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第1篇

關(guān)鍵詞：水平井；蝸輪發(fā)電；導(dǎo)向鉆進(jìn)；孔板

中圖分類(lèi)號(hào)：TH132.44

一、SDM 的工作原理及性能

1.SDM 工作原理。SDM 無(wú)線隨鉆測(cè)斜儀是一種正脈沖測(cè)斜儀，閥門(mén)通過(guò)限制井筒內(nèi)泥漿流通來(lái)產(chǎn)生壓力脈沖。當(dāng)閥門(mén)阻礙泥漿流通時(shí)，鉆柱內(nèi)泥漿壓力增加；當(dāng)閥門(mén)復(fù)位，不阻礙泥漿流通時(shí)，鉆柱內(nèi)泥漿壓力也恢復(fù)到初始狀態(tài)，從而產(chǎn)生正壓力脈沖。SDM系統(tǒng)的信號(hào)接收部分安裝在立管上，其壓力傳感器可測(cè)出的壓力脈沖幅值為0.35～0.7MPA。壓力傳感器將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸?shù)降孛嬗?jì)算機(jī)，經(jīng)計(jì)算機(jī)解碼、處理、還原成原始的測(cè)量數(shù)據(jù)。井下儀器由蝸輪發(fā)電機(jī)提供電力， SDM 探管采集實(shí)時(shí)的工程數(shù)據(jù)，統(tǒng)一編碼后，有規(guī)則的控制脈沖發(fā)生器內(nèi)軸上端連接的液壓泵，驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器頂部連接的蘑菇頭做往復(fù)式運(yùn)動(dòng)。蘑菇頭伸縮于沖管頂部魚(yú)頸頭中的孔板，改變了流經(jīng)孔板的液流面積，從而產(chǎn)生液柱壓力的變化。通過(guò)專(zhuān)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行解碼計(jì)算，得到井下測(cè)量探管測(cè)量出的井斜角、方位角和工具面角等數(shù)據(jù)，供現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員使用。

2.SDM 數(shù)據(jù)傳輸快、數(shù)據(jù)精度高、可靠性很強(qiáng)。該儀器傳輸數(shù)據(jù)的頻率為0.5Hz 。SDM 測(cè)量探管主要是由七芯連接插頭、開(kāi)關(guān)控制部分、電子電路部分、傳感器部分和T型頭幾部分構(gòu)成。SDM 測(cè)量探管傳感器由三個(gè)重力加速度計(jì)（GX、GY、GZ）傳感器、三個(gè)磁通門(mén)（BX、BY、BZ）傳感器和一個(gè)溫度傳感器組成。利用三個(gè)重力加速度計(jì)和三個(gè)磁通門(mén)傳器測(cè)量的分量值，通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算公式，就可得到相應(yīng)的井斜角、高邊工具面角以及方位角等參數(shù)。

3.該隨鉆測(cè)量系統(tǒng)具有短測(cè)量（SHORT SURVEY）和長(zhǎng)測(cè)量（FULL SURVEY）功能。短測(cè)量方式的數(shù)據(jù)傳輸速度快，工具面的修正時(shí)間僅為9.3s。長(zhǎng)測(cè)量方式可以將SDM探管測(cè)量的磁性和重力分量數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛鏀?shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，用于進(jìn)行磁性參數(shù)的分析，消除來(lái)自井下鉆具對(duì)儀器磁性干擾的修正，特別適用于大斜度定向井和水平井測(cè)量，能及時(shí)判斷測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差原因以及確定測(cè)量的精度。

二.SDM 無(wú)線隨鉆測(cè)斜儀在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用

1.辛17-斜48井概況。本井為全井小井眼施工，總進(jìn)尺：1130m 工作時(shí)間：139小時(shí) 共三趟鉆完成施工任務(wù)。該儀器地面淺層測(cè)試正常，鉆進(jìn)工作正常，波形好，工具面、井斜方位等設(shè)定數(shù)據(jù)解碼正常，定向過(guò)程中鉆具震動(dòng)對(duì)儀器影響小各項(xiàng)數(shù)據(jù)更新快。全井使用SDM隨鉆測(cè)量?jī)x器保證了及時(shí)準(zhǔn)確地掌握井身軌跡的變化趨勢(shì)，提高了剖面符合率及中靶精度，方便了施工。

2.施工難點(diǎn)

施工過(guò)程中，辛17-斜48井除了存在普通小井眼鉆井的技術(shù)難題以外[3]，在以下幾方面還需要采取重點(diǎn)措施。

2.1 小尺寸鉆具剛度小，對(duì)鉆井參數(shù)中的鉆壓較為敏感，若鉆壓偏大，井斜角和方位角變化率大，如果鉆壓太小，機(jī)械鉆速低，不僅影響全井效益，并且定向施工中工具面受鉆壓影響較大，鉆壓稍不穩(wěn)定就會(huì)出現(xiàn)工具面“亂竄”的現(xiàn)象，這就要求儀器工具面更新快。

2.2井斜角和方位角變化較大，裸眼井段長(zhǎng)，井眼軌跡復(fù)雜，鉆具多處彎曲，導(dǎo)致摩阻和扭矩增加，鉆壓傳遞困難，容易托壓，造成定向困難，控制不好容易出現(xiàn)其他井下復(fù)雜。

2.3周?chē)従?，需要繞障鉆井，防碰距離小于30 m的井有8口，特別是辛50-斜98井，防碰最小距離只有0.96 m，稍有不慎就可能發(fā)生兩井相碰，這就要求儀器使用全測(cè)量方式可以將探管測(cè)量的磁性和重力分量數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嬗?jì)算機(jī)進(jìn)行磁性參數(shù)的分析，消除井下鉆具對(duì)儀器的磁性干擾，及時(shí)判斷數(shù)據(jù)誤差原因及確定測(cè)量精度。

2.4小井眼內(nèi)鉆井液流量小，立管壓力低，發(fā)射的脈沖信號(hào)幅度低，且狹小的空間導(dǎo)致儀器脈沖信號(hào)衰減較快，對(duì)井下測(cè)斜儀器性能及使用壽命提出了更高的要求。

3、為增強(qiáng)儀器的信號(hào)所采取的措施

3.1 定、轉(zhuǎn)子選擇。定子角度是指定子葉片的角度（18、30和40）泥漿流經(jīng)定子葉片，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)角度取決于定子角度和一定的流量，選錯(cuò)了定子，就可能造成發(fā)電機(jī)超速，因而縮短井下工具的壽命，或者發(fā)電不足，不能正常的向井下工具提供電能。在營(yíng)2-斜36 井施工中，我們采用老式42°定子、新式35°轉(zhuǎn)子，這樣新老結(jié)合的方法使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速工作在合適的范圍，取得較好的效果。

3.2孔板選擇?？装宄叽缡桥ㄑb在孔板座上的孔板的內(nèi)徑，孔板的尺寸決定在脈沖發(fā)生器發(fā)送脈沖時(shí)施加在蘑菇頭上的壓力，地面接受到脈沖的幅度隨孔板內(nèi)徑的增大而減小，選擇孔板比計(jì)算的孔板小一號(hào)，增強(qiáng)信號(hào)的強(qiáng)度。

3.3蘑菇頭定位。將魚(yú)頸往里多擰進(jìn)約0.5-1 毫米，縮短蘑菇頭與孔板間的距離，達(dá)到增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度的目的。

三、實(shí)驗(yàn)總結(jié)

SDM 無(wú)線隨鉆儀器自實(shí)驗(yàn)以來(lái)在勝利油田內(nèi)部已完成了水平井、定向井的施工任務(wù)超過(guò)100口。由于SDM在這些井中的成功應(yīng)用，使每口井的施工都很順利，井深軌跡都精確控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，得到甲方的一致好評(píng)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該儀器在以下方面做如下總結(jié)。

1.地面處理器。最初使用一體機(jī)，將接口箱，防爆箱，計(jì)算機(jī)集成一體，其機(jī)構(gòu)緊湊組裝簡(jiǎn)單。施工中出現(xiàn)過(guò)死機(jī)，黑屏等現(xiàn)象。且在泥漿施工條件差的時(shí)候，解碼效果不好；后使用筆記本電腦施工，通信不好且設(shè)置參數(shù)無(wú)法保存；最終使用臺(tái)式機(jī)施工。

2.探管。最初使用MEP探管，并且需要安裝在抗壓桶內(nèi)，安裝復(fù)雜，穩(wěn)定性不好，未鎖頻率。探管在0.8HZ施工時(shí)由于蘑菇頭伸縮頻率快，縮短了脈沖的使用時(shí)間。后使用pcd探管可以通過(guò)段外桶直接與脈沖器相連，安裝方便穩(wěn)定性好，精度高。

3.脈沖配件。SDM650系統(tǒng)轉(zhuǎn)子使用35度，定子27度，在排量30l/s時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在3200RPM左右，轉(zhuǎn)速高振動(dòng)量大造成脈沖器自身工作溫度高，縮短了使用時(shí)間。后實(shí)驗(yàn)使用22度新式護(hù)蓋定子，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速降到2500左右，滿足了探管的供電電壓，信號(hào)發(fā)射正常。轉(zhuǎn)速降低延長(zhǎng)了脈沖器使用時(shí)間，由最初200小時(shí)延長(zhǎng)到300小時(shí)，最長(zhǎng)的達(dá)到400小時(shí)。

總之，結(jié)合近年來(lái)在水平井、定向井中的應(yīng)用，SDM無(wú)線隨鉆測(cè)斜儀顯示出有線隨鉆所無(wú)法比擬的優(yōu)越性，提高了機(jī)械鉆速，縮短了鉆井周期。在施工中，除自身因素外，受周?chē)h(huán)境影響較大，如泵的工作狀態(tài)，泥漿性能等，為了獲得穩(wěn)定的儀器信號(hào)，不但要合理選擇定轉(zhuǎn)子的搭配和孔板尺寸，還要注意消除外界不良因素對(duì)儀器。

參考文獻(xiàn)

[1]劉西林.地質(zhì)導(dǎo)向無(wú)線隨鉆測(cè)量?jī)x器FEWD 現(xiàn)場(chǎng)施工常見(jiàn)問(wèn)題探討[J].石油鉆探技術(shù)，2005，33（4）：7375.

[2]閆鐵，韓春杰，畢雪亮.斜井眼內(nèi)鉆柱軸向振動(dòng)的有限元分析[J].石油鉆探技術(shù)， 2006，34（4）：58