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第1篇

關鍵詞：水平井；蝸輪發電；導向鉆進；孔板

中圖分類號：TH132.44

一、SDM 的工作原理及性能

1.SDM 工作原理。SDM 無線隨鉆測斜儀是一種正脈沖測斜儀，閥門通過限制井筒內泥漿流通來產生壓力脈沖。當閥門阻礙泥漿流通時，鉆柱內泥漿壓力增加；當閥門復位，不阻礙泥漿流通時，鉆柱內泥漿壓力也恢復到初始狀態，從而產生正壓力脈沖。SDM系統的信號接收部分安裝在立管上，其壓力傳感器可測出的壓力脈沖幅值為0.35～0.7MPA。壓力傳感器將其轉換為電信號傳輸到地面計算機，經計算機解碼、處理、還原成原始的測量數據。井下儀器由蝸輪發電機提供電力， SDM 探管采集實時的工程數據，統一編碼后，有規則的控制脈沖發生器內軸上端連接的液壓泵，驅動脈沖發生器頂部連接的蘑菇頭做往復式運動。蘑菇頭伸縮于沖管頂部魚頸頭中的孔板，改變了流經孔板的液流面積，從而產生液柱壓力的變化。通過專用計算機進行解碼計算，得到井下測量探管測量出的井斜角、方位角和工具面角等數據，供現場技術人員使用。

2.SDM 數據傳輸快、數據精度高、可靠性很強。該儀器傳輸數據的頻率為0.5Hz 。SDM 測量探管主要是由七芯連接插頭、開關控制部分、電子電路部分、傳感器部分和T型頭幾部分構成。SDM 測量探管傳感器由三個重力加速度計（GX、GY、GZ）傳感器、三個磁通門（BX、BY、BZ）傳感器和一個溫度傳感器組成。利用三個重力加速度計和三個磁通門傳器測量的分量值，通過相應的計算公式，就可得到相應的井斜角、高邊工具面角以及方位角等參數。

3.該隨鉆測量系統具有短測量（SHORT SURVEY）和長測量（FULL SURVEY）功能。短測量方式的數據傳輸速度快，工具面的修正時間僅為9.3s。長測量方式可以將SDM探管測量的磁性和重力分量數據傳輸到地面數據處理系統進行處理，用于進行磁性參數的分析，消除來自井下鉆具對儀器磁性干擾的修正，特別適用于大斜度定向井和水平井測量，能及時判斷測量數據的誤差原因以及確定測量的精度。

二.SDM 無線隨鉆測斜儀在現場的應用

1.辛17-斜48井概況。本井為全井小井眼施工，總進尺：1130m 工作時間：139小時 共三趟鉆完成施工任務。該儀器地面淺層測試正常，鉆進工作正常，波形好，工具面、井斜方位等設定數據解碼正常，定向過程中鉆具震動對儀器影響小各項數據更新快。全井使用SDM隨鉆測量儀器保證了及時準確地掌握井身軌跡的變化趨勢，提高了剖面符合率及中靶精度，方便了施工。

2.施工難點

施工過程中，辛17-斜48井除了存在普通小井眼鉆井的技術難題以外[3]，在以下幾方面還需要采取重點措施。

2.1 小尺寸鉆具剛度小，對鉆井參數中的鉆壓較為敏感，若鉆壓偏大，井斜角和方位角變化率大，如果鉆壓太小，機械鉆速低，不僅影響全井效益，并且定向施工中工具面受鉆壓影響較大，鉆壓稍不穩定就會出現工具面“亂竄”的現象，這就要求儀器工具面更新快。

2.2井斜角和方位角變化較大，裸眼井段長，井眼軌跡復雜，鉆具多處彎曲，導致摩阻和扭矩增加，鉆壓傳遞困難，容易托壓，造成定向困難，控制不好容易出現其他井下復雜。

2.3周圍鄰井多，需要繞障鉆井，防碰距離小于30 m的井有8口，特別是辛50-斜98井，防碰最小距離只有0.96 m，稍有不慎就可能發生兩井相碰，這就要求儀器使用全測量方式可以將探管測量的磁性和重力分量數據傳輸到地面計算機進行磁性參數的分析，消除井下鉆具對儀器的磁性干擾，及時判斷數據誤差原因及確定測量精度。

2.4小井眼內鉆井液流量小，立管壓力低，發射的脈沖信號幅度低，且狹小的空間導致儀器脈沖信號衰減較快，對井下測斜儀器性能及使用壽命提出了更高的要求。

3、為增強儀器的信號所采取的措施

3.1 定、轉子選擇。定子角度是指定子葉片的角度（18、30和40）泥漿流經定子葉片，轉子轉動角度取決于定子角度和一定的流量，選錯了定子，就可能造成發電機超速，因而縮短井下工具的壽命，或者發電不足，不能正常的向井下工具提供電能。在營2-斜36 井施工中，我們采用老式42°定子、新式35°轉子，這樣新老結合的方法使轉子轉速工作在合適的范圍，取得較好的效果。

3.2孔板選擇。孔板尺寸是批定裝在孔板座上的孔板的內徑，孔板的尺寸決定在脈沖發生器發送脈沖時施加在蘑菇頭上的壓力，地面接受到脈沖的幅度隨孔板內徑的增大而減小，選擇孔板比計算的孔板小一號，增強信號的強度。

3.3蘑菇頭定位。將魚頸往里多擰進約0.5-1 毫米，縮短蘑菇頭與孔板間的距離，達到增強信號強度的目的。

三、實驗總結

SDM 無線隨鉆儀器自實驗以來在勝利油田內部已完成了水平井、定向井的施工任務超過100口。由于SDM在這些井中的成功應用，使每口井的施工都很順利，井深軌跡都精確控制在設計范圍內，得到甲方的一致好評。結合現場施工經驗，對該儀器在以下方面做如下總結。

1.地面處理器。最初使用一體機，將接口箱，防爆箱，計算機集成一體，其機構緊湊組裝簡單。施工中出現過死機，黑屏等現象。且在泥漿施工條件差的時候，解碼效果不好；后使用筆記本電腦施工，通信不好且設置參數無法保存；最終使用臺式機施工。

2.探管。最初使用MEP探管，并且需要安裝在抗壓桶內，安裝復雜，穩定性不好，未鎖頻率。探管在0.8HZ施工時由于蘑菇頭伸縮頻率快，縮短了脈沖的使用時間。后使用pcd探管可以通過段外桶直接與脈沖器相連，安裝方便穩定性好，精度高。

3.脈沖配件。SDM650系統轉子使用35度，定子27度，在排量30l/s時轉子轉速在3200RPM左右，轉速高振動量大造成脈沖器自身工作溫度高，縮短了使用時間。后實驗使用22度新式護蓋定子，轉子的轉速降到2500左右，滿足了探管的供電電壓，信號發射正常。轉速降低延長了脈沖器使用時間，由最初200小時延長到300小時，最長的達到400小時。

總之，結合近年來在水平井、定向井中的應用，SDM無線隨鉆測斜儀顯示出有線隨鉆所無法比擬的優越性，提高了機械鉆速，縮短了鉆井周期。在施工中，除自身因素外，受周圍環境影響較大，如泵的工作狀態，泥漿性能等，為了獲得穩定的儀器信號，不但要合理選擇定轉子的搭配和孔板尺寸，還要注意消除外界不良因素對儀器。

參考文獻

[1]劉西林.地質導向無線隨鉆測量儀器FEWD 現場施工常見問題探討[J].石油鉆探技術，2005，33（4）：7375.

[2]閆鐵，韓春杰，畢雪亮.斜井眼內鉆柱軸向振動的有限元分析[J].石油鉆探技術， 2006，34（4）：58