BakerLWD无线随钻测井系统现场应用与维护

1、文章编号:1000-7393(200801-0115-03Baker L WD无线随钻测井系统现场应用与维护*张炳顺 刘月军 吕志忠 谭勇志 宋 辉 游俊君(华北石油管理局钻井工程技术服务处,河北任丘 062552摘要:Baker H ughes LW D无线随钻测井系统具有先进的地质导向功能,已经成为水平井、大位移井首选的随钻测量工具,但受现场维修工具和维修工艺的限制,仪器发生故障后需返厂维修,造成钻井施工被迫停工等。通过对现场维修支架结构改进,增加一对旋转轮和一对纵向移动轮,并加长升降装置的行程,使仪器在施工现场能够同时实现水平移动和水平旋转,解决了现场维修时MW D与M30插针对接的难题

2、,同时配合现场维修工艺,使LW D随钻测井系统现场维护维修技术更加完善。该技术先后在华北油田、冀东油田等地进行了5口井现场应用,现场维修工艺技术完全可以满足维修保养L W D系统的需要。关键词:Baker L W D;维修支架;湿接头;M30插针中图分类号:TE271 文献标识码:AF ield maintenance and repairi n g technology for baker w ireless L W D syste mZ HANG B i ngshun,L IU Y uejun,LV Zhizhong,TAN Y ongzh,i SONG H u,i YOU J unjun

3、(D rilli ng Eng ineering T echnology Service D e p ar t m ent,H uabei P et ro leu m Adm inistration B ureau,Renqiu062552,Chi naAbstract:Bake rH ughes w ireless logg ing wh ile drilli ng(L W Dsystem has advanced geo l og ic steer i ng f unc tion,and has been the preferred m easure m ent wh ile dr ill

4、i ng(MW Dt oo l for hor i zonta l w ell s and ex tended reach w ells.H ow eve r,li m ited by fi e l d m a i nte nance tools and processes,apparatus need to be returned to the manufac t urer where t hey break down,which results i n shutdo w n of dr illi ng operati on.B ased on upgrad i ng m a i ntena

5、nce suppo rts on site,addi ng a couple o f ro tati on w hee ls and a coup l e of verticall y mov i ng whee l s,and leng then i ng the stroke o f lifti ng dev ices,the apparatus can realize hor i zonta lm ove m en t and rota ti on a t the sa m e ti m e, wh ich so lves t he proble m o f connecti ng MW

6、 D and M30contact pi n i n field m aintenance.A se t o f specia l techno l og i es suitable for field m a i ntenance are desi gned to so l ve the proble m that the re i s a l ack o f precisi on m a i ntenance and test equ i p m ents.T his enables fieldm a i n tenance and repa iri ng techno l ogy f o

7、 r L W D system to be mo re prefect.T he technology has been successive l y app lied to fi ve w e lls in Huabe i and Ji dong O ilfields.F ield appli cation shows that fie l d m a i ntenance process can fu ll y m eet t he requ i re m ent fo r m aintenance of L W D sy stem.K ey word s:Baker LW D;ma i

8、ntenance suppo rt;w et connector;M30contact pi nL WD无线随钻测井系统具有地质导向的优越性,在钻进过程中,利用L W D无线随钻测量仪,能够同时测量工程参数与地质参数,在钻进施工过程和地层原始状态或受污染较小的情况下,地质导向工程师能够及时掌握地层变化情况,依据实时反映出的地层特性,进行地质导向钻井,实现在油层中以及薄油层中水平钻进的目的,并大幅度提高单井油气产量。这项技术能够在一定程度上取代常规测井,从随钻到测井工程一次完成,同时,L WD无线随钻测井系统已经成为水平井、大位移井首选的随钻测量工具,大大简化了定向井、水平井钻井施工程序,提高了

9、探测地层的能力。华北石油管理局钻井工程技术服务处于2005年引进贝克休斯公司的Navitrak L WD仪器,经过两年多时间35口水平井的使用,Baker L WD无线随钻测井系统充分发挥地质导向作用,为及时进行地第30卷第1期 石油钻采工艺 Vo.l30No.1 2008年2月 O I L DR I L LI N G&PRODUCT I O N TEC HNOLOGY Feb.2008*作者简介:张炳顺,1964年生。1984年毕业于江汉石油学院钻井工程专业,现从事定向井、水平井技术研究和管理工作,局一级专家,高级工程师。电话:0317-*,E-m ai:l gcjs_z bspet

10、ro-hb.co 。质评价提供了有力依据。同时仪器也发生了一些故障,主要是MWD 脉冲器故障。1 系统结构和工作原理BAKER HUGHES 公司生产的L WD 随钻测井系统具有同时随钻测量MWD 参数、电阻率和伽马的功能。仪器主要组成:MW D 部分、电阻率(M PR部分、伽马(G ra m 部分和地面设备部分,这些部分组成了L WD 测量系统,能全面实现随钻测井功能。仪器连接顺序依次为:MWD +M 30+电阻率+伽马。其中MWD 与MPR 、Gra m 通过M 30连接在一起,M 30起到承上启下的转换通讯方式的作用。该仪器采用模块化组合方式,利用正脉冲传送压力信号,挂接300W 的井下

11、钻井液涡轮发电机供电,可以满足各个模块的供电需要。2 系统故障原因分析发生故障的主要原因:(1钻井液含砂量高或加入了铁矿粉、石灰石粉颗粒状加重材料,造成脉冲器严重磨损;(2加入颗粒状固体润滑剂,造成脉冲器主阀被卡;(3钻具内不干净,造成脉冲器损坏;(4仪器易损件正常磨损损坏。现场遇到的仪器故障主要发生在L W D 的脉冲器(UP /UP U 部分,电路部分因结构特点一般未发生过问题。BAKER HUGHES 公司生产的L WD 随钻测井系统通过主阀的相对位置来改变钻井液流道在此的截面积,从而引起钻柱内部钻井液压力的升高,主阀的运动是由探管编码的测量数据,通过调制器控制电路来实现。地面通过压力传

12、感器检测立管压力的变化,将压力信号转换成电信号并通过计算机译码转换成不同的测量数据。钻井液脉冲运动部件多,使用寿命短(控制阀总成CVA 设计工作时间250h 进行维修,需要经常维修。一旦井下工作的仪器脉冲发生故障,就必须运回基地进行修理。如果没有备用仪器串,井队就要停工较长时间,造成极大的经济损失。要在现场对L W D 进行维修,需要解决的技术问题是仪器拆卸装配必须在水平状态下进行,拆卸MWD 与MPR 必须保证在一条直线上移动,现场维修工艺要符合要求。3 系统现场维修支架的改进更换脉冲器首先将MW D 与M PR 从M 30处分 开,MW D 与M 30之间通过一个湿接头与电阻率(M PR、

13、伽马(Gra m 进行通讯。仪器进行连接组装时MWD 与M PR 必须在水平状态,保持在一条直线上,保证MWD 上的插孔与M 30插针居中进入,不受损害。在基地车间,L WD 仪器的水平拆卸、安装是在专用拆装架和设备上进行的。这些专用拆装架和设备不能在钻井现场使用,要实现对L WD 仪器的现场维修只能对维修支架进行改进。厂房用维修支架可以调整仪器处于水平状态,由于仪器长13.6m,重达2000kg ,放在维修支架无法水平移动,只能实现旋转卸扣。在维修支架不动的情况下,只要仪器能够在维修支架上水平移动,就能够实现将MW D 与M PR 从M 30处分开,进行现场更换脉冲器的维修工作。对维修支架进

14、行改进,在原支架基础上增加2组水平滚轮,可实现仪器在维修支架上既能横向滚动又能水平方向滑动,从而满足现场维修的需要,见图1。图1 B eker L W D 无线随钻测井系统现场维修支架进行仪器维修时,将仪器放在2个维修支架上,通过升降手柄使仪器处于水平状态,当需要旋转仪器时,旋转轮支撑仪器,水平滚轮降下;当需要水平移动仪器时,水平滚轮支撑仪器,旋转轮降下。通过上述改进,便可实现在施工现场更换仪器脉冲器,进行最基本维护工作。4 系统现场维修工艺L W D 仪器现场维修不可能象在车间一样,有精密行吊、拆装架等齐全的专用维修设备,只能使用现场简单的设备,即改进的仪器维修支架配合新的特殊的维修工艺来完

15、成仪器维修工作。Baker L WD 仪器带有自检功能,如果某一功能模块发生故障,软件就会有提示,脉冲器一旦坏了,井下仪器与地面就失去了联系,任何井下信息都将无法上传,也就失去了对井下仪器的监控。仪器发生故障起出井口后,首先对仪器各功能电子电路模块进行测试,以便确认116石油钻采工艺 2008年2月(第30卷第1期是否是脉冲器问题。现场更换脉冲器的过程如下。(1在井口用液压大钳卸松脉冲器与MWD无磁短接的丝扣,一般卸半圈,然后再卸松MWD无磁短接与M30短接的连接,同样也卸半圈。不能在钻台完全卸开,以防损坏M30短接的插针和M30短接的丝扣。卸扣时一定要更换大钳为新钳牙。(2在吊车的配合下,将

16、卸松的L WD仪器串平稳送下钻台,由吊车负责将L WD放到维修支架上。调节旋转轮垂直高度使仪器处于水平位置,用链钳完全卸开MWD无磁短接与M30短接连接丝扣。升起一侧的水平滚轮支撑仪器,同时降下旋转轮,将M PR与MWD分开。清洁MWD(EE J插孔及拆下的零部件,然后用链钳完全卸开脉冲器与MWD无磁短接连接,将脉冲器与仪器部分水平拆开。(3将已经维修好的脉冲器与MWD无磁短接、MW D与M PR连接。连接时必须使仪器水平处于一条直线状态下,先用手旋转上扣,再用链钳上紧。M30短接与MW D无磁短接之间留1.52mm间隙,然后用胶带缠绕未上紧的扣。(4对组装好的仪器进行测试,校正高边,在脉冲器

17、明显部位上标出仪器高边位置。(5将组装好的仪器用吊车送上大门跑道,吊车配合钻机绞车将仪器安全送上钻台,在井口用液压大钳紧扣(上扣力矩28kN m,进行浅层测试正常后入井工作。在现场对仪器进行维修需要准备以下工具和配件:改进的维修支架、力矩摩擦管钳、电子清洗剂、无毛纸、111硅脂等。仪器上下钻台要有吊车配合,坚决杜绝发生摔、磕、碰现象。5 现场应用效果分析目前,国内水平井数量不断增多,L WD仪器完全依靠进口,数量有限,达不到1口井2串仪器的水平。使用单串仪器施工作业,仪器一旦发生问题只能运回厂房进行维修,因为没有备用L WD仪器,井队只好等停,造成不必要的经济损失。2007年1月,塘海柳北平4

18、井施工时,L W D脉冲蘑菇头被进入钻具内的石子击碎,仪器无法正常工作被迫起钻。因为是单串仪器施工,如果拉回任丘基地维修最少需要3d时间。技术人员在井场找了一块相对平整的场地,用吊车将L WD仪器放在改装的维修支架上,按照现场维修操作规程进行维修,用时3.5h完成了维修工作,节约了大量时间。2007年3月,台8平2井脉冲器发生问题,技术人员在井场未能找到可以放置维修支架平整场地,最后只能利用大门跑道作为放置维修支架的场地。大门跑道长13m以上,宽1.8m以上,虽然基本可以满足维修需要,但是场地狭窄,不便操作。为了确保安全,将M PR部分卸扣后从大门跑道移开,增加了维修空间。仪器修好后及时恢复了施工,节约维修时间40多个小时。维修作业时,禁止钻台上任何施工,避免交叉作业,做到安全生产。6 结论与认识(1华北油田、冀东油田等地区5口井现场维修试验表明,利用改进的Baker L WD无线随钻测井系统专用维修支架配合现场维修工艺完全可以满足现场维修Baker L W D无线随钻测井系统的需要, Baker L WD无线随钻测井系统现场维修技术的应用为远距离施工提供了技术保证,解决了以前现场不能进行维修保养的瓶