水利振蕩器對FEWD儀器信號的影響分析

劉利 謝煜華

摘要：最近幾年水利振蕩器在水平井中的使用越來越廣泛，從大港油田到新疆塔里木油田再到海外市場的定向井鉆具組合中經常能夠見到它，這個鉆具的主要作用就是產生一個震動使其下部的鉆具運動起來克服鉆具與井眼的摩擦力，所以它主要使用在大位移定向井和水平井上，在進行滑動鉆進時可以減少鉆具摩阻，有利于工具面的擺放和鉆壓傳遞到鉆頭的效率，提高了鉆進速度。

前面講了水利振蕩器的優點，但是它也不是那么完美，在最近幾年的使用中我們也發現了它的不少問題，主要是和我們公司的MWD儀器發生了沖突，總結起來就兩點：

1.水利振蕩器的震動造成MWD的儀器損壞。

2.水利振蕩器工作時產生的壓降變化嚴重干擾了MWD的儀器信號。

由于上面的問題，好多MWD工程師不愿意使用水利振蕩器，但是在一些難度比較大托壓情況嚴重的井上又不得不使用它，為了能夠更好的使用它并減少其帶給MWD儀器的負面影響，最近我找來一些水利振蕩器的資料進行分析學習。

水利振蕩器的參數表?如圖1

·Agitator振動頻率在排量允許范圍內與排量成線性關系，

·測試正常的Agitator會在shock tool 上部觀測到明顯的3-10mm的軸向運動。

水利振蕩器的結構圖如圖2：

水利振蕩器的運動方式和壓力信號的產生?如圖3：

三個部分逐步分析如下：

·上部：Shock tool 起一個減震器及提供軸向運動作用，因此shock必須接在agitator上端，它的工作原理和震擊器是一樣的，由于它的安裝位置距離儀器一般都在400米以上，就算震擊起來產生的力量很大，考慮到距離和摩阻問題也可以忽略對儀器的影響了，以前有人說儀器被水利振蕩器損壞應該是個不完全正確的判斷，我覺得它并不是真正的元兇，我在很多井的儀器施工中都使用了水利振蕩器，儀器配件及探管被損壞的情況并沒有發生過，我猜想那些發生儀器損壞的情況應該是水利振蕩器的安裝位置距離儀器太近造成的。

·中部：The power section 和馬達的定轉子結構一樣，是提供動力的部分。對儀器信號的影響基本沒有。

·下部：Valve and bearing section 閥芯和軸承部分，是一個控制器的作用，它工作的時候會產生一個有規律的壓力變化，注意這是最關鍵的一個問題，MWD儀器信號的傳輸也是依靠產生壓力變化來實現的，而且水利振蕩器還在儀器的上部，MWD儀器的信號在向上傳輸的過程中肯定會受到水利振蕩器的影響。

3.案例分析

一、施工井基本概括

此井屬于伊拉克哈法亞項目，由大慶鉆探1205鉆井隊承鉆。井號：HF131-M131H1，該井是一口水平井，由我們公司提供FEWD儀器負責定向技術服務。

二、故障概述

2015年12月23日6：00連接FEWD儀器，進行井口測試設備工作正常。入井儀器串編號PULSER（12223577）+PROBE（805）+HCIM（12072358）+EWR（12124999）+DGR（11754629）。11：00下鉆至井深1150米，在井隊進行灌漿作業時正好對儀器做一個淺測，開泵后發現井下儀器發送的波形全部都是預熱信號，沒有同步序列和數據，地面計算機無法檢測。如圖4所示：

從圖上看儀器產生的信號很明顯，初步判斷脈沖發生器工作正常，之后檢查地面線路沒有受到干擾，計算機軟件也沒有發現問題，分析其原因有可能是探管的程序被鎖死一直循環發送錯誤的信號，多次停開泵來改變井下探管的工作方式，問題依然存在。與公司的技術監督聯系，分析其原因有可能是水利振蕩器在直井段的震動比較大造成探管工作不穩定。和甲方監督商議后決定繼續下鉆。15：00繼續下鉆至井深1557米，對儀器再次進行測試產生的波形還是前面的問題，調整儀器的工作脈寬和序列井下儀器都沒有反應。15：30決定起鉆檢查儀器。23：30儀器起到井口進行測試，結果儀器工作正常。沒有辦法只能更換新儀器了，2015年12月24日00：30更換新的FEWD儀器井口測試正常之后下鉆，下鉆中途沒有進行淺測，下鉆到井底之后才開泵測試，儀器信號有點小的干擾并不是很標準，濾波后還不錯基本上都能解碼可以正常工作。

三、故障原因分析

儀器在下鉆前和起出后的井口測試都是正常的，問題發生在連接水利振蕩器之后儀器的信號就無法正常傳輸，分析其原因應該是水利振蕩器造成的，在下鉆途中的淺測信號其實不是儀器產生的信號，它完全是水利振蕩器產生的，通過波形可以看出基本就是一個循環的正玄波，頻率大概在0.5Hz左右正好和儀器產生的信號頻率一樣，井下儀器發送的壓力信號被水利振蕩器產生的壓力信號完全覆蓋，根本無法檢測到。

總結

通過上面的案例分析再結合前面對水利振蕩器的了解后得出一個結論，水利振蕩器對儀器的影響是百分百的，但是在不同的井段影響的程度也是不同的，在直井段的影響最大特別是在套管里基本收不到儀器信號，在造斜段或是水平段摩阻比較大的地方對儀器信號的影響就會變的很小。其原因我認為和水利振蕩器下部的鉆具在井眼里的摩阻有很大的關系，所以建議大家在使用水利振蕩器時把它的安裝位置距離儀器遠一點，最好在300米以上。由于沒有對水利振蕩器做細致的研究，也沒有做更多的實驗，只是通過經驗分析得出以上結論，所以純屬個人觀點。如果有不同觀點或是確鑿的數據證據請大家一起來分析，共同提高MWD儀器施工工藝水平和經驗積累。