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HT-MWD儀器在四川高密度井的應用

發布日期:2016-05-30 16:45:50 字號:[ ]

一、 概述
2012年底,我公司在四川閬中施工一口高密度井。該井元陸303井儀器施工井眼尺寸215.9mm,設計斜深4754米,垂深4443米,造斜點3770米。該井設計最高泥漿密度2.25 g/cm3,這樣對儀器脈沖信號傳輸及性能增加的難度。該井為了提高機械鉆速,配套使用渦輪鉆具,這樣會產生高泵壓。該井屬于高壓、高密度井,施工難度大,隨鉆測量儀器面臨極大挑戰。
二、 儀器使用情況
1、儀器于2012年11月30日 04:00儀器入井,入井深度3545m,泥漿密度1.70 g/cm3,至2013年1月27日 12:30儀器出井,出井深度4228m,最高密度達到2.35g/cm3,儀器累計使用時間1133.5h。
2、儀器井下部分出井后,對其分解檢查,脈沖器和探管地面測試正常,零部件一切正常。
3、儀器下井工作正常,泥漿密度達到2.35g/cm3,儀器未受任何影響,傳輸速度快,誤碼率低,動態井斜和方位精度也可滿足施工。
4、儀器下井后,從井深3545米到4228米共進行10趟鉆,儀器下井累計工作1133.5小時,儀器的可靠性保證了該井順利施工。
5、MWD在施工時等各項指標均明顯大于同行業其他MWD系統,獲得工程施工方的認可,為該井節省了鉆井周期。
三、 儀器使用要點
1、脈沖器配比的確定
在施工時,根據HT-MWD650無線隨鉆測斜儀的工作特性,控制鉆井過程中的各項工程參數,再依據選擇的鉆具類型、鉆具尺寸、鉆頭水眼大小、鉆井液的密度、塑性粘度、現場泵的排量,通過WINPUL軟件的計算,合理選擇脈沖器的限流環、定子、轉子,在保證脈沖信號的同時,減少儀器的沖蝕損耗及蘑菇頭的受力。
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                  井口測試截圖
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                定向過程中截圖一
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                定向過程中截圖二

上圖為元陸303井脈沖配比的計算結果,儀器的配比是:1.800′限流環、1.520′蘑菇頭;27°定子、35°轉子,在實際的施工中,脈沖器的發電機轉速為2600轉,脈沖信號的幅值為100PSI,雖然兩項參數都低于理論計算值,但是儀器工作正常,提供的數據完全滿足工程施工要求,在經過1133.5小時的施工,儀器未出現任何故障。出井后檢查儀器各部件無沖蝕現象。
  2、MWD控制參數的選擇
  650MWD脈沖寬度分別為:0.5S、0.6S、0.8S、1.0S、2.0S。現場選擇脈沖寬度主要依據如下:脈沖信號強度、脈沖工作時間、定向井工程師的工作需要。
當儀器的常用脈沖寬度選為0.5S時,工具面的更新時間為9秒,選擇0.8S時,工具面的更新時間為11秒,從定向井工程師的工作角度看,選擇脈沖寬度為0.5S,顯然有利于定向施工。由于該井井深已經接近4000米,如果選擇0.5S的脈沖寬度,從脈沖器的工作行程上來說,就比0.8S的傳輸頻率要快,脈沖信號也會相應變小,再加上4000米的信號傳輸衰減和泥漿密度高等因素,脈沖信號將會很差。根據脈沖器200-300小時的維護要求,為了能減少脈沖的磨損,使儀器的使用時間延長,在元陸303井中,均將儀器脈沖寬度設定為0.8S,信號的幅值區間為80—100PSI。
四、 儀器的使用要求
1、650MWD系統施工時,必須保證泵狀態好,空氣包充氣足(為正常施工的立管壓力的40—50%),泵壓穩定,確保無大的泵噪音產生。如果泵有問題,應立即修復。信號正常,可以彌補水力參數的作用。
2、為了保證儀器在開泵后立即能檢測到施工所需要的數據,開泵過程中除特殊要求外,2分鐘內不得停泵,泵沖數應在30秒內達到正常泵沖,泵壓在50秒內穩定,這樣可以在2分鐘內得到需要的數據,大大提高工作效率。否則儀器不能立即檢測到信號,需要停泵后重新開泵或等待較長時間后才有數據,甚至需要多次關、開泵倒換參數,測斜效率不高。
3、禁止多次快速開關泵。反復開關泵使脈沖發生器膠杯受到大沖量的沖擊,容易導致膠杯爆裂。
4、儀器入井后接方鉆桿開泵做淺層(井口)實驗。淺層實驗開泵時間不得低于3分鐘,以正常鉆進的泵沖數注入泥漿。淺層實驗合格后,由MWD工程師通知下鉆才可停泵下鉆。下鉆速度控制在15柱/小時內,每20柱灌一次泥漿,灌滿為止。
5、每次開泵必須放好鉆桿濾清器,如是接單根,將鉆桿濾清器放入方鉆桿下的鉆桿內,如起鉆,則將鉆桿濾清器取出。確保放入鉆桿中的鉆桿濾清器清潔、無雜物。不再使用的鉆桿濾清器應清洗干凈。
6、MWD施工過程中,為了保證MWD井下儀器有效的工作時間及性能,要求使用除砂器、除泥器和離心機,確保泥漿含砂量不高于1%。
五、 HT-MWD在高密度井施工的優勢
650MWD使用時具有很高的可靠性,多種儀器配比組合,現場安裝使用方便,故障率很低。但所有這些都是與其上井前復雜的維修檢測分不開的。MWD的脈沖器不同于我們通常使用的其它脈沖器那種小閥帶大閥結構,它通過脈沖內部一個小柱塞泵內柱塞的往復運動進行充油,在密閉的空間形成高壓推動與蘑菇頭相連的活塞運動,與限流環憋壓形成脈沖產生信號。這種結構克服了小閥帶大閥結構易堵、易沖蝕的缺點,適用于多種泥漿體系。

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