The innovation process will have successful experiences of other similar tasks to go by.K ey Words :repetition formation tester ,3700logging system ,transformation ,connectionSong Jinhui.N et work connection of 408U L links.PI ,2006,20(2):35～37408UL is a large 2capacity high 2resolution system designed by Sercel for land seismic data acquisition.Its strong network telemetry function provides extreme flexibility for field equipment connection.This paper introduces several ex 2amples how to use links in the areal network.K ey Words :acquisition links ,Detour ,Marker ,FDUST ang Jun and Wu Jie.Study on the eccentric geometric factor and time delay effect of array induction logging.PI ,2006,20(2):38～40Based on the derivation of the eccentric geometrical factor of array induction and its numerical computation ,the fea 2tures of Doll eccentric geometric factor are analyzed ,and the influence of coil spacing and conductivity on the eccentric geometric factor with the time delay effect is discussed.C ompared the center geometrical factor ,the eccentricity will generate high borehole effect.The long coil spacing and high formation conductivity enhance the time delay effect.The real part of signal will decreases and its imaginary will increases.These results can be applied to the fast borehole cor 2rection and explanation of the abnormal borehole effect.K ey Words :array induction logging ,eccentric geometric factor ,time delay effectXue Guoqiang ,Li Yong and Yang Jingdong.Application of the transient electromagnetic method to highw ay en 2gineering exploration.PI ,2006,20(2):41～43In order to explore whether there are cavities or not underground ,highway bridge site is detected by using overlap loop transient electromagnetic method.During working ,suitable configuration is used.In combination with two 2dimen 2sion geo 2electric model forward calculation results ,field data is processed and interpreted.Underground cavities are found out according to the interpreted result.The exploration conclusion has been proved by drilling data.K ey Words :transient electromagnetic method ,underground cavity ,engineering explorationChen Linyuan and Fu Hui.Quick determination of outlet pressures of the gas injection compressor.PI ,2006,20(2):44～45,48The outlet pressure of the compressor is one of important performance indexes ,the routine determination method for the outlet pressure of the compressor is to carry on the nitrogen injection test.This paper puts forward a quick determina 2tion method ,i.e.the outlet pressure of the compressor is determined by statistical data for regional fracture pressure on basis of the calculation formulae of the vertical pipe flow.The practical uses show the method is easy in operation.K ey Words :gas injection compressor ,fracture pressure ,vertical pipe flow ,outlet pressureH e Yinguo ,Li Tonghua and Wang Zhiyong.Application of the numerical simulation inter w ell tracer method to Jilin oilfield.PI ,2006,20(2):46～48The geology model is established on the basis of integrated analysis to static and dynamic date of water flooding well groups in Jilin oilfield.The test interpretation results are obtained by using the numerical simulation tracer method to carry on the simulated calculation.These provide detailed basis for the geological description of reservoir ,and then pro 2vide good instruction for the injection adjustment and optimal production strategy.K ey Words :interwell tracer test ,interwell monitor ,numerical simulation method ,residual oil saturation ,Jilin oilfield Zhu Bin ,Lin Maoshan and Zhang Zhijiang.Application of the cross 2dipole acoustic logging technology to Qing 2hai oilfield.PI ,2006,20(2):49～51・Ⅲ・ Vol.20No.2 PETROL EUM INSTRUMENTS 。