第一章 概况与基本工作原理
由上海神开推出的SK-MWD可打捞式的正脉冲随钻测斜仪，可靠性高，操作简单，使用寿命长，维修方便。井下仪器由脉冲器、电池筒、探管及扶正器组成。电池筒和探管下端带有我们独特设计的扶正器。地面软件操作简便，数据显示直观，符合现场工作需要，具有显示、储存和打印功能。井下仪器为模块状并具有柔性，满足短半径造斜需要。仪器能耗低，电池寿命长。整套井下仪器可打捞避免因卡钻所造成的仪器落井损失。
该仪器是将传感器测得的井下参数按照一定的方式进行编码，产生脉冲信号，该脉冲信号控制伺服阀阀头的运动，利用循环的泥浆使蘑菇头产生同步的运动，这样就控制了蘑菇头与下面的限流环之间的泥浆流通面积。在蘑菇头提起状态下，钻柱内的泥浆可以较顺利地从限流环通过；在蘑菇头压下状态时，泥浆流通面积减小，从而在钻柱内产生了一个正的泥浆压力脉冲。定向探管产生的脉冲信号控制着蘑菇头提起或压下状态的时间，从而控制了脉冲的宽度和间隔。蘑菇头与限流环之间的泥浆流通面积决定着信号的强弱，我们可以通过选择蘑菇头的外径和限流环的内径尺寸来控制信号强弱，使之适用于不同井眼、不同排量、不同井深的工作环境。实际上，整个过程涉及到如何在井下获得参数以及如何将这些数据输送到地面，这两个功能分别由探管和泥浆脉冲发生器完成。
1、仪器概况
SK-MWD随钻测斜仪由地面设备和井下测量仪器两部分组成。地面设备包括：压力传感器、专用数据处理仪、远程数据处理器、计算机及有关连接电缆等。井下测量仪器主要由定向探管（方向参数测量短节）、泥浆脉冲发生器、电池、扶正器、打捞头等组成。总体结构框图如图1所示。
该仪器配有扶正器，有两种扶正翼可选择（橡胶式和弓簧），扶正器是规范配件，不需特殊工具就能更换替代，操作便捷。仪器井下总成部分可以用打捞矛进行打捞，在井下出现卡钻、落鱼等故障时，可及时将井下仪器打捞出来，使损失减小到最低限度。
1
计算机专用数据处理仪远程数据处理器压力传感器
`
开关泵判断单元传感器单元数据处理单元伽马数据传感器单元数据处理单元电脉冲信号驱动机构泥浆压力信号
存储单元存储单元图1 SK-MWD随钻测斜仪总体结构图
电磁机构
执行机构伽 马 探 管定 向 探 管脉 冲 发 生 器高 温 锂 电 池 组电 池 筒2
2、基本工作原理
1） 定向探管
这种测斜仪是利用当地已知的重力场和地磁场做为基准定义方向参数的，并利用定向探管坐标系与基准的相互关系计算出方向参数，因此需要建立探管测量头坐标系是很自然的。测量头坐标系如图2所示。
ZOXT形槽图2 测量头坐标系示意图
X、Y、Z、O直角坐标系的XOZ平面与T形槽定位面平行，而Z轴平行于测量头轴向。三个加速度计Gx、Gy、Gz和三个磁通门Bx、By、Bz的敏感轴分别平行于OX、OY、OZ。因此，前者可以感受重力场的重力加速度在三个方向上的分量，后者感受地磁场在三个方向上的分量。当这些传感器感受输入量时，与其伺服电路一起将输入量变换成与之对应的输出电压。温度敏感头及其电路，将温度变换成输出电压（VT）。这7个输出电压和一个基准电压（VR）及电源电压（VD）共9个电压经多路开关依次输入到V/T变换器，经8次采样平均之后形成一组输出脉冲串（P8），这一脉冲串和同步脉冲（PS）在电压时间变换器内部通过与门形成P0，并输入到CPU处理单元，CPU把这一脉冲串的各脉冲间隔变成数字量，并可以解算出工具面、井斜、方位等参数的值。CPU进一步将这些参数进行编码，形成脉冲串，驱动后续电路工作。
Y
3
2）泥浆脉冲发生器
如前所述，SK-MWD随钻测斜仪是通过电磁机构控制蘑菇头与限流环之间的流通面积，进而引起在钻杆内流动的泥浆压力产生变化，达到传输信号的目的。由电磁机构直接带动蘑菇头需要相当大的功率，在井下实现是不现实的，在设计中，采用了利用流动的泥浆由伺服阀阀头带动蘑菇头的方式。如图3所示，没有信号时，伺服阀阀头处于压下状态，在无磁钻铤
内高速流动的泥浆,流过限流环与蘑菇头形成的截流面处时产生压力差,使提升杆外部泥浆压力高于提升杆内部泥浆压力,提升杆内部的泥浆压力作用在活塞上表面,提升杆外部的泥浆压力作用在活塞下表面,由于泥浆压力差的作用,使得活塞向上运动,弹簧被压缩，蘑菇头提起，蘑菇头与限流环之间的流通面积较大，泥浆可以快速通过，钻杆内泥浆的压力较小。当有信号时，如图4所示，伺服阀阀头被提起，泥浆可以从伺服阀阀头处流入，提升杆内外的泥浆压力基本平衡,作用在活塞表面的压力基本相等,原来被压紧的弹簧将释放，蘑菇头与限流环之间的流通面积减小，钻杆内泥浆的压力将升高，信号被传送出去。
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3、性能指标
1）定向探管
SK-MWD选用进口定向传感器，保证测量数据准确可靠。定向探管的性能指标如下： 井斜：±0.1° 方位：±1.0° 工具面：±1.5°
2）其它性能指标
最高工作温度：125℃ 仪器外筒承压：135MPa 抗压筒外径：φ48mm
仪器总长：6.9m（无伽马）
电池工作时间：150小时（无伽马） 泥浆排量：10～55升/秒（取决于钻铤尺寸）
仪器压降：50～200PSI（取决于钻铤尺寸和泥浆排量） 泥浆信号强度：20～500PSI 泥浆粘度：≤60s (漏斗粘度) 泥浆含砂：＜1%
泥浆密度：≤1.7克/立方厘米
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第二章 井下仪器的组装与操作
1、井下仪器的组成
① 专用短节：用于在内部安装循环套总成的专用短节； ② 循环套总成：包括循环套本体、限流环、键等；
③ 驱动器/脉冲发生器总成：驱动控制阀，从而控制蘑菇头，产生脉冲信号； ④ 电池筒：为井下仪器提供电源；
⑤ 探管：测量、处理原始数据，控制驱动器/脉冲发生器通过泥浆传输数据； ⑥ 扶正器：使仪器与钻铤同轴,机械连接和电气连接，抗振。
2、井下仪器及设备各部分的现场要求
⑦ 专用短节、循环套总成的选择
专用短节和循环套总成的选择要相互对应，可根据井眼尺寸选择其种类； 循环套有两种规格：6-1/2”、4-3/4”； 专用短节有三种规格：8”、6-1/2”、4-3/4”； 668 Ф165 上：4A10 定向短节 Directional sub 350
定向键 循环套总成 定向螺丝 Directional Screw 169 定位槽 Ф238密封圈
下：4A11 图5
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⑧ 限流环、蘑菇头的选择
限流环和蘑菇头组合可依据泥浆排量及井深进行选择； 限流环有三种规格：1.40”、1.35”、1.28”；
其中1.28限流环背面刻有小，1.35限流环背面刻有中，1.40限流环背面刻有
大；
蘑菇头有三种规格：1.122”（大）、1.086”（中）和1.040”（小）； 其中小的蘑菇头丝扣上有一道痕，中的蘑菇头有两道痕，大的有三道痕；
限流环内径 ORIFICE ID 1.28（小） 1.35（中） 1.40（大）
蘑菇头外径 POPPET OD 1.122（大） 1.086（中） 1.040（小） 1.122 1.086 1.040 1.122 1.086 1.040 泥浆排量 L/S <15 13—24 19—31 14—30 22—35 30—38 22—36 28—41 30—44 泥浆排量 GPM <250 200—375 300—500 225—475 350—550 475—600 350—575 450—600 475—700 过流面积 平方英吋 .297 .360 .437 .443 .505 .582 .550 .612 .690 表1
表1中给出了各种尺寸的蘑菇头和限流环的组合产生脉冲时，蘑菇头伸入到限流环所产生的过流面积。很多的组合是重合的。总的来说，好的组合是使仪器在工作时选择最大的流过面积。这样可以使冲蚀最少，延长工作寿命。此范围是可以超过的，但这样会产生更大的脉冲和更大的冲蚀；无论如何它应该含盖司钻在这个钻井时期使用的所有排量范围。图6示出了无阻塞（喷嘴）的水流环中（无反压），各种组合的大阀和限流环所预计产生的脉冲高度。脉冲高度会因钻头水眼和氮气包而减少。泥浆比重增加会使信号强度少许增加，而增加排量通常会使信号强度增加。
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图6
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立管压力对脉冲幅度的影响很小，除非是低立压。低的立压会使较多的空气混入泥浆，泥浆就成为可压缩的介质导致信号衰减变小。随着压力的增加，气泡被挤出，信号增强。空气包可使信号变小。
当排量在28L/S时可选1.35的限流环和1.122的蘑菇头 根据排量选好限流环
配O形圈：6 1/2”—— 228∕ 238
4 3/4”—— 228∕ 233
将脉冲器插入循环套，检查座键情况，必需很容易的座键。蘑菇头必须插入限
流环8--12mm.否则不能下井。
每次下井后，必须从短节中取出循环套。检查冲刷状况，检查O形圈。清洗、
保养、涂硅脂。
⑨ O形圈的选择及更换
井下仪器组装前，必须仔细检查每个O形圈，有问题及时更换，工具箱应常备有：AS-220，222等。（循环套用AS-238，233，228等）。 ⑩ 检查仪器各连接部分的丝扣，装好O形圈并涂上硅脂。 ⑪ 井下仪器仪器组装（图7）
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图7
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A． 井下仪器的连接顺序由下向上依次为：脉冲器、下扶正器、电池筒、中间扶正
器、探管、上扶正器（带打捞头）。连接中需要注意的几点： 其一：连接时要尽可能的对正，直接插入，直接拔出。 其二：是防止雨水侵入插头，保持插头干燥、清洁。
B． 按照上面的顺序，首先连接脉冲器和下扶正器，将扶正器和脉冲器对正（扶正
器上插头为母头的那端为下端，和脉冲器相连接）由于插头为旋转式的，连接中只要将丝扣连接，打紧。插头会自动接上。再将电池筒下端（插头为母头的那端）和下扶正器上端连接，打紧。然后将中间扶正器的下端（插头为母头的那端）和电池筒上端连接，打紧。
C． 现在需要测试电池电压和脉冲器小阀动作是否正常。在中间扶正器上端和探管
下端分别接上测试头，再用中间测试盒连接，中间测试盒上会有电压显示（正常为28-29V），30秒后中间测试盒上的信号灯会闪，说明有信号发出，此时脉冲器的小阀应该上下活动有力，而且和信号灯同步。
D． 以上测试正常后再将探管下端和中间扶正器上端连接上，打紧。
E． 现在需要地面测试，测试探管发出的数据是否正确、测量高边零值。将探管上
端和测试线连接接到接口箱（地面控制箱），接通电源和电脑测量整个系统的高边零值纪录之。再看井斜数据，应该在90左右。 F． 测试正常后将上扶正器连接好，打紧。
仪器连接完毕后，检查仪器筒上各丝扣是否打紧，用摩擦管钳打紧未打紧的丝扣。
⑥ 专用循环短节检查
●检查内表面，要光洁，无锈污 ●顶丝孔内端必须有合格倒角
●循环套先不安O形圈，装入短节。检查配合情况 ●每次下井完必须尽快取出循环套，将短节清洗干净，涂脂保护，上好护丝。 ⑦ 循环套的安装
●把选好的限流环装入循环套内，上好O形圈228，固紧螺母； ●用毛巾把专用短节的内部擦干净，并注入适量润滑油；
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●把专用短节上的顶丝卸下来，插入一把改锥或金属细棒；
●在循环套外壁的O形圈上抹上硅脂或黄油，再用循环套安装工具将已上键的循环套缓慢压入短节内；
●当循环套下端接触到改锥时，将改锥抽出，拧上平头螺丝，以防止0形圈被切断； ●用循环套安装工具旋转循环套，使循环套上的键与平头螺丝位于同一条线上； ●将平头螺丝卸下，拧上已缠生料带的顶丝，将循环套固定。 ⑧ 脉冲器检查
●检查胶碗（油囊），一旦破损必须送回维修中心。如充油不足应及时补充。工作200小时后应重新充油。
●控制阀动作灵活可靠，不偏心，行程 2.5—3mm 拉力≥4kg (用尺子在小阀上找一参考线看它的位移)
●控制阀芯、阀座如冲刷严重，要及时更换。（阀芯用LOCTITE 620胶 ） ●每次下井工作回来，必须拆开大弹簧，活塞部分。冲净，检查。重点检查磨套内表面、大弹簧弹性、U形圈。
●弹簧自由长度225mm，7.6kg压缩到178mm。12Kg压缩到151mm ●活塞上
U形圈内无O形圈，下U形圈内一定要有O形圈（新
的U圈如果手推阻力比较大可使用1.5或1的O圈），装U型圈的口朝外（上面的朝上，下面的朝下）。
●检查活塞运动阻力：去掉大弹簧，将活塞、磨套等不加硅脂装配好后。上下活动提升杆，附加力小于0.3kg
检查通过后，将磨套、活塞、U形圈等涂上硅脂装配好。 ●线圈筒及驱动器部分不可自行拆卸
●提升杆上下行程25mm。引斜座入循环套后，蘑菇头插入限流环8—12mm ●将脉冲测试盒和脉冲发生器连接，测试充电时间（一般3秒左右），观察充电电流（不大于500mA）.
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图8
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3、插头定义：
电源（红）
信号（黄）
公头组 母头组
图9
地（黑）
公头组定义：最内环为信号线（黄），中间环为地线（黑），最外环为电源线（红）
母头组定义：中心的柱子为信号线（黄），中圈为地线（黑），最外圈为电源线（红）
如图9所示
图 10
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4、电池筒总成装配说明
电池筒下接头
减振器 电池串 电池外筒 图11 旋转接头 电池筒上接头 1、 装配次序为先下后上。
2、 电池串接好减振器装入电池外筒打紧丝扣。电池肩部距电池筒上端的距离为51±
1mm。
3、 将电池筒上接头安装到电池筒上。
4、 看准电池插头上的标记，使旋转接头上的矫正槽与电池上地标记对正，用专用套
筒把旋转接头装入电池筒上接头内，同时做小范围的矫正，确定其对正后，稍用力压入插头（约6mm）。此时，专用套筒上的刻线应在电池上插头接口处（此深度48-52mm）。
5、 拆卸顺序：首先拆卸开电池筒上接头上的扶正器。然后拆卸电池筒上接头，其内的旋转接头将随电池筒上接头一起卸出。
5、电池筒的测试
1． 中间连接盒的开关全部放在BREAK位置（断开）
2． 中间连接盒的上端和电池筒下端连接；下端和电池筒的上端连接。
3． 用万用表电阻档量中间连接盒的黑①上下应当是通的；红④的上和下是通的；黄③的上
和下是通的。
4． 用电压档测中间连接盒黑①的上和红④的上是28伏左右；黑①的下和红④的下是28伏
左右。
5． 千万不能用电阻档量黑①和红④！！
6． 电池筒下端①是地，④是28伏电源，③是脉冲；电池筒上端①是地，④是28伏电源，
③是脉冲。
7． 探管下端①是地，④是28伏电源，③是脉冲信号。 8． 脉冲器上端①是地，④是28伏电源，③是脉冲信号。
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9． 用电阻档（2M以上）量黑①和外壳；红④和外壳；黄③和外壳间的电阻无穷大（大于
10M）
6、电池使用安全注意事项
仪器所配置的是上海神开石油科技有限公司生产的专用锂电池组。锂电池具有容量大，体积小的特点，使用不当可能会造成严重的损失。对锂电池组的短路、充电、过放电、挤压变形、强烈冲击、剧烈振动、超过规定温度范围、焚烧、拼装不当、擅自拆解、移作它用等可能损坏电池组，甚至引起爆炸等严重后果。在使用中需注意：
1、新、旧锂电池组的包装均应使用锂电池组的专用包装箱，新、旧锂电池组均不得无包装转运，包装箱上的各种标识应完整清晰，锂电池组的插头须带保护帽；
2、在储运中，不得使电池组受潮、雨淋、受高温、挤压变形、过度冲击、剧烈振动、不得靠近火焰和强腐蚀性气体，不得与其它易燃、易爆、易腐蚀的物品混合储运。搬运时轻拿轻放；
3、电池组在包装、储运、装卸及搬运过程中出现强烈刺鼻性气味等异常现象时，所有人员应立即撤离到10米外的安全位置，并立即报请专业人员处理； 4、锂电池组应存储在通风干燥的室温环境中；
5、锂电池组的使用应由具有专业技能的人员进行操作，须做到操作准确无误； 6、使用锂电池组前应详细阅读使用说明和警示，严格按规定进行操作，严禁超过额定指标；
7、在仪器组装前，须做电池组外观检查，不得有影响电池组性能的损伤，导线、接插件等不能有锈蚀、污物、破损等可能引发短路或断路的隐患存在，一经发现应停止使用，并通知专业人员进行处理；
8、插头保护帽应妥善保管，以便暂时不用电池组或旧电池回收储运时使用； 9、锂电池组的使用情况应做好记录，以做为继续使用的依据；
10、 电池组的组装中，绝不可使电池组两端短路，电池组的引出线、插头接点短路可导致内部保险丝熔断，若使电池组受到强烈的冲击、振动、超过规
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定温度范围使用，可能出现电池内故障，绝不可掉以轻心；
11、 电池组的故障应由专业人员修理，对电池组的修理应执行相应的规范，所用器件必须是相同型号的器件，不得擅自更改、拼装、拆卸电池组； 12、 不得对电池组进行充电、短路、反接极性、过放电、焚烧、靠近火焰、擅自拆解或移作它用等不正确操作；
13、 电池组经长期存储后，电池内部会形成结晶，使有载输出端电压降低，故使用前需进行激活操作，使其输出电压达到规定值后方可使用； 14、 处理废旧电池组应遵守国家和地方环保法规，禁止随意丢弃，处理废旧电池有困难的用户，应将电池组用原包装运回本公司，由本公司负责处理。
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7、扶正器的测试步骤
1． 中间连接盒的开关全部放在BREAK位置（断开）。 2． 扶正器两端分别上好测试头。
3． 将中间连接盒的上端和扶正器下端测试头连接；下端和扶正器的上端测试头连接。 4． 用万用表电阻档量中间连接盒的黑①上下应当是通的；红④的上和下是通的；黄③的上
和下是通的。
5． 电阻档（2M以上）量黑①和外壳；红④和外壳；黄③和外壳间的电阻无穷大（大于10M） 6． 将测试盒、测试头去掉，用万用表测扶正器三组导线之间的绝缘。万用表调到电阻档，
量三组导线之间的电阻应大于10M。
图12
8、脉冲器和探管联机测试
1． 中间连接盒的上端和探管下端连接；下端和脉冲器的上端连接。
2． 中间连接盒和地面接口箱连接。中间连接盒的开关全部放MAKE位置（接通）。 3． 打开接口箱的电源，约70秒后脉冲器的小提升阀应该按探管的指令有规律的上下活动。 4． 计算机上显示正确的测量数据，小提升阀提升有力，间隙2—3毫米。
5． 注意：如果接上电池筒千万不要将中间连接盒和地面接口箱连接！
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第三章 MWD现场检查及井下操作
一、SK-MWD现场检查步骤
为使MWD系统总是处在待命状态，请按如下步骤检查以保证全部零部件运转正常 1． POPPET END （蘑菇头）
检查大蘑菇头是否冲刷和损坏严重，要及时更换。检查蘑菇头的尺寸是否和预计的泥浆排量相匹配。测量蘑菇头的外径并记录在仪器工作记录表中。用生料带将蘑菇头和提升杆上好，必需插入循环套中的限流环内8—12毫米，上紧它。 2． PISTON CAP （活塞）
活塞是用丝扣胶和提升杆上紧的吗？一定要上紧。 3． PISTON SEAL（活塞密封圈U型圈内有O型圈）
检查活塞密封圈U型圈的状况。它是没有刮痕和损坏而正确地放在活塞底部的槽中吗？内部有O圈吗？
4． PISTON WIPER（活塞刮子U型圈内部没有O圈）
检查活塞刮子U型圈的状况。它是没有刮痕和损坏而正确地放在活塞上部的槽中吗？内部有O圈吗？确保在活塞上涂上硅脂。 5． PISTON BORE SLEEVE（耐磨套）
检查确保它没有刮痕、圆形槽、裂痕、裂纹。它的表面必须光滑和干净，如不是更换之。 6． MAIN ORIFICE （限流环在循环套中）
检查它的冲刷和磨损情况，如严重，更换之。确保它的尺寸和预计的泥浆排量相匹配。 7． POPPET SAFT（提升杆）
检查它的冲刷、磨损、行程和圆形槽等情况。它上面不能有沙子等杂物它们会使提升杆卡住。用手推（内部加弹簧）它看是否运动自如。检查它上部的小限流环是否装好。 8． MAIN SPRING （大弹簧）
检查它是否冲刷严重如果是更换之。装好后手推提升杆看弹性如何？ 9． SCREEN HOUSING （滤网外筒）
卸下滤网检查控制阀座的冲刷和磨损情况，如严重更换之。清洗干净。 10． SERVO POPPET ORIFICE （控制阀座） 确保阀座是由螺丝上好的。
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11． SERVO POPPET ASSEMBLY（控制阀总成）
检查阀头的状态，确保它没有冲坏，检查总成确保安装正确。运动间隙在2—3毫米之间。涂丝扣胶上紧。
12． BELLOWS（大胶碗也叫油囊）
检查它不能有割裂和刺坏的情况，需充满油。 13． PULSER（脉冲器）
将脉冲器和测试盒连接，测试脉冲器，看它的控制阀的运动和测试盒发出的指令是否同步？检查抗压筒看它的冲刷情况如严重更换之。确保所有的丝扣都打紧。 14． INTERMODULES（扶正器）
检查两端的电气插头是否干净，有无损坏。确保所有的O形圈处于良好状态。检查两端插头的电气连接性和绝缘性。 15． BATTERY PACK（电池筒）
电池筒内的电池用了多久？还能用多久？检查两端的电气插头是否干净，有无损坏。检查两端插头的电压及电气连接性和绝缘性。检查抗压筒看它的冲刷情况，丝扣是否完好？ 16． SYSTEM（系统）
将整个井下仪器连接好，探管上部用测试线和地面接口箱连接，打开接口箱电源进入MWD测量软件。确保脉冲器的控制阀运动和探管的指令一致同步，测量数据正确。将所有丝扣打紧，高边缺口朝上，记录此时的高边值HT0便是仪器高边零值。
二、井下仪器下井操作
1． 将专用短节接在无磁钻铤下面下入井口。
2． 井下仪器连接完成后，将引斜护帽戴在引斜上，并把打捞释放筒接在打捞头上。然后，
把井下仪器抬到钻台坡道前，准备下井；把打捞释放筒的绳套挂在气动绞车的吊钩上，将仪器缓慢吊起；注：操作人员必须站在仪器的一侧，双手扶住引斜的上部，避免引斜在地面滑行，损坏蘑菇头。
3． 仪器放入无磁钻铤前，先将引斜护帽摘下，再缓慢放入无磁钻铤直到座入循环套。 4． 在井口打捞杆上画记号。再吊起仪器约1米，重新下放仪器座键。观察记号、位置方向不变。
5． 再重新吊起、下放仪器。观察记号位置方向都不变，则座键成功。 6． 左旋并提出打捞杆，结束井口操作。
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7． 方钻杆接水龙带，开泵进行井口测试。开泵后3分钟内计算机上应有脉冲显示。脉冲幅
度应大于150PSI。否则不能下钻，需要换井下仪器重复2—7的步骤。
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第四章 SK-MWD地面仪器操作规程
一、地面仪器的组装与连线测试
1、室内仪器及设备的组成与组装
a. 地面数据采集处理箱：检测地面立管上压力传感器上的压力变化并转化为电信号通过串
行口送给地面笔记本电脑，给司钻读出器提供安全电源，传输测量信息。
b. 笔记本电脑：检测从数据采集箱传出的泥浆压力信号、处理、储存、打印数据及波形。 c. ups:提供安全、稳定的不间断电源。
d. 探管测试线：探管测试时，与采集箱间的通讯线。
司钻读出器测试线：用于测试司钻读出器的短线与采集箱连接。 d. 接通电源，检查ups输出220v或110v稳压电源。
e. 将采集箱与笔记本电脑的串口相连，司钻读出器用测试线与采集箱相连，探管用测试线
与采集箱相连。
f. 打开计算机电源进入MWD测量程序,选择测试状况，接通采集箱电源，约40秒后计算机
屏幕上将出现一个3秒的脉冲过13秒后出现一个1秒的脉冲（这就是测量同步头）连续出现三个脉冲是井斜(INC)、后来是工具面(ATF)、方位(AZ)、总重力场(G)、总磁场(MAG)（长井斜），自动工具面。为了便于同步每三个工具面有一个工具面同步头。可测试探管、地面仪器的工作状况。如果探管是静止则发3个工具面（采样5组数）后间隔45秒。再发短井斜数据（静态数据）（INC、ATF、AZ）
g. 将脉冲器与电池筒以及探管用扶正器连接起来。平放在仪器支架上，并使脉冲器缺口朝
上。用地面测试线将探管与采集箱相连接。在计算机上得到HT值，记录此值，它便是仪器的高边零值HT0。
h. 工具面校正值=HT0+(造斜工具刻线顺时针到循环短节螺丝的角度)。大于360时减去360。将此值记录并输入到计算机屏幕上。
2、室外仪器及设备的组成与组装
1、室外仪器及设备的组成:压力传感器及连线、司钻读出器及连线。 2、将两组室外连线架空拉到平台上
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3、将压力传感器安装在立管上，注意安装时一定要打开回水蘑菇头，不要开泵。 4、司钻读出器放在司钻容易看到的地方。
二、数据编码方式
开泵后约40秒后先发一个3秒的脉冲13秒后发一个1秒的脉冲，这就是测量同步头(SURVEY HEAD)。然后发INC(井斜)、工具面ATF(自动工具面：当INC大于8度时ATF=HTF(高边工具面)，INC小于等于8时ATF=MTF(磁性工具面)、AZ(方位)、G(总重力场值)、MAG(总磁场值伽玛)、T(摄氏温度)，然后连续发送10个工具面（为使测量数据可信度提高，每5个工具面有-个工具面同步）。
图13
输入密码“2002”后，单击确定 进入参数设置
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图14
参数设置：在地面测试时 开泵阀值设为-5000psi 脉宽不变。
在井口测试时 开泵阀值设为400psi 脉宽 1秒最小值为0.25 最大值为2.3682脉宽2秒最小值为2.3682最大值4.5
点击数据操作进入数据采集
开泵一分钟后，计算机上显示如下
图15
测量同步
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图16
每4个工具面有一个工具面同步头。送350个工具面后再不断的发工具面直到钻具连续静止两分钟后。
三、测量步骤
1、测量
上提钻具，使钻头 正常钻进 上下活动钻具使井眼光滑 离井底一米 关泵泵压 接单根 钻具静止两三分钟后开
回零 泵2分钟后传输数据 图17
传送一组完整的静态数据，如果没有得到一组静止数据不必担心，开泵钻进后会出现三次静止数据的（重复出现），第一次错过还有两次呢。出现三次静态数据再出350个工具面后出一组动态数据然后就是工具面。直到井下仪器感受到连续静止了2分钟为止。
1）井口测试：为保证仪器井下工作正常，在下钻前必须进行井口测试。如果没有信号
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就必须起出仪器更换。开泵后 2分钟内计算机上应能看到脉冲，脉冲幅度应大于150PSI。
2）浅层测试：通常钻具下至300米左右时，要进行一次浅层测试，目的是检查井下仪器是否工作正常，如果不正常就要起钻更换井下仪器。开泵后在计算机上观察有无泥浆脉冲信号送上来，即说明井下仪器是否工作正常。至于浅层测试的数据是否正确则不要理会。
3）测量结果分析：MAG相对不变的，可从地磁图上查出，测量得到的MAG不应超过标准值的11%，如果超过说明井下有磁干扰。另一个判断数据是否正确的数据是G，测量范围在0.95—1.05之间。若超过则钻具没有静止。需重测。
4）通常不要改变滤波系数设置除非在噪声很大的情况下可设置为0.8左右。
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第五章 SK-MWD 故障排除
一、浅层试验无脉冲
浅层试验的主要目的是为了检查井下仪器是否发射脉冲。当带动力钻具做浅层试验时，由于钻具的振动造成压力不稳、在套管里面钻头容易受损，要想检测到完整的正确的数据比较难，因此只要检测出明显的波形、说明井下仪器发射脉冲，浅层试验就算获得成功。
浅层试验无脉冲信号，如果不是井下仪器本身的故障，可以考虑以下几个方面的因素： 1、核实大阀和限流环是否符合要求
对选择的大阀和限流环进行再次分析，确保大阀和限流环符合施工排量的要求， 同时相应调整流量，使泥浆排量尽量达到设计的正常施工时的排量。
2、检查压力传感器电缆和压力传感器
压力传感器电缆不能有短路、开路现象。对于国产的压力传感器滚子电缆，其地线与传输线正好相反，不能出错。压力传感器电缆都是A极为正极，B极为负极，如果不清楚哪根是正极、哪根是负极，用万用表量一下既可。
用万用表测量压力传感器正负极之间的电压。如果压力传感器电缆没有短路、开路现象，测量的电压值偏高，不开泵约60毫伏左右。如果压力传感器电缆有短路、开路现象，测量的电压值偏低，不开泵约30毫伏左右。
压力传感器出故障，开泵时感应不到压力变化，用万用表测量时，开泵压力传感器正负极之间的电压没有明显的变化。压力传感器没有故障，开泵压力传感器正负极之间的电压有明显变化。 3、检查地面设备
检查地面设备、电源、通讯电缆连接情况，确保接口箱、计算机无故障且已经进入工作状态，各电缆连接良好。
接口箱电源指示灯亮，和计算机间真正建立起通讯且通讯指示灯亮。有时接口箱上的通讯指示灯虽然亮，但是并没有和计算机真正建立通讯，这时候有可能是接口箱已经损坏，也可能是假不正常，再开关接口箱就能正常。
接口箱应进入MWD工作状态，计算机应进入MWD工作状态。 软件设置应确保信号门限值低于实际立管压力值。
确保滤波器设置正确，不要将有用的信号滤掉。有时，为了对原始信号进行有效分析，
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应保留部分原始信号。
确保井下仪器和地面设备的数据传输率一致。 4、检查地面管汇连接情况
检查地面管汇有无刺漏，特别是立管焊接座焊接是否完好。 检查空气包充气量是否达到要求。
检查闸门开、关是否正确。不用于上水的管线应全部关闭。
冬季施工，三通道压力传感器间传送压力的通道里面的泥浆冻结，刚开泵时，冻结的泥浆不传递立管压力，压力传感器感应不到立管压力的变化，也检测不到信号。 5、考虑钻头水眼
钻头水眼太大，排量又低的情况下，由于立管压力上不来，信号过弱，信号检测就困难。有时候怕做浅层试验损坏钻头而不加钻头，不接钻头和马达，直接做浅层试验，也很难出信号。
6、继续下钻试验
在以上情况都正常的情况下仍检测不到信号，下钻至十柱左右后，开泵重做浅层试验。如果再不出信号，则应考虑起钻更换仪器。
7、换缸套，提高排量
二、下钻到底无信号
1、 检查地面设备和各通讯电缆
结合浅层试验无脉冲的有关情况，检查地面仪器和电缆的情况，首先排除地面故障。 2、 考虑排量是否满足蘑菇头和限流环的工作需要
限流环偏大、限流环和蘑菇头间的距离偏大时，通常会导致信号衰减厉害，传到地面的号几乎全被衰减掉，导致地面检测不到信号。排量不足也会使信号紊乱。提高排量、满足蘑菇头和限流环的工作需要，能排除故障。
3、 检查上水管汇
结合浅程试验无脉冲的有关情况，检查上水管汇，确保信号不是因为上水管汇的原因造成的。
4、 检查立管压力
检查立管压力，超深井施工时，压力在16—19兆帕时，不影响信号的传输。 当立管压力高达20--22兆帕而泵上水又不好时，泥浆泵上水时的瞬间高噪音信号往往
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会覆盖掉有用信号而导致检测不到信号。这时可以在满足井下仪器正常工作的情况下适当降低泵冲数以降低瞬间高压噪音信号对正常信号的干扰。
在超深井中施工，如果水眼低于英制号9号，往往会出现上述故障。施工前应考虑钻头水眼的数量及大小。在塔里木超深井施工，水眼号大于16能满足施工需要。
5、 改变泵冲数
泵冲频率应绝对避免在仪器的数据传输率附近，这样会导致有效信号的丢失。施工前就应通过改变缸套尺寸使正常施工的泵冲数避开30和48冲/分钟的频率。如果泵冲频率与正在工作的数据传输率一致，应改变泵冲数。
6、检查泥浆是否存在气侵
对于高压油气层，泥浆往往会受到气侵。受到气侵的泥浆，对信号的衰减特别厉害，这时需要在泥浆中加入除泡剂，充分循环泥浆。
7、循环泥浆一周，排除泥浆柱里面的空气
在下钻过程中，灌泥浆时，往往会在钻具中留下一些空气柱。刚下钻到底时，由于空气柱的存在，信号肯定传不到地面。这时循环泥浆，排除空气柱，信号即可恢复正常。
8、 检查泵
泵不好经常导致信号检测困难。检查泵的噪音是否过大、有无刺漏、密封圈是否损坏、是否吸入金属碎块等。必要时维修、更换。
9、换缸套，提高排量
根据MWD施工类型，更换大的或小的缸套，使井下仪器有充足的能量工作。 10、再无办法，起钻检查仪器。
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第六章 对MWD施工有影响的操作方法
1、 下钻过程中不按时灌泥浆
下钻过程中，如果不按时灌泥浆，会使小蘑菇头油囊因承受太大的压差而破裂。使用单向阀施工，下钻过程中，仍需要灌泥浆。
2、 不放钻杆滤清器
不放钻杆滤清器，会导致较大的固体物或编织物进入井下钻具，最终导致堵死、 卡死、 缠死大阀、阻止大阀伸缩等现象，导致仪器不工作。
3、 多次快速开泵
多次快速开泵，使仪器多次受到大冲量的冲击，容易导致仪器震坏。 4、 锻铣不清除泥浆中的铁屑
铁屑进入井下钻具，堵死大阀，磨蚀脉冲发生器本体，对马达也不利。 5、 突然的钻压变化
钻进过程中，突然的钻压变化，可能丢失好的脉冲波形。 6、 正常钻进时改变泥浆性能
正常施工时，如果在泥浆中添加药品或改变泥浆性能，信号会受到干扰。循环一段时间后， 信号会自动恢复正常。
7、 钻进过程中交叉换泵
正常施工时，若交叉换泵（开双泵），信号会受到干扰。应尽量避免交叉换泵。 8、 不使用浮阀（回压阀）
下钻过程中泥浆倒返，有可能带岩屑进入脉冲发生器总成，阻碍泥浆的流通使大阀卡死。 9、 跳钻、墩钻、憋钻、溜钻
容易导致井下仪器损坏、信号紊乱及井下安全事故。
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第七章 不适应MWD施工的环境
1、 不允许在有微珠的泥浆中工作。
泥浆中含有微珠，会卡在提升杆和引斜之间，阻碍提升杆的活动。因此绝对不能在有微珠的泥浆中工作。
2、 在有堵漏材料的泥浆中施工
包括中、细核桃壳，各种纤维材料、编织袋、密封材料等。这些材料有可能发生堵死引 斜、卡死提升杆、缠死大阀、阻止大阀伸缩等现象，导致仪器不工作。
3、 泥浆的固相含量高、塑性粘度高
泥浆固相含量高，会导致大量固体物在引斜里面堆积，最终容易导致提升杆受阻。 塑性粘度高，信号衰减厉害，在深井中难以工作。打完水泥没有循环好、钻杆中有固体水泥块，泥浆中有大的橡胶块没滤掉，泥浆中有大的固体等，都有可能发生卡死提升杆、卡死大阀、阻止大阀伸缩等现象，导致仪器不工作。
4、 钻杆铁锈特别多
长时间没有使用的旧钻杆，铁锈特别多，如果这些铁锈进入泥浆中，有可能发生堵死引斜、 卡死提升杆等事故。这种情况下，下井前要通径，并用大铁榔头敲击，震落里面的管垢和其它杂质后再下井。
5、泥浆PH值小于7
PH值小于7，泥浆呈酸性，会腐蚀井下仪器。 6、 井底泥浆温度低于70°F（-20°C）
仪器工作温度低于70°F（-20°C），脉冲发生器可能很难进入工作状态。特别是在新疆冬天进行浅程实验，在很低的温度下，脉冲发生器有可能没有进入工作状态，信号检测不到，并不一定是仪器不工作。
7、 在柴油油基泥浆中工作
柴油会使脉冲发生器的蘑菇头橡胶鼓软化，最终导致橡胶鼓鼓起来，从而导致井下事故。 8、泥浆比重大于12 PPG（1.45g/cm^3）
泥浆比重高，信号衰减幅度大，在深井中会导致信号检测困难。 10、 钻头水眼特别小
钻头水眼特别小，会导致立管压力很高，这种情况下如果泵上水又不好时，泥浆泵上水时
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的瞬间会产生很高的压力信号，高噪音信号往往会覆盖掉有用信号而导致地面检测不到信号。同时，钻头水眼特别小，立管压力很高，脉冲发生器发射脉冲需要的力大，往往还会导致脉冲发生器损坏。在超深井中施工，如果水眼低于英制号9号，往往会出现上述故障。在塔里木超深井施工，水眼号大于16能满足施工需要。
10、平底PDC钻头
平底PDC钻头，由于泥浆必须从钻头底部往外流出，加压时往往容易憋泵，导致地面 检测不到信号。 11、泥浆存在气侵
对于高压油气层，泥浆往往会受到气侵。受到气侵的泥浆，对信号的衰减特别厉害， 这时需要在泥浆中加入除泡剂，充分循环泥浆，直到气侵排除。
12、严重井漏
轻微井漏时，仪器能检测到信号。严重井漏时，仪器检测信号困难，且井下仪器不安 全，故严重井漏时仪器不能下井。
13、井下温度高于257°F（125°C）
井下温度高于257°F（125°C），脉冲发生器有可能不工作或工作寿命将大大缩短。 14、赤铁矿
赤铁矿作为泥浆加重剂，泥浆比重很高，会增加信号的衰减量，在深井、超深井中施工会 影响信号的传输，导致信号检测困难。此外，使用赤铁矿会加大对仪器的冲蚀，同时其本身的磁性会影响仪器的测量精度。
在以上条件下施工，要么对仪器不利，要么井下仪器会不工作，应尽量避免。
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第八章 探测解码问题
井下仪器发射的脉冲正常，但是往往要花很长时间才能检测到测量数据。这主要是测量过程中存在的一些不足，只要处理得当，会很快得到测量的数据。
1、缓慢活动钻具，因为迅速运动会造成很大的压力变化，影响脉冲信号的传递，计算机准备破译信号时，应该保持钻具静止。转动钻具通常对信号传递影响小一些。
2、仪器进入工作状态后，逐渐变化泵速。如果传送数据时快速变泵速，可能使立管压力突然变化，造成数据信号变形或把人为泵压的变化当成井下信号压力的变化而导致检测错误。
3、尽可能减小突然钻压变化。突然的钻压变化，也可能丢失好的脉冲波形。 •• 4、加压平稳，并把钻压控制在一定的范围内。钻压过大，使泥浆马达扭矩过大或停止转动，造成数据不稳定。
•• 5、尽可能避免顿钻、溜钻及快速钻进。这些因素都有可能造成脉冲信号紊乱。 6、空气包充气适量。应是立管压力的30--40％。充气不适量，因为上水管汇剧烈震动，使脉冲探测不好。
7、监视地面管线连接。关闭不用管线上的凡尔、未使用的泵和其它死端管线。如果没有关闭凡尔，脱离非工作系统，也会极大影响脉冲探测。
8、减小泵噪音。如果泵状况不好，如有严重磨损或凡尔弹簧破碎，就会增加泥浆管线额外噪音干扰。泵状况好，脉冲探测则良好。
9、使用软件滤波。冲数小于40通常会影响脉冲探测。同时，泵冲频率应避免当时传输数据时的数据传输率。
10、正常施工时，如果在泥浆中添加药品或改变泥浆性能，信号会受到干扰，循环一段时间后，信号会自动恢复正常。
11、正常施工时，若交叉换泵（开双泵），信号会受到干扰。
12、轻微井漏时，信号也会受到干扰。这时合理选择泵冲数，保持一定范围内的排量，也会检测到正确的信号。严重井漏则不能继续施工，以确保井下仪器的安全。
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下井仪器井口安装流程图
做好井口安装井下仪器 的一切准备工作 将井下仪器用气 葫芦拉上钻台 仪器是否顺利下 否 入并顺利座键？ 是 如果井斜角大于40度需加长约4米的铝管 测量铝管到无磁丝扣平面的距 离： ” 否 尺寸是否合适？ 是 连接上部钻具
测量动力钻具高边和循环短节之间的工具面偏移量 扶正器尺寸是否合适（大了锉小或更换）； 扶正器翼片涂润滑油； 更换循环套或井下仪器总成。 截断成合适的长度 准备下井 图18
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井下仪器出井井口操作流程图
检查扶正器，必要时更换 检查仪器或仪器外筒的冲蚀情况 （大阀是否被卡堵，小阀是否活动正常，磨套 内是否光滑） 查钻具：循环接头、配合接头 有问题？ 是 排除问题或更换仪器 安全取出井下仪器（有必要时放到井场安全的地方） 排除问题或更换仪器 否 取出仪器串，远离井口放置 是 是 有问题？ 需要取出仪器检查？ 否 检查蘑菇头是否被卡堵； 检查钻具：循环接头、配合接头 是 井口检 查仪器 回收全部工具、配件， 准备拆卸井下仪器。 该仪器是否下井继续施工？ 安全取出井下仪器，在钻台清洗干净后，放到井场安全的地方 否 取出，清洗干净，远离井口放置 仪器出井口 首先取出井下仪器，再进行其它作业 ，仪器出井口前30分钟上钻台 否 C 仪器下井继续施工
图19
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第九章 SK-MWD入井准备
SK-MWD仪器主要由地面设备、井下仪器和辅助检修设备三大部分组成。 地面设备：司显，压力传感器，地面接口箱，计算机，和各种连接线组成。 井下仪器：探管，电池筒，脉冲发生器总成，扶正器，打捞头，循环接头组成。 辅助检修设备：联接盒，脉冲发生器测试盒组成。
一、入井准备测试工作
1、连接压力传感器（在立管上）。
2、电池测试（用测试连接盒）：测电池的电压， 3、探管模拟测试 4、连接仪器
1） 仪器连接（先不连接打捞头及相连的扶正器）。 2） 联线测试：观察脉冲发生器小蘑菇头的运动情况。 3） 把槽口向上，记录仪器工具面零值。
4） 装好限流环，把循环套装入循环接头（UBHO）。
5） 接定向接头，测量角差。（从弯接头键顺时针到循环接头键的角度） 6） 工具面修正值=仪器工具面零值+弯接头键顺时针到循环接头键的角度 7） 接完非磁后下入仪器。
8） 井口测试（浅层测试）正常继续下钻。
二、MWD仪器对环境的要求入井准备测试工作
1、首先要清洗或更换立管滤清器，防止硬质杂物损坏仪器。 2、泥浆中不能含有气泡，如果有必须加消泡剂开除气器开泵循环两周 3、要保证泥浆泵的工作平稳。
4、震动筛，除砂器工作100%，保证泥浆的清洁。泥浆含沙量须小于1%。 5、凡入井泥浆必须通过钻杆滤清器。
6、要保证循环线路的各高压闸门完好，不刺不漏。
注意：MWD仪器入井之前要保证井下正常，起下钻畅通无阻，泥浆性能不做大的调整。
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第十章 SK-MWD仪器的施工条件及要求
为了更好地使用MWD仪器。延长其使用寿命，降低生产成本，增加经济效益，减少井队不必要的起下钻次数，使现场工程师有一个可操作性的依据。根据多年的工作经验及大量的使用标准，归纳总结制定了MWD仪器的现场施工条件和要求。
一、对泥浆的要求
1、本公司的MWD仪器只适用于油基泥浆或水基泥浆。 2、要求泥浆含沙量小于1%，含沙量越小越好。
3、泥浆中不能含有气泡，如果有必须加消泡剂开除气器开泵循环两周
4、泥浆要干净无杂物，以防卡堵井下仪器或泵的滤网等，造成仪器或泵不能正常工作。 5、泥浆粘度应小于60秒（50cp），否则将直接影响仪器信号的传输质量。 6、泥浆密度要求在8.3----18ppg（1----2.16克/立方厘米）之间。
7、泥浆中，不能加堵漏剂，塑料球等大颗粒物质，会损坏或堵卡井下仪器，造成井下仪器不能正常工作。
1． 在进行GAMMA测量时，泥浆中避免加入含钾元素等具有放射性的添加剂，以避免测
量与实际产生误差，造成数据不准。
2． 不同内径的无磁钻铤，仪器所允许通过的泥浆最大排量不同。要求适用76mm内径的无
磁钻铤。
3． 若改变泥浆参数须征得现场仪器工程师同意方可进行。
二、对泥浆泵的要求
MWD要求泥浆泵的工作状况一定稳定可靠，上水良好。适用三缸单作用或双缸单作用泵。泵效率要求在90%以上，进入井眼的有效排量要准确，否则将直接影响MWD的工作质量。
影响泥浆泵上水性能的要素有以下几点：
1． 空气包内氮气的压力应为立管压力的30——40%。若适用双泵，两个泵空气包的压力应
一致。
2． 泥浆池中泥浆应足够，以防泵抽空。
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3． 整个循环系统所适用的滤网要干净，泥浆通过要自如，并及时检查清洗。 4． 泥浆泵的凡尔体，凡尔座要完好无损，内部弹簧没有断裂，弹性要好。 5． 活塞，缸套配合合适，完好无损，涨圈完整无损，活塞杆及螺丝完好无损。 6． 各处凡尔开、关正确。
7． 灌注泵盘根不漏气，加油要足，叶轮没堵。 8． 泥浆中气泡多，钻柱中有空气。
三、其它要求
1． 钻杆要通内径，内部干净无杂物，否则会造成仪器损坏或不工作。
2． 必须使用钻杆过滤网，以防杂物或大颗粒物质掉入，卡住或损坏仪器，造成仪器不能正
常工作。
3． 不同尺寸的短节上扣，扭矩不同，现场工程师一定要提醒司钻注意。
4． 若使用单流阀（浮阀），要求单流阀必需加在LANDING SUB（循环短节）以下。 5． 扶正器的外径应与无磁钻铤的内径一致。 6． 仪器以上所有钻具内径应大于扶正器外径。
四、影响仪器测量精度的因素：
1． 仪器本身的系统误差。
2． 钻具组合（BHA）对仪器测量精度的影响。 A）：仪器本身扶正器的影响。 B）：钻具居中与否对测量精度的影响。 C）：未按正确的测量程序进行测量。
3． 无磁钻铤长度对测量精度的影响。在地球上不同的地区，使用MWD进行测量时，不同
的井斜和方位要求使用的无磁钻铤长度不同，否则将直接影响方位的测量精度。 4． 磁干扰对测量精度的影响。若测量所得磁场强度值与当地磁场强度值相差不超过±5%，
所测方位正确，否则不可信。
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