海蓝正脉冲无线随钻测斜仪YST-48R

可打捞式的YST-48R海蓝正脉冲无线随钻测斜仪

第一节 仪器概况和性能指标 一、 仪器概况

YST-48R是海蓝公司生产的可打捞式的正脉冲无线随钻测斜仪。 该仪器是将定向探管内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，该脉冲信号控制脉冲发生器伺服阀阀头的运动，利用循环流动的泥浆使脉冲发生器主阀阀头产生同步的运动，这样就控制了主阀阀头与下面循环套内安装的限流环之间的泥浆流通面积。在主阀阀头提起状态下，钻柱内的泥浆可以较顺利地从限流环通过；在主阀阀头压下状态时，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主阀阀头提起或压下状态的时间，从而控制了脉冲的宽度和间隔。主阀阀头与限流环之间的泥浆流通面积决定着信号的强弱，我们可以通过选择主阀阀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. 定向探管

YST-48R可以选配两种定向探管，主要的区别在于传感器的不同，一种选

用了磁液悬浮加速度计，另一种选用了石英加速度计。两种探管各有优缺点，一般来说，磁液悬浮加速度计在油田仪器中使用时间较长，技术比较成熟，石英加速度计近几年来在油田仪器中得到了应用，主要优点是精度较高，用户可以根据自己的情况选配。两种定向探管的性能指标如下： 井斜：±0.2°（磁悬浮） ±0.1°（石英） 方位：±1.5°（磁悬浮） ±1.0°（石英）

工具面：±1.5°（磁悬浮） ±1.0°（石英）

最大数据存储能力： 45000组 2. 其它性能指标及使用条件要求

最高工作温度：125℃ 仪器外筒抗压：100MPa 抗压筒外径：φ48mm 仪器总长：6.9m（无伽玛） 8.8m（有伽玛）

电池工作时间：150小时（无伽玛，常温105℃） 120小时（有伽玛，常温105℃） 220小时（无伽玛，高温电池150℃） 180小时（有伽玛，高温电池150℃）

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：20～100PSI 【注:100PSI=0.6895MPA】 泥浆排量：10~55l/s 泥浆粘度：≤50s (漏斗粘度) 泥浆含砂：＜1%

泥浆密度：≤1.7克/立方厘米

第二节 仪器组成及各部件介绍

YST-48R主要由地面设备和井下测量仪器两部分组成，另外还包括一些辅助工具及配件。地面设备包括：专用数据处理仪（简称专用机）、远程数据处理器（简称司显）、压力传感器、计算机及有关连接电缆等。井下测量仪器主要由定向探管、伽玛探管、泥浆脉冲发生器、电池筒 、扶正器、打捞头等组成。辅助工具和配件包括测试工具、打捞工具、摩擦管钳、等高架、工具箱、泥浆滤子等。

一、 地面设备

1. 专用数据处理仪(以下简称专用机)

专用机作用：数据采集，通信接口，安全供电。仪器可使用CLWT-200

及CLWT-300型两种专用机，二者实际区别仅在于300型专用机可直接与计算机USB口连接。

1) CLWT-200型专用机：使用九针串口与计算机连接，也可使用USB转串口线转接至计算机。200型专用机附带四根电缆，USB转串口线需单独订购。

l 探管测试线（4808004）：定向探管和伽玛探管测试时，与数据处理仪间的通讯连线。 l 电源线

l 专用机——司显连接短线（4808003）：用于测试司显；连接专用机和90米电缆盘。

l 专用机——计算机通讯线（4704003）：用于连接专用机和计算机。 l USB转串口线（0202004）

注：设备名称后括号内数字为产品编码。

2) CLWT-300型专用机：软件从3.0.19版本开始对300型专用机支持。300型专用机可直接与计算机USB口连接。300型专用机除带有200型专用机的四根电缆外，还附带一根USB电缆。 2. 远程数据处理器（以下简称司显）、90米电缆盘：

1) 司显：作用显示实时地面解码数据、脉冲波形、简短文字消息和为立管压力传感器提供电气接口的功能，将立管压力信号传送到井台下的专用机。48R仪器使用SXW-300型司显

2) 90米电缆盘（4807002）：作用给司显供电，向室内设备传输测量数据。

3. 压力传感器及电缆线及焊接螺套：压力传感器作用感知立管泥浆压力变化。带雷蒙接头的是YL-5型（3908001），通过电缆线（4910006）与司显相连，使用时注意接头处应做防水处理。焊接螺套焊接在立管上与压力传感器配合使用。 二、 井下测量仪器 1. 扶正器

1) 扶正器作用：连接各部件，起扶正和减振作用，并为仪器提供必要的柔性弯曲。

2) 扶正器种类：该仪器配有橡胶六翼扶正器（4806008）和弓板式两种扶正器。

3) 扶正器主要组成：扶正器基体总成（4806006）、上端头（4806108）、下端头（4806113）、压簧（0209033）、弹簧垫（4806109）、扶正器胶翼套筒（4806003）、或弓板扶正器套筒（4806004）、半圆挡环（4806101）及密封圈等。

4) 扶正器工装（4814008）：可使用扶正器工装对扶正器进行拆卸保养。

5) 扶正器拆装及使用注意事项

扶正器可使用扶正器拆卸工装进行拆卸更换配件。 几点注意事项如下：

l 在工装上拆装扶正器时，应用手压住扶正器，以防止扶正器弹起伤人； l 半圆挡环有方向，台阶向内安装；

l 仪器从井下起出后必须及时冲洗干净，并将扶正器单独拆下，不得将

扶正器与其它各段长时间相连；

l 操作过程中一定要注意保护基体两端的十芯插头，避免损伤插针； l 上下两个端头的厚度不一样，下端头厚，装在四针六孔一端，安装时要注意区别；

l 密封圈不得用汽油、酒精、丙酮等有机溶剂清洗。 2. 定向探管、伽玛探管、电池筒的区分与通用配件

1) 定向探管、伽玛探管、电池筒区分：三者外观相似，但长度不同，从长度上可对它们进行区分：定向探管长1.37米；伽玛探管长1.61米；电池筒长2米。

2) 定向探管、伽玛探管在现场只能更换过渡外筒和十芯座套（或十芯座套1）。其它部分不得拆卸。

3) 通用件：过渡外筒、十芯座套为通用件，定向探管、伽玛探管、电池筒的两端及脉冲发生器一端都使用相同的过渡外筒和两种类型（脉冲用一种）的十芯座套作为与扶正器相连接的配合部分。

十芯座套的两种型号：与四针六孔十芯插头配合使用的名称为【十芯座套1】产品编码（4802104），另一种与六针四孔十芯插头配合使用的名称为【十芯座套】产品编码（4803173）。十芯座套区别方法（四针六孔用斜口的十芯座套1，六针四孔用直口的十芯座套）。 3. 定向探管的使用与注意事项：

定向探管为仪器的核心部件，大部分精密的传感器及处理电路都集中于此，所以应特别注意：

1) 仪器装连、吊装、储运等环节中应避免使探管遭受剧烈冲击；

2) 仪器保存应使用附带的专用探管箱，两根探管掉头摆放，并尽量远离铁磁物质；

3) 仪器从井下起出后必须及时冲洗干净，并将探管单独拆下，装好两端的防护堵塞，不要与两端的扶正器长时间相连；

4) 定向探管在使用过程中如果出现故障，应及时发回我公司维修，不要自行去掉抗压筒，以免造成关键器件的损坏而无法修复。 4. 电池筒

1) 组成：主要由过渡外筒（4803151）、十芯座套、上堵头、轴向缓冲器（4804007）、抗压筒、半套、电池组等部件组成。在四针六孔端的上堵头与轴向缓冲器连接在一起使用，该部件又叫做【电池筒减震器组件】（4804006）。电池筒的详细结构图请参见使用说明书。

2) 两种电池组:一种是普通105度电池组（4804003），标签是黑色的，另一种是高温150度电池组（4804004）红标签。 5. 脉冲发生器

脉冲发生器可简单分为主阀头组件部分、伺服阀部分及过渡外筒三部分。脉冲发生器在现场只有主阀头组件部分及过渡外筒、十芯座套可以拆卸更换，伺服阀部分无维修条件不允许打开。结构图参见使用说明书。 1) 主阀头组件（普通4803005）：由阀筒（4803146），耐磨套（4803116）、主弹簧（0209028）、耐磨环（4803161）及驱动头组件、密封圈等组成。

驱动头组件（4803019）又由信号阀杆组件（4803160）、活塞帽（4803144）、背靠背安装的Y形密封圈（4803165）、引鞋(4803115)

及其它密封圈等组成。

因驱动头组件活塞帽及阀筒内耐磨套现场不易更换，建议备份主阀头组件，以便于现场更换及备用。

2) 伺服阀部分：包括电磁阀及其辅助机构及电路、因其内部电磁阀部分充有硅油，在现场禁止拆卸，只允许更换筛屏和检查外观损坏冲蚀等情况，无维修条件不能对其进行拆卸维修。

伺服阀部分各部件名称：补偿膜（大油囊）、波纹管 （小油囊）、阀芯组件、阀套2、补偿器套、筛筒、筛屏（4803152）、筛屏螺钉M4×6(0810004)、电容节外筒等。

3) 过渡外筒部分：由过渡外筒、十芯座套等组成。

4) 主阀阀芯安装：将主阀阀芯上涂抹适量242螺纹胶（蓝色），用方头扳手将主阀阀芯拧紧。

6. 主阀阀芯、限流环、循环套介绍：

1) 常用的主阀阀芯有三种，外径分别为26.4mm（4803007）、27.6mm（4803008）、28.5mm（4803009）三种规格。

2) 限流环按内径尺寸可分为30.5mm、32.5mm（4812119）、34.3mm（4812120）、35.56mm（4812121）、38.1mm（4812122）五种规格。

3) 循环套的规格分为三种：95mm（4812007）、79mm（4812008）和60mm（4812003）。循环套总成由定向键、循环套本体及密封圈组成，循环套总成安装限流环时要加密封圈，装入循环短节(定向接头)时外面四道密封圈也要上齐。

7. 打捞头（4909001）：

下放和打捞仪器时的固定部分，内部有电源开关，接上后整套仪器供电，其横销编码为（4805105）。 三、辅助工具及配件

1. 测试工具箱：内有两种测试工具，BJ-1型部件检测器（4811001）用于对扶正器、电池、探管等部件进行绝缘导通测试、电池组加载等工作；XF-2信号发生器（4903001）可测试脉冲发生器及模拟出一组信号测试专用机和司显等地面设备。

2. 附件箱：内有打捞工具、摩擦管钳、等高架：

打捞矛（4814012）用于提升或打捞仪器串、释放矛（4814011）用于仪器座键，加长杆（4814016）、加长杆组件（4814015）用于仪器座键时下放仪器，加长杆组件比加长杆多一个挂环，长度都是1米；摩擦管钳（4814020）用于拆开或打紧仪器各连接；等高架用于支撑仪器串。 3. 工具箱（4801002）：

内有钩扳手（4814002）、万用表、方头扳手（4814013）、游标卡尺、242螺纹胶（0208023）、609螺纹胶（0208024） 、1213硅酮胶（0208013）、硅脂、镊子、改锥、手电、剥线钳、偏口钳、介子钳、电烙铁等工具。

方头扳手用于安装主阀阀芯；游标卡尺用于测量主阀芯外径、限流环内径；万用表电池建议备份一块；242胶安装主阀芯，609胶用于更换活塞帽时使用；1213胶在电池组安装时十芯座套固定螺钉上使用；介子钳用于安装拆卸60循环套挡圈。

泥浆滤子（4814005）：放于钻具最上面单根中过滤泥浆杂质，每次接单根应将其从旧单根中取出进行清理后放入新单根。 二、性能指标

第三节 仪器入井前准备工作

一、 到达井场后的交流与准备

1、 到达井场后应马上与井队技术人员进行交流

了解钻头和无磁钻铤的尺寸、待打井段、定向接头准备情况、预计何时使用仪器以及和测斜仪工作相关的泥浆性能参数：泵的排量（单位：升/秒）、密度（克/立方厘米）、含砂（%）、粘度（S）；

告知井队泥浆中含有气泡或堵漏剂，以及降摩阻用的玻璃微珠或塑料小球，即使残留，也会造成测斜仪井下异常，故必须对泥浆做消泡和净化处理。 2、 施工前必须测量、检查所用的所有仪器配件

井上配件应能保证仪器使用期间够用；整套仪器连接时必须对所有密封圈进行检查，有磨损严重、裂痕的需更换。

二、 选择安装主阀芯、限流环、检查或安装循环套：

1、 主阀芯与限流环选择需要根据不同井眼，不同井深，不同排量选择，下表可作为选择参照： 另外，有几个实例可供参考，

实例一：四川大邑102井：08年9月10*-9月13*、井段4536-4574

解决：检查90米电缆附近有电焊机施工，停掉电焊机后信号恢复正常。其它可能原因：压力传感器压力传感器振动松扣会直接导致杂波的出现。压力传感器与连接电缆插头连接处进水也会导致杂波多，该故障隐蔽，较难查找，因此电缆各插头连接处务必用防水胶带缠好。

另外， 井场冬季环境温度很低时，压力传感器可能被冻住，如用蒸汽喷容易损坏内部电路，可加毡垫或用其它方式保护好压力传感器。 13、现象：杂波多

分析：泥浆含气较多，严重影响信号

解决：更换主阀芯限流环提高信号强度起不到多大作用，必须降低泥浆含气，从根源上解决问题。 14、现象：专用机缓存灯常亮。 分析：系统缓存满。

解决：关闭防火墙及其他程序，重启专用机。 15、现象：未设置序列3而连续发送序列3。 分析：探管存储器损坏。 解决：起钻更换探管。

16、 现象： Gt、Bt或地磁倾角不准。

分析：正常Gt=1±1%，Bt=1±10%，如不准，上传数据不可信。可能原因，探管坏，地磁异常、无磁钻铤磁化。方位90、270的水平井要用双无磁，以避免轴向钻具干扰。随着井眼井斜、方位的变化，定向探管对其与上下磁性钻具之间距离的要求相应地有所改变，操作者应根据现场具体情况，相应地调节探管的位置或增加无磁钻铤的个数。

解决：起钻更换探管，检查无磁，投多点复测，根据区域选择无磁长度。 17、现象：信号波形受干扰严重，降低泵冲现象好转。

分析：如果泵冲频率与正在工作的数据传输率一致，会影响波形解码。 解决：合理选择缸套及泵冲数。 18、现象：无信号。

分析：泥浆性能差，杂质较多，循环泥浆无效，起钻检查。

解决：起钻发现脉冲筛屏严重堵塞，脉冲发生器在井下无法工作。更换筛屏后入井工作正常。

19.地面测试脉冲发生器小阀头不动作按如下流程检查：

（1）按照下图连接好计算机、专用机、探管、部件检测器和脉冲发生器。（如果使用电池，则将打捞头、电池筒以及相应的扶正器连接在探管上方而不使用专用机连接）

（2）将部件检测器所有开关置于“接通”的位置，接通专用机电源（使用电池时，则是连上打捞头）。运行计算机上HLMWD软件，进行脉冲测试（注意设置好正确的模式和序列、使用停泵照发）。在计算机屏幕上显示脉冲的同时，小阀头应该同步动作。如小阀头不动作：

第一步： 将部件检测器所有开关放在“断开”位置，用万用表直流200伏档测量部件检测器“上1” 与“上4”之间，如低于20伏，说明专用机或电池部分出现问题。

第二步： 如果电压没有问题，用万用表测“上1”与 “上6” ，随着计算机屏幕上脉冲的出现，万用表显示的电压应该在0伏到5伏之间变化，否则

探管有问题。

第三步： 如以上测试均正常，则将部件检测器的所有开关置于“接通”位置，表笔还放在“上1”和“上6”位置上，如果此时万用表的变化不正常： 测量“上1”和“上4”之间电压，如大于20伏，说明脉冲发生器有问题；如小于20伏，专用机或电池问题。

1) 软件界面介绍:

软件的主窗口被分成了多个区域，用于显示不同种类的数据，它们分别是：立管压力值显示区、度盘显示区、数据显示区、波形显示区、工具栏、状态栏。下面分别加以介绍。 【立管压力值显示区】

以柱状图和数值方式显示立管压力值，单位为MPa。柱状图上又分成了三个区：蓝色的欠压区，绿色的正常区和红色的过压区。当压力值处于某个区域之内时，用于表示压力值的柱状图会以该区的颜色显示。这些区的分界点是随压力传感器标定数据一同保存的，可以在压力传感器标定窗口中修改。 【波形显示区】

以波形的形式显示立管压力的变化。另外用一条绿色虚线显示当前设定的脉冲检测门限值。

当系统中的滤波器都开启时，由于滤波器固有的特性，会使脉冲波形出现负值。程序中允许用户显示／隐藏波形中的负半周。通过“查看→隐藏波形负半周”菜单项可以显示或隐藏波形中的负半周。

【度盘显示区】

度盘中显示的内容包括：当前井斜、方位、工具面的数值和图示，度盘的最外圈表示的是井斜，次外圈是方位，内部的五圈表示的是工具面，从内到外分别显示着五段不同时刻的工具面值，最内圈的是最新值。磁性工具面和重力工具面以不同颜色区分，重力工具面以纯灰色显示，磁性工具面以蓝灰色显示。随度盘一同用大字体显示的数值都是最新的值，除数据本身外还显该数据的到达时刻，供现场人员判断数据的新旧程度和有效性。度盘显示右上角的系统误差。度盘左上角显示的是当前工作模式。 【数据显示区】

该区域位于窗口最右侧。仪器数据列表中以数值方式显示来自探管的测量数据，包括采样测试时以有线方式读出的和下井工作时通过脉冲解码得到的数据。

解码得到的数据显示方式与有线方式读出的数据略有不同，除了基本的数据名称和解码值以外，还会同时从左到右依次显示传输精度（由编码信息量限制造成的最大误差），不确定性（以百分比表示，此值越小越好，达到或超过50%意味着数据可能是无效的），校验结果（对或错，只有在选用了校验的数据后面才有显示）和脉冲错误（多脉冲或丢脉冲）。在显示过程中，软件还会判断数据的有效性，如果发现可疑数据，会以红色显示，以提示操作人员，此数据可能是无效的。

【工具栏】工具栏中快捷键在菜单项下都有相对应。最常用的几个快捷键， 系统设置 、 工作模式设定、脉冲门限及脉冲范围调整 、【连接仪器】（快捷键 ）、采样 、读探管标定值 。

【状态栏】

该区域位于窗口最下方，显示同步情况，解码情况等提示信息。 软件界面

1) 通讯-连接仪器：

在专用机断电情况下用探管测试线连接定向探管六针四孔端，打开专用机电源，打开HLMWD软件，点击软件界面【通讯】下【选择通讯口】，选择使用的端口（根据不同情况选择真实串口、USB转串虚拟的串口、或300专用机虚拟的串口）点击【确认】，再点击【通讯】下【连接仪器】（快捷键 ）连接探管即可。

正常连接探管后软件界面中采样 、读探管标定值 等快捷键会由灰色变亮，此时点击读取探管标定值 该快捷键，可读出探管硬件版本和软件版本号，证明已和探管正常通讯。下一步点击修改探管标定值快捷键 可读出探管编号。

7) 定向探管测试：

定向探管的测试是十分必要的，测试的目的主要是检测探管的功能以及精度是否满足要求。要注意的是，要想准确的获得探管的精度，必须在满足测试条件的环境中进行，磁液探管应预热半小时。测试主要分为三个方面的测试：采样测试、脉冲测试和流量开关的测试。

l 探管采样测试：在专用机断电情况下，用探管测试线连接好专用机和探管。打开专用机，打开软件，连接探管。

在【测试与标定】菜单项下点击“探管采样测试” ，可实时检查探管当前工

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