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MWD使用手册geolink
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2020年4月19日
文档仅供参考
无线随钻使用手册
MWD SYSTEMS HANDBOOK
( First Edition )
自动化工程研究所
(内部资料)
前 言
本使用手册针对英国geolink公司的MWD无线随钻测量系统,详细介绍了其原理、结构及其正确的使用,以及对现场故障的判断及解决办法。希望对现场技术服务人员有一定的指导和帮助作用。
本手册介绍的是基于负脉冲传输方式的MWD操作系统。
其它的仪器操作使用说明另行成册:
MWD定向+自然伽玛
MWD定向+自然伽玛+电阻率
编写水平有限,有不当之处请予指出。
目 录
MWD系统结构组成及原理 …………………………………4
负脉冲系统 ……………………………………………5井下仪器各部分详细说明……………………………… 6
地面系统数据处理和显示……………………………… 7
1.系统组成和各部分功能 ………………………… 7
2.地面系统的操作 …………………………………7
3.地面系统的故障检测………………………………8
进口地面接口箱(SIB)检测………………………8
进口压力传感器检测……………………………… 8
进口司钻显示器(RFD)检测步骤…………………8
国产司钻显示器(RFD)检测步骤…………………9
国产地面接口箱操作说明…………………………10
国产MWD系统电缆连接方式………………………11
MWD系统的正确使用………………………………………12
1.井下仪器的串测试…………………………………12
2.井下仪器的安装……………………………………12
标准脉冲发生器悬挂短节的型号、尺寸…………13
脉冲发生器螺栓密封圈的安装……………………13
无磁悬挂短节与TX组装 …………………………14
3.井下仪器的工作方式及编程 ……………………14
地面SEA工作方式的设定办法……………………14
井下仪器常见工作方式 ………………………… 15
带振动码的SEA的传输格式 …………………… 15
带振动码SEA的操作规程 ……………………… 16
穿越角 XOV…………………………………………16
井下SEA工作方式的设定办法……………………16
SEA死机的几种情况………………………………17
国产SEA注意事项 ………………………………17
4.井下压耗计算公式及水眼选择…………………19
5.获得MWD系统运作的重要参数…………………20
6.偏差角的获取……………………………………20
7.完成本趟钻记录并建新记录……………………21
8.浅测试 …………………………………………21
9.静态测量结果的获取 …………………………22
10.密封圈的正确使用及保养………………………22
GT圈和O圈的检验标准…………………………22
密封圈的清洁 ……………………………………23
密封圈的储藏 ……………………………………23
11.电池的正确使用…………………………………24
附录一 MWD系统仪器规格、尺寸范围和水力参数
表1.MWD系统设备尺寸
表2.MWD系统仪器规格、传感器特性
附录二 优化信号脉冲检测与译码
附录三 MWD系统故障分析及解决办法
附录四 MWD系统正常工作一段时间,突然信号曲线干扰
很大,无法识别信号的一般处理过程
附录五 MWD无线随钻使用要求
附录六 MWD井下仪器串测试、浅测试正常,下井后无信号(或工作一段时间后无信号)处理过程
附录七 MWD系统现场故障分析实例
MWD系统结构组成及原理
MWD无线随钻测量仪器主要由三部分组成:①井下测量工具完成对钻具数据(测量点的井斜、方位、工具面、磁场强度、温度)的采集和处理②泥浆脉冲信号传输系统(负脉冲传输方式),将测量数据经过泥浆传输至地面;③地面部分的功能是把由井下脉冲发生器传上来的小信号(约0.1-1MPa)从立管压力(20Mpa)中解读出来,并完成处理和传输显示功能。(系统概图见图1)。
图1、MWD系统概图
负脉冲系统
负脉冲系统脉冲发生器由阀门组成,当阀打开时,一小部分钻井液从钻柱内流向环形空间,因此,快速开闭这个阀就会引起立管
图2 负脉冲系统
中的压力下降,这能够由压力传感器检测出来(图2)。为了将数据
传到地面,多次操作阀门,产生一系列脉冲,由传感器检测出信号并由地面计算机译码,计算机首先识别出一组参考脉冲,随后是数据脉冲。经过在特定的时间帧内检测有没有脉冲来对信息进行译码。然后将这个十六进制码转换为十进制的结果。脉冲顺序由一个图表记录仪来监视。当译码机构发生电误障时,可由技术人员根据图表记录仪上的脉冲顺序进行人工译码。
井下仪器各部分详细说明
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120小时(工具面方式),双D电池可连续工作240小时以上(工具面方式)。
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(0-180º)、方位角(0-360º)和工具面角(井斜<3º,显示磁工具面角TTF 0-360º,井斜>3º,显示重力工具面角:GTF0-180ºL或GTF0-180ºR)、磁场强度;井底的温度。计算好的数据以编码的形式经过泥浆脉冲传输到地面检测系统。脉冲发生器的压力开关连到电路测量短节,它控制井下仪器的全部功能,经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。
电子测量总成
电池总成
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,经过按预设的运行模式,连续运转泥浆泵,从地面能够识别到所需的准确数据时序。
驱动短节
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。经过开、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(参见电子测量总成)
脉冲发生器
地面系统数据处理和显示
1.系统组成和各部分功能
MWD地面系统,将信号和数据处理与高质量的数据显示和输出,以模块化的方式结合起来,很容易满足在有限的空间工作。其主要模块是:
·泵压传感器:装在地面高压泥浆管线上,探测到立管压力的
轻微降低,以4 -20mA标准信号输出到地面接口箱。
·系统接口箱(SIB):地面系统的心脏。首先处理来自泵压传
感器的井下仪器的原始信号,并将处理好的信号送往在线计算机,其次,它又是一个多路通信装置:在线计算机的有用信息经过它送往钻台;系统接口箱(SIB)包含以下几部分:
微型热敏打印机:实时打印处理后的测量数据曲线,当
现场信号干扰较多时,实时曲线可帮助正确分析测量数据。
小键盘:实时设置滤波频率、信号门槛、信号放大倍等
处理参数并在液晶上显示。
泵冲旋钮:当不用外部实时泵冲作为微处理器的同步脉
冲时,可参照实际泵频,根据实时打印信号曲线效果,微调旋钮直至最佳的处理结果。
·在线计算机(工控机):内装定向软件包,是该系统的一个
主要控制和显示装置,它接收来自SIB仪器的数据流并在定向软件包上将脉冲信号转换成有意义的数字,实时显示并存入硬盘。然后,全测量结果或工具面数据流会经过SIB传输到钻台显示器(RFD)。
·钻台显示器(RFD):安装在钻台,为司钻和定向井工程师
提供MWD仪器的测量和工具面显示,因此能够调整钻井参数以便井眼按要求的方向前进。
2.地面系统的操作
在服务现场,地面系统按以下方法进行操作:
·检查仪器房的电源及接地情况,确保符合仪器使用要求。
·根据现场实际情况,合理布置地面系统(包括接口箱、工控
机的放置;泵压、司显电缆的走向;泵压传感器、钻台显示器的安装位置等)
·测试泵压传感器和钻台显示器等地面系统。
·给井下仪器做浅测试,进一步测试地面系统。
3.地面系统的故障检测
进口地面接口箱(SIB)检测
SIB正常上电后,如无正常反应,按如下步骤检测:
·断电后,检查输入电源和SIB保险丝是否正常。
·如正常,将SIB前面板上测试开关(test point selector)拔到位置4,打开电源开关, SIB电流表应指在5V处,两电源组各自绿灯亮,泵的两指示灯亮,如泵开关选择内部“Clock”位置,则两灯以设定时钟频率闪烁。
·如指示不正常,则故障可能是SIB内部三组电源。
·如指示正常,连上手控终端,手控终端应发出“嘀”声,且显示滚动数字,如无,则手控终端故障,更换手控终端。
·如正常,复位SIB后面板Reset键,手控终端应重新复位且显示[DIGBY6.3],当Reset键按下时,SIB前面板[PULSE]红灯应亮一下,如无,则故障可能是SIB电路模块。关掉SIB主电源,检查各部件是否有松动现象,开机再试,如不行,更换SIB。
·SIB内部打印机不正常工作,原因可能是:
a打印机换纸后未推置到位,电连接不好。
b打印机搓纸轮固定螺丝松动,可用适当内六方扳手固紧。
c打印机搓纸轮皮带老化,换打印机或接口箱。
进口压力传感器检测
·压力传感器采用二芯电缆:
仪器房A 端为正、B 端为负,现场端C端为正、B端为负。
·连上压力传感器,开SIB电源后,SIB前面板压力表指针应向上跳动(在0-1格之间),表明电缆和压力传感器正常;如电流表指针指在1格以上,则可能压力传感器或起电缆有短路现象。正常情况下,压力传感器C、B两端电阻约59-60千欧;损坏后 C、B两端电阻约5-6千欧,短路或开路。
·若指针不动,可检查SIB压力传感器输出口A、B端是否有
24V电压,如无,则可能是SIB故障,更换SIB。
·判断SIB功能正常否,可用一个1700欧姆电阻连接在压力
传感器现场电缆端C、B处,开电源,SIB电流表指针指在3格左右,则SIB功能正常。.
·地面接口箱上的压力表应显示半格,若显示满格,说明了立管压力传感器坏了。
进口司钻显示器(RFD)检测步骤
·正常上电后,RFD无任何显示,按如下步骤检查:
a.检查RFD电源和信号电缆连接正确,无短路或断路现象(具
体电缆连接图见后),现场电缆敷设应尽量避开电磁干扰严重(主
要是发电机)的地方.
b.RFD电源箱电源K、B、L端各与地的空载输出电压为15V
左右;有时两端电缆连接头处(特别是现场RFD端)接头接触不良,造成RFD得不到电压。
c.按RFD面板上任一键,如有微弱的“哔哔”声,可知,RFD
已得到电压。
d.用〈UP〉或〈DOWN〉键,调整RFD屏幕对比度,直到可
见为止,此过程约需50S。
e.如〈d〉不行,可同时按下〈F8〉和〈PAGE DOWN〉,进行
硬复位,约30S后,可见RAM中存储的对比度设置和工具面刻度盘,如无显示,重复〈d〉。
f.如不行,则进行RAM复位。关掉RFD电源约几秒钟,按住
〈F2〉键后上电, 约30S后,可见工具面刻度盘,如无显示,重复〈d〉。
g.如〈f〉不行,则进行内部诊断。关掉RFD电源约几秒钟,
按住〈F1〉键后上电,用〈LEFT〉或〈RIGHT〉键选择对比度,(约从215-220为最佳设置、整个范围为0-250);同时按下〈SHIFT〉和〈ENTER〉键,退出键盘测试,选择[EXIT TO IOS],按下〈ENTER〉退出。关掉RFD电源,再上电启动RFD,应有工具面刻度盘显示,如无显示,重复〈d〉,如还不行,则需送实验室维修。
·RFD有电源显示,但无法进行通信,按下检查;
a.检查信号电缆接线。
b.检查PC机设置是否以关RFD,其与RFD电源箱串口电缆
是否工作正常,RFD设置应为GRAPHIC CHECK。
c .检查PC机串并口是否已关。重开机,检查PC CMOS设置。
国产司钻显示器(RFD)检测步骤
·无显示
a.检查电源电缆通断。
b.测电源箱上电源接头相应脚的电压:L、M脚为直流24V
(钻台端航空插头8、9脚);(C、K脚信号线、钻台端航空插头2、
3脚),若无电压,则打开电源箱,看各路电源对应的保险管是否
熔断,若断,则换同样规格保险管,若保险管完好,则对应的电
源电路出现故障,需检修。
·显示变淡或变暗
a.调节RFD面板下对应的对比度电位器。
b.当RFD受强光照射时,也能够使显示变暗。
·显示画面乱或有不规则的黑点
a. RFD重新上电。
b.避免RFD受到强电磁场干扰。
c. RFD环境温度过低也会产生上述现象。
·无背景光
a.检查电源线上电源接头(钻台端航空插头)8、9脚电压是否为交流24V,若无,先检查与这两脚连接的电缆通断情况,若断,则更换电缆接头,否则,是RFD内背景光逆变器故障,需更换。
b.当外界环境光线较亮时,背景光效果极不明显。
·无通信
a.检查通信电缆通断情况。
b.若电源未断,则是通信电路故障,需检修更换。
国产地面接口箱操作说明
·地面接口箱后面板接口说明
a.“POWER”交流电源输入端
b.“RESET”系统复位端
c.“I.S.EARTH”接地端子
d.“SPP”立管压力传感器输入端
e.“PUMPS”泵冲传感器输入端
f.“DRAWING”接热敏打印机并口。
g.“LPT1”接便携机并口。
h.“COM”接便携机串口。
i.“RFD”司钻阅读器串口。
j.“PRINTER”普通打印机串口。
k.“DTU”伽玛接口箱串口。
l.“SPARE”空。
·前面板各部分使用说明
a.“CLOCK”开关,拨到“1”,泵1起作用,拨到“2”,
泵2起作用,拨到中间,同时“SELECT”开关拨到“4”,内部
时钟555起作用。
b.“RATE”调节内部时钟频率。顺时针旋转,频率变快。
c .键盘的使用
0—9 数字键;
D:显示各设定值(一般不用);
P:打印曲线键,按一下,打印,再按一下,停止打印。
I:门槛增,按一次增加“0004”,最大为“00FF”。
R:门槛减,按一次减小“0004”,最小为“0000“。此时“THRESHOLD”处显示放大倍数设定值。
F:滤波频率设定,按一下“F”键,对应液晶“FILTER”数据处变黑置入相应的数字键即可。
M:放大倍数设定。按一次增1,最大到08H,再按循环到00H,如此重复,此时对应液晶“MULTIPLIER”处数据显示其设定值。
B:在线,离线切换键(一般不用)。
S:SETUP(一般不用)。
其中P、I、R、F、M键为常见键。
·打印机使用
a.接上打印机电源,“P、S”两灯亮,为正常连机状态此
时才能正常打印。
b.按一下“SEL”键,微打属脱机状态,此时按“LF”可进纸,再按一下“SEL”键,又进入联机状态,此时按“LF”见不起作用,“S”灯闪烁表示打印机出错,困难缺纸,或太冷、太热造成。
国产MWD系统电缆连接方式
仪器房SIB
SPP端(4芯插头) SPP传感器端
A(正) 1(正)
B(负) 2(负)
5(单端屏蔽线) A(未接)
PUMP端(4芯擦头) PUMP传感器端
泵1: 1 , 2脚
泵2: 3 , 4脚 接于常开点
仪器房RFD电源箱
COMMS端(12芯擦头) 钻台RFD端
K脚信号线 相对应 3脚信号线
C脚信号线 2脚信号线
l 司显电缆
2
2
电缆线
C
C
3
3
K
K
8
8
M
M
9
9
L
L
司显 司显端 电源端 电源箱
航空 航空 RS RS
10芯公插头 10芯母插头 10芯公插头 10芯母插头
*其中8+、9-为12V电源电压; 2、3是通信线
l 泵压电源
接口箱 接口箱端 传感器端 传感器
A
A
1
1
B
B
3
3
RS RS 传感器 公防
4芯母插头 4芯公插头 母防水梯头 水梯头
*其中A+、B-为24V电压
l 工控机接头
工控机 工控机端 司显电源箱端 司显电源箱
L
L
B
B
N
N
A
A
电源端 电源端 RS RS
公头 母头 12芯母接头 12芯公接头
*其中A+、B-为24V电源
l 微打电源线
接口箱 接口箱端 微打端 微打
A
A
内芯
内芯
C
C
外芯
外芯
RS RS 内芯插头端 内芯插头
4芯母插头 4芯公插头
*其中A+、B-为9V
MWD系统的正确使用
1.井下仪器的串测试
仪器在下井前,必须在地面模拟井下的情况对井下仪器做串测试,以验证各部分功能是否正常,其过程如下:
·按照电池几加载程序将电池加载到规定要求。
·按照测试原理图连接好仪器各部分,并一一核实。
·等待30秒左右,将压力开关拨到UP端,应听到脉冲发生器清脆响一声,表明仪器电连接正常。
·约52秒后,一方面,脉冲发生器发出清脆响声;另一方面,定向软件包上显示测量短节使对应位置的各项参数,(如测量点有磁干扰,则方位不准确)。
·如以上都确认正确,则仪器串功能正常。
图4 标准井下仪器串测试
2.井下仪器的安装
MWD系统井下仪器装在无磁钻铤中作为整个井下钻柱组合的一部分使用。脉冲发生器装在一个特制的无磁短节中,现场技术服务前,先根据现场工程需要选择合适的无磁短节,将脉冲发生器与驱动短节连接好,井下仪器做好串测试,确认无误后,按照操作规程把脉冲发生器和驱动短节装入如无磁短节中;井下仪器其它部分下钻前在钻台连接即可。
标准脉冲发生器悬挂短节的型号、尺寸:
型号
扣型
内径
4 寸6
431 x430
57.1
6 寸2
4A10x 4A11
71.4
7 寸
411 x 410
71.4、76.2
8 寸
631 x 630
83.0
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。
脉冲发生器螺栓密封圈的安装
参照图4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。
图5 脉冲发生器密封圈的正确安装
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。
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。
井眼尺寸
6
81/2
9 5/8
12 1/4
17
米内带动力钻具
10#
10#、12#
10#、12#
10#、12#
10#、12#
米外带动力钻具
12#
12#
12#
12#
12#
不带动力钻具
12#
12#
12#
12#
12#
无磁悬挂短节与TX组装
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。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。
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(此两个螺栓必须是进口螺栓, 其它的进口、国产皆可),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)。
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。
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。
3.井下仪器的工作方式及编程
井下仪器设计可在地面和井下进行编程:
地面SEA工作方式的设定办法:
·仪器在钻台上串接完成后,从SEA底端接入编程器;
·先拨动一下编程器按钮开关,显示当前工作方式。
(指示灯闪烁几下便是工作方式几);
·在显示完当前工作方式后按住按钮开关,指示灯闪
烁几下便是被设置成工作方式几。在显示完所要设置成工作方式后的同时松开按钮开关,过10秒以上时间后,能够听到脉冲发生器释放阀冲击壹次,这是仪器进行确认。(在钻台上,能够把手抓住SEA外筒来感受脉冲发生器的冲击)。
·.然后在拨动一下编程器按钮开关,确认仪器的工作方式(指示灯闪烁几下便是工作方式几),无误后正常下钻。
MWD井下仪器常见工作方式:
MWD井下仪器缺省工作方式为3,一般在MWD技术服务时,如钻
时不快,小于15米/小时,同时,工程人员又无特殊要求,则用缺省
工作方式3,其传输格式为:
(1).井斜小于3度时,用磁工具面TTF定向,其传输格式为: S8…S S01116 S0…
(2).井斜大于3度时,用重力工具面GTF定向,其传输格式为: S8…S06 S10006 S1…
在节电方式中其传输格式为:S1…HS HS HS HS HS1…即每一分钟发一组HS发五组后发一组工具面。
如在MWD技术服务时,所钻地层较软,钻时较快,大于20米/小时;或使用MWD仪器主要是为了扭方位,而调整井段又不长;或工程人员有特殊要求,则可经过编程器在钻台对MWD井下仪器编程为工作方式7,方法同上。其传输格式为:
(1).井斜小于3度时,用磁工具面TTF定向,其传输格式为: S8...S01116 S0…
(2).井斜大于3度时,用重力工具面GTF定向,传输格式为: S8...S10006 S1…
如在MWD技术服务时,不需要工具面(如转盘钻进)时,可经过短起泵(在开泵状态下停泵10-30秒开泵)改变工作方式为纯静态测量方式9。其传输格式为:
S8 010 A01 009 17 292 2 无工具面数据。
带振动码的SEA的传输格式:
(1).井斜小于3度时,用磁工具面TTF定向,其传输格式为: S8…S S411104 S4…
(2).井斜大于3度时,用重力工具面GTF定向,传输格式为: S8…S04 S500004 S5…
在节电方式中其传输格式为:S5…HS70 HS70 HS70 HS70 HS5…即发四组HS70后发一组工具面。
全测量状态码为S8... 说明MWD仪器正常工作;
全测量状态码为 S9...,表明井下仪器电池容量不够,可根据实际情况决定起钻或继续钻进;
全测量状态码为SA...,表明井下仪器SEA探管某个(或全
部)加表坏;全测量状态码变为SB...,表明井下仪器电池容量不够和SEA探管某个(或全部)加表坏。
带振动码SEA的操作规程
因带振动的SEA(0387 0495 0496 0497 0507)有诸多不便,为取消带振动码的功能,采用井口编程的办法来取消振动。操作方法如下:
在井口首先用编程器编程为方式9(必须在SEA缺省工作方式3下编程,如不在方式3下,应先编程为方式3),此时仪器只发静态值。浅测试时(或到井底),可经过短停泵,倒为方式3。此两种方式可经过短停泵互相倒换,且两种方式都不发振动码,所发静态与动态码与不带振动的SEA相同。
备注:在井口编方式9时,脉冲发生器蘑菇头振动两下以示确认。无论在哪种方式下,停泵30秒后SEA发HSSS码,脉冲发生器蘑菇头振动四下。
说明:
S : 泵冲+参考脉冲(两个脉冲相差2.5秒)
0- 9 :数据脉冲
A-F :数据脉冲
N :窄脉冲译码 脉宽 < 0.25秒
W :宽脉冲译码钟 脉宽 > 1.2秒
L :非法脉冲译码 脉冲间隔时间 < 最小的数据脉冲
H :非法脉冲译码 脉冲间隔时间 > 最大的数据脉冲
I :非法脉冲译码 输出脉冲时间偏差
穿越角XOV:3度 :
·当井斜小于3度时,工具面显示TTF(磁力高边),表示的是工具面针对地理北极的角度,可实现定方位钻进。
注:TTF 以工具面相对地理北极的角度(即方位角)。
·当井斜大于3度时 ,系统将自动转换为GTF(重力高边),
·当仪器使用方式1,2(磁测量)时系统将显示MTU 。
井下SEA工作方式的设定办法
当仪器在井下运行时,经过控制泥浆泵的开停时间,可进行工具面开或关编程。具体方法如下:运转泥浆泵至正常工作状态1分钟以上,停泵,在10-30秒内,重新使泥浆泵运转至正常工作状态,即完成编程工作。一般情况下当进行旋转钻进时,需关闭工具面,当滑动钻进时,用同样的方法,即可恢复工具面显示。
SEA探管死机的几种情况
SEA探管死机的表现形式:
1. 串测试中,一般是SEA连上串测试盒,连上电池组后,在30秒之内即合上串测试盒上的开关(up状态),造成SEA不能及时进行全测量,这样52秒后,SEA即发出固定工具面值(如S(4)5FFF或其它固定值),不发全测量,而且SEA探管的任何方向转动,工具面都不会改变。
2. 在井底正常工作中,做全测量,数值码为SBFFFF……F或为SB+其它固定码,工具面为S4(5)FFF,这有两种情况:
(1) 电池组供电正常,SEA探管本身死机。试着做几次短、长停泵,看是否能够将SEA返回至正常工作状态;试着转动钻具,看是否工具面随之改变。如改变,则有可能所发工具面值为正确值。可根据井上具体情况,决定是否继续钻进。
(2) 电池组供电不正常导致SEA探管死机。此情况是电池组的正或负电源供电不足、或电池的电源线、Coupling连线断,导致SEA电路不能给传感器提供±15V以上的电压,从而无法进行有效测量。
(3) SEA探管本身电路故障,造成无法向传感器提供正常电压。
解决办法:
第1种情况,停泵,等一分钟后再进行测试即可恢复正常。
第2种情况,试着做几次短、长停泵,看是否能够恢复到正常状态(之前现场发生的几次情况都是不能回到正常状态)。如不能,则只能起钻。
钻台做如下检查:
1. 有条件的尽量做浅测试,以进一步明确故障点。确定脉冲器、APC是否正常。
2. 编程器测试:如编程器灯不正常闪烁(常亮或常灭),而且TX不正常动作,则明显表现为SEA死机;如果测量电池组的正负电源电压和电流都正常。则换SEA即可,如无SEA换,则可用原SEA探管(但原探管下井正常工作一段时间后肯定会再死机)。
3. 编程器测试时一切正常。可进一步测量电池组电压和电流,以及Coupling通断。如不能明确定位故障,则将APC下整串仪器更换。因为有可能Coupling的连线处在似断非断状态,开泵时处于断开状态,停泵后又恢复正常。
国产SEA注意事项
1.工作方式:
当井斜大于3度,工作方式为1(缺省工作方式为1)。
当井斜小于3度,工作方式为5。
当进入纯静态测量无工具面工作方式为9。
当进入工具面发HS….HS节能模式时工作方式为8。(当工具面后出现两个S例如:S1023SS便说明进入节能模式)。
2. 作方式显示
井下仪器串接完成后,接上编程器指示灯长亮,这时要等52秒后,拨动一下编程器按扭开关,指示灯“一灭一亮”闪烁几下,便为工作方式几(在52秒之前拨动编程器按扭开关不响应)。同时过10秒后脉冲发生器工作一下,可听到脉冲发生器阀的撞击声(在10秒之间拨动拨动编程器按扭开关不在响应)。
注: SEA7024接上编程器指示灯长灭,且只能编程显示,脉冲发生器不工作。
3.在井下短起泵倒工作方式时,要等到泵压起来52秒后,出现HS时开始短起泵倒工作方式。(在HS出现之前,短起泵倒工作方式不起作用)。从工作方式1倒工作方式9后,52秒后发一组HS后不在发码说明进入工作方式9,在工作方式9时发完静态测量HS8…..,52秒后发一组HS不在发码。
4.国产传感头5024磁场强度(与进口传感头磁场强度不同,不显示当地场强)数据接近1为正确场强(例如:99.48)。
4、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)
ρ :泥浆比重(g/cm3 )
Q :排量 (L/S)
C :流量系数(0.950-0.985 )一般用0.953
de :钻头水眼相当直径( cm )
d1,d2,d3···dn: 水眼直径(cm)
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 350—1500psi 500—1143psi
#10 : 中间 700— psi 1143—1786psi
# 8 : 高压 1000—4000psi 1786—4000psi
一般情况下,都是采用#12号水眼,也能够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( 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。
5.获得MWD系统运作的重要参数:
从工程人员或设计书上取得MWD系统运作的重要参数:
·当地磁场强度(有条件能够实地测量,以便比较)。
·磁倾角DIP。
·磁偏角DEC。
从井队技术员处了解下列常识:
·计划使用钻头类型、水眼直径(注意公制、英制)。
·泥浆比重、泥浆泵工况排量、动力钻具型号压耗。
告诉工程人员MWD仪器有关知识:
·MWD仪器悬挂短节的长度为:1.51米(以实际测量为准)
·悬挂短节的公扣端至SEA的测量点的距离为:
双D电池 3.91米。
·提醒工程人员及时给MWD悬挂短节和无磁打记号。
6.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。
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图6 确定工具面偏差角
7.完成本趟钻记录并建新记录
• 由路径[Orenteer] [Battery](电池)显示电池的参数,把电
池余量抄在《工作日志》上。
• 从路径[Editor]®[Edit] ® [Tool Run Record]中进入当前下钻记录中,输入完钻时间、脉冲数、仪器工作时间,完钻井深等参数。
• 按Ctrl+Enter接受输入。
• 由路径[Orenteer] ®[Set Up] ®选中[Set Pulse Counter]项,把脉冲数清零。
• 无论是否打完一口井都要在结束上趟记录后建一趟新的记
录,否则电池将接着上趟钻的电池记录下去,如果刚刚打完的是
完井的最后一趟钻,只是建一个下趟钻的记录号就行,其它什么
参数都不用输入。
8.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;能够下钻。
9.静态测量结果的获取
钻具到井底后,一般先要获取静态测量,方法如下:
连续运转泥浆泵至正常工作状态,停止钻进,钻盘停止转动,将钻具锁住在需要做全测量的位置,停泵1分钟,开泵至正常工作状态,1分钟后,上位机软件便可得到全测量数据流,随即可得具体数据。在发送静态
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