MWD使用基础手册geolink.doc
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1、无线随钻使用手册MWD SYSTEMS HANDBOOK ( First Edition )自动化工程研究所(内部资料)前 言本使用手册针对英国geolink企业MWD无线随钻测量系统,具体介绍了其原理、结构及其正确使用,和对现场故障判定及处理措施。期望对现场技术服务人员有一定指导和帮助作用。本手册介绍是基于负脉冲传输方法MWD操作系统。其它仪器操作使用说明另行成册:MWD定向自然伽玛MWD定向自然伽玛电阻率编写水平有限,有不妥之处请予指出。目 录MWD系统结构组成及原理 4负脉冲系统 5井下仪器各部分具体说明 6 地面系统数据处理和显示 71系统组成和各部分功效 72地面系统操作 73地面系
2、统故障检测8 进口地面接口箱(SIB)检测8 进口压力传感器检测 8 进口司钻显示器(RFD)检测步骤8 国产司钻显示器(RFD)检测步骤9 国产地面接口箱操作说明10国产MWD系统电缆连接方法11MWD系统正确使用121.井下仪器串测试12 2.井下仪器安装12标准脉冲发生器悬挂短节型号、尺寸13脉冲发生器螺栓密封圈安装13无磁悬挂短节和TX组装 14 3井下仪器工作方法及编程 14地面SEA工作方法设定措施14井下仪器常见工作方法 15带振动码SEA传输格式 15带振动码SEA操作规程 16 穿越角 XOV16井下SEA工作方法设定措施16 SEA死机多个情况17 国产SEA注意事项 17
3、4井下压耗计算公式及水眼选择195取得MWD系统运作关键参数206偏差角获取207完成本趟钻统计并建新统计218浅测试 219静态测量结果获取 2210密封圈正确使用及保养22GT圈和O圈检验标准22密封圈清洁 23密封圈储藏 2311电池正确使用24附录一 MWD系统仪器规格、尺寸范围和水力参数表1MWD系统设备尺寸表2MWD系统仪器规格、传感器特征附录二 优化信号脉冲检测和译码附录三 MWD系统故障分析及处理措施附录四 MWD系统正常工作一段时间,忽然信号曲线干扰很大,无法识别信号通常处理过程附录五 MWD无线随钻使用要求附录六 MWD井下仪器串测试、浅测试正常,下井后无信号(或工作一段时
4、间后无信号)处理过程附录七 MWD系统现场故障分析实例MWD系统结构组成及原理MWD无线随钻测量仪器关键由三部分组成:井下测量工具完成对钻具数据(测量点井斜、方位、工具面、磁场强度、温度)采集和处理泥浆脉冲信号传输系统(负脉冲传输方法),将测量数据经过泥浆传输至地面;地面部分功效是把由井下脉冲发生器传上来小信号(约0.1-1MPa)从立管压力(20Mpa)中解读出来,并完成处理和传输显示功效。(系统概图见图1)。图1、MWD系统概图负脉冲系统负脉冲系统脉冲发生器由阀门组成,当阀打开时,一小部分钻井液从钻柱内流向环形空间,所以,快速开闭这个阀就会引发立管图2 负脉冲系统中压力下降,这能够由压力传
5、感器检测出来(图2)。为了将数据传到地面,数次操作阀门,产生一系列脉冲,由传感器检测出信号并由地面计算机译码,计算机首先识别出一组参考脉冲,随即是数据脉冲。经过在特定时间帧内检测有没有脉冲来对信息进行译码。然后将这个十六进制码转换为十进制结果。脉冲次序由一个图表统计仪来监视。当译码机构发生电误障时,可由技术人员依据图表统计仪上脉冲次序进行人工译码。井下仪器各部分具体说明电池总成内含高容量锂电池,它为整个井下仪器总成提供电源。单D电池可连续工作120小时(工具面方法),双D电池可连续工作240小时以上(工具面方法)。电子测量总成由传感器短节和电路测量短节组成,传感器短节内装有含有工业标准三轴磁力
6、计和加速度计,用来测量地球重力场和磁场三轴矢量,然后送到电路测量短节计算出该点井斜角(0-180)、方位角(0-360)和工具面角(井斜3,显示重力工具面角:GTF0-180L或GTF0-180R)、磁场强度;井底温度。计算好数据以编码形式经过泥浆脉冲传输到地面检测系统。脉冲发生器压力开关连到电路测量短节,它控制井下仪器全部功效,经过按设定时序开停泥浆泵,操作人员可取得全测量和开、关工具面等。电子测量总成电池总成驱动短节控制器根据来自电子测量总成指令,控制脉冲发生器阀开启时间间隔和脉冲强度,这就使井下数据能以泥浆压力脉冲编码时序传输到地面,经过按预设运行模式,连续运转泥浆泵,从地面能够识别到所
7、需正确数据时序。驱动短节脉冲发生器产生一系列泥浆脉冲将测量数据传输到地面。经过开、关一个内阀,许可少许钻井液从钻柱内转移到井眼环空中,这使钻柱内部产生了少许压力损失,由此产生了脉冲,装在地面高压泥浆管线上压力传感器可探测到立管压力轻微降低。这种方法被定义为泥浆负脉冲远距传输。脉冲发生器中包含了一个压力开关,它能探测到泥浆泵何时开关,用来控制MWD仪器串运行方法(参见电子测量总成)脉冲发生器 地面系统数据处理和显示1系统组成和各部分功效MWD地面系统,将信号和数据处理和高质量数据显示和输出,以模块化方法结合起来,很轻易满足在有限空间工作。其关键模块是:泵压传感器:装在地面高压泥浆管线上,探测到立
8、管压力轻微降低,以4 -20mA标准信号输出到地面接口箱。系统接口箱(SIB):地面系统心脏。首先处理来自泵压传感器井下仪器原始信号,并将处理好信号送往在线计算机,其次,它又是一个多路通信装置:在线计算机有用信息经过它送往钻台;系统接口箱(SIB)包含以下几部分:微型热敏打印机:实时打印处理后测量数据曲线,当现场信号干扰较多时,实时曲线可帮助正确分析测量数据。小键盘:实时设置滤波频率、信号门槛、信号放大倍等处理参数并在液晶上显示。泵冲旋钮:当不用外部实时泵冲作为微处理器同时脉冲时,可参考实际泵频,依据实时打印信号曲线效果,微调旋钮直至最好处理结果。在线计算机(工控机):内装定向软件包,是该系统
9、一个关键控制和显示装置,它接收来自SIB仪器数据流并在定向软件包上将脉冲信号转换成有意义数字,实时显示并存入硬盘。然后,全测量结果或工具面数据流会经过SIB传输到钻台显示器(RFD)。钻台显示器(RFD):安装在钻台,为司钻和定向井工程师提供MWD仪器测量和工具面显示,所以能够调整钻井参数方便井眼按要求方向前进。2地面系统操作在服务现场,地面系统按以下方法进行操作:检验仪器房电源及接地情况,确保符合仪器使用要求。依据现场实际情况,合理部署地面系统(包含接口箱、工控机放置;泵压、司显电缆走向;泵压传感器、钻台显示器安装位置等)测试泵压传感器和钻台显示器等地面系统。给井下仪器做浅测试,深入测试地面
10、系统。3地面系统故障检测进口地面接口箱(SIB)检测SIB正常上电后,如无正常反应,按以下步骤检测: 断电后,检验输入电源和SIB保险丝是否正常。 如正常,将SIB前面板上测试开关(test point selector)拔到位置4,打开电源开关, SIB电流表应指在5V处,两电源组各自绿灯亮,泵两指示灯亮,如泵开关选择内部“Clock”位置,则两灯以设定时钟频率闪烁。如指示不正常,则故障可能是SIB内部三组电源。如指示正常,连上手控终端,手控终端应发出“嘀”声,且显示滚动数字,如无,则手控终端故障,更换手控终端。如正常,复位SIB后面板Reset键,手控终端应重新复位且显示DIGBY6.3,
11、当Reset键按下时,SIB前面板PULSE红灯应亮一下,如无,则故障可能是SIB电路模块。关掉SIB主电源,检验各部件是否有松动现象,开机再试,如不行,更换SIB。SIB内部打印机不正常工作,原因可能是: a打印机换纸后未推置到位,电连接不好。 b打印机搓纸轮固定螺丝松动,可用合适内六方扳手固紧。 c打印机搓纸轮皮带老化,换打印机或接口箱。进口压力传感器检测压力传感器采取二芯电缆:仪器房A 端为正、B 端为负,现场端C端为正、B端为负。连上压力传感器,开SIB电源后,SIB前面板压力表指针应向上跳动(在0-1格之间),表明电缆和压力传感器正常;如电流表指针指在1格以上,则可能压力传感器或起电
12、缆有短路现象。正常情况下,压力传感器C、B两端电阻约59-60千欧;损坏后 C、B两端电阻约5-6千欧,短路或开路。若指针不动,可检验SIB压力传感器输出口A、B端是否有24V电压,如无,则可能是SIB故障,更换SIB。判定SIB功效正常否,可用一个1700欧姆电阻连接在压力传感器现场电缆端C、B处,开电源,SIB电流表指针指在3格左右,则SIB功效正常。地面接口箱上压力表应显示半格,若显示满格,说明了立管压力传感器坏了。进口司钻显示器(RFD)检测步骤正常上电后,RFD无任何显示,按以下步骤检验: a.检验RFD电源和信号电缆连接正确,无短路或断路现象(具体电缆连接图见后),现场电缆敷设应尽
13、可能避开电磁干扰严重(主要是发电机)地方.b.RFD电源箱电源K、B、L端各和地空载输出电压为15V左右;有时两端电缆连接头处(尤其是现场RFD端)接头接触不良,造成RFD得不到电压。c.按RFD面板上任一键,如有微弱“哔哔”声,可知,RFD已得到电压。d.用UP或DOWN键,调整RFD屏幕对比度,直到可见为止,此过程约需50S。e.如d不行,可同时按下F8和PAGE DOWN,进行硬复位,约30S后,可见RAM中存放对比度设置和工具面刻度盘,如无显示,反复d。f.如不行,则进行RAM复位。关掉RFD电源约几秒钟,按住F2键后上电, 约30S后,可见工具面刻度盘,如无显示,反复d。g.如f不行
14、,则进行内部诊疗。关掉RFD电源约几秒钟,按住F1键后上电,用LEFT或RIGHT键选择对比度,(约从215-220为最好设置、整个范围为0-250);同时按下SHIFT和ENTER键,退出键盘测试,选择EXIT TO IOS,按下ENTER退出。关掉RFD电源,再上电开启RFD,应有工具面刻度盘显示,如无显示,反复d,如还不行,则需送试验室维修。RFD有电源显示,但无法进行通信,按下检验; a.检验信号电缆接线。 b.检验PC机设置是否以关RFD,其和RFD电源箱串口电缆是否工作正常,RFD设置应为GRAPHIC CHECK。c .检验PC机串并口是否已关。重开机,检验PC CMOS设置。国
15、产司钻显示器(RFD)检测步骤无显示 a.检验电源电缆通断。 b.测电源箱上电源接头对应脚电压:L、M脚为直流24V(钻台端航空插头8、9脚);(C、K脚信号线、钻台端航空插头2、3脚),若无电压,则打开电源箱,看各路电源对应保险管是否熔断,若断,则换一样规格保险管,若保险管完好,则对应电源电路出现故障,需检修。显示变淡或变暗 a.调整RFD面板下对应对比度电位器。 b.当RFD受强光照射时,也能够使显示变暗。显示画面乱或有不规则黑点 a. RFD重新上电。 b.避免RFD受到强电磁场干扰。 c. RFD环境温度过低也会产生上述现象。无背景光 a.检验电源线上电源接头(钻台端航空插头)8、9脚
16、电压是否为交流24V,若无,先检验和这两脚连接电缆通断情况,若断,则更换电缆接头,不然,是RFD内背景光逆变器故障,需更换。 b.当外界环境光线较亮时,背景光效果极不显著。无通信 a.检验通信电缆通断情况。 b.若电源未断,则是通信电路故障,需检修更换。国产地面接口箱操作说明地面接口箱后面板接口说明 a.“POWER”交流电源输入端 b.“RESET”系统复位端 c.“I.S.EARTH”接地端子 d.“SPP”立管压力传感器输入端 e.“PUMPS”泵冲传感器输入端 f.“DRAWING”接热敏打印机并口。 g.“LPT1”接便携机并口。 h.“COM”接便携机串口。 i.“RFD”司钻阅读
17、器串口。 j.“PRINTER”一般打印机串口。 k.“DTU”伽玛接口箱串口。 l.“SPARE”空。前面板各部分使用说明 a.“CLOCK”开关,拨到“1”,泵1起作用,拨到“2”,泵2起作用,拨到中间,同时“SELECT”开关拨到“4”,内部时钟555起作用。 b.“RATE”调整内部时钟频率。顺时针旋转,频率变快。 c .键盘使用09 数字键; D:显示各设定值(通常不用);P:打印曲线键,按一下,打印,再按一下,停止打印。I:门槛增,按一次增加“0004”,最大为“00FF”。R:门槛减,按一次减小“0004”,最小为“0000“。此时“THRESHOLD”处显示放大倍数设定值。F:
18、滤波频率设定,按一下“F”键,对应液晶“FILTER”数据处变黑置入对应数字键即可。M:放大倍数设定。按一次增1,最大到08H,再按循环到00H,如此反复,此时对应液晶“MULTIPLIER”处数据显示其设定值。B:在线,离线切换键(通常不用)。S:SETUP(通常不用)。 其中P、I、R、F、M键为常见键。 打印机使用a.接上打印机电源,“P、S”两灯亮,为正常连机状态此时才能正常打印。b.按一下“SEL”键,微打属脱机状态,此时按“LF”可进纸,再按一下“SEL”键,又进入联机状态,此时按“LF”见不起作用,“S”灯闪烁表示打印机犯错,困难缺纸,或太冷、太热造成。国产MWD系统电缆连接方法
19、仪器房SIB SPP端(4芯插头) SPP传感器端 A(正) 1(正) B(负) 2(负) 5(单端屏蔽线) A(未接) PUMP端(4芯擦头) PUMP传感器端 泵1: 1 , 2脚 泵2: 3 , 4脚 接于常开点 仪器房RFD电源箱 COMMS端(12芯擦头) 钻台RFD端 K脚信号线 相对应 3脚信号线 C脚信号线 2脚信号线l 司显电缆 22电缆线CC33KK88MM99LL 司显 司显端 电源端 电源箱航空 航空 RS RS10芯公插头 10芯母插头 10芯公插头 10芯母插头 *其中8+、9-为12V电源电压; 2、3是通信线l 泵压电源接口箱 接口箱端 传感器端 传感器AA11
20、BB33 RS RS 传感器 公防 4芯母插头 4芯公插头 母防水梯头 水梯头*其中A+、B-为24V电压l 工控机接头 工控机 工控机端 司显电源箱端 司显电源箱LLBBNNAA电源端 电源端 RS RS公头 母头 12芯母接头 12芯公接头*其中A+、B-为24V电源l 微打电源线接口箱 接口箱端 微打端 微打 AA内芯内芯CC外芯外芯RS RS 内芯插头端 内芯插头4芯母插头 4芯公插头 *其中A+、B-为9V MWD系统正确使用1井下仪器串测试 仪器在下井前,必需在地面模拟井下情况对井下仪器做串测试,以验证各部分功效是否正常,其过程以下:根据电池几加载程序将电池加载到要求要求。根据测试
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