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无线随钻MWD系统操作兰德能源公司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、电磁波传输方式连续波方式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，由井下探管编码后的测量数据通过调制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、计算得到测量数据，如图1所示。这种方法的优点是：数据传输速度快、精度高。缺点是：结构复杂，数字译码能力较差。正脉冲方式泥浆正脉冲发生器的蘑菇头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。这种方法的优点是：下井仪器结构简单、尺寸小，使用操作和维修方便，不需要专门的无磁钻铤。缺点是：数据传输速度慢，不适合传输地质资料参数。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。电磁波传输方式电磁波信号传输主要是依靠地层介质来实现的。井下仪器将测量的数据加载到载波信号上，测量信号随载波信号由电磁波发射器向四周发射。地面检波器在地面将检测到的电磁波中的测量信号卸载并解码、计算，得到实际的测量数据。优点是：数据传输速度较快，适合于普通泥浆、泡沫泥浆、空气钻井、激光钻井等钻井施工中传输定向和地质资料参数缺点是：地层介质对信号的影响较大，低电阻率的地层电磁波不能穿过，电磁波传输的距离也有限，不适合超深井施工。地质测井无线随钻仪器的简单介绍除定向MWD无线随钻测斜仪以外，国外厂家还开发研制了带地质参数和工程参数的无线随钻测斜仪及测井无线随钻测斜仪.如哈里伯顿公司FEWD,贝克休斯公司和斯伦贝谢公司的LWD.测量的参数:井斜、方位、伽玛、地层电阻率、密度、中子孔隙度、光电指数、超声波井径、声波等地层参数.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•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MWD随钻测量仪器是正脉冲仪器,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。泥浆在鱼颈总成和限流环与蘑菇头形成的环形空内流动，当有信号传递时，蘑菇头升起9.4mm，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，并传输到地面地面数据处理系统进行处理，井下仪器所测量的井斜角、方位角和工具面数据可以显示在地面数据处理系统或DDU司钻阅读器上.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（SHORTSURVEY）和全测量（FULLSURVEY）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MWD无线随钻下井仪器有4个不同的系列:.1200系统.650系统.350系统.SUPERSLIM系统技术规范1.井下工具技术规范：DWD类型SuperSlim35065012003-1/24-1/26-1/289-1/2钻铤外径89mm121mm165mm203mm241mm2.1252.8152.8153-1/43-1/4内径53.96mm71.44mm71.44mm82.55mm82.55mm17.48ft31ft6ft6ft6ft一般长度5.33m9.449m1.829m1.829m1.829m311X310411X410631X630731X730连接扣型Special3-1/2IF4-1/2IF6-5/8REG7-5/8REG上扣扭矩ft.lb32009900300004700083000N.m4340134004070063700113500注意：以上扭矩允许有±10%的波动。最大狗腿度30°/30m30°/30m21°/30m14°/30m14°/30m滑动30°/100ft30°/100ft21°/100ft14°/100ft14°/100ft30°/30m14°/30m10°/30m8°/30m8°/30m转动30°/100ft14°/100ft10°/100ft8°/100ft8°/100ft技术规范二、井下仪器工作条件：泥浆泵双缸或三缸泵空气包充气量推荐充气压力为立管压力的30～40％允许泥浆排量Super-slim系统5.7～12.6升/秒(90-200GPM)350系统9.5～22.1升/秒(150-350GPM)650系统14.2～41.0升/秒(225-650GPM)1200系统22.1～75.7升/秒(225-1500GPM)水基泥浆(清水或盐水)泥浆类型油基泥浆(原油或矿物油)泥浆密度小于2170Kg/m3（18PPG）含砂量小于1％塑性粘度小于50cp可承受最大压力15000Psi（104MPa）最高工作温度125℃(302℉)堵漏材料不允许使用技术规范三、系统测量精度方位角±1.5°(Inc.10°，Dip70°)井斜角±0.2°(在0--180°范围内)磁性工具面±2.8°高边工具面±2.8°系统的组成MWD无线随钻测量仪器是由地面部分（地面数据处理系统、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/PCD探管、下井外筒总成、涡轮发电机总成、无磁短节）及辅助工具、设备组成。系统的组成一、地面数据处理系统地面数据处理系统是MWD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，进行数据的处理和储存，并且在地面数据处理系统和DDU司钻阅读器上显示，或在打印机上打印。测量人员可以通过观察地面数据处理系统显示的波形和数据，判断或调整地面设备、井下仪器的工作状态。有三类：1。MPSR，是老式的单片机处理系统，已淘汰。2。带地面测试盒DIB的PCDWD系统，目前国内使用普遍。3。INSITE系统，只在进行地质导向施工时使用。系统的组成二、DDU司钻阅读器司钻阅读器主要用来在钻台面实时显示井下工具数据及测量数据。三、防爆箱防爆箱是DWD无线随钻测斜仪系统的保护装置，它是限制与它连接的其它设备的电压和电流，防止出现电火花，保证仪器设备在现场使用的安全。通过防爆箱与地面数据处理系统连接的地面仪器装置有：泥浆压力传感器、泵冲传感器和DDU司钻阅读器，并为这些仪器装置提供电源。系统的组成四、DIB接口箱DIB接口箱是MPSR机架的替代工具，和计算即联合使用，其功能比MPSR机架更加强大，可以单独实现仪器测试、信号检测等功能。五、泥浆压力传感器和泵冲传感器泥浆压力传感器安装在泥浆立管上，检测来自井下仪器器的脉冲信息，并将该泥浆的压力脉冲转化成电脉冲信息传至地面数据处理系统进行处理和显示。泵种传感器安装在泥浆泵上，计量泵冲数，并将该泵冲数传送至地面数据处理系统，用于进行数据处理时的泥浆泵冲滤波。系统的组成六、MEP/PCD探管探管是装有磁性和重力测量元件和电子组件的井下测量仪器，它可以测量与井斜角、方位角和工具面角有关的磁性和重力分量，经过放大和A-D转换后，由微处理器处理，通过调制电路传送到脉冲发生器。七、脉冲发生器八、钻杆滤清器钻杆滤清器用来滤除大颗粒钻屑、手套、木块等杂物，这些物质可能流入脉冲发生器内，造成事故。系统的组成九、对讲机对讲机主要用于仪器房内的操作人员与钻台上的施工人员进行对话。十、悬挂短节悬挂短节主要用于放置井下仪器总成。十一、其它设备和工具其它设备和工具包括各种连接电缆、操作工具、测试工具、操作间、电源等。仪器测试一、脉冲发生器绝缘测试二、蘑姑头伸缩测试三、探管工作方式测试四、DDU（RFD）测试五、压力传感器测试六、防爆箱测试七、电缆测试仪器测试一.脉冲发生器绝缘测试测试目的1.1绝缘性测试主要是为了检查脉冲发生器内部电路是否正常。1.2注意：绝缘性测试应在室温、干燥的环境中进行，潮湿、过冷或过热的环境，对测量结果影响很大。仪器测试二、蘑姑头伸缩测试测试目的1检测脉冲发生器是否能够发射脉冲；2发射脉冲的力度是否满足施工需要；3脉冲发生器密封性是否完好；4让脉冲发生器蘑姑头完全缩回，确保定位准确。注意：测试时应确保测试盒电源正常。仪器测试三、探管工作方式测试测试目的主要是为了测试探管前设置的工作方式是否是与设计的一致、探管是否发射脉冲以及工具面是否正确。地面设备安装测量方法一、探管工作时序二、探管工作方式三、测量方式四、测量方法测量方法一、探管工作时序预热30秒RUN-IN脉冲测量TAG内容FLAG信号开泵TAG信号检测到TAG？检测到FLAG？是是否否停泵等待，直到检测到下一个FLAG信号测量方法TAG信号是一个信号格式标志信号，它表示井下仪器向上传递的是什么样的数据。地面系统检测到该码后，就以该码的固定规定格式对信号进行解码、计算，最终得到测量结果。TAG信号是由五个二进制数组成的代码，TAG信号的第一位表示工具面类型，如上表所示，0代表磁性工具面，而1代表重力（高边）工具面。TAG信号的第五位是奇偶校验位。TAG信号TAG信号代表要传输的数据类型二进制代码十进制代码000000磁性全测量方式000111磁性短测量方式001012磁性随钻全测量方式001103磁性随钻短测量方式010014磁性随钻工具数据组010105磁性工具面数据组011006没用011117没用100008重力全测量方式100119重力短测量方式1010110重力随钻全测量方式1011011重力随钻短测量方式1100112重力随钻工具数据组1101013重力工具面数据组1110014没用1111115没用测量方法二、探管工作方式探管工作方式测量方法测量内容备注1开泵测量开泵后传送一组测量数据和井下仪器参数，然后循环传送磁性/高边工具，中间无测量数据出现。磁性/高边转换角度为5°。适合于泵好的井队施工。2开泵测量开泵后传送一组测量数据和井下仪器参数，然后磁性/高边工具面和测量数据循环传送。磁性/高边转换角度为5°。我公司习惯采用。3开泵测量只进行测量施工。无任何工具面出现。开泵就传送一组测量数据后，即停止发送脉冲。只用于需要测量的钻井施工。通常用于转盘钻进施工。4开泵测量开泵后传送一组测量数据和井下仪器参数，然后循环传送高边工具，中间无测量数据出现。无磁性工具面。只适合于泵好的、井斜大于5°的井施工。5停泵测量开泵后传送一组测量数据和井下仪器参数，然后循环传送磁性/高边工具，中间无测量数据出现。磁性/高边转换角度为5°。适合于泵好的井队施工。6停泵测量开泵后传送一组测量数据和井下仪器参数，然后磁性/高边工具面和测量数据循环传送。磁性/高边转换角度为5°。7停泵测量只进行测量施工。无任何工具面出现。开泵就传送一组测量数据后，即停止发送脉冲。只用于需要测量的钻井施工。通常用于转盘钻进施工。8停泵测量开泵后传送一组测量数据和井下仪器参数，然后循环传送高边工具，中间无测量数据出现。无磁性工具面。只适合于泵好的、井斜大于5°的井施工。测量方法三、测