无线随钻测斜仪故障分析与解决办法

2014-12-23李俊芳

江汉石油职工大学学报 2014年6期

李俊芳

（中国石化集团江汉石油工程有限公司钻井二公司，湖北潜江433123）

江汉油田石油钻井领域定向仪器的使用是从20世纪90年代初的电子单点测斜仪开始的，随后有了有线随钻测斜仪。到21世纪初，开始引进无线随钻测斜仪。随着无线随钻测斜仪逐步国产化，其在石油钻井定向领域中的应用越来越广泛。

海蓝无线随钻测斜仪是江汉油田最早购买并投入使用的国产无线随钻测斜仪。从2004年开始，海蓝无线随钻测斜仪已在近2 000口普通定向井、大位移井和水平井中成功使用，在石油钻井定向中起到了非常重要的作用。该仪器具有操作简单、组装灵活、性能稳定以及可靠性高等优点；但在使用中也存在一些不足。以该套仪器为例，对其在使用中常见的故障进行分析并提出相应的解决办法。

在现场施工中，仪器操作者最关注的故障是仪器不产生脉冲信号。仪器无脉冲信号可以分为仪器井口测试无信号，仪器下钻中途测试和井底开泵测试无信号，以及仪器工作中途无信号或信号弱等。

1 仪器井口开泵测试无信号

1.1 泥浆泵排量

一般情况，泥浆泵的正常排量是28L／S～30L／S。如果达不到正常的排量，可以判断为立管压力过低，从而导致泥浆脉冲衰减过快而无法检测到信号。例如，钟93－2C井井口测试无信号，因观察立管压力小于3MPa，判断为泥浆泵排量过低，造成仪器无信号。

解决办法:更换泥浆泵缸套。当其排量达到正常排量后，井口测试显示仪器正常。

防范措施:施工前一定要了解井队泥浆泵的实际排量，如果太低，则要求井队整改，并使之达到仪器正常工作的要求。

1.2 仪器座键

仪器座键是在井口用打捞杆将仪器引鞋坐在无磁循环短节的循环套当中（见图1，2）。如果座键方法不对，引鞋导向面有毛刺、凹槽损伤、循环套定向键损伤或松动等都有可能造成仪器座键不到位，从而导致开泵后无脉冲信号。例如，谭19－6－6，广38－6－7C井井口测试无信号，取出仪器后发现引鞋导向面有毛刺，判断为定向键松动，导致座键不到位，无脉冲信号。

图1 循环套与引鞋

图2 引鞋座入循环套时的状态

解决办法:紧固循环套当中的定向键顶丝，用锉刀修光引鞋导向面上的毛刺，修复损坏的凹槽。仪器重新入井，井口测试显示仪器正常。

防范措施:平时做好引鞋、循环套和定向键的检查修配及保养工作，保证部件的完好。

1.3 仪器工作环境

如果泥浆泵工作不平稳，空气包氮气压力不足，高低压管汇闸门有刺漏等都可造成开泵测试无信号。当钻井液中絮状杂物、堵漏材料等固相含量较高时则极易堵塞筛屏口，造成开泵测试无信号。例如，广2平3井井口测试无信号，取出仪器后观察到有絮状杂物堵塞脉冲发生器筛屏（见图3），造成仪器无信号。

图3 脉冲器筛屏及堵塞物

解决办法:清理筛屏上的絮状物，同时要求井队对钻井液进行循环过滤处理。仪器重新入井，井口测试显示仪器正常。

防范措施:施工前，了解井队设备及钻井液工况，发现钻井液中有影响仪器工作的堵漏材料或其他杂物，应要求井队立即整改。

2 仪器下钻中途测试或井底开泵测试无信号

2.1 仪器脱键

由于该套仪器是座键式（见图2），如果下钻过快、开泵过猛、井斜太大、处理井下遇阻以及大幅度活动钻具等，都有可能造成仪器脱离循环套定向键；在仪器回落的过程中有可能造成引鞋受损，从而使引鞋不能正确回座到循环套内。在此情况下，泥浆从限流环无压差流出，产生不了压力脉冲，导致开泵后无法传递脉冲信号。张平1，广6平1，明10，SH6－平18，花11－X等都曾出现过脱键现象。

解决办法:出现脱键时，要多活动钻具，上提，下放，转放；有可能的情况下，可打复合钻，使仪器回座到循环套中。

防范措施:匀速下钻。控制钻具下放速度，平均每3 min～4min下放一柱；开关泵要缓慢；处理井下复杂情况时及时通知随钻工程师。

2.2 钻井液的影响

钻井液液量不够，会影响泥浆泵的上水；如果在钻井液中加入药品则会改变钻井液性能。密度＞1.7g／cm3、粘度＞90s以及含沙量＞1% 等因素都会影响仪器正常工作；钻井液中有堵漏材料，如玻璃微珠或塑料小球以及其他杂物，则容易将仪器卡死，导致仪器无脉冲信号。例如，广2平3井和浩平3井，因泥浆粘度过高，流动性差，泥浆中含有杂物，在钻至石英砂层段时，筛屏被石英颗粒堵塞后使仪器内外压力失去平衡，开泵后筛屏被挤压变形（见图4），波纹管被挤压爆裂（见图5），导致仪器损坏，不能正常工作。

图4 变形的筛屏

图5 爆裂的波纹管

解决办法:配置足量的符合要求的钻井液；下钻过程中每下20柱顶1次水眼，无脉冲时，上提5柱开泵测试，如果有脉冲则继续下钻，如果无脉冲则起钻检查处理；下钻到底前提前1柱开泵到底。

防范措施:监控钻井液性能，尽量使钻井液各项指标达到或接近仪器使用要求；及时补足钻井液量。加药品时，多循环，加堵漏材料后必须循环干净，定向施工中不得添加玻璃微珠或塑料小球，下钻尽可能多顶水眼。

2.3 仪器本身原因

地面设备出现问题造成仪器无脉冲信号可随时解决，不会因此造成起钻作业；入井仪器中的脉冲发生器、定向探管、电池筒、扶正器以及打捞头等任何一个部件出现问题，都会造成仪器无脉冲信号而起钻。常见的故障有，脉冲发生器充油不充分，励磁线圈拉力不够，活塞帽磨损严重，电器元件老化，定向探管传感器失效，电池插头接触不良，扶正器绝缘不好，仪器短路等。例如，花11－X在施工中因扶正器短路，下钻后烧电池，造成起下钻1次；又因活塞帽磨损（见图6），中途测试无脉冲，造成起下钻1次。

图6 活塞帽及磨损后的活塞帽

解决办法:仪器出井后对脉冲器、探管、扶正器和打捞头等进行测试，找到造成故障的真正原因；更换损坏的部件。防范措施:加强维修质量管理，严格执行维修标准；强化规范操作意识，严格执行仪器操作规程。每趟钻对出井后的仪器都要进行清洗、检查、测试，对不合格的部件及时更换。

3 仪器工作中途无信号或信号弱

如果仪器在正常工作一段时间后没有脉冲信号，除以上列举的诸多原因外，还要考虑到电池剩余电量是否足够，仪器地面设备是否正常工作；如果是信号弱，则要考虑井场是否有强电流等干扰源，井底是否有强磁环境，泵冲与脉冲频率是否接近等。

解决办法:如果是无脉冲信号，就要正确判断是地面设备的原因还是井下仪器的原因。如果是地面设备的原因，则应对泥浆信号传感器，地面设备处理仪，地面数据处理仪以及它们之间的连接线路进行检查，如检查金属接触点是否有氧化现象等；如果是井下仪器的原因，预判故障可能发生的部位，待起钻检查仪器，找到造成故障的真正原因，更换损坏的部件。如果是脉冲信号弱，就考虑使用倒泵、换缸套以及处理泥浆等办法。

防范措施:仪器入井前，严格核实仪器各部件的使用状况、使用时间等，并做好各部件的地面检测工作；地面布线要合理，做到不留隐患。