LWD操作培训总结

1、LWD操作培训总结井下部分概述井下仪器串组成Sensors的分类 井下探管的介绍概述LWD井下仪器部分主要作用为随钻实时测量井眼轨迹参数和地层参数。控制井下脉冲器传送脉冲信号，供地面仪器检测并解码。井下存储测量数据，起钻至地面时可下载数据至地面仪器以供处理。井下仪器串组成LWD井下仪器串（正脉冲系统）包括：MK6脉冲器、PCD探管、HCIM主控制器SLD探管、EWR-P4探管、CNP探管、DGR和DDS探管、PWD探管等。PCD（Pressure Case Directional sensor)作用为提供轨迹测量数据和控制SPERRY-SUN正脉冲器传送脉冲信号。井下仪器串组成HCIM为主控制

2、器或总线控制器，其作用为检测并控制井下探管，存储探管数据，设置并控制实时传输数据（real-time data)格式。SLD(Stabilizer Litho Density)地层密度测量传感器。EWR-P4（Electromagnetic Wave Resistivity）为电磁波电阻测量传感器。CNP（Compensated Neutron Porosity）中子空隙度传感器。SLD地层密度测量传感器。EWR-P4为电磁波电阻测量传感器。CNP中子空隙度传感器。井下仪器串组成DGR（Dual Gamma Ray)地层自然伽玛测量传感器。DDS（Drillstring Dynamic Sen

3、sor）钻具动态检测传感器。PWD（Pressure While Drilling)随钻井下压力测量传感器。DGR地层自然伽玛测量传感器。PWD随钻井下压力测量传感器。井下仪器串组成井下仪器串组合示意图井下仪器串的总体结构仪器串的总线结构 仪器串总线分为Uper Bus和Lower Bus Uper Bus部分在HCIM主控制器以上，包括PCD和与脉冲器接口部分 Uper Bus在LWD中的轨迹测量部分沿用了以前MWD的总线结构，并增加了与Low Bus部分的接口 Lower Bus包括HCIM及其以下的各探管井下仪器串的总体结构Lower Bus总线结构 Lower Bus总线上包含了除PC

4、D以外LWD的有探管 HCIM作为Lower Bus的主控制器和与地面的通讯接口 理论上在Lower Bus上的各探管可以任意顺序连接 同一探管只要扣型合适，也可以掉头连接井下仪器串的总体结构实际作业中井下探管的连接要求 作业中由于仪器测量原理上的限制，为了保证最佳的测量精度，对各探管的连接顺序作出一些要求 DGR一般要求在最下面在离钻头最近的位置 CNP和SLD不能在DGR以下的位置，否则将会对地层自然伽玛测量产生干扰 同样，CNP应连接在SLD以上的位置井下探管（Sensors)的分类按外形分类 中心型（Sonde Type) 探管位于钻铤水眼的中心 LWD探管中只有PCD探管为中心型中心

5、型探管井下探管（Sensors)的分类按外形分类 中空型（Insert Type) 探管位于钻铤内壁 LWD位于Low Bus上的探管都属于中空型中空型探管井下探管（Sensors)的分类按内部结构分类 Smart Sensor 探管内装有时钟、内存，可自行控制数据的采样周期以及存储测量数据 LWD仪器中Smart Sensor有SLD、PWD 与HCIM连接使用时，需定时与HCIM的时钟进行同步井下探管（Sensors)的分类按内部结构分类 Dump Sensor 探管内只有传感器和相关电路，没有自己的时钟和存储器 数据的采用周期由HCIM时钟控制，测量的数据也存入HCIM内的存储器中 LW

6、D中属于Dump Sensor的探管有DGR井下探管（Sensors)的分类按内部结构分类 Semi Smart Sensor 探管内有自己的存储器，但没有时钟，数据采用周期由HCIM控制，测量数据存储于自身的存储器中 LWD仪器中属于Semi Smart Sensor的探管有EWR-P4、CNP典型的LWD仪器测量组合-Triple Combo井下仪器的连接 Triple Combo仪器组合包括的井下工具有： 脉冲器+PCD+HCIM+SLD+EWR-P4+CNP+DGR Triple Combo测量曲线图包括数据曲线有： 机械钻速（ 自然伽玛曲线、电阻率曲线（4条）、地层密度曲线、中子空隙

7、度曲线 在Triple Combo测量曲线图头包括三条曲线轨道、一条独立变量（Independence Varible 深度或时间）Cs-137 Source windowRWPTriple Combo 仪器组合swroWear bnedCNPWER-P4HCIMNeutron Source portReceiversTransmittersX/oSLDDGRTriple Combo组合曲线图实例组合曲线图实例PCD（Pressure Case Directional)的介绍PCD的功能 提供井眼轨迹测量数据 控制脉冲器传送数测量精度 井斜：0.2 (0 180 ) 方位：1.5 磁工具面：

8、2.8 高边工具面： 2.8 PCD（Pressure Case Directional)介绍作业环境 最高温度：302 （150 ） 最高压力：18000psi(124.11MPa)PCD与脉冲器连接示意图PCD（Pressure Case Directional)介绍PCD的工作模式 MEP模式（用于MWD测量） PCD模式（用于LWD测量）MEP模式的功能 常规的井眼轨迹测量 控制脉冲器发送脉冲信号 几种固定的测量模式和传输时序 测量模式的设置由软件直接写入PCD探管内存中（与以往的MEP探管不同）PCD（Pressure Case Directional)介绍PCD模式的功能 常规的井

9、眼轨迹测量 控制脉冲器发送脉冲信号 传输时序可任意编排，与LWD其它测量数据一起按一定的时序传送到地面 测量模式和传输时序由地面软件设置，并下载至井下HCIM控制器的内存中PCD探管模式选择及测试PCD模式传输时序设置PCD（Pressure Case Directional)介绍PCD与Lower Bus的通讯 Hard Connect 连接PCD与HCIMPCD（Pressure Case Directional)介绍 PCD与Lower Bus的通讯 PCD-to-Hard Connect适配器 连接PCD与Hard ConnectPCD,PCD-to-hard connect adap

10、ter,hard connect连接图PCD（Pressure Case Directional)介绍Hard Mount垫片计算 PCD运用于LWD系统中，其下部与HCIM连接，对于脉冲器底部环的材料和垫片计算与以往不同 垫片计算所允许的余量比使用MEP探管时要小，如按源方法计算配置垫片有可能压坏脉冲器Hard Mount和Soft(Standard)垫片计算使用Hard Mount仪器组合PCD（Pressure Case Directional)介绍PCD探管工具面偏差（Offset) PCD探管保护筒与传感器为整体设计，仪器总成组装时探管与脉冲器工具面偏差能调整 脉冲器至PCD的工具面

11、偏差为HSG(Highside Gravity) HSG值为自脉冲器刻度向PCD方向看，顺时针转至PCD刻读的角度 HSG与钻台上测量的Toolface Offset一起输入INSITE软件系统进行计算HSG测量工具及方法PCD（Pressure Case Directional)介绍有关PCD探管参数 记录探管自身信息 写入探管内存，用于控制探管工作模式 用于探管测试和标定 测量参数 有关测量处理和计算的参数PCD探管Tool Parameter中的基本参数PCD探管Download参数设置PCD探管井眼轨迹测量参数及有关信息定向井测量及轨迹计算有关参数轨迹计算有关参数PCD不同使用情况下的

12、扶正器的安装SLD(Stabilized Litho Density)介绍SLD功能 测量地层密度 通过地层密度计算地层的空隙度测量原理 探管向地层发射一定能量的伽玛射线，射线通过不同密度的地层所损失的能量不同，根据探测器检测到的能力分布（能谱）计算地层密度SLD(Stabilized Litho Density)介绍SLD探管结构 三块电路板(Analog、Power Supply、Communications) 两个伽玛射线探测器(near detector、far detector） 专用锂电池 伽玛源 RAM备用电池SLD(Stabilized Litho Density)介绍通讯电路

13、板（Communications) HC11微处理器 2MB RAM（收集和存储数据） 32K EEPROM（软件储存） Real-time clockSLD(Stabilized Litho Density)介绍模拟电路板（Analog Board) 控制提供给探测器的最高电压 检测由远、近探测器发送的模拟脉冲信号 把模拟脉冲信号转换至数字信号 对远、近探测器进行增益控制 缓存达32个数字脉冲 作为与微处理器的总线接口SLD(Stabilized Litho Density)介绍伽玛探测器(Gamma detectors) NaI晶体 光倍增管(Photomultiplier Tube PM

14、T) 预放大电路(Pre Amp)伽玛源 2.0-居里(curie)铯-137 每束伽玛射线能力为662KevSLD结构图SLD工具截面图SLD探测器部分SLD伽玛源SPERRY-SUN SLD工具规格型号SLD(Stabilized Litho Density)介绍SLD探管工作原理 伽玛源Cs-137向地层放射出每束能量为662Kev的伽玛射线 NaI接收到经过地层传送过来的射线，并根据每束射线的能量大小放射出不同亮度的光脉冲 每个光脉冲经过光倍增管（PMT）被转化为不同强度的电流脉冲 预放大器将电流脉冲转化为电压脉冲SLD(Stabilized Litho Density)介绍SLD探管

15、工作原理 在SLD内存中可记录到探测器接收到分布在不同能量段的伽玛射线的脉冲数（能谱） SLD内部微处理器对能谱进行分析，得出地层的密度SLD测量原理图地层伽玛射线伽玛射线（能量损失）光脉冲电流脉冲NaI晶体光倍增管预放大器02550663Kev内存0255200电压脉冲Cs-137Tungsten shieldNear DetectorFar DetectorLow Density windowsSLD工作示意图SLD(Stabilized Litho Density)介绍伽玛与地层的作用 伽玛与地层的作用实际上是与地层中的原子相互作用 地层中原子的密度不同导致伽玛损失的能量不同 处于不同能

16、量段的伽玛射线与原子的作用不同Pair Production(能量1.02Mev)康普顿(Compton Scattering)光电效应（Photoelectric effect)(能量100Kev左右）e-e+rrrScattered photoe-失去部分能量的rPair ProductionCompton ScatteringPhotoelectric Effect伽玛射线与原子的作用SLD(Stabilized Litho Density)介绍铯-137参考源能谱 铯参考源的作用 参考源能量峰（photopeak)及能量通道(channel) 康普顿基值(Compton backgro

17、und)的形成 康普顿边界(Compton edge)参考源能谱图SLD(Stabilized Litho Density)介绍测量源能谱（Logging Source Spectrum) 什么是测量源能谱 参考源的影响与消除 测量计算能谱(Computed logging spectra) 能谱的能量范围 密度窗口(Density Window 200400KeV) 窗口范围优化值(Optimum value)SLD(Stabilized Litho Density)介绍测量源能谱（ Logging Source Spectrum) 光电效应窗口(Pe Window 50120KeV) 光电

18、因子Pe(Photoelectic factor,Pe)测量能谱图光电效应对密度测量的影响SLD(Stabilized Litho Density)介绍峰值定位(Cs Peak Loc)与峰值解析度(Cs Peak Res) Cs Peak Loc与Cs Peak Res的定义 Cs Peak Loc与Cs Peak Res的作用 Cs Peak Loc与Cs Peak Res的设置WH峰值解析度的计算Cs Peak Res=W/Hx100%SLD(Stabilized Litho Density)介绍SLD测量质量保证 旋转、滑动和常规采样间隙校正（Standoff Correction）对

19、测量的作用非规则大井径对测量的影响滑动钻进对测量的影响 旋转、滑动和SLD快速采样(Rapid Sampling)快速采样的概念Bin Data(Best Bin与Worse Bin)滑动钻进对快速采样的影响CountsTimeWorst BinBest BinMudBorehole快速采样示意图SLD(Stabilized Litho Density)介绍SLD质量控制曲线图(QC Plots) 质量控制曲线图是选择某个探管的一些工作变量和测量变量作成曲线图，对比各曲线之间的关系或曲线的范围，用以分析判断该探管是否工作正常 作为该探管所测量地层参数质量保证的证明SLD(Stabilized Litho Density)介绍有关SLD探管参数 记录探管自身信息 写入探管内存，用于控制探管工作模式 用于探管测试和标定 测量参数 有关测量处理和计算的参数 有关分析探管运行状态的参数SLD工作参数的设置SLD(Stabilized Litho Density)介绍有关SLD下载参数类型 延时参数 记录数据采样率