MWD工作原理？

石油天然气学报（江汉石油学院学报）　２００８年２月第３０卷第１期　Ｊ０ｕｍａＩ　ｏｆ　０ｉｌ　ａｎｄ　Ｇａｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｊ．ＪＰＩ）　Ｆｅｂ．２００８　Ｖｏ１．３０　Ｎｏ・１　

负脉冲ＭＷＤ的原理及其在可泡沫钻井液中的应用　

立新（　薯　裹　４。３。０。０　４）　

挛　涛，张艳梅　＜胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东东营２５７０１　７）　

宋远贵　（四川石油管理局川西钻探公司，四ＪＩＩ成都６１００１５）　

［摘要］简要介绍了负脉冲无线随钻测量仪ＭＷＤ系统的基本结构和原理，提出负脉冲ＭＷＤ系统能够在　

泡沫钻井液中使用的主要观点。通过在胜利油田草古１００一平５水平井中的使用，证明了在泡沫钻井液中　

使用负脉冲　ＭＷＤ系统是可行的。　

［美键词］无线随钻测量；负脉冲法；泡沫钻井液　

［中豳分类号］ＴＥ９２７　［文献标识码］Ａ　［文章编号］１０００—９７５２（２００８）０１—０３６２—０２　

近年来，欠平衡钻井技术迅速发展，其主要优越性是：减轻地层伤害，提高油井的产能；增加钻　

逮，降低钻井成本；及时发现地质异常情况和识别产层；油气投放市场快。而采用可循环泡沫钻井液体　

袭是实施欠平衡钻井删－一　－￣－　用．方法。另外，水平井技术已被实践证明，能有效提高油田的采收率。二　

者襁结合，欠平衡水平井钻井技术就应运而生。要实施欠平衡水平井钻井，如何保证目前使用的无线随　

锚测斜仪在可循环泡沫钻井液中的正常使用，成为实施该项技术的一个关键。笔者就此展开讨论。　

１熊脉冲ＭＷＤ的结构及原理　

负脉冲ＭＷＤ无线随钻测量系统主要包括地面接收处理系统、井下仪器以及钻井液脉冲遥测系统。　

蜿面接收处理系统主要由立　

管压力传感器ＳＰＰ、泵冲传感器　

ＰＵＭＰ、地面接口箱ＳＩＢ、司钻　

阅读器ＲＦＤ、便携计算机和应用　

软件等设备组成。井下仪器包括　

脉冲发生器ＴＸ，驱动短节ＡＰＣ，　

电池短节ＰＳＡ，测量短节ＳＥＡ。　

钻井液脉冲遥测系统为负脉　

冲系统。　

钻井定向MWD中的MOP正脉冲发生器原理

正脉冲发生器是一个机电液一体化设备，它主要由主阀、溢流阀和控制阀组成。主阀限制泥浆的流动，以产生正脉冲。溢流阀控制仪器的内压力，调节脉冲的幅度。控制阀控制主阀的运动。见图

正脉冲发生器的周围充满了被泥浆泵往下泵的泥浆。泥浆的压力来自于往下泵时遇到的钻头阻力。当泥浆通过钻头后，它从钻铤和井眼之间的间隙中间向上流动。环空压力来源于泥浆的重量，泥浆重量所产生的压力称为流体静压力。

不产生脉冲时，沿钻杆从地面向下泵的泥浆经过流经主阀筒，推动主阀芯向下压迫弹簧，由于泥浆流的总流通面积减少，在主阀筒处出现一小压差。高压边泥浆经主轴内孔，到达控制阀下方。高压施加在浮动活塞的顶部，浮动活塞的两边压力平衡。浮动活塞时使油室与泥浆分开，油室内装有一个控制电磁阀和一个流体开关。流体开关两边的压力差约等于主阀筒处的压差。当磁压差达到设定值时，就会启动微动开关，使脉冲发生器开始工作。

当驱动器送来控制信号时，螺线管被激励，衔铁产生的吸力克服两个复位弹簧的压力，将控制阀向下拉。控制阀被从它的阀座往回拉时，时高压泥浆经主阀轴内孔流过控制阀座，至动力活塞的背面。动力活塞与主轴连接，并且直径大于主阀筒上主阀芯的直径。主阀芯与主轴粘在一起。活塞之下的高压推动主阀芯向上朝着主阀筒运动，泥浆流的总流通面积进一步减小，在钻杆中产生高压。这样就产生一个正脉冲，也就是二进制编码的‘1’。此高压的大小由动力活塞上的阀控制。在一规定的压力下，溢流阀打开，防止主阀进一步提升，用这种方式，就可以在较大的一个流量范围内，控制了所产生脉冲的幅度。当来自驱动器的信号关断时，因复位弹簧的作用，控制阀快速返回阀座，阻断了通过主轴的泥浆流。动力活塞之下的高压经阀的狭缝向低压边泄漏，使主阀被推动，压着主弹簧向下运动，从而降低了钻杆内的压力至正常值。这种状态就是二进制编码的‘0’。

MWD工作原理？

MWD工作原理

引言概述：

MWD（测井定向钻探）是一种在钻探过程中测量井孔方向、倾角和位置的技

术。它通过使用测量传感器和无线传输技术，为钻井工程师提供实时的地下测量数

据，从而帮助他们更好地控制钻井过程。本文将详细介绍MWD的工作原理。

一、传感器测量原理

1.1 方向传感器

方向传感器是MWD系统中的关键组件之一。它通常采用磁传感器或陀螺仪来

测量井孔的方向。磁传感器通过测量地磁场的变化来确定井孔方向，而陀螺仪则通

过测量角速度来确定井孔方向。这些传感器可以准确地测量井孔在水平和垂直方向

上的方向。

1.2 倾角传感器

倾角传感器用于测量井孔的倾角。它通常采用加速度计来测量重力加速度的变

化，从而确定井孔的倾角。倾角传感器可以提供井孔在垂直方向上的倾角信息，帮

助钻井工程师了解井孔的形状和位置。

1.3 位置传感器

位置传感器用于测量井孔的位置。它通常采用全球卫星导航系统（GNSS）或

惯性导航系统（INS）来确定井孔的经纬度和海拔高度。位置传感器可以提供井孔

在地理坐标系中的准确位置，帮助钻井工程师进行地下定位和导航。

二、数据传输原理2.1 无线传输技术

MWD系统使用无线传输技术将测量数据传输到地面。无线传输技术通常采用

电磁波或声波来传输数据。在井孔中，MWD系统将测量数据转换为数字信号，并

使用无线电或声纳设备将信号发送到地面接收站。地面接收站接收到信号后，将其

转换为可读的数据，并进行实时显示和记录。

2.2 数据压缩与处理

由于井孔中的传输带宽有限，MWD系统通常会对测量数据进行压缩和处理。

数据压缩可以减少传输所需的带宽，从而提高数据传输的效率。数据处理可以对原

始数据进行滤波、校正和插值，从而提高数据的准确性和可靠性。

2.3 数据安全与实时性

MWD系统需要保证数据的安全性和实时性。为了保证数据的安全性，MWD

系统通常会采用加密技术和数据完整性校验机制。为了保证数据的实时性，MWD

系统需要具备高速数据传输和实时数据处理的能力。这样，钻井工程师可以及时获

Sperry-Sun MWD操作培训提纲

定向井 徐飙

2003－7－17

学习目的:

通过学习使定向井仪器人员能够对MWD结构组成及原理有一个较深层次的认识，要求操作人员能够掌握该仪器的操作规程，能够独立工作。

第一部分：MWD仪器简介

工作原理：

1． 脉冲器工作原理

严格地说脉冲器应该称为泥浆压力脉冲器。其主要功能是使泥浆产生压力脉冲是井下仪器的关键部件，主要由两个部分：发电机＋液压泵

① 发电机：依靠钻井液的流动为动力产生电能，供井下探管使用。

② 液压泵：也是以钻井液的流动为动力产生液压动力，来推动蘑菇头的伸缩产生了泥浆压力脉冲，将探管测量的信号传送到地面。

2． 探管测量方式

① 关泵测量：井下BHA在钻进中需要在某点测斜时，将BHA在某点处静只稳定循环2分钟(确保井下探管稳定)后，停泵1分钟(测量)，再开泵到稳定排量至到测斜数据完全返出。

② 开泵测量：井下BHA在开泵后(泵压稳定)，开始测量并自动将测斜数据返出。 3． 探管数据传送频率

① 0.5HZ ：使用该频率传送时的缺点是速度慢，但抗干扰能力强，脉冲器井下使用寿命增大。

② 0.8HZ ：使用该频率的条件是井下稳度必须>40℃，否则地面计算机检测信号将非常困难，有时不能提供完整的测斜数据。用该频率时速度快，抗干扰能力弱。

4． 探管测量类型

测量类型可以分为长测量和短测量。长测量方式是将探管测量得到的各种原始数据，通过脉冲器传送到地面。(传送一组数据的时间3.5分钟)短测量方式是探管测量出的原始数据经过微处理器的处理后，在通过脉冲器的发送到地面。(传送时间为2分钟)

① 长测量(SURVEY)

它将提供全程的测量数据(Gx,Gy,Gz,Gtotal,Bx,By,Bz和Btotal,温度，转速，Inc,Az,DMT,Goxy,Boxy)来分析井下的情况。