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HT-MWD仪器在四川高密度井的应用

发布日期:2016-05-30 16:45:50 字号:[ ]

一、 概述
2012年底,我公司在四川阆中施工一口高密度井。该井元陆303井仪器施工井眼尺寸215.9mm,设计斜深4754米,垂深4443米,造斜点3770米。该井设计最高泥浆密度2.25 g/cm3,这样对仪器脉冲信号传输及性能增加的难度。该井为了提高机械钻速,配套使用涡轮钻具,这样会产生高泵压。该井属于高压、高密度井,施工难度大,随钻测量仪器面临极大挑战。
二、 仪器使用情况
1、仪器于2012年11月30日 04:00仪器入井,入井深度3545m,泥浆密度1.70 g/cm3,至2013年1月27日 12:30仪器出井,出井深度4228m,最高密度达到2.35g/cm3,仪器累计使用时间1133.5h。
2、仪器井下部分出井后,对其分解检查,脉冲器和探管地面测试正常,零部件一切正常。
3、仪器下井工作正常,泥浆密度达到2.35g/cm3,仪器未受任何影响,传输速度快,误码率低,动态井斜和方位精度也可满足施工。
4、仪器下井后,从井深3545米到4228米共进行10趟钻,仪器下井累计工作1133.5小时,仪器的可靠性保证了该井顺利施工。
5、MWD在施工时等各项指标均明显大于同行业其他MWD系统,获得工程施工方的认可,为该井节省了钻井周期。
三、 仪器使用要点
1、脉冲器配比的确定
在施工时,根据HT-MWD650无线随钻测斜仪的工作特性,控制钻井过程中的各项工程参数,再依据选择的钻具类型、钻具尺寸、钻头水眼大小、钻井液的密度、塑性粘度、现场泵的排量,通过WINPUL软件的计算,合理选择脉冲器的限流环、定子、转子,在保证脉冲信号的同时,减少仪器的冲蚀损耗及蘑菇头的受力。
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                  井口测试截图
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                定向过程中截图一
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                定向过程中截图二

上图为元陆303井脉冲配比的计算结果,仪器的配比是:1.800′限流环、1.520′蘑菇头;27°定子、35°转子,在实际的施工中,脉冲器的发电机转速为2600转,脉冲信号的幅值为100PSI,虽然两项参数都低于理论计算值,但是仪器工作正常,提供的数据完全满足工程施工要求,在经过1133.5小时的施工,仪器未出现任何故障。出井后检查仪器各部件无冲蚀现象。
  2、MWD控制参数的选择
  650MWD脉冲宽度分别为:0.5S、0.6S、0.8S、1.0S、2.0S。现场选择脉冲宽度主要依据如下:脉冲信号强度、脉冲工作时间、定向井工程师的工作需要。
当仪器的常用脉冲宽度选为0.5S时,工具面的更新时间为9秒,选择0.8S时,工具面的更新时间为11秒,从定向井工程师的工作角度看,选择脉冲宽度为0.5S,显然有利于定向施工。由于该井井深已经接近4000米,如果选择0.5S的脉冲宽度,从脉冲器的工作行程上来说,就比0.8S的传输频率要快,脉冲信号也会相应变小,再加上4000米的信号传输衰减和泥浆密度高等因素,脉冲信号将会很差。根据脉冲器200-300小时的维护要求,为了能减少脉冲的磨损,使仪器的使用时间延长,在元陆303井中,均将仪器脉冲宽度设定为0.8S,信号的幅值区间为80—100PSI。
四、 仪器的使用要求
1、650MWD系统施工时,必须保证泵状态好,空气包充气足(为正常施工的立管压力的40—50%),泵压稳定,确保无大的泵噪音产生。如果泵有问题,应立即修复。信号正常,可以弥补水力参数的作用。
2、为了保证仪器在开泵后立即能检测到施工所需要的数据,开泵过程中除特殊要求外,2分钟内不得停泵,泵冲数应在30秒内达到正常泵冲,泵压在50秒内稳定,这样可以在2分钟内得到需要的数据,大大提高工作效率。否则仪器不能立即检测到信号,需要停泵后重新开泵或等待较长时间后才有数据,甚至需要多次关、开泵倒换参数,测斜效率不高。
3、禁止多次快速开关泵。反复开关泵使脉冲发生器胶杯受到大冲量的冲击,容易导致胶杯爆裂。
4、仪器入井后接方钻杆开泵做浅层(井口)实验。浅层实验开泵时间不得低于3分钟,以正常钻进的泵冲数注入泥浆。浅层实验合格后,由MWD工程师通知下钻才可停泵下钻。下钻速度控制在15柱/小时内,每20柱灌一次泥浆,灌满为止。
5、每次开泵必须放好钻杆滤清器,如是接单根,将钻杆滤清器放入方钻杆下的钻杆内,如起钻,则将钻杆滤清器取出。确保放入钻杆中的钻杆滤清器清洁、无杂物。不再使用的钻杆滤清器应清洗干净。
6、MWD施工过程中,为了保证MWD井下仪器有效的工作时间及性能,要求使用除砂器、除泥器和离心机,确保泥浆含砂量不高于1%。
五、 HT-MWD在高密度井施工的优势
650MWD使用时具有很高的可靠性,多种仪器配比组合,现场安装使用方便,故障率很低。但所有这些都是与其上井前复杂的维修检测分不开的。MWD的脉冲器不同于我们通常使用的其它脉冲器那种小阀带大阀结构,它通过脉冲内部一个小柱塞泵内柱塞的往复运动进行充油,在密闭的空间形成高压推动与蘑菇头相连的活塞运动,与限流环憋压形成脉冲产生信号。这种结构克服了小阀带大阀结构易堵、易冲蚀的缺点,适用于多种泥浆体系。

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