MWD使用手册geolink.doc
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1、MWD使用手册geolink832020年4月19日文档仅供参考无线随钻使用手册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公司的MWD无线随钻测量系统,详细介绍了其原理、结构及其正确的使用,以及对现场故障的判断及解决办法。希望对现场技术服务人员有一定的指导和帮助作用。本手册介绍的是基于负脉冲传输方式的MWD操作系统。其它的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,有不当之处请予指出。目 录MWD系统结构组成及原理 4负脉冲系统 5井下仪器各部分详细说明 6
2、 地面系统数据处理和显示 71系统组成和各部分功能 72地面系统的操作 73地面系统的故障检测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系统电缆连接方式11MWD系统的正确使用121.井下仪器的串测试12 2.井下仪器的安装12标准脉冲发生器悬挂短节的型号、尺寸13脉冲发生器螺栓密封圈的安装13无磁悬挂短节与TX组装 14 3井下仪器的工作方式及编程 14地面SEA工作方式的设定办法14井下仪器常见工作方式 15带振动码的SEA的传输格式 15带振动码SEA的操作规程
3、16 穿越角 XOV16井下SEA工作方式的设定办法16 SEA死机的几种情况17 国产SEA注意事项 174井下压耗计算公式及水眼选择195获得MWD系统运作的重要参数206偏差角的获取207完成本趟钻记录并建新记录218浅测试 219静态测量结果的获取 2210密封圈的正确使用及保养22GT圈和O圈的检验标准22密封圈的清洁 23密封圈的储藏 2311电池的正确使用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、传感器特性附录二 优化信号脉冲检测与译码附录三 MWD系统故障分析及解决办法附录四 MWD系统正常工作一段时间,突然信号曲线干扰很大
4、,无法识别信号的一般处理过程附录五 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无线随钻测量仪器主要由三部分组成:井下测量工具完成对钻具数据(测量点的井斜、方位、工具面、磁场强度、温度)的采集和处理泥浆脉冲信号传输系统(负脉冲传输方式),将测量数据经过泥浆传输至地面;地面部分的功能是把由井下脉冲发生器传上来的小信号(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能。(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
5、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,因此,快速开闭这个阀就会引起立管图2 负脉冲系统中的压力下降,这能够由压力传感器检测出来(图2)。为了将数据传到地面,多次操作阀门,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,随后是数据脉冲。经过在特定的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的结果。脉冲顺序由一个图表记录仪来监视。当译码机构发生电误障时,可由技术人员根据图表记录仪上的脉冲顺序进行人工译码。井下仪器各部分详细说明电池总成内含高容量的锂电池,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
6、(工具面方式),双D电池可连续工作240小时以上(工具面方式)。电子测量总成由传感器短节和电路测量短节组成,传感器短节内装有具有工业标准的三轴磁力计和加速度计,用来测量地球的重力场和磁场的三轴矢量,然后送到电路测量短节计算出该点的井斜角(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;井底的温度。计算好的数据以编码的形式经过泥浆脉冲传输到地面检测系统。脉冲发生器的压力开关连到电路测量短节,它控制井下仪器的全部功能,经过按设定的时序开停泥浆泵,操作人员可获得全测量和开、关工具面等。电子测量总成电池总成驱动短节控制器按照来
7、自电子测量总成的指令,控制脉冲发生器阀的开启时间间隔和脉冲的强度,这就使井下数据能以泥浆压力脉冲的编码时序传输到地面,经过按预设的运行模式,连续运转泥浆泵,从地面能够识别到所需的准确数据时序。驱动短节脉冲发生器产生一系列的泥浆脉冲将测量数据传输到地面。经过开、关一个内阀,允许少量的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量的压力损失,由此产生了脉冲,装在地面高压泥浆管线上的压力传感器可探测到立管压力的轻微降低。这种方式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仪器串的运行方式(参见电子测量总成)脉冲发生器 地面系统数据处理和
8、显示1系统组成和各部分功能MWD地面系统,将信号和数据处理与高质量的数据显示和输出,以模块化的方式结合起来,很容易满足在有限的空间工作。其主要模块是:泵压传感器:装在地面高压泥浆管线上,探测到立管压力的轻微降低,以4 -20mA标准信号输出到地面接口箱。系统接口箱(SIB):地面系统的心脏。首先处理来自泵压传感器的井下仪器的原始信号,并将处理好的信号送往在线计算机,其次,它又是一个多路通信装置:在线计算机的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:实时打印处理后的测量数据曲线,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
9、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的同步脉冲时,可参照实际泵频,根据实时打印信号曲线效果,微调旋钮直至最佳的处理结果。在线计算机(工控机):内装定向软件包,是该系统的一个主要控制和显示装置,它接收来自SIB仪器的数据流并在定向软件包上将脉冲信号转换成有意义的数字,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仪器的测量和工具面显示,因此能够调整钻井参数以便井眼按要求的方向前进。2地面系统的操作在服务现场,地面系统按以下方法进行操作:检查仪器
10、房的电源及接地情况,确保符合仪器使用要求。根据现场实际情况,合理布置地面系统(包括接口箱、工控机的放置;泵压、司显电缆的走向;泵压传感器、钻台显示器的安装位置等)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,进一步测试地面系统。3地面系统的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,按如下步骤检测: 断电后,检查输入电源和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,泵的两指示灯亮,如泵开关选择内部“Clock”位置,则两灯以设定时钟
11、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,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,检查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,可用适当内六方扳手固紧。 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
12、压力传感器采用二芯电缆: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,可检查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。判断SIB功能正常否,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功能正常。地面
13、接口箱上的压力表应显示半格,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,按如下步骤检查: a.检查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),现场电缆敷设应尽量避开电磁干扰严重(主要是发电机)的地方.b.RFD电源箱电源K、B、L端各与地的空载输出电压为15V左右;有时两端电缆连接头处(特别是现场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,如有微弱的“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
14、F8和PAGE DOWN,进行硬复位,约30S后,可见RAM中存储的对比度设置和工具面刻度盘,如无显示,重复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,重复d。g.如f不行,则进行内部诊断。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为最佳设置、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,再上电启动RFD,应有工具面刻度盘显示,如无显示,重复d,如还不行,则需送实验室维修。RF
15、D有电源显示,但无法进行通信,按下检查; a.检查信号电缆接线。 b.检查PC机设置是否以关RFD,其与RFD电源箱串口电缆是否工作正常,RFD设置应为GRAPHIC CHECK。c .检查PC机串并口是否已关。重开机,检查PC CMOS设置。国产司钻显示器(RFD)检测步骤无显示 a.检查电源电缆通断。 b.测电源箱上电源接头相应脚的电压: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,看各路电源对应的保险管是否熔断,若断,则换同样规格保险管,若保险管完好,则对应的电源电路出现故障,需检修。显示变淡或变暗 a.调节RFD面板
16、下对应的对比度电位器。 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的黑点 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.检查电源线上电源接头(钻台端航空插头)8、9脚电压是否为交流24V,若无,先检查与这两脚连接的电缆通断情况,若断,则更换电缆接头,否则,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,背景光效果极不明显。无通信 a.检查通信电缆通断情况。 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.“
17、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”司钻阅读器串口。 j.“PRINTER”普通打印机串口。 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”调节内部时钟频率。顺时针旋转,频率变快。 c .键盘的使用
18、09 数字键; D:显示各设定值(一般不用);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:滤波频率设定,按一下“F”键,对应液晶“FILTER”数据处变黑置入相应的数字键即可。M:放大倍数设定。按一次增1,最大到08H,再按循环到00H,如此重复,此时对应液晶“MULTIPLIER”处数据显示其设定值。B:在线,离线切换键(一般不用)。S:SETUP(一般不用)。 其中P、I、R、F、M键为常见键。 打印机使用a.接上打印机电
19、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”灯闪烁表示打印机出错,困难缺纸,或太冷、太热造成。国产MWD系统电缆连接方式仪器房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
20、 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AA11BB33 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
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