杨庆强 孙凯 徐冀新
西部钻探井下作业公司大修侧钻项目部
【摘 要】：随着钻井工艺技术的不断进步，MWD 无线随钻测量技术的应用领域也不断扩大。结合海蓝MWD仪器在克拉玛依地区实际应用情况总结了该仪器在使用过程中的情况。并对无线随钻侧斜仪施工过程中常见的问题及解决方法提出了解决方法。
【关键词】：海蓝MWD 系统 测斜仪 无线随钻测量
1 海蓝MWD 结构及原理（YST-48R）
海蓝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探管、电池、泥浆脉冲发生器、打捞头、六翼扶正器等。
海蓝MWD 无线随钻测斜仪是以钻井液作为信号传输通道，它的基本原理是，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、工具面参数），并由探管内的编码电路编码，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驱动电磁机构，进一步控制主阀阀头与限流环之间的泥浆过流面积，由此产生钻柱内压力的变化。
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。
2 YST-48R 型MWD优点
(1) 轻便、灵活。海蓝公司的YST-48R 型无线随钻测斜仪外径为48mm，总长为6.9米。由于其外径小、重量轻，维修、组装、运输、使用都相当方便。
(2) 可打捞，海蓝公司的YST-48R 型无线随钻测斜仪是坐键在无磁钻铤中的，在遇到井下复杂情况( 例如卡钻) 钻具不能取出时，可用电缆绞车将专用打捞工具下入钻具中将其打捞出井，这样最大限度地避免了仪器埋井的风险。
(3) 探管抗冲击性强，结构小巧。海蓝公司的YST-48R型无线随钻测斜仪探管采用磁液悬浮重力加速度计，该加速度计具有在工艺性好、抗冲击能力强、可靠性高、成本低等优点。探管的电路板也设计成高密度组装，按功能分块，尽量去掉接插件，保证了可靠性。探管结构上采用工字梁结构，缩短了探管总长，加强了轴向减震，提高了抗冲击能力。探管各部件之间采用十芯抗压接插件，并设置了引导槽使现场安装极为方便。
(4) 软件操作简单。海蓝公司的YST-48R 型无线随钻测斜仪采用了专用数据处理仪代替了通用计算机进行数据处理，其处理程序直接固化在了数据处理仪中，当数据处理仪给电后，远程数据处理器的程序将自动进入主菜单，完成对泥浆脉冲的采样、滤波、识别、编码和显示，从而达到了操作简单、适应力强的目的。此外还提供了PC 机接口和软件，具有更强的数据处理功能，能满足不同用户的需求。
(5) MWD 可以进行数据存储， 可以当电子单多点测斜仪使用，即在正常起下钻时，仪器也一直测量，并把数据保存在仪器芯片内。
(6) 方便随钻测取伽马。仪器中加入伽马探管可以随钻测读伽马数据，预测地层情况，和原始地层资料进行对比，正确评估产层。
3 YST-48R 型MWD缺点
(1) 探管精度不高，同一点测量数据偏差相对较大。
(2) 波纹管容易破裂。波纹管是脉冲发生器的重要组成部分，与补偿膜相连接。在气温较低时，波纹管容易破裂，造成补偿膜中的油外漏致使脉冲不能正常工作。
(3) 数据传输率不高。受其编码解码方式的限制，该系统的信号传输速度较慢， 平均28s 左右出一个工具面。
(4) 六翼扶正器受冲蚀容易损坏。
六翼扶正器端头处使用的是压缩弹簧，在钻井液通过其表面时容易在弹簧处形成涡流， 导致扶正器基体冲蚀严重，导致扶正器使用寿命缩短。
(5) 仪器外表是铍铜材质，在盐井使用中抗腐蚀能力较差，使用一段时间后，仪器外经磨损严重，直接影响摩擦管钳的紧扣和卸扣，也影响仪器本身的抗压强度。
(6) 在深井、水平度井施工中稳定性不好。YST-48R 型MWD 设计最高工作温度为125℃ ， 在温度过高时仪器容易损坏。同时由于该仪器是坐键在定向接头上，没有防脱键设计，在下钻过快、震动过大、井斜大的情况下可能出现脱键现象，从而导致仪器没有信号。
4 YST-48R 型MWD 在使用中常见的故障及处理措施
根据近今年来大量侧钻井施工，海蓝MWD在现场使用情况，总结出以下常见的故障及处理措施：
定向探管：（1） 实际工具面与解码工具面误差较大，原因可能是T 型槽磨损严重，间隙过大造成；（2）测量数据与实际偏差很较大、一直不变或变动较大，原因可能加速度计表坏；（3）Gt、Bt 不正常，地磁倾角不准，探管测试系统失准，应重新标定；（4）连续发送关泵序列， 探管标定文件丢失；（5） 开泵时，不发送开泵序列，可能是流量开关异常；（6）正常钻进时，开关泵序列频繁切换，可能是开关泵判断门限与实际泵压接近， 应下调开关泵判断门限；（7）无停泵序列，可能流量开关异常。
脉冲发生器：（1） 波形显示区无信号无解码数据，泵压区正常，泵压表无明显波动，现象产生前无短起或起下钻，初步判定为砂卡；（2）脉冲波正常，但不出同步图， 脉冲发生器可能异常；（3） 仪器井口、中层测试均正常，但到井底，正常波中有杂波，无法检测到数据，可能是引鞋、耐磨套损坏；（4）仪器正常工作时，突然无信号，观察压力表无明显压力变化，可能是脉冲发生器异常；（5）脉冲波形断断续续，观察压力表变化也是如此，可能是砂卡；（6）仪器连接测试正常，井口测试无信号，重新座键；（7）仪器在下钻过程中，没了信号，可能下钻过快，导致仪器脱键；
电池：（1）波形显示区脉冲时断时续，无法正常解码，出井地面测试正常，可能是电池筒减振组件虚接，振动导致仪器间歇断电；（2）正常钻进，信号解码丢波，可能电池使用时间过长，电压不足；（3）滑动正常， 复合无信号， 可能电池筒减振组件虚接；（4）PC机及软件，PC 机不出脉冲测试，可能是PC 机或软件有问题。
专用机：（1） 测试显示电压20.0V 左右， 如过大，专用机异常；（2）专用机缓冲灯常亮，清理系统缓存，关闭防火墙，重启专用机。
90米电缆线：（1）软件上未无压力显示，观察泵压表有脉冲显示，单独测试司显正常，可能电缆线损坏；（2）杂波多，可能是电缆线及压力传感器附近有大的干扰源。
压力传感器：压力数值波动不正常，杂波过多，无法解码，观察井队和录井压力显示正常，可能压力传感器异常。
环境问题：（1）井场温度过低，压力传感器有可能被冻住，需有保温措施；（2）井下温度超过仪器承温范围，可能出现多种不定故障。
泥浆：（1）仪器在钻进工作中，突然无信号，可能泥浆密度过高，粘度过大；（2）波形显示区突然出现大量杂波，可能是泥浆工加入药剂，或是井底泥浆含砂量大；（3）脉冲波形断断续续，可能含砂过高，导致砂卡；（4）泥浆中含气量过多，可能导致信号衰减。
井场设备：（1）螺杆钻头：定向时软件上泵压显示不正常， 总是突然超过30 兆帕然后恢复正常，观察只在定向时出现， 复合和测斜时正常， 可能是螺杆、钻头异常；（2）钻具：测斜时不出序列6，可能是钻具被冲漏，泥浆从钻具中流失，导致流量开关感受不到开关泵；（3）泵：信号弱或杂波多，可能泵的工作不稳定；（4）转盘：转速过高（大于65 转/分钟），易导致仪器粘扣，严重时损坏仪器；（5）空气包：充气量不足，导致泥浆含气量高，导致杂波多，影响信号。