淺談無(wú)線隨鉆在鉆井實(shí)踐中的應(yīng)用

【摘 要】 無(wú)線隨鉆主要的特點(diǎn)就是能夠在鉆井的過(guò)程中完成測(cè)井的工作。無(wú)線隨鉆具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便的特點(diǎn)，在鉆井工程中有著較為廣泛的應(yīng)用，一方面能夠滿足鉆井質(zhì)量要求，另一方面能夠?qū)崿F(xiàn)鉆井成本的節(jié)約。本文對(duì)無(wú)線隨鉆的工作原理及關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)其在鉆井實(shí)踐中應(yīng)用及改進(jìn)進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】 無(wú)線隨鉆 ?鉆井時(shí)間 ?技術(shù)改進(jìn)

隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展和對(duì)鉆井要求的提高，各種各樣的測(cè)斜儀器相繼出現(xiàn)，不同的測(cè)斜儀器分別具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同的場(chǎng)合。無(wú)線隨鉆在鉆井行業(yè)中已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，屬于較為先進(jìn)的測(cè)量工具。隨著鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展與對(duì)鉆井技術(shù)的不斷提高，對(duì)井斜測(cè)量的要求也不斷提高。無(wú)線隨鉆具有操作方便、費(fèi)用較低及適應(yīng)性較強(qiáng)的特點(diǎn)，在鉆井實(shí)踐中有著極大的好評(píng)與應(yīng)用。隨著無(wú)線隨鉆應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，其所面臨的井下環(huán)境與鉆井工況都更為復(fù)雜，無(wú)線隨鉆在實(shí)踐應(yīng)用的過(guò)程中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，本文對(duì)其實(shí)踐應(yīng)用及改進(jìn)措施進(jìn)行了分析，為無(wú)線隨鉆的完善提供了參考與借鑒。

1 無(wú)線隨鉆概述

1.1 無(wú)線隨鉆的工作原理

無(wú)線隨鉆屬于測(cè)斜儀器，主要是依靠精密機(jī)械對(duì)井斜進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)井液脈沖技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行傳輸。無(wú)線隨鉆的功能主要是對(duì)直井進(jìn)行無(wú)線隨鉆測(cè)量井斜，主要的結(jié)構(gòu)組成包括井下儀器、地面信號(hào)接收系統(tǒng)、井下與地面信息傳輸系統(tǒng)等。井下部分主要用來(lái)測(cè)量井斜和產(chǎn)生脈沖信號(hào)，地面部分主要是接收信號(hào)，從而讀出井斜數(shù)據(jù)。

1.2 無(wú)線隨鉆的關(guān)鍵技術(shù)

第一，測(cè)斜技術(shù)。主要是通過(guò)精密機(jī)械對(duì)井斜進(jìn)行測(cè)量，主要的原理為擺錘在重力作用之下呈現(xiàn)出自由垂直狀態(tài)，如果其位置出現(xiàn)傾斜的情況，可以通過(guò)擺錘掛合階梯環(huán)來(lái)對(duì)井斜進(jìn)行確定與測(cè)量。第二，控制技術(shù)?？刂萍夹g(shù)主要指的是在將測(cè)斜機(jī)構(gòu)所測(cè)得的井斜信息向宜偏移量轉(zhuǎn)換與放大的過(guò)程中，依據(jù)井斜信息的不同選擇不同的脈沖信號(hào)。第三，信息傳輸技術(shù)。通過(guò)控制信息對(duì)井下儀器的脈沖發(fā)生器進(jìn)行控制，從而促進(jìn)鉆井液產(chǎn)生壓力方面的變化。第四，密封技術(shù)與潤(rùn)滑技術(shù)。密封技術(shù)與潤(rùn)滑技術(shù)指的是將關(guān)鍵儀器密封在一個(gè)外殼中，使得殼內(nèi)的壓力要略高于外部壓力，只能夠讓潤(rùn)滑油外泄而確保外部物質(zhì)不能夠進(jìn)入儀器中，通過(guò)潤(rùn)滑油的作用降低零件之間存在的摩擦。

2 無(wú)線隨鉆在鉆井實(shí)踐中的應(yīng)用及完善

2.1 無(wú)線隨鉆在鉆井實(shí)踐中的應(yīng)用

無(wú)線隨鉆具有耐高溫、抗高壓、適應(yīng)性強(qiáng)、隨鉆測(cè)斜等特點(diǎn)。首先，操作簡(jiǎn)單。無(wú)線隨鉆為純機(jī)械結(jié)構(gòu)，不需要電源及相關(guān)的復(fù)雜電路、電子元件等，在使用的過(guò)程中操作非常簡(jiǎn)便。其次，測(cè)量所需時(shí)間段。利用無(wú)線隨鉆對(duì)井斜進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，所需時(shí)間僅為3-5分鐘，測(cè)量的結(jié)果即時(shí)就能夠進(jìn)行顯示。第三，適應(yīng)性較強(qiáng)。在高溫井、深井中都能夠運(yùn)用，滿足了特殊井井斜測(cè)量的需要。最后，測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定可靠。無(wú)線隨鉆是接卸結(jié)構(gòu)，不存在溫漂等情況，測(cè)量結(jié)果非常穩(wěn)定，而且較為準(zhǔn)確。

其適用的場(chǎng)合主要包括：第一，深井、超深井、高溫井、高壓井中進(jìn)行應(yīng)用，對(duì)這些較為特殊的井的測(cè)斜問(wèn)題進(jìn)行了解決;第二，與防斜糾斜鉆進(jìn)行配合使用，促進(jìn)了隨鉆監(jiān)測(cè)的防斜效果與糾斜效果;第三，在山前、高陡構(gòu)造中的易斜井中進(jìn)行應(yīng)用，隨鉆對(duì)井斜的變化進(jìn)行檢測(cè)，一方面能夠確保井身的質(zhì)量，另一方面能夠加快鉆井的速度。無(wú)線隨鉆先后在我國(guó)煤田的350多口井中得到了應(yīng)用，推廣儀器150多套，取得了非常良好的應(yīng)用與推廣效果。

2.2 無(wú)線隨鉆在鉆井實(shí)踐中的完善

2.2.1 實(shí)踐應(yīng)用中抗沖刷能力的改進(jìn)

無(wú)線隨鉆的井下儀器與底部鉆具組合連接在一起，始終處于地下工作，在與鉆井液進(jìn)行接觸的過(guò)程中不可避免的會(huì)遭受到?jīng)_刷，其中脈沖發(fā)生器受沖刷的影響最為嚴(yán)重。脈沖發(fā)生器是無(wú)線隨鉆中的關(guān)鍵組成部分，一旦出現(xiàn)故障將導(dǎo)致無(wú)線隨鉆無(wú)法繼續(xù)工作，甚至還會(huì)對(duì)儀器的壽命造成影響。

通過(guò)研究可知，金屬材料在受到含有固體顆粒的流體沖刷時(shí)，磨損率與流體流動(dòng)速度之間存在著一定的關(guān)系，當(dāng)流體的流動(dòng)速度達(dá)到臨界速度之后，磨損率會(huì)明顯升高。脈沖器在發(fā)送脈沖信號(hào)的過(guò)程中，脈沖頭與脈沖環(huán)之間的流速達(dá)到最大，而且在脈沖頭下方會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的渦流，從而對(duì)脈沖器造成較為嚴(yán)重的沖刷，導(dǎo)致其出現(xiàn)故障。

針對(duì)這種情況，要對(duì)實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖環(huán)與脈沖頭結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)流道形狀的改變，降低流速，減少脈沖器所受到的沖刷磨損。同時(shí)，要對(duì)脈沖環(huán)與脈沖頭的材料及加工工藝進(jìn)行完善，促進(jìn)臨界流速的提高，從而實(shí)現(xiàn)脈沖器內(nèi)鉆井液流速始終保持在臨界流速之下，提高脈沖器的抗沖刷能力。

2.2.2 實(shí)踐應(yīng)用中抗沖擊性能的改進(jìn)

當(dāng)儀器在尺寸較大的井眼中進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)，由于鉆井液的排量比較大，導(dǎo)致對(duì)儀器的沖擊也比較大，儀器在沖擊之下會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)甚至引發(fā)故障。通過(guò)對(duì)故障的原因進(jìn)行分析可知，主要是由于儀器的阻尼系統(tǒng)性能不能夠適應(yīng)井下工況的需要，從而導(dǎo)致內(nèi)部零部件出現(xiàn)故障。當(dāng)鉆井泵在工作的過(guò)程中，流速較高的鉆井液會(huì)對(duì)脈沖軸造成沖擊作用，導(dǎo)致與脈沖軸相連接的構(gòu)件遭受到損壞，從而導(dǎo)致儀器出現(xiàn)故障。針對(duì)這種情況，在對(duì)其進(jìn)行改造的過(guò)程中，要依據(jù)實(shí)踐中鉆井液的流量對(duì)脈沖軸受到的沖擊力進(jìn)行確定，然后通過(guò)對(duì)阻尼環(huán)數(shù)量與節(jié)流孔直徑的優(yōu)化，使脈沖軸速度保持在一定的范圍之內(nèi)，從而確保儀器能夠正常的工作。

2.2.3 實(shí)踐應(yīng)用中脈沖信號(hào)的衰減

鉆井液脈沖信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程中是符合指數(shù)衰減規(guī)律的，依據(jù)脈沖信號(hào)在鉆井液中的傳播速度，其強(qiáng)度的衰減表達(dá)式為：

P=P0exp（-）

作者簡(jiǎn)介：高偉（1980—），男，漢族，寧夏西吉人。2012年7月畢業(yè)于長(zhǎng)安大學(xué)，資源勘查工程專業(yè)。2008年就職于寧夏礦業(yè)開發(fā)勘查院第三

鉆井隊(duì)，鉆探技術(shù)員，主要從事地質(zhì)勘探及地質(zhì)鉆探工作。