MWD无线随钻测斜仪常见故障分析与处理

张焕亮

摘  要  MWD是定向井井眼轨迹控制中一种常用的测量仪器，主要用于测量井斜角、方位角、工具面角等参数。当MWD在井下工作出现异常时，能否迅速判断和处理，避免因仪器故障造成停工，影响钻井正常施工，是每一个现场测量工程师都必须慎重对待的现场问题。本文重点介绍了该类型仪器在现场使用中所遇到的常见故障，并进行了分析，同时提出了相应的处理方法，可为现场测量工程师提供一定的指导作用。

关键词  MWD  常见故障  分 析  处 理

一、前言

MWD是一种可打捞式的正脉冲无线随钻测斜仪，是一种性能稳定的高精度井下测量仪器，被广泛应用于国内各大油田。该仪器是将定向探管传感器测得的井下参数按照一定编码，产生脉冲信号，该脉冲信号控制伺服阀阀头运动，利用循环的泥浆使主阀产生同步运动，控制主阀头与限流环之间的泥浆流通面积，从而在钻柱中产生一个正的泥浆压力脉冲，安装在立管上的压力传感器将测得的压力脉冲转换成电信号，通过专用机解码出井斜、方位、工具面等数据，并在计算机和司显上显示出来。

在定向施工过程中，由于种种因素的影响可能会出现测斜仪器无信号现象直接導致定向工作停滞。因此在这种工作状态下，随钻测量工程师能否准确判断故障原因并正确处理，对定向工作的顺利进行和提高钻井机械钻速、降低钻井成本将会起到重要的作用。

二、故障类型及处理方法

MWD无线随钻测斜仪工作异常通常会表现为两种形式，一种为显性故障，另一种为隐性故障。所谓显性故障是导致仪器工作异常的因素，可通过信号发生器和多功能电表等检测能够直接测试并发现问题所在。这种故障现象是特点是故障点明显、易处理解决。而隐形故障则是斜仪各部件年限久、使用时间长，各部件如探管内精密传感器和处理电路、脉冲发生器电容节的某些执行元件在井底高温高压状态下性能下降，从而导致井下仪器总成工作异常的故障现象，其特点是故障点隐蔽性强不易判断。仪器操作人员如掌握了一定专业基础知识，现场施工时一旦出现仪器工作异常可通过以下几个方法来判断。

①直观法：直接观察易损部件的使用程度，做出初步判断并进行部件的更换。还有就是在基地保养维护时使用MWD专用检测仪器对仪器总成各部件进行标准检测，确保入井仪器性能指标达到要求，对有问题的部件进行更换和送修。

②推理法：井下仪器总成各部件逐件更新，然后将连接导通入井测试其性能，直至仪器工作正常。

1.  探管、脉冲单独采样测试正常，整体连接后不工作

如果探管、脉冲单独采样测试正常，整体连接后不工作，问题应出在电池、扶正器或打捞头上面，可先对电池筒总成、扶正器进行导通测试和绝缘测试并测量电池电压。还有就是新电池往往需要激活一下，方法是连接打捞头，之后断开再连接一次。仪器下钻前一定要进行整体连接测试，确保下钻前仪器正常。

2.  连接后工作正常，井口测试不工作

（1）仪器座键不正常

仪器座键时脉冲发生器引斜键槽没有完全落入定向短节内循环套定向键，主阀头与限流环的配合不到位，导致仪器不工作。如果座键方法不对、脉冲发生器引斜导向面有毛刺、浅凹槽及损伤，定向接头内循环套定向键损伤、松动都有可能造成仪器座不上键或座键不到位。此时应检查并选择型号相对应的锉刀进行引斜导向面和定向键的修复处理或更换，紧固循环套中定向键的顶丝，然后重新进行仪器座键操作，确保仪器座键成功。在下钻前为预防该问题的发生，可以在引鞋表面涂抹黄油使其光滑，这样能准确顺利地座键。

（2）泥浆泵工作性能及排量原因

如果泥浆泵排量达不到要求，立管压力过低，会导致脉冲信号衰减太快，无法检测到信号。同时，如果泥浆泵工作不平稳，会出现过多杂波干扰正常脉冲信号的解读。因此在施工前，一定要了解井队设备工况及泥浆泵的实际排量，并使之达到仪器正常工作的要求。

3.  井口测试正常，中途测试不正常或井底不工作或工作时间短

（1）导致脉冲信号异常的外在因素

① 泥浆泵性能差，上水不好，水龙带跳动严重;此时应积极与井队相关负责人通报协调，要求井队专业技术人员检修泥浆泵及其辅助设备。

② 井队调整钻井液性能，配制的钻井液进入井眼大循环。此时随钻测量工程师应等待钻井液充分循环2—3周后再做进一步处理。

③定向施工中地层有垮塌现象，下钻遇阻，有可能造成脱键情况。

④泥浆的固相含量高，开泵后会导致大量固体物在脉冲发生器筛屏处堆积，造成仪器筛屏堵塞，泥浆无法流过主阀，导致开泵后无脉冲信号;泥浆塑性粘度高，信号衰竭严重，导致地面信号接收困难。泥浆中有颗粒状固相物或堵漏材料存在，都有可能堵塞滤网、卡死蘑菇头、阻止蘑菇头伸缩等现象，导致仪器不工作甚至砂埋仪器，这种故障现象在浅层测试时也会出现。因此仪器入井前，一定要了解泥浆现有状况，如泥浆中有影响仪器工作的堵漏材料或其它杂质物，应要求井队整改。

（2）导致脉冲信号异常的内在因素

① 循环套内的限流环或主阀头损坏，以至于限流环与主阀头的配合间隙不能满足脉冲发生器主阀杆的工作要求。操作人员应选择正确的配合尺寸予以更换限流环或主阀阀芯。

② 脉冲发生器出现故障，主要为伺服阀阀头不工作或动作异常、波纹管或补偿膜破裂、主阀杆变形或脱落、主阀杆弹簧扭曲或断裂等，操作人员应及时判断并更换脉冲发生器。

③ 压力传感器压力感应装置损坏，远程数据处理器无压力显示。更换压力传感器可排除故障。

④ 压力传感器数据线及勾载线受外力损伤或屏蔽线圈氧化严重，出现大量干扰波直接影响脉冲信号的质量。更换隐患部件可改善仪器工作状态。

三、结论

1、提高仪器管理水平，使仪器的管理更加具有科学性和规范性。同时要求仪器管理人员对仪器的使用合理调配，以保障定向施工顺利进行。

2、仪器操作人员必须掌握相关专业基础知识，同时要不断加强新知识、新技术的学习，努力提高自身素质，增强主观能动性，在实践中不断积累经验，充实自己。

3、经常组织小组的经验学习，将每个人所遇到的情况拿出来与大家分享，提高对仪器所出现问题判断的准确率和速度。

3、无线随钻仪对现场使用条件有一定要求，在仪器的使用过程中操作人员要积极与井队技术人员进行沟通，及时了解和掌握施工现场可能影响仪器工作质量的各项信息，指导和监督井队落实定向工程师下达的各项技术指令。

长城钻探工程有限公司钻井技术服务公司  辽宁省  盘锦市  124000