無(wú)線隨鉆測(cè)量?jī)x器故障分析

李俊勝

（西部鉆探定向井技術(shù)服務(wù)公司，新疆 克拉瑪依 834000）

隨著科技的進(jìn)步，無(wú)線隨鉆測(cè)量?jī)x器在數(shù)據(jù)多樣性、準(zhǔn)確率，以及儀器的穩(wěn)定性、可靠性等方面都取得了一定的進(jìn)步，但受地層特性、鉆井設(shè)備性能、泥漿性能、操作人員素質(zhì)、儀器老化等制約因素影響，儀器故障在非常規(guī)水平井施工中還是頻繁出現(xiàn)，成為影響水平井施工進(jìn)度、制約鉆井提速的重要因素。同時(shí)，也制約了水平井施工的降本增效和推廣應(yīng)用，因此，對(duì)儀器故障進(jìn)行分析研究，并提出相應(yīng)的解決方案尤為重要。

1 常見(jiàn)儀器故障原因分析

通過(guò)對(duì)某公司2020年儀器故障的統(tǒng)計(jì)分析可以看出（表1），總故障次數(shù)275次，儀器自身故障91次，占比33.09%，儀器被堵卡69次，占比25.09%，儀器被沖蝕21次，占比7.64%，儀器退鍵29次，占比10.55%，環(huán)境原因22次，占比8%。

表1 某公司2020年儀器故障統(tǒng)計(jì)表

1.1 儀器無(wú)脈沖信號(hào)

主要表現(xiàn)為儀器在下鉆或鉆進(jìn)中，在排量、泵壓等參數(shù)正常情況下，地面接收器接收不到儀器脈沖信號(hào)或脈沖信號(hào)消失。造成儀器故障的主要原因是儀器自身出現(xiàn)故障和外部條件影響。

1.1.1 儀器自身故障

（1）脈沖器模塊出現(xiàn)故障，脈沖發(fā)生器不工作；

（2）脈沖發(fā)生器保養(yǎng)不及時(shí)、充油有氣泡造成油囊起泡，導(dǎo)致脈沖信號(hào)逐步消失；

（3）裝配時(shí)間隙過(guò)小、偏心或垂直度不夠，蘑菇頭承壓大，撞擊破碎；

（4）壓力傳感器損壞或堵塞，接收不到井下信號(hào)或信號(hào)無(wú)法傳輸；

（5）地面接收器出現(xiàn)故障，接收不到信號(hào)或無(wú)法正常解碼。

1.1.2 外部條件影響

（1）鉆井液粘度過(guò)高，脈沖信號(hào)衰減嚴(yán)重，無(wú)法有效傳輸?shù)降孛妫?/p>

（2）巖屑或硬物進(jìn)入卡死，或造成偏心撞擊導(dǎo)致蘑茹頭/限流環(huán)被撞碎；

（3）脈沖器膠囊被鉆井液異物刺破。

1.2 能夠接收到脈沖信號(hào)，但無(wú)法正常解碼

鉆進(jìn)排量、泵壓等參數(shù)值正常，地面能接收到井下脈沖信號(hào)，但雜波干擾，無(wú)法正常解碼。

1.2.1 儀器自身出現(xiàn)故障探管損壞編碼出現(xiàn)問(wèn)題或脈沖、電路出現(xiàn)問(wèn)題等，脈沖波形不正常，出現(xiàn)丟波、漏波等。

1.2.2 外部條件影響

（1）鉆井液中的氣泡含量多，造成脈沖信號(hào)不連續(xù)；

（2）泵工作不平穩(wěn)，泵缸套或活塞、高壓管匯閘門(mén)刺漏或有劃痕等產(chǎn)生噪音，電磁的干擾等；

（3）鉆井液循環(huán)不均勻，脈沖波形異常或不連續(xù)。

1.3 儀器脈沖器發(fā)電部位轉(zhuǎn)子卡死

在鉆進(jìn)過(guò)程中，儀器脈沖信號(hào)逐漸變?nèi)酰掷m(xù)一段時(shí)間后無(wú)信號(hào)或無(wú)法解碼。

1.3.1 儀器自身出現(xiàn)的故障

自身原因造成轉(zhuǎn)子卡死極少遇見(jiàn)，若出現(xiàn)類(lèi)似問(wèn)題，就是定轉(zhuǎn)子的裝配上出問(wèn)題。

1.3.2 外部條件影響

（1）鉆井液中有害固相含量多、巖屑砂粒攜帶入井，硬物將轉(zhuǎn)子卡死或砂子顆粒在轉(zhuǎn)子內(nèi)將轉(zhuǎn)子卡死，無(wú)法發(fā)電供電，導(dǎo)致脈沖器不工作；

（2）鉆井液加處理劑時(shí)，袋子的編織物混入鉆井液，編織物或絮狀物纏繞轉(zhuǎn)子，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子卡死，導(dǎo)致脈沖器不能正常工作；

（3）鉆井液中含有磁性物質(zhì)，吸附在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，造成轉(zhuǎn)子被卡死。

1.4 儀器脈沖信號(hào)不穩(wěn)定

在鉆進(jìn)過(guò)程中，儀器脈沖信號(hào)時(shí)有時(shí)無(wú)、不穩(wěn)定，脈沖信號(hào)的波形幅值偏底，解碼困難。

1.4.1 儀器自身故障

（1）儀器脈沖器的配置與實(shí)際排量參數(shù)配比不合適，脈沖發(fā)生器時(shí)工作、時(shí)工作，脈沖信號(hào)間斷有，無(wú)法正常解碼；

（2）儀器脈沖內(nèi)部模塊故障，脈沖器工作不正常。

1.4.2 外部條件影響

（1）循環(huán)排量不穩(wěn)定，部分排量不在脈沖配置設(shè)定范圍；

（2）鉆井液中的砂粒嵌入轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)間隙內(nèi)，但沒(méi)有完全卡死，帶來(lái)脈沖器信號(hào)不穩(wěn)定；

（3）脈沖器配置出現(xiàn)問(wèn)題，脈沖信號(hào)偏弱，入井后，特別是井深后，地面接收脈沖信號(hào)幅值很低，解碼困難。

1.5 電池及模塊插接件故障

間斷性出波、丟波或無(wú)波，正常出波時(shí)解碼電池電壓值低。

儀器自身原因：

（1）儀器電池電源耗盡;

（2）電源中斷問(wèn)題，電池減震器的固定出現(xiàn)松動(dòng)，插接件接觸不良，出現(xiàn)斷開(kāi)又閉合、完全斷開(kāi)等現(xiàn)象。

1.6 脫鍵故障（座鍵式儀器）

下鉆中途測(cè)試或正常鉆進(jìn)時(shí)，儀器脈沖波幅低或無(wú)信號(hào)波，或接單根前儀器正常，接完單根后開(kāi)泵無(wú)脈沖信號(hào)。

1.6.1 儀器自身原因

未使用防退鍵循環(huán)套和引鞋。

1.6.2 外部條件影響

（1）下鉆未及時(shí)灌漿，因鉆具內(nèi)外壓差影響，鉆具水眼內(nèi)鉆井液上頂，造成井下儀器串從循環(huán)套內(nèi)退出，無(wú)法形成脈沖信號(hào);

（2）下鉆速度過(guò)快，鉆具水眼內(nèi)鉆井液上頂，造成井下儀器串從循環(huán)套內(nèi)退出，無(wú)法形成脈沖信號(hào);

（3）開(kāi)泵速度過(guò)快，激動(dòng)壓力將儀器串頂出循環(huán)套。

1.7 電阻率失聯(lián)

電阻率、伽馬一直出現(xiàn)固定值，或?qū)崟r(shí)電阻率、伽馬曲線表現(xiàn)為一條直線。

儀器自身原因：

（1）LWD與MWD通訊中斷，LWD短節(jié)與懸掛短節(jié)內(nèi)的MWD儀器串通訊中斷，PCD探管接收不到下部LWD短節(jié)傳送的電阻率、伽馬數(shù)據(jù)，只能向地面?zhèn)魉鸵粋€(gè)固定數(shù)據(jù);

（2）井下LWD供電系統(tǒng)故障，LWD電池電量耗盡，LWD系統(tǒng)無(wú)法工作;

（3）LWD短節(jié)內(nèi)部模塊出現(xiàn)短路或斷路，LWD不工作。

1.8 電阻率極值

測(cè)量電阻率出現(xiàn)極值。在上傳的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中，電阻率出現(xiàn)不連續(xù)的2000Ω·m極值。

1.8.1 儀器自身原因

井下LWD儀器測(cè)量模塊出現(xiàn)故障，測(cè)量數(shù)據(jù)失真。

1.8.2 外部條件影響

地層原因造成，電阻率測(cè)量的地層內(nèi)部含有高阻值的夾層或離散的雜質(zhì)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。鉆過(guò)該地層，進(jìn)入勻質(zhì)地層后，電阻率就會(huì)正常。

1.9 電阻率定值

測(cè)量伽馬數(shù)值正常，電阻率深淺數(shù)值不發(fā)生變化；伽馬數(shù)值與電阻率深淺數(shù)值均不發(fā)生變化。

儀器自身原因：

（1）地面解碼設(shè)備故障，無(wú)法正常解碼;

（2）電阻率模塊故障，電阻率本體、天線處密封失效，電阻率、探管通訊失效;

（3）電阻率供電電壓異常。

2 儀器故障管控

2.1 做好儀器維修保養(yǎng)

（1）精細(xì)做好儀器維修、保養(yǎng)與配置，及入井前的檢查；

（2）按規(guī)定時(shí)間及時(shí)對(duì)儀器探管校驗(yàn)；保障儀器的維修質(zhì)量，入井前嚴(yán)格規(guī)范檢查、測(cè)試；

（3）在脈沖器組裝時(shí)，要嚴(yán)格規(guī)范操作，嚴(yán)格控制組配間隙；

（4）電池組裝前進(jìn)行測(cè)試和激活，激活電壓小于26V不得使用；

（5）電池組裝時(shí)，認(rèn)真檢查電池筒相關(guān)部件，發(fā)現(xiàn)燒蝕、針孔變形或缺陷者及時(shí)更換，并對(duì)插接件進(jìn)行周期更換，避免出現(xiàn)接觸不良問(wèn)題。對(duì)入井設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試，入井之前對(duì)電阻率各設(shè)備進(jìn)行聯(lián)調(diào)測(cè)試。

2.2 提高設(shè)備配套水平

（1）泵工作平穩(wěn)，上水良好，泵、高壓管匯內(nèi)光潔；電線線路不要與儀器傳輸線布在一起；

（2）保證固控設(shè)備的完好與開(kāi)動(dòng)率，振動(dòng)篩篩布大于200目；立管濾子趟鉆清洗，鉆桿濾子一單根一清洗，確保鉆井液的清潔。

2.3 強(qiáng)化儀器入井環(huán)境管控

（1）做好鉆井液凈化工作，保證鉆井液清潔；

（2）鉆井液循環(huán)均勻，添加鉆井液添加劑時(shí)，相關(guān)各方做好溝通協(xié)調(diào)；

（3）鉆井液氣泡多時(shí)，及時(shí)消泡；

（4）鉆井液加料和處理劑時(shí)，不要將編織袋等雜物混入鉆井液中；

（5）做好鉆井液加料的檢驗(yàn)，含有磁性的處理劑或加重料不要加入；若加入，要在鉆井液出口處放置強(qiáng)磁鐵進(jìn)行清除。

2.4 加強(qiáng)儀器使用過(guò)程管控

（1）儀器的配置要充分了解作業(yè)井的情況，如：排量、密度、井溫、泥漿類(lèi)型、垂深等參數(shù)，以便于優(yōu)化、規(guī)范儀器配置；

（2）鉆進(jìn)過(guò)程中，保障穩(wěn)定的鉆井參數(shù)，特別是循環(huán)排量的控制；

（3）施工過(guò)程中嚴(yán)格控制鉆井液性能及含砂量。

3 結(jié)束語(yǔ)

伴隨石油鉆井工藝的不斷發(fā)展，鉆井隨鉆測(cè)量技術(shù)取得了飛速發(fā)展，針對(duì)鉆井需求的多樣化，隨鉆測(cè)量?jī)x器在測(cè)量方式、測(cè)量參數(shù)、適用環(huán)境等方面都趨于多樣化，儀器井下工作的穩(wěn)定性也不斷提高，但是，由于石油鉆井不斷轉(zhuǎn)向深層、復(fù)雜地層、非常規(guī)地層，隨鉆測(cè)量?jī)x器井下工作環(huán)境更加復(fù)雜，工作條件更加惡劣，這也導(dǎo)致了隨鉆測(cè)量?jī)x器在施工過(guò)程中可能發(fā)生故障，由于儀器種類(lèi)眾多，作業(yè)環(huán)境也千差萬(wàn)別，因此，儀器故障成因復(fù)雜，可能是單一的原因造成儀器故障，也可能是多種因素共同作業(yè)造成的儀器故障，儀器故障原因更加復(fù)雜，故障管控的難度更大，只有通過(guò)儀器維護(hù)保養(yǎng)、運(yùn)輸、儀器入井評(píng)估、儀器使用過(guò)程等不同階段的管控，形成一個(gè)閉環(huán)管理系統(tǒng)，才能有效降低儀器故障率。提高定向施工作業(yè)效率。