德玛DM－LWD施工常见故障分析

李武生 孔凡刚

德玛DM－LWD施工常见故障分析

李武生 孔凡刚

德玛LWD由地面设备和井下仪器串两部分组成，地面设备通过不同功能的传感器(泥浆压力传感器、钩载传感器和深度传感器)采集现场各种数据，并通过Navigator软件实现对深度数据和井下实时数据的管理。井下仪器串包括发电式脉冲发生器、MWD测量系统、电池短节、伽玛及电阻率传感器。试分析使用DM－LWD从事井眼轨迹控制施工任务中常见的各种故障，并提出解决方案，以便对DM－LWD施工提供借鉴。

德玛LWD;障分析;故障处理

如今随着国内各油田水平井施工项目的不断增多，对定向井技术服务公司的服务能力也提出更大的考验，尤其是能否提供满足水平井施工要求的随钻测井仪器成为公司发展壮大的关键。目前，中国石油渤海钻探定向井技术服务分公司除了拥有从国外引进的Baker LWD和Halliburton FEWD两种不同仪器外，还配备了同国外公司合作开发的DM－LWD。两年多时间的应用实践证明了德玛LWD能实现随钻测井仪器的全部功能，既提供实时传输井斜、方位、工具面定向施工工程参数，还提供自然伽马、电阻率井下地质参数及井下数据的存储及回放。

1 德玛LWD简介

德玛LWD由大港油田公司魏春明等人完成，2006年获大港油田技术创新一等奖。随钻测斜仪的研制成功，完成了国内第一套由井下涡轮发电机供电的正脉冲无线随钻测斜系统理论及实现方法研究，以泥浆作为传输介质，井下测量数据以压力脉冲波形式传至地面(从数据测量到转换、传输、解码)，保证了在定向钻井过程中，井底井斜、方位、工具面等测量数据实时传输到地面接受系统，准确控制井眼轨迹，提出了在高温、震动恶劣环境下的钻井过程中，保证测量数据实时传递及测量精度准确的理论及控制方法。该项目开发出井下探管、脉冲发生器、井下工具外围配件及地面接口箱、防爆箱、司钻读出器等部件，并编写了地面数据处理程序，整套仪器的技术指标达到国外同类产品先进水平。该项目在自主生产正脉冲无线随钻测量仪器方面进行了有价值的探索，结束了该类仪器只能靠进口的历史。该套设备由地面设备和井下仪器串两部分组成，地面设备通过不同功能的传感器(泥浆压力传感器、钩载传感器和深度传感器)采集现场各种数据，并通过Navigator软件实现对深度数据和井下实时数据的管理。井下仪器串包括发电式脉冲发生器、MWD测量系统、电池短节、伽玛及电阻率传感器。

自然伽玛传感器(GRCPR)是综合测量地壳岩层自然放射性强度的传感器。由于地壳岩层中存在自然放射性核素﹝主要是铀(U238)、钍(TH232)、钾(K40)﹞，在自然衰变时放射出γ射线，测井时用γ射线探测器沿井眼实时进行地壳岩层的测量，得到地层剖面的自然伽玛记录，用于区分泥岩和砂岩地层。DM－LWD仪器上的自然伽玛传感器采用的是NaI晶体探测器，该传感器的探测深度为12"(30.48cm)。

紧凑型传播电阻率工具(Compact Propagation Resistivity)使用了两种频率(400KHz和2MHz)的电磁波，拥有三个发送器－接收器间隔，利用六种深度探测进行六种电阻率测量。

紧凑型传播电阻率工具的供电方式采用了脉冲器供电和电池供电双保险方式:脉冲器优先为CPR提供电源，当泥浆排量小，脉冲器供电不足时，电池开关自动打开，为CPR提供电源。该仪器为国内外50多口井提供了技术服务，实现产值约1000万元。此套设备自投入中石油渤海钻探定向井技术服务分公司使用以来，取得了良好的经济效益，获得了广泛的应用。本文归纳和总结了在使用DM－LWD从事井眼轨迹控制施工任务中常见的各种故障，并进行理性分析，提出解决方案，现一一陈述如下。

2 现场常见故障及分析处理

2.1 探管单独采样测试正常，整体连接后测试不工作。

探管单独采样测试正常，证明探管是好的，这种情况可能是脉冲和探管的连接线(俗称七转十电话线)的导通性出现问题，换掉电话线后有望获得成功。由此，我们在仪器组装之前，需要提前使用万用表测试七转十电话线的导通性，7－10芯电话线电缆的内部导通结构如下图1所示。

图1 7－10芯电话线电缆的内部导通结构

2.2 连接后工作正常，井口测试无信号。

仪器整体连接后工作正常，井口测试不工作，表现为:D－Pilot界面上无任何波形显示，无泵压显示，这种情况可能是未坐入键，或是D－Pilot软件本身出现问题，或者是LWD INTERFACE BOX出现问题。当未坐入键时，需要重新坐键，在坐键时通过测量悬挂短节内部键至短节上端面的距离和仪器坐入后脉冲发生器鱼颈上端面距离悬挂短节丝扣上端面的距离来确定是否坐键成功。这一点与海蓝MWD的原理是一样的。对于软件本身出现的问题，只能通过卸载原来软件重新安装D－Pilot的方法来解决，需要注意的是在卸载软件之前，需要把数据库中名为探管号.Tub的文件拷出，以防止在卸载的过程中丢失探管中的存储数据。对于LWD INTERFACE BOX出现问题时，需要关掉主机重新打开或者按其上的RE-SET来解决。

2.3 钻进过程中常见问题。

2.3.1 测斜杂波多，不能正常解码。

此种情况最为常见，分析其原因有很多种，现将常见故障一一阐述如下:①压力传感器出现故障。最明显的标志是D－Pilot软件无泵压显示，LWD INTERFACE BOX上SPP(ma)显示不正常。大多数情况下，当传感器使用一段时间后，由于泥浆冲击震动或者温度过高导致传感器呈现非线性关系，造成传感器的零点漂移，从而影响正常的解码。②LWD INTERFACE BOX接地不良。在雁60－63x井就遇到过这种情况，未接地之前，仪器受干扰很严重，关泵之后还有很多杂波，如图2显示。接地之后关泵显示波形如图3所示。③憋钻。在定向施工过程中，当需要加压时，由于加入压力过大，致使泥浆波动过大，使得仪器检测信号受干扰。另外，如果井队往泥浆中加料，这时候也可能出现杂波比较多，无法正常解码的情况，等几分钟至泥浆循环开后就可以正常解码了。

图2 接地前杂波显示图

图3 接地后波形图

2.3.2 D－Pilot软件意外退出的情况。

D－Pilot在井斜小的时候容易出现测斜时意外退出的情况，这是因为D－Pilot测斜时需要创建一个测斜数据文件，而这个文件创建不成功，所以写数据时发生错误。解决办法是在D－Pilo安装文件夹里找到surveydata文件夹，在这里新建一个文本文件，文件名要与正使用的井名一致，后缀名为.txt，内容为空，不要设置任何格式也不要写入任何东西。

2.3.3 开泵测斜不出测斜序列。

开泵测斜不出测斜序列，等待大约4－5分钟后，出同步信号和序列5(FID5)，这种情况究其原因就是司钻在测斜时活动钻具导致的，这就要求开泵测斜时开泵平稳，禁止活动钻具。

2.3.4 滤波对信号的影响。

有时候，还会出现另外一种情况:测斜时司钻也没有活动钻具，但是就是解码不成功，原来设置噪声门限30，当把噪声从30减小至30以下或者自动时，开泵解码成功。在软件程序最初编写时，设置的噪音门限是自动，默认值为30，当正常工作信号幅值为30左右时，30的默认值会把正常波形误认为是噪音而滤波掉，造成仪器不解码。

2.3.5 钻头水眼对仪器信号的影响。

在现场施工中，我们发现，钻头水眼不要装特别小的钻头水眼，这样会导致立管压力很高，这种情况下如果泵上水又不好时，泥浆泵上水时的瞬间会产生很高的压力信号，高噪音信号往往会覆盖掉有用信号而导致地面检测不到信号。同时，钻头水眼特别小，立管压力很高，脉冲发生器发射脉冲需要的力大，往往还会导致脉冲发生器损坏。在楚29－88x井的施工过程中，井口测试信号幅值94，仪器测试正常后下钻到底，开泵测试仪器无信号，起钻检查井下设备，包括脉冲配件，电话线，探管模拟测试均正常，经过了解井队钻头水眼，为 PDC钻头(11X2，12X2)，随即加大钻头水眼直径(14X4)，下钻到底测试正常后继续施工，由此得出结论:在MWD施工过程中，使用牙轮钻头时三个水眼都应大于16号，PDC钻头四个水眼都应大于12号，这样可以弥补水力参数的作用，从而确保仪器信号正常。

2.4.6 钻井液中不得添加玻璃微珠及塑料小球等固体润滑剂。

因MWD脉冲发生器精度高，钻井液中如添加玻璃微珠及塑料小球，或钻井液中固相含量高，MWD脉冲发生器的活塞、活塞套就会被固相颗粒卡死，造成仪器无信号，为此而被迫起钻检修的事情，发生过多起。这样一来，既损坏了仪器，又增加了起下钻，造成不应有的无效劳动和经济损失。

3 余论

3.1 D－Pilot的开、关泵门限设置中如果设置开泵门限为3MPa，那么软件要等到压力降低到1.5MPa以下后才会认为停泵。事实上软件是否准确判断开、关泵不影响信号检测，只要是开泵状态，信号就能正常检测，只是影响循环时间统计。

3.2 D－Pilot参数设置界面的“参数1”中窗口上半部分和下半部分都有探管参数，但是上半部分是以前用该机设置探管时存储在硬盘上的参数，这些参数不能更改，设置时的计算机可能不是你现在所使用的计算机，所以不能使用那些参数，不要点击“选定为当前使用的参数”按钮应用那些参数。

3.3 DM－LWD的地面设备的软件部分如D－Pilot程序在运行中，“测斜数据”文件存储出错，常有乱码，而且点击“测斜数据”按钮后程序偶然会非正常退出。因此这个程序还有待进一步的改进完善。

3.4 随钻测井技术能及时地发现地层的变化，从而为认识地层提供及时的资料。

3.5 伽玛传感器是综合测量地壳岩层自然放射性元素﹝主要是铀(U238)、钍(TH232)、钾(K40)﹞强度的仪器。因此，当泥浆中存在这些离子时，将会影响伽玛值的测量，如果没有泥浆中相应离子含量的数据，LWD软件就不能对测得的伽玛值进行修正，从而导致测得的伽玛值偏离地层的真实情况。

［1］王延恒.无线随钻测量技术在华北地区的应用［J］.石油钻采工艺，2005，27(5):32.

Common Faults Analysis of Dema LWD Equipments

Li Wusheng Kong Fan’gang

The Dema LWD is composed of two parts，the ground and under the shaft equipment which include the power generation and a pulse generator，the MWD measurement system，the battery short section，gamma and resistivity sensor.The paper tries to analyze the common problems and possible solutions in the control of DM－of LWD in well trajectory and to provide a reference to the DM－of LWD construction.

Dema LWD;fault treatment;fault analysis

TE243

A

1672－6758(2012)02－0043－3

李武生，助理工程师，中国石油渤海钻探定向井技术服务分公司，河北·任丘。邮政编码:062550

Class No.:TE243Document Mark:A

(责任编辑:宋瑞斌)