MWD无线随钻测斜仪

MWD无线随钻测斜仪

一、作用及功能

美国SPERRY-SUN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MWD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

MPSR 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-PHTEC 2 道图形记录仪,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-SUN 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,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、DWD无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Slimhole 650 系统650 系统1200系统外径φ121mm φ165 mm φ203 mm φ241 mm 长度9、449 m 1、829 m 1、829 m 1、829 m

接头扣型NC38

(310×310)

4-1/2" IF

(411×410)

6-5/8" REG

(631×630)

7-5/8" REG

(731×730)

2、系统精度:

井斜角范围 0--180°

井斜角精度±0、2°

井斜方位角±1、5°

磁性工具面角±2、0°

高边工具面角±2、0°

测量数据修正时间 2、5分

工具面修正时间 14秒,传输频率0、5赫兹

9、3秒,传输频率0、8赫兹

3、工作环境:

泥浆排量: Slimhole 系统 9、5～22、1 l/min

650 系统 14、2～41、0 l/min

1200 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

最大压力 102 MPa

最高工作温度 125 ℃

堵漏材料细、中型短纤维,含量小于57kg/m⒊

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。