SKMWDGZ48使用手册Word下载.docx

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1.3.1泥浆脉冲发生器的工作原理

SK-MWD随钻测斜仪是通过电磁机构控制提升阀与限流环之间的流通面积，进而引起在钻杆内流动的泥浆压力产生变化，达到传输信号的目的。

由电磁机构直接带动提升阀需要相当大的功率，在井下实现是不现实的，在设计中，采用了利用流动的泥浆由伺服阀阀头带动提升阀的方式。

如图2所示，伺服阀阀头处于压下状态，在无磁钻铤内高速流动的泥浆,流过限流环与提升阀形成的截流面处时产生压力差,使提升杆外部泥浆压力高于提升杆内部泥浆压力,提升杆内部的泥浆压力作用在活塞上表面,提升杆外部的泥浆压力作用在活塞下表面,由于泥浆压力差的作用,使得活塞向上运动,弹簧被压缩，提升阀提起，提升阀与限流环之间的流通面积较大，泥浆可以快速通过，钻杆内泥浆的压力较小，设定此时为井口采集到的泥浆压力的零位。

如图3所示，在电磁力作用下，伺服阀阀头被提起，泥浆可以从伺服阀阀头处流入，提升杆内外的泥浆压力基本平衡,作用在活塞表面的压力基本相等,原来被压紧的弹簧将释放，提升阀与限流环之间的流通面积减小，钻杆内泥浆的压力将升高，井口泥浆压力采集信号表现为正脉冲。

1.3.2定向探管基本工作原理

图4测量坐标系示意图

这种测斜仪通过建立探管测量头坐标系，如图4所示，利用当地已知的重力场和地磁场做为基准，并利用定向探管坐标系与基准的相互关系计算出方向参数。

X、Y、Z、O直角坐标系的XOZ平面与T形槽定位面平行，而Z轴平行于测量头轴向。

三个加速度计Gx、Gy、Gz和三个磁通门Bx、By、Bz的敏感轴分别平行于OX、OY、OZ。

因此，前者可以感受重力场的重力加速度在三个方向上的分量，后者感受地磁场在三个方向上的分量。

当这些传感器感受输入量时，与其伺服电路一起将输入量变换成与之对应的输出电压。

温度敏感头及其电路，将温度变换成输出电压（VT）。

这7个输出电压和一个基准电压（VR）及电源电压（VD）共9个电压经多路开关依次输入到V/T变换器，经8次采样平均之后形成一组输出脉冲串（P8），这一脉冲串和同步脉冲（PS）在电压时间变换器内部通过与门形成P0，并输入到CPU处理单元，CPU把这一脉冲串的各脉冲间隔变成数字量，并可以解算出工具面、井斜、方位等参数的值。

CPU进一步将这些参数进行编码，驱动后续电路工作。

1.3.3各部件间的联接

井下仪器由多个功能部件组成，其中电池筒为脉冲发生器与探管供电，探管发送信号到脉冲发生器，这需要仪器各部件间存在电气联接。

在SK-MWD中，仪器各部件间的连接方式采用专利技术的旋转接插方式，如图5，只需对准、旋紧便能轻松完成仪器组装（连接时要尽可能的对正，直接插入，直接拔出。

）。

信号（黄）

地（黑）

电源（红）

图5旋转插接原理

1.4技术指标

最高工作温度：

125℃

仪器外筒承压：

100MPa

抗压筒外径：

φ48mm

定向测量井斜：

±

0.1°

定向测量方位：

1.0°

定向测量工具面：

1.5

伽玛最小采样时间：

10秒；

伽玛探测范围：

0～500API；

伽玛测量精度：

5%；

伽玛最大数据存储能力：

11万组；

伽玛灵敏度：

优于1计数单位/API；

伽玛垂直分辨率：

优于236mm。

仪器总长：

6.5米

电池工作时间：

200小时

泥浆排量：

10～55升/秒（取决于钻铤尺寸）

仪器压降：

50～200PSI（取决于钻铤尺寸和泥浆排量）

泥浆信号强度：

20～500PSI

泥浆粘度：

≤60s（漏斗粘度）

泥浆含砂：

＜1%

泥浆密度：

≤1.7克/立方厘米

第二章SK-MWD操作手册

2.1SK-MWD仪器组件简介

SK-MWD仪器按用途可分为井下仪器、地面设备及各种仪器工具与辅件。

2.1.1仪器井下部分简介

1专用短节：

包括配套的短节与紧定螺钉，用于在其内部安装循环套总成的专用短节；

2循环套总成：

包括循环套本体、限流环、键等，为井下仪器安装提供接口；

3脉冲发生器：

包括小控制阀、活塞、大提升阀等，将数据转变成泥浆脉冲发送到地面。

4电池筒：

包括电池棒、B抗压筒等，为井下仪器提供电源；

5定向探管：

包括定向传感器与抗压筒等，测量、处理原始数据，控制驱动器/脉冲发生器。

6伽玛探管：

测量并记录地层伽玛值，可将测量值通过脉冲器发出。

7扶正器：

包括扶正器轴、胶条翼片、盖片等，使仪器与钻铤同轴，并机械连接和电气连接。

8鱼头：

包括鱼头本体、鱼头销、转接头等，用于安装、拆卸、打捞仪器。

2.1.2仪器地面部分简介

1立管压力传感器，读取井口处泥浆压力值，并传送到地面控制箱。

2悬重压力传感器，读取大钩悬重压力值，并传到地面控制箱。

3绞车传感器，记录绞车变化，传到地面控制箱，计算绞车计数值。

4地面控制箱（远程数据处理器），处理压力传感器的数据，通过滤波与解码，发送到计算机与司钻显示器，通过计算绞车传感器的数据,采集绞车计数值并发送给计算机。

5安装专业软件的计算机，处理地面控制箱的信息，实现实时监控、储存信息并生成报告。

6司钻显示器，接收地面控制箱的信息，并及时显示井斜与方位数据。

7接线盘及串口线等，用于各部件间的电气连接。

2.1.3仪器工具与辅件简介

1摩擦钳，是用于仪器的联接与拆卸的主要工具。

2中间测试盒，集成电压表等测试设备，更方便和安全的进行各种测试。

3脉冲测试箱，通过查看脉冲器耗电量及响应速度，测试脉冲发生器的工作状况。

4仪器架，专用的仪器支架，有较好的强度。

5连接线、测试线、测试头等，是测试或调试仪器时将用到的各种元件。

2.2SK-MWD仪器准备

2.2.1了解井下仪器

图6井下仪器组装/拆卸图

定向工程师必须对井下仪器有一定的了解，错误的安装将导致仪器的损坏。

井下仪器的安装如上图6所示，最下方为脉冲发生器，向上依次为扶正器、伽玛探管、定向探管、扶正器、电池筒、扶正器、（加重杆）、鱼头。

按图6中所示顺序，能轻松的把部件组装成完整的井下仪器。

2.2.2选择限流环与提升阀规格

SK-MWD限流环有三种规格：

1.28″、1.35″、1.40″；

其中1.28″、1.35″、1.40″限流环分别刻有“小、中、大”字样以标记；

SK-MWD提升阀（提升阀）有三种规格：

1.040″（小）、1.086″（中）和1.122″和（大）；

其中小号提升阀尾部有一刻痕，中号提升阀有两道刻痕，大号提升阀有三道刻痕以标记。

不同规格的限流环和提升阀组合，有不同的过流面积，如下表。

下图为无阻塞（喷嘴）的水流环中（无返压），各种组合的大阀和限流环所产生的脉冲高度的经验数据，参考此图可选择限流环和提升阀的规格搭配，设计脉冲高度一般为250PSI。

（注：

泥浆比重增加会使信号强度少许增加；

排量增加通常会使信号强度增加；

立管压力对脉冲幅度的影响较小；

空气包容量增加可使脉冲高度变小）

一般说来，过流面积越大冲蚀越小，但脉冲信号也越小。

反之，过流面积越小冲蚀越大，但脉冲信号越大。

选择合理的规格搭配，总的来说，是在保证信号强度后，选择最不易被冲蚀的组合。

首先按司钻在钻井时使用的泥浆排量范围，得到相符的几个规格搭配；

再从中选择过流面积最大的一组规格搭配。

（如排量在28L/S时可选1.35的限流环和1.122的提升阀）

2.2.3专用短节与循环套的准备

首先，应该按井场的钻具规格选择相应大小的短节，现主要用到6-1/2”短节、8”短节，以及不常用的4-3/4”短节，三种短节的尺寸如下图：

然后，为短节配备相应的循环套，6-1/2”短节、8”短节均配备6-1/2”循环套，4-3/4”短节配备4-3/4”循环套。

然后，将2.2.2中选择的限流环安装到循环套上，装上O形圈A228，用循环套安装工具中的限流环扳手旋紧螺母，如下图；

再装上外面的两个密封圈：

6-1/2”循环套配A238（88.49*3.53），4-3/4”循环套配A233（72.62*3.53）。

最后，用毛巾把短节的内部擦干净，并注入适量润滑油；

将循环套也涂硅脂，用循环套安装工具将已上键的循环套缓慢压入短节内；

用循环套安装工具旋转循环套，使循环套上的键与M16的螺孔位于同一条线上；

用缠生料带的定位螺丝压住定位槽，固定循环套。

安装完后，将脉冲发生器插入循环套，检查座键情况；

修锉脉冲器头部变形处使座键更容易；

座键完全时，提升阀插入限流环为8--12mm。

每次下井后，应及时从短节中取出循环套。

检查冲刷状况，检查O形圈，清洗、保养、涂脂；

当循环套的定向键变钝时，应更换定向键；

当循环套的外壁被冲蚀穿，或影响座键时，应及时报废。

2.2.4O形圈检查与安装

井下仪器组装前，必须仔细检查每个O形圈，确保没有裂纹、划伤、切伤、老化现象，有问题或疑似有问题都必须及时更换，工具箱应常备有：

AS-220、AS-222等常用O形圈。

组装前，必须用毛巾擦净密封面处，以免造成密封好严而泄漏。

组装时，每个O圈都应在涂有润滑脂的情况下安装。

2.2.5脉冲发生器的检测

阀头

U形圈

阀座（在此端面）

滤网外筒

大弹簧

增压环（在活塞端部）

1.检查脉冲发生器的易耗件的情况，易耗件的位置如下图：

油囊

滤片

耐磨套

上端

下端

活塞

提升杆

提升阀

提升阀处于泥浆流通面积收缩的位置，极易被冲蚀。

检查提升阀的外径，外径减量小大于1mm时，应更换；

检查提升阀的底部，底部严重冲蚀时，应更换。

U形圈与磨套在工作时相互摩擦，U形圈应无变形、外形完整、有弹性。

当U形圈出现或疑似出现翻边、毛边、老化无弹性、变软等现象时，应更换U形圈。

活塞上U型圈背靠背、口朝外安装（上面的朝上，下面的朝下）。

磨套由硬质合金制成，在检查时，观察或抚摸其内壁，光滑、无划伤、无变形、无破损时，可继续使用。

更换磨套，可使用专用的“拔套器”将其拔出。

大弹簧主要检查其弹性，冲蚀会使其弹性变差。

最初时，弹簧自由长度225mm，7.6kg压缩到178mm，12Kg压缩到151mm。

通过新旧弹簧的对比，当凭手感能感觉到旧的大弹簧较软时，当更换大弹簧。

当发现大弹簧任一处的冲蚀超过1/4时，也应更换大弹簧。

滤片的检查主要是其冲蚀状况，应冲刷到筛孔不圆、或被冲透时，应更换波片。

阀头与阀座由超硬合金制成，检查时主要为其完整性的检查。

阀头与阀座应无破裂、严重磨损。

阀头与阀座有任何破损，或磨损导致小阀行程超过3mm时，均需及时更换。

检查并组装后，用手推动提升阀，应手感不涩（表示推进与弹出时的力大致相同，理论上可相差2*0.3=0.6KG），否则需再次检查或更换磨套。

将提升阀端插入循环套，检查是否能轻松插入，是否能轻松座键。

如不能轻松插入时，应修锉平引斜上斜面的边缘变形处；

如不能座键时，应检查定位键安装是否正确，外形是否完好。

检查油囊，一旦破损必须送回维修中心。

如充油不足应及时补充，工作200小时后应重新充油。

2.用脉冲测试箱检查脉冲器的运行情况，将脉冲发生器上端插测试头A并与脉冲测试盒连接，将脉冲测试盒上的档拉转至1/7档，通电并打开电源开关，如下图。

观察当脉冲（PULSE）指示灯亮时，脉冲发生器的小阀（阀头）动作应该为提起，灯灭时小阀动作应该为放下。

观察电流指示灯（灯亮表示充电，每一格表示100mA），以小阀被提起开始，电流指示灯亮的时间一般应小于3秒，电流不应大于400mA（电流指示灯亮四格）。

连续动作时，小阀动作灵活、有力，行程为2.5~3毫米。

在测试时，若出现任何不同于以上所述的情况，请换一个脉冲测试箱再试；

若情况仍没有改善，请联系本公司专业技术人员，切勿自行拆卸脉冲发生器。

2.2.6扶正器的检测

首先检查扶正器外观，主要是扶正器上的胶条翼片。

扶正器胶条翼片应经常更换，若严重冲蚀（如冲蚀至露出胶条内部的金属骨架），更要及时更换胶片翼片。

再检查电气连接，扶正器两端分别上好测试头A与测试头B，将中间连接盒的两个插头分别接上测试头A与测试头B，中间连接盒的开关全部放在OFF位置（断开），如下图所示：

用万用表电阻档量中间连接盒的上下两排触头，黑上和下是通的；

红的上和下是通的；

蓝的上和下是通的（电阻小于0.5欧）。

电阻档（2M以上）量黑和外筒、红和外筒、黄和外筒间的电阻无穷大（大于10M欧），量三组触头之间的电阻也应无穷大（大于10M欧）。

若在检测时，与上述情况不符，请检查万用表与中间测试盒后再检测；

若仍无改善时，请联系本公司专业技术人员进行解决。

2.2.7探管的检测

探管检测需使用装有专业软件的电脑、地面控制箱、连接线，将探管端部插测试头A，再从测试头A连接至地面控制箱的“探管”接口，用串口线连接电脑的串口与地面控制箱的通讯接口，如下图：

开启电脑中的软件，并点击采集，软件中即有脉冲信号的显示（用司钻显示器时无法看到脉冲信号显示）。

等待几分钟可得到读数，井斜读数与探管的放置状态相对应（如探管平放时，井斜读数约为90）。

探管转动少许角度时，方位读数也应有所变动。

用金属套或其它物体套住或靠近伽玛探管时，伽玛读数应有变动。

若在检测时，与上述情况不符，请检查地面控制箱或电脑及软件是否正常工作，或更换一些连接线；

若仍无改善，请联系本公司专业技术人员进行解决。

探管非常贵重，请不要自行拆开探管进行检查。

2.2.8电池筒的检测

检测前，先将中间测试盒的拔杆开关全拔到ON，用万用表测量中间测试盒的红触头与黑触头间电阻大于1M欧（目的是确保中间测试盒的这两触头未短路）。

将电池筒下端接测试头B，再接入中间测试盒。

当中间测试盒的拔杆开关全拔到ON时，中间测试盒电压表有读数显示（新电池读数应为28--29伏，旧电池电压一般低于28V）。

用万用表测量信号（蓝色触头）和地之间的电压小于0.1V，以确定电池的正与信号线绝缘良好。

若在检测时，与上述情况不符，请检查中间测试盒。

若无改善，或出现异常状况时，特别是无电压时，请不要打开电池筒和更换电池（可能导致电池损坏），请联系专业技术人员解决。

电池检测时，注意安全，不可用其它工具，以防出现危险。

电池检测时，务必远离其它金属件，以避免短路引起不必要的损坏。

电池检测时，中间测试盒不可接其它仪器，尤其是地面控制箱与脉冲测试箱，以避免反充电引起仪器或电池损坏。

2.2.9电池棒更换与注意事项

根据仪器下井时间与预计使用时间，选择电池棒。

装配顺序：

1.电池下接头通过测试头B接中间测试盒，将中间测试盒的拔杆开关全拔到ON，用万用表测中间测试盒的触头红与黑、红与蓝、蓝与黑间电阻均大于1M欧（目的是确保电池下接头未短路）。

2.电池串接到减振器上，用螺钉固定（上图中的“更换电池拆卸处”的螺钉）；

3.然后装入抗压筒并打紧丝扣；

4.再将电池筒上接头安装到电池筒上并打紧丝扣。

5.按2.2.8检测安装好的电池筒；

6.检测通过的电池筒盖上保护帽备用。

拆卸顺序：

首先缓慢拆卸电池筒上接头（缓慢拆卸可消除由电池废气产生的危险隐患），再拆卸开电池筒下接头，卸下螺钉，取下电池棒。

电池使用安全注意事项：

仪器所配置的是上海神开石油科技有限公司生产的专用锂电池组。

锂电池具有容量大，耐温高的特点，但使用不当可能会造成严重的损失。

对锂电池组的短路、充电、过放电、挤压变形、强烈冲击、剧烈振动、超过规定温度范围、焚烧、拼装不当、擅自拆解、移作它用等可能损坏电池组，甚至引起爆炸等严重后果。

在使用中需注意：

新、旧锂电池组的包装均应使用锂电池组的专用包装箱，新、旧锂电池组均不得无包装转运，包装箱上的各种标识应完整清晰，锂电池组的插头须带保护帽。

在储运中，不得使电池组受潮、雨淋、受高温、挤压变形、过度冲击、剧烈振动、不得靠近火焰和强腐蚀性气体，不得与其它易燃、易爆、易腐蚀的物品混合储运。

搬运时轻拿轻放。

电池组在包装、储运、装卸及搬运过程中，如果出现强烈刺鼻性气味等异常现象时，所有人员应立即撤离到10米外的安全位置，并立即报请专业人员处理。

锂电池组应存储在通风干燥的室温环境中。

锂电池组的使用应由具有专业技能的人员进行操作，须做到操作准确无误。

使用锂电池组前应详细阅读使用说明和警示，严格按规定进行操作，严禁超过额定指标。

在仪器组装前，须做电池组外观检查，不得有影响电池组性能的损伤，导线、接插件等不能有锈蚀、污物、破损等可能引发短路或断路的隐患存在，一经发现应停止使用，并通知专业人员进行处理。

插头保护帽应妥善保管，以便暂时不用电池组或旧电池回收储运时使用。

锂电池组的使用情况应做好记录，以做为继续使用的依据。

电池组的组装中，绝不可使电池组两端短路，电池组的引出线、插头接点短路可导致内部保险丝熔断，若使电池组受到强烈的冲击、振动、超过规定温度范围使用，可能出现电池内故障，绝不可掉以轻心。

电池组的故障应由专业人员修理，对电池组的修理应执行相应的规范，所用器件必须是相同型号的器件，不得擅自更改、拼装、拆卸电池组。

此专用锂电池组为非充电型电池，绝不允许充电。

防止发生短路、反接极性、过放电、焚烧、靠近火焰、擅自拆解或移作它用等不正确操作。

处理废旧电池组应遵守国家和地方环保法规，禁止随意丢弃。

处理废旧电池有困难的用户应将电池组用原包装运回本公司，由本公司负责处理。

2.2.10高边零值标定

高边零值是探管零位方向与引斜键槽方向的相对角度值，按图6井下仪器组装/拆卸图：

1.首先确认所有部件的密封圈完好并涂硅脂，按步骤A，将脉冲器上端与第一个扶正器下端连接并打紧。

2.按步骤B，再将伽玛探管下端拧入第一个扶正器的上端并打紧。

3.按步骤C，将定向探管拧入伽玛探管的上端，然后将第二个扶正器下端拧入定向探管上端，检查并打紧已安装部分的所有螺扣。

4.仪器平放在仪器架上，并将脉冲发生器引鞋处的键槽向正上放置，如图6；

5.在与探管上端相连的第二个扶正器上端，用测试头通过测试线接到地面控制箱。

6.打开电源和电脑，运行电脑上的MWD软件，先在设置中将工具面修正值设为零，点击“开始采集”，静候几分钟，等待3至5组最新的读数；

7.最新的几组读数相同，且井斜值约为90º

时，表明仪器工作正常，此时，最新的工具面值记为高边零值，记录并备案。

2.2.11仪器准备完成

1.电池筒上端接第三个扶正器，再将鱼头连接好，打紧各处。

2.将电池筒与2.2.10安装好的仪器相联，查看脉冲器工作与否，工作正常表明联机测试通过。

3.以上测试正常后，拆下上一步中相联的电池筒，将2.2.10中安装的第二个扶正器上端用护丝头盖住保护，再将测试正常的电池筒下端装上护丝帽盖住保护。

4.用记号笔将高边零值抄录在探管上以便于现场计算，抄下电池已使用时间在电池筒上。

5.此时仪器为两段，可随时运往井场进行服务。

注：

在即入井前，将两段仪器安装成整根仪器并打紧（仪器开始耗电，应开始记录电池使用时间）。

2.3SK-MWD仪器下井

2.3.1仪器下井要求

1.首先要清洗或更换立管滤清器，防止硬质杂物损坏仪器。

2.泥浆中不能含有气泡，如果有必须加消泡剂开除气器开泵循环两周。

3.要保证泥浆泵的工作平稳。

4.震动筛，除砂器工作100%，保证泥浆的清洁。

泥浆含沙量应小于1%。

5.凡入井泥浆必须通过钻杆滤清器。

6.要保证循环线路的各高压闸门完好，不刺不漏。

7.SK-MWD随钻测斜仪入井之前要保证井下正常，起下钻畅通无阻，泥浆性能不做大的调整。

2.3.2仪器入井操作

仪器入井操作的主要步骤：

1.在立管上安装立管压力传感器，并用接线盘将传感器信号接到仪器房内与地面控制箱相联。

2在井架死绳固定器上安装悬重压力传感器，并用接线盘将传感器信号接到仪器房内与地面控制箱相联。

3在绞车滚筒轴的一端上安装绞车传感器，并用接线盘将传感器信号接到仪器房内与地面控制箱相联。

4.将司钻显示器安装到适当位置，并用接线盘将司钻显示器与仪器房内的地面控制箱相联。

5.将安装专业软件的笔记本电脑与地面控制箱用串口线相联，开启地面控制箱与电脑，打开软件并开始采集。

6.下钻井深到达造斜点后，起钻，接螺杆钻具与弯接头，再接MWD专用短节（2.2.3）。

7.测量角差，从弯接头键（即高边）顺时针到专用短节定位螺丝（即定向键）的角度，

8.计算工具面修正值=高边零值+角差，记录备用，并输入电脑的MWD软件中。

9.连接准备好的两段仪器（2.2.11），打紧两段连接处螺扣，查看小阀以确定脉