1、YST-48R 型 MWD无线随钻测斜仪常见故障分析与处理吴东明 谢学明摘 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YST-48R是北京海蓝公司生产的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
2、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，由于外在因素和内在因素的影响可能会出现测斜仪器无信号现象直接导致定向工作停滞。因此在这种工作状态下，随钻测量工程师如能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积极的作用。二、
3、故障类型及处理方法YST-48R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主要因素，我们可通过 XF-2信号发生器和 BJ系列部件检测器等检测能够直观确定原因的故障现象。这种故障现象是测量工程师在工作中经常遇到的问题，特点是故障点明显、易处理解决。而隐形故障则是测2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
4、可通过以下几个方法来判断。 检测法：使用 MWD专用检测仪器对井下仪 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 。 观察法：这一方法是要求操作人员熟练掌握和了解仪器的基本特性，对电子串易损部位进行仔细观察而做出判断的方法。 排除法：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。故障现象 1 探管、脉冲单独采样测试正常，整体连接后不工作仪器入井前应对各部件进行单独测试，正常后进行整体连接测试，以保证入井后仪器正常工作。如果探管、脉冲单独采样测试正
5、常，整体连接后不工作，问题应出在电池、扶正器或流量开关上面，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，如果一切正常，可考虑更换流量开关。一般情况下，该问题出现的可能性很小。但在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。故障现象 2 连接后工作正常，浅层测试不工作（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，定向短节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，增加座键失误的机率。此时应检查并选择型号相对应的
6、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，一定要确保引鞋处表面光滑，使仪器能准确顺利地座键。（2）泥浆泵工作性能及排量原因确定泥浆泵排量是否达到仪器的要求，正常排量应在 28-30L/S。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）压力传感器远程数据处理仪工作界面无压力显示，此时应拆卸压力传感器，观察压力
7、传感器压江汉钻井 钻 井 工 艺 2010年 第 3期力感应片是否损伤，如有损伤及时更换。同时应检查压力传感器数据传输线路是否有碰、挤、砸伤的痕迹或接触不良，如有损伤要及时更换。故障现象 3 浅层测试正常，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 泥浆泵性能差，空气包氮气压力低于 4mpa，水龙带跳动严重；钻井液传输地面高低压管汇闸门刺漏等现象。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。 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 23周后再做进一步处理。定向施工中地层有垮塌现象，造
8、成井眼环空不通畅，破坏了信号传输的环境。此时应等井队处理好井下复杂情况后再下仪器定向施工。 对于高压油气层，泥浆往往会受到气侵，对信号的衰减特别严重，这时要在泥浆中加入除泡剂充分循环泥浆进行除气。 在下钻过程中，灌泥浆时往往会在钻具中留下一些空气柱，刚下钻到底时由于空气柱的存在，信号传输不到地面。这时循环泥浆排出空气柱信号可恢复正常。 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，
9、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。 长时间没有使用的旧钻杆，内壁铁屑特别多 ， 如 果 这 些 铁 屑 进 入 泥 浆 中 ， 有可 能 堵 塞 滤 网 、 卡 死 蘑 菇 头 等 。 这 种 情 况下 ， 钻 具 入 井 前 要 通 径 ， 并 用 大 榔 头 敲 击 ，保 证 钻 具 内 腔 清 理 干 净 后 再 入 井 。（2）导致脉冲信号异常的内在因素 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
10、应选择正确的配合尺寸予以更换限流环或主阀阀芯。 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。 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。 下钻时速度过快泥浆返顶造成仪器脱键，仪器脱离正常座键位置。仪器操作人员进行必要的处置后仪器仍不能归位，就应与井队协商起钻并重新进行仪器座键操作。 PC机专用应用软件操作界面波形连续的出现同
11、步头，可判断为井下仪器总成在钻进过程中受震动因素影响仪器某部位连接接触不良。仪器出井后操作人员要认真检查，切实查明隐患并正确处理。故障现象 4 工作时数据出现不同步或不传输这种情况多是专用数据处理仪出现问题，或是数据处理仪远程数据处理器连接线出现问题，在确认地面采样测试时已对探管、专用数据处理仪及远程数据处理器一致化的情况下，可依次更换专用数据处理仪和数据处理仪远程数据处理器连接线。故障现象 5 仪器工作时波形信号弱仪器工作时脉冲波形幅度弱，可能是泥浆泵的排量小泵压低，泥浆中含有大量气泡，或主阀头与限流环之间的配合尺寸选择不匹配。如果泥浆泵的排量小泵压低的问题，须增大排量提高泵压；如果泥浆中含
12、有大量气泡，须加入除泡剂；选择合适的主阀头/限流环组合，一般情况下外径较小主阀头与内径较大的限流环组合信号较其他组合信号弱。故障现象 6 在钻进过程中信号突然丢失这是施工过程中最常见的故障，具体表现为司显无波形显示，只有一条直线。遇到该情况首先应看泵压表有无“压力差” 。有压差波动，则是地面设备的问题，若无则是井下设备的问题，一般要起钻检查(前提:泥浆没有问题)。钻进过程中，泥浆内有气泡会导致信号衰减，严重时甚至会导致信号消失。此外，阀筒堵死或电池没有电也会导致信号丢失。在对地面设备进行故障分析时，要对各个部分逐一分析，并要综合考虑更换各部分设备的难易和各部分设备出现问题几率的大小。一般来说压
13、力传感器是最容易出问题的，其次是司显，最后才是连接线和专用机。首先检查司显的压力门限和放大值，如果该项无问题，再换个司显，如果仍无变化，则可以要求井队停泵，再重新开一次泵，看司显上有无开泵起始波。如果没有则是压力传感器出了问题应该立即更换，如果有则对其他地面设备一一进行检查。故障现象 7 测斜过程中测得的数据不正确一般情况下，仪器在刚下钻到底进行测斜时，由于泥浆循环不充分及井底沉砂会导致测量数据不准确，应对泥浆进行充分的循环再测斜；在测斜过程中，上下活动钻具也江汉钻井 钻 井 工 艺 2010年 第 3期会导致测斜数据不正确；如果波形正常，数据不稳定或不准确，如前所述，多是在钻进过程中测得的井
14、斜和方位明显超出正常范围值，这种情况首先应考虑探管问题或是磁干扰问题。如果探管正常，可能是无磁钻铤被磁化，仪器所在的无磁环境遭到破坏，致使测量数据不稳定或不准确。这种问题出现时要针对具体情况可通过更换探管或无磁钻铤来解决。故障现象 8 泵压突然升高及蹩泵仪器在井下工作正常的情况泵压突升高2-3个兆帕，可能驱动头活塞帽冲坏。下钻到底开泵有蹩泵现象，没有压差的情况时，首先考虑蘑菇头塞死或者驱动头 Y型密封圈冲坏。故障现象 9 司显出现杂波这也是一种常见故障，当杂波的波峰明显低于正常波波峰并明显低于压力门限，且数量也不多时，并不影响仪器的正常工作。只有当不正常波的波峰位于压力门限之上时，才会影响到仪
15、器的正常工作，一般会导致司显解码错误，如果数量太多甚至还会导致司显不解码。遇到这种问题，首先要调整压力门限，使其界于正常波与杂波的波峰之间(最好尽量靠近正常波的波峰远离杂波波峰)，并适当的调整信号的放大值。如果调整后杂波仍然存在，那就要检查压力传感器是否有松懈现象，压力传感器长期处于振动状态很容易松动，压力传感器的丝扣不紧将会导致杂波的出现。另外，泵的工作性能也与杂波的产生有关。三、几点建议1、现场施工时操作人员要严格执行无线随钻仪操作规程 ，精心操作和用心维护，确保仪器性能处于最佳工作状态；脉冲维修人员要严格按照脉冲维修操作规程维修，确定主修负责制和检验制度，保证脉冲发生器的维修质量合格率。2、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 。3、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。4、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。（责任编辑 方琴）6
