水利振荡器对FEWD仪器信号的影响分析

刘利 谢煜华

摘要：最近几年水利振荡器在水平井中的使用越来越广泛，从大港油田到新疆塔里木油田再到海外市场的定向井钻具组合中经常能够见到它，这个钻具的主要作用就是产生一个震动使其下部的钻具运动起来克服钻具与井眼的摩擦力，所以它主要使用在大位移定向井和水平井上，在进行滑动钻进时可以减少钻具摩阻，有利于工具面的摆放和钻压传递到钻头的效率，提高了钻进速度。

前面讲了水利振荡器的优点，但是它也不是那么完美，在最近几年的使用中我们也发现了它的不少问题，主要是和我们公司的MWD仪器发生了冲突，总结起来就两点：

1.水利振荡器的震动造成MWD的仪器损坏。

2.水利振荡器工作时产生的压降变化严重干扰了MWD的仪器信号。

由于上面的问题，好多MWD工程师不愿意使用水利振荡器，但是在一些难度比较大托压情况严重的井上又不得不使用它，为了能够更好的使用它并减少其带给MWD仪器的负面影响，最近我找来一些水利振荡器的资料进行分析学习。

水利振荡器的参数表 如图1

·Agitator振动频率在排量允许范围内与排量成线性关系，

·测试正常的Agitator会在shock tool 上部观测到明显的3-10mm的轴向运动。

水利振荡器的结构图如图2：

水利振荡器的运动方式和压力信号的产生 如图3：

三个部分逐步分析如下：

·上部：Shock tool 起一个减震器及提供轴向运动作用，因此shock必须接在agitator上端，它的工作原理和震击器是一样的，由于它的安装位置距离仪器一般都在400米以上，就算震击起来产生的力量很大，考虑到距离和摩阻问题也可以忽略对仪器的影响了，以前有人说仪器被水利振荡器损坏应该是个不完全正确的判断，我觉得它并不是真正的元凶，我在很多井的仪器施工中都使用了水利振荡器，仪器配件及探管被损坏的情况并没有发生过，我猜想那些发生仪器损坏的情况应该是水利振荡器的安装位置距离仪器太近造成的。

·中部：The power section 和马达的定转子结构一样，是提供动力的部分。对仪器信号的影响基本没有。

·下部：Valve and bearing section 阀芯和轴承部分，是一个控制器的作用，它工作的时候会产生一个有规律的压力变化，注意这是最关键的一个问题，MWD仪器信号的传输也是依靠产生压力变化来实现的，而且水利振荡器还在仪器的上部，MWD仪器的信号在向上传输的过程中肯定会受到水利振荡器的影响。

3.案例分析

一、施工井基本概括

此井属于伊拉克哈法亚项目，由大庆钻探1205钻井队承钻。井号：HF131-M131H1，该井是一口水平井，由我们公司提供FEWD仪器负责定向技术服务。

二、故障概述

2015年12月23日6：00连接FEWD仪器，进行井口测试设备工作正常。入井仪器串编号PULSER（12223577）+PROBE（805）+HCIM（12072358）+EWR（12124999）+DGR（11754629）。11：00下钻至井深1150米，在井队进行灌浆作业时正好对仪器做一个浅测，开泵后发现井下仪器发送的波形全部都是预热信号，没有同步序列和数据，地面计算机无法检测。如图4所示：

从图上看仪器产生的信号很明显，初步判断脉冲发生器工作正常，之后检查地面线路没有受到干扰，计算机软件也没有发现问题，分析其原因有可能是探管的程序被锁死一直循环发送错误的信号，多次停开泵来改变井下探管的工作方式，问题依然存在。与公司的技术监督联系，分析其原因有可能是水利振荡器在直井段的震动比较大造成探管工作不稳定。和甲方监督商议后决定继续下钻。15：00继续下钻至井深1557米，对仪器再次进行测试产生的波形还是前面的问题，调整仪器的工作脉宽和序列井下仪器都没有反应。15：30决定起钻检查仪器。23：30仪器起到井口进行测试，结果仪器工作正常。没有办法只能更换新仪器了，2015年12月24日00：30更换新的FEWD仪器井口测试正常之后下钻，下钻中途没有进行浅测，下钻到井底之后才开泵测试，仪器信号有点小的干扰并不是很標准，滤波后还不错基本上都能解码可以正常工作。

三、故障原因分析

仪器在下钻前和起出后的井口测试都是正常的，问题发生在连接水利振荡器之后仪器的信号就无法正常传输，分析其原因应该是水利振荡器造成的，在下钻途中的浅测信号其实不是仪器产生的信号，它完全是水利振荡器产生的，通过波形可以看出基本就是一个循环的正玄波，频率大概在0.5Hz左右正好和仪器产生的信号频率一样，井下仪器发送的压力信号被水利振荡器产生的压力信号完全覆盖，根本无法检测到。

总结

通过上面的案例分析再结合前面对水利振荡器的了解后得出一个结论，水利振荡器对仪器的影响是百分百的，但是在不同的井段影响的程度也是不同的，在直井段的影响最大特别是在套管里基本收不到仪器信号，在造斜段或是水平段摩阻比较大的地方对仪器信号的影响就会变的很小。其原因我认为和水利振荡器下部的钻具在井眼里的摩阻有很大的关系，所以建议大家在使用水利振荡器时把它的安装位置距离仪器远一点，最好在300米以上。由于没有对水利振荡器做细致的研究，也没有做更多的实验，只是通过经验分析得出以上结论，所以纯属个人观点。如果有不同观点或是确凿的数据证据请大家一起来分析，共同提高MWD仪器施工工艺水平和经验积累。