1、 SDI MWD 說明書一般特性：工具外徑，in4.75、6.25、6.5、6.75、8、9.5工具長度,ft(OD) 定向鉆進 定向+Gamma16.8 (加脈沖發生器接頭4.0)16.8 （加脈沖發生器接頭4.0）最大狗腿嚴重度 /100ft(OD) 滑動鉆井 轉盤鉆井12 (8”)、20 (6.75”)、28 (4.75”)7 (8”)、 10 (6.75”)、12 (4.75”)等效抗彎剛度 ODID, in(OD)4.662.25最高工作溫度 150C (302F)電池使用壽命150 小時（鋰電池）最大工作壓力20,000 psi泥漿流量范圍 加倫/分(OD)100-400gpm (

2、4.75-6.5)125-1000gpm (6.75)125-1500gpm (8-9.5)堵漏材料 顆粒最大尺寸、濃度中等粒度橋堵劑（Medium nut plug） 40lb/bbl （咨詢油田工程師）是否需要泥漿濾網需要壓力降, 水介質通過工具(OD)a. 25 加倫/分b. 500 加倫/分c. 1000加倫/分40 psi50 psi75 psi壓力脈動阻尼器調節壓力為立管壓力的30%信號傳輸起動開關停泵, 停轉盤, 開泵，傳輸信號控制方式正脈沖有線可回收不可有線回收最大鉆壓，psi不限制Downlink:泥漿流動旋轉電纜收放電磁測量允許泥漿流動允許鉆具旋轉允許電纜收放不可以電磁測量

3、定向特性:磁性工具面（MTF）/高邊工具面（GTF）轉換井斜增加至5 、井斜減少至3 工具面刷新時間快速刷新11.2秒、普通刷新14秒測量時間, 秒停泵-停轉盤-開泵，傳輸測量數據150秒(快速), 172秒（普通）測量狀態 測量時不允許鉆具滑動或旋轉定向測量點位置脈沖發生器定位鍵向下 14ft系統工具面角精度1.4系統方位角精度0.25系統井斜角精度0.15Gamma 射線探測器類型閃爍計數器(Scintillation)測量AAPI GR伽瑪測量點位置脈沖發生器定位鍵向下10.3 ft數據查詢 儲存數據實時查詢數據實時存儲光譜GR無其它振動監測監測BHA 振動，輸出振動參數鉆頭鉆壓和扭矩無

4、鉆壓和扭矩監測其它傳感器溫度傳感器電子井徑儀無井徑儀傳感器測量量程單位精度Bits傳輸分辨率井斜0-1200.15110.059方位0-3600.15120.088工具面0-3600.1590.71工具面0-3600.1572.81Gamma high res-512Counts130.0625Gamma0-255Counts72磁場強度0-100000NT9159.31溫度-50-205C80.996電池電壓6-12V41.0峰值振動1-16.5G50.5平均振動1-16.5G50.5刷新率 測 量 脈沖寬0.8 脈沖寬1.0測量（脈沖60秒延遲）1min.30s1min.52s工具面11.

5、2s14工具面（帶Gamma）20.16s25.2Gamma504.s1min.3s上扣扭矩接頭脈沖發生器接頭OD,in上扣下扣鉆鋌I/Din扭矩ftlbs4.5”大鉗鉗尾繩拉力4“大鉗鉗尾繩拉力3.5”大鉗鉗尾繩拉力7-5/8Regular91/2BOXPIN31/2750001700019000210006-5/8Regular8BOX/PIN31/2450001000011000130005-1/2Full Hole63/4BOX/PIN31/2250005500600070004-1/2Extra Hole61/2BOX/PIN213/16220005000550060004-1/2E

6、xtra Hole61/4BOX/PIN213/16220005000550060003-1/2IF43/4BOX/BOX213/161000200025003000Gamma Scale FactorsCollar SizeScale Factor6-1/26.334-4/44.22SDI MWD 簡 介 脈沖發生器接頭與普通導向工具定向接頭類似。接頭內裝入脈沖發生器，并有兩個定位鍵，定位鍵的作用是保證工具、BHA與泥漿馬達的工具面刻線一致。脈沖發生器坐在一個稱為collar spacer的套筒內，套筒坐在脈沖發生器接頭內的臺肩上。Collar spacer的作用是保證脈沖發生器能夠與定位鍵

7、相吻合。脈沖發生器內有一個螺線管，螺線管驅動導向閥，導向閥控制主閥動作，從而產生泥漿正脈沖。 SDI有三種不同的脈沖發生器適用于不同的流量范圍。如下所示：脈沖發生器接頭inches脈沖發生器流量GPM9-1/281000GMPor1500GPM1000GPM or 1500GPM125 TO 1000 OR 200 TO 1500125 to 200 to 15006-3/41000GPM125 to 10006-1/26-1/44-3/4400GPM400GPM 400GPM100 to 400100 to 400100 to 400 脈沖發生器驅動器是一個電子模塊,它控制脈沖發生器螺線管。

8、 電池模塊內裝有高能電池,為整個井下工具提供電力。 定向傳感器和Gamma傳感器裝在一個抗壓筒內, MWD控制器部分也裝在該筒內?？茖W鉆井公司的導向工具都使用同樣的定向傳感器和Gamma傳感器 脈沖發生器驅動器、電池、定向傳感器和Gamma傳感器都裝在1.75”的抗壓筒內，各段抗壓筒通過扶正器互相連接在一起。除此之外，振動傳感器和球形絲堵接在探管總成的下部。扶正器用于消除沖擊和振動，在不同尺寸的鉆鋌中扶正器是通用的。定 向 傳 感 器 加速度計測量井斜。重力是一種加速度。假如我們在彈簧上接一個重物，并垂直提著，重物將拉伸彈簧。彈簧伸長量取決于彈簧的彈性系數、重物的加速度和質量。地球的加速度稱為

9、”g”。假如我們顛倒g的方向，彈簧就會被壓縮同樣的量。這就是加速度計的工作原理。MWD有3個加速度計，即Gx,Gy和Gz，兩兩成90度角。 磁通門測量某一方向上的地球磁場強度。磁通門有兩個一模一樣的磁心，每個磁心上纏繞一個主線圈，兩個磁心上的線圈方向相反，一個二級線圈纏繞在兩個磁心和主線圈上，一個勵磁電流在每個磁心上產生磁場。磁場強度一致，但方向向反。當磁通門置于外部磁場中時（該磁場方向與磁通門方向一致），就會產生不平衡，這樣，在二級線圈內就會產生與外部磁場成正比的電壓。 通過測量由外部磁場產生的電壓就可以計算出精確的方向和當地磁場的強度（與井眼中磁通門方位相關）。磁場強度用微特斯拉（t）或毫

10、特斯拉（nt）表示。 加速度計和磁通門都輸出電壓，兩者都必須采用修正系數加以校正。修正系數用來校正量程和偏移誤差，溫度的影響，定位誤差和其它的生產過程中產生的輕微的機械誤差。修正系數存儲在EYE的存儲器中，每次校準儀器時這些數據都要刷新。儀器之所以要求有溫度傳感器就是為了當工具進行實時測量時需要些參數來修正測量數據。測量（surveys）測量值的計算是在井下儀器中進行的。井斜計算使用三個加速度計傳感器測量值；方位計算使用三個磁場通門和三個加速度計傳感器測量值；高邊工具面計算使用加速度計測量值；磁性工具面計算既使用磁通門測量值，也使用加速度計測量值；磁場強度計算使用三個磁通門測量值；重力場計算使

11、用三個加速度計測量值；磁傾角計算使用三個磁通門和三個加速度計測量值。井下儀器可以用三種模式傳輸工具面數據：1) 高邊工具面不變設置；2) 磁性工具面不變設置；3) 根據井斜角大小，從磁性工具面自動切換到高邊工具面。井斜角增加到，或減少至時工具面開始自動切換。哪個傳感器可靠1) 套管內，井斜角小于轉換角度(35)，這時會有磁干擾，磁通門測得的任何一個數據都不可靠。當井斜角小于轉換角時，高邊工具面最不穩定，所以所有的數據都不可用；2) 套管內，井斜角大于轉換角，加速度計測得值可用，比如井斜角、高邊工具面角；3) 磁場強度無效時，井斜角、高邊工具面可靠，但磁通門數據不可靠。4) 重力場強度無效。所有

12、數據都不可靠。確定測量數據是否有效： 把測得的數據報告給其他人之前，需要確定這些測量數據是否正確，檢查步驟如下：1) 所讀取的井斜角和方位角是不是與預測的一致；2) 最新的磁場強度傳輸值是否正確？在你知道你所處位置的經度和緯度的情況下，有幾個程序可用來評估這個值；3) 重力場是否正確？它應該是一個接近于1的值，并與預測值接近；4) 你是否已經輸入了正確的磁偏角和坐標偏差；5) 溫度讀數正確嗎？儀器內失效的溫度傳感器將導致錯誤的修正計算，而且所有的數據都值得懷疑；6) 測量時鉆柱是否在移動；7) 核實深度。測量計算程序必須修正深度以產生正確的剖面圖和狗腿度。電源和通訊 在地面可以與EYE工具直接

13、通訊，儀器在井下時可以通過電纜與EYE通訊。通訊方法與Scientific Drilling公司的導向工具的通訊方法是一樣的，即FSK(Frequency Shift Keying)。用FSK與EYE通訊時，由地面系統供應電力，電源線與通訊線為同一根線。 EYE儀器用一根稱為RS-485的電纜把數據傳輸給MWD控制器。 為了延長電池的壽命，只是需要定向數據時，才給EYE一起供電，MWD控制器負責電源切換。MWD控 制 器 概 述MWD控制器的作用：1) 控制對EYE儀器的數據接收；2) 測量自然伽碼射線；3) 通過監控流量計開關來控制數據接收和傳輸的時間；4) 格式化輸送給脈沖發生器驅動器的數

14、據，然后驅動器控制到地面的數據傳輸；5) 根據流量開關或旋轉開/關時間順序，調整脈沖寬度和數據傳輸順序格式。這個在地面預編的程序指的就是Talkdown；6) 測量電池電壓和工具承受的振動；7) 存儲冗余的測量數據和存儲診斷信息；8) 為地面初始化和測試儀器提供通訊接口。MWD控制器的中心部位是一個微處理器。其內部的軟件執行如上所述的控制功能?？刂破鞯闹饕M成如圖所示：處理器至其他部分自EYE部分PMT/Gamma6MB內存流量計RS-485FSK/電源流量計 當鉆柱既轉動又有泥漿通過時，流量計的作用是激活脈沖發生器。這種設計是采用一個加速度計探測由泥漿流動和鉆柱轉動在儀器上引起的輕微振動。這

15、種設計已被證明是可靠的，同時，也有利于井下儀器通過鉆柱旋轉或泵壓實現開關(talkdown)。這種設計的缺陷在于儀器的任何運動都將會引起流量計開關并開始傳輸數據。這就意味著在起下鉆過程中儀器也要消耗電能，而且，也增加了無效信號傳輸的幾率。工具操作簡要操作程序如下：1) 等到流量計探測到有泥漿流動；2) 等60秒鐘直到泵壓穩定；3) 傳輸測量數據，井斜角、方位角和工具面角；4) 若選擇Gamma數據，連續傳輸Gamma數據和工具面角；5) 按在地面設置的時間間隔傳輸狀態數據（電壓、溫度、磁場強度）；6) 流量計探測到斷流超過30秒后，停止數據傳輸；7) 從探測到斷流40秒再傳輸一組測量數據；8)

16、 回到1）。存儲器控制器部分有兩類存儲器：1) 易失存儲器（掉電時數據丟失）；2) 非易失存儲器（6MB，掉電時數據不丟失）。 易失存儲器里記錄的數據是與時間有關的儀器工作狀態。大部分地面與儀器通訊是這類記錄，如脈沖寬度變化，存儲清除等。另外，當儀器工作時，流量的開、關次數也被存儲。 在非易失存儲器里，記錄較多的是診斷數據，如流量計電壓。將來，這種存儲器也可用來存儲Gamma和測量數據。 非易失存儲器不刷新。數據存滿后，所有的數據都會停止存儲。非易失存儲器占涌3Meg空間存儲數據，剩余的3MB將用來存儲Gamma數據。振動探測器MWD控制器用加速度計的原始輸出提供兩個測量數據，一個是峰值振幅，

17、另一個是平均值振幅。兩項測量的范圍是1到16.5g（以1g遞增）。 這些測量數據的主要用途是對BHA可能產生的極度振動提出警告（尤其是對相對脆弱的MWD工具）。假如看到有高峰值，必須采取某種措施，如改變轉盤轉數或者改變鉆壓，或者兩者都要改變，直到較為正常的值出現為止。脈沖發生器驅動器脈沖發生器驅動器的作用：1. 接收來自于MWD控制器的脈沖指令；2. 用一種特殊波形電流激活脈沖發生器中的螺線管；3. 倍增電池輸出電壓以加強對螺線管供電；4. 把電壓、電流波形儲存在存儲器內以備診斷之用。MWD控制器無論什么時候需要執行器激活脈沖發生器，只要它輸出一個信號即可，這個信號的寬度和儀器設置的脈沖寬度是

18、一樣的。驅動器框圖如下所示：濕接頭螺線管驅動器處理器電容器存儲器 接地自控制器 螺線管完成某一動作的激發時間是指從加電開始到回到原來位置這段時間。對于某一給定螺線管來說，這個時間取決于負載、工作周期、輸入電量、沖程和溫度。當DC電壓加在螺線管線圈上時，電流會上升到圖示的點（a）。這種時間延遲（出現在柱塞運動之前）是螺線管電感和電阻的一種特性，要求磁通量驅動磁心來克服載荷。隨著柱塞完成整個行程并關閉間隙，會引起磁力增加，電流跡線下降。低點(b)表示螺線管已經完成了一個行程，電流跡線再開始上升達到穩定電流值。電流（A）cba 時間（豪秒） 如果螺線管上的載荷增加，需要更多的時間才能達到（c） 點，

19、如虛線所示。 如果螺線管上的載荷比它所能處理的大，那么線圈內的電流將產生一個穩定的電流值，同時跡線不會下降，因為柱塞沒有運動。 驅動器電路給螺線管提供初始電流以激發和達到穩定電流，然后接駁一個較低的電流以維持螺線管處于激發狀態，目的是完成脈沖整個發射過程。這個較低的電流叫做保持電流（hold current），而且對于減少電池能量消耗具有絕對好處。 驅動器以兩種模式工作，定時模式和智能模式。定時模式 在這種模式下，驅動器提供兩種電流波形，高電流用于打開導向閥，低電流用于保持導向閥開啟，電流波形如下圖所示. 操作員可以選擇向螺線管提供原始電流所用的最短時間和最長時間。電流(mA)1000 300

20、時間（由脈沖寬-時間決定） 時間（毫秒）智能模式 在此模式下，驅動器自動控制給螺線管的電流，在最初開啟時可提供高至1安培電流。但是，螺線管停止動作并達到穩定狀態時，高電流就停止了。與定時模式比較起來這會節省大量電能。電流(mA)1000高電流停在此處 300時間（由脈沖寬-時間決定） 時間（毫秒） 驅動螺線管所要求的電流接近電池電量的極限，為了克服這一問題，在不發射脈沖時電能會慢慢存儲在電容器里，并直接從電容器放電而不是從電池放電。 驅動模塊里的存儲器儲存每一個脈沖電流、電壓形圖。假如脈沖有問題，在解決問題時，這些診斷數據是很有用途的。存儲器有覆蓋特性，只保存最新形圖，這個存儲可存儲24小時的

21、測量數據。電 池概 述電池盒包含6節DD標準的鋰-鋅-氯化物電池。電池是鋰陽極、碳陰極、氯化鋅電解液。每節電池名義電壓3.6V，6節電池連在一起就有21.6 V (63.6V)名義電壓，由于受其它因素影響（以后要討論）實際電壓要略低一些。井下儀器的電壓通常是接地測量，儀器本體通過抗壓桶直接與地面相連。溫 度 電池筒的最大工作溫度是150（300F），超過這個溫度，電池可能會泄漏，產生危險。 電池溫度低于冰點的話，電壓會下降，一旦電池再次恢復溫度，電壓也會恢復，但是電池壽命會縮短。應該采取預防措施以確保電池不會受凍，即使在運輸過程中也不應受凍。加載和存放壽命新的或未使用過的電池壽命可達10年。全

22、新的電池在使用之前，必須被激活或者降負荷。加載時，新電池電壓低于額定電壓說明電池是好的，這是由于陽極周圍有一層氯化鋰鈍化層而使電池內的電解液的反應速度減緩了。 在電池筒正負極之間接一個75的電阻來卸載。當電流通過電阻時，鈍化層被打破，電解液反應速度加快，電壓就逐漸升高達到額定電壓。這個過程通常是指破鈍（de passivating）。重新達到穩定電壓所需時間取決于電池存留電能和所經歷的溫度循環。在處理這些電池之前，你必須閱讀并理解SDI安全程序電池連接電池筒里的每節電池上都接有一個二極管，作用是避免一節或多節其它電池把電能加到它里面。電池筒有一個5A的保險和一個終端保護二極管。電流通過二極管時

23、會有一個較小的壓降，二極管會進一步降低額定電壓大約到21V。5A保險電池壽命電力與通訊操作者可有幾種選擇來做指定測量，為了配置適于某種測量的儀器，就要求有一種與儀器進行通訊的方法?？茖W鉆井公司在它的有線儀器上使用相同的通訊方法（稱為FSK-frequency shift keying）。為了節省儀器內的電能,把一個外部電源加在了通訊線上。外部電力和通訊是通過脈沖發生器頂端的濕接頭傳輸的。外部電源經由地面系統時,用一個穩壓二極管把它和電池電源隔斷。下圖所示為工具內電力分配：WMD控制器中的處理器和EYE 儀器之間的通訊是經由一根RS-432系列線，以9600 Baud傳輸。工具方塊圖測驗1） 電

24、池筒和單節電池提供的額定電壓各是多少？2） 不關閉條件下，沒有流體流動或運動時工具能維持最小時間是多少？3） 電池加載的目的是什么？4） 起鉆換鉆頭后，工具坐在卡瓦上，你在檢查工具時，你能聽到脈沖發生器以正常頻率發出的沖擊聲，但是沒有泥漿流動。為什么？5） 列出7個步驟來判斷某個測量是否準確。6） 指出4種磁干擾可能來源。7） 定向傳感器的修正系數儲存在哪里？8） 司鉆從下述鉆具組合中采集了一組測量：鉆頭測深10.112ft，測點深是多少？ 鉆頭1.00，轉換接頭1.24，穩定器3.12，轉換接頭1.68，NMDC30.24，脈沖發生器接頭4.75，Monel 30.11。9） 鉆進幾小時后，

25、定向井工程師開始懷疑你的測量數據。最新測出的H-Total磁場強度比以前測得的都要高出25%，你怎樣解釋？Pulser Chapier 3內 容概 述脈沖發生器原理 概述脈沖發生器原理 詳述濾 網脈沖發生器工作原理概 述 泥漿脈沖MWD儀器上的脈沖發生器是正脈沖型，最基本地，它包含一個凡爾，凡爾被驅動時，限制部分泥漿流入鉆柱。隨著正壓力脈沖通過，地面壓力計將監測到這個脈沖。脈沖發生器原理簡述 脈沖發生器包括兩個主要部分。一個是主閥，另一個是導向閥總成。主閥桿上安裝一個彈簧，彈簧的作用是關閉主閥。因此，工具中沒有泥漿流動時，主閥處于關閉位置。 下面3個圖簡要描述了脈沖發生器工作過程。圖（1）表明

26、了沒有泥漿流過脈沖發生器時的狀態。圖（2）表明有泥漿流過脈沖發生器時的情況。但是，執行器沒有產生脈沖。鉆井液壓力向下推動活塞克服彈簧阻力，活塞向下拉動凡爾，使泥漿流過。圖（3）表明了工具需要產生脈動時的狀態，導向閥開啟。 有個小孔貫穿主閥總成，它把脈沖發生器上部的壓力和驅動活塞背部的壓力聯系在一起?；钊慕孛娲笥谥蓖ㄩy座截面。導向閥開啟，作用在主閥上的壓力與作用在活塞背部的壓力一致。因為活塞的面積大于閥座面積，活塞總成將向上移動。脈沖發生器原理詳述脈沖發生器有兩個主要特性：1） 控制脈沖高度，保證在整個流量范圍內脈沖高度都接近常 數；2） 需要很少的能量來驅動脈沖發生器，約10W。 要理解這兩

27、個特性的作用是什么，需要更詳細地看一下脈沖發器的工作過程。下面分別對三種狀態進行解釋。無流量，無脈沖執行器總成包括螺線管、導向閥、溢流閥和一個壓力補償器。壓力補償器包含一個彈簧，彈簧要根據三種不同的脈沖發生器流量范圍而更換。螺線管和壓力補償器裝在一個壓力補償腔內，腔內充滿油。一個浮動活塞對由溫度、壓力和排量的變化而產生的誤差進行補償。有流量，無脈沖1、開泵時，壓力向下推動主閥以克服彈簧的阻力（黑箭頭）；2、泥漿流過主閥座，并在主閥上產生一個小壓力降；3、驅動活塞兩邊的壓力是一致的P2；4、沒有泥漿流過主閥中心的小孔和導向閥總成。有流動，有脈沖1、 螺線管被擊活時，導向閥開啟，溢流閥關閉；2、

28、主閥上的壓力降與驅動活塞背面上的壓力降相同；3、 驅動活塞受力面積大于主閥受 力面積，所以活塞向上移動， 主閥將移動到關閉位置；4、 此時有泥漿流過主閥中心孔和導向閥；5、 在沒有壓力控制的情況下，主閥將移動到極限位置（即關死位置）。但是，彈簧使溢流閥維持這個壓力，這個力是由閥面積和彈簧力決定。一旦達到這一控制壓力， 溢流閥將打開旁通掉泥漿，這樣控制壓力在整個流量范圍內將保持接近常數。反過來，這將在活塞上產生一個常力，這個力會推動閥體關閉而產生一個接近常數的壓力降。濾網 濾網安裝在主閥上，防止泥漿材料堵塞導向閥總成。 假如濾網本身堵塞了，工具就不會產生脈沖。 為防止濾網被附著物膠結死，脈沖發生

29、器從接頭中取出前要用清水浸泡。地面系統地面系統的主要作用是把壓力脈沖轉換成定向數據。輸入： 輸出：立管壓力 井斜方位、工具面、磁場強度泵傳感器 地面系統 Gamma深度 振動具體地說，地面系統包括：1 輸入傳感器信號調節立管壓力傳感器泵活塞傳感器（降噪）深度編碼器（Gamma深度）MWD工具存儲器2 由以下部分探測脈沖消除dc壓力分量濾掉不想要的頻率減小泵噪音壓力轉換和脈沖轉換關聯3 解碼脈沖數據形成最終測量參數4 把數據存儲到文件中5 輸出數據：鉆臺顯示器計算機屏幕打印機繪圖儀 地面系統的兩個主要組成部分是多系統界面接口箱（MSI）和一個便攜機。 所有信號調節功能由MSI完成。實際上MSI

30、是一臺電腦，有各種專用面板用以完成數據查詢和輸出控制功能。 MSI的主要功能：1 供電并測量井下儀器傳輸到立管壓力傳感器上的信號，并傳給PC機；2 供電并測量泵傳感器，并把信號傳給PC機；3 供電并測量深度編碼器，并傳給PC機；4 把PC機處理過的信息輸送到鉆臺顯示器上；5 與儀器直接通訊，便于設置和撤消存儲數據。 MSI 立管壓力傳感器 鉆臺顯示器 泵傳感器 深度顯示器 深度編碼器 工具存儲器 電腦 打印機/繪圖儀立管壓力 立管壓力傳感器工作方式與拉力計工作方式類似。它包含電壓處理電路、電流測量、精密探測電路。立管壓力會引起一個振動板偏移，這種偏移由一個半導體電橋和放大器探測到。電橋放大器把

31、信號輸出到一個電流控制電路上，電路再把輸出的信號送給MSI。傳感器工作范圍是 1040V DC，它由MSI提供24VDC電壓，立管壓力傳感器輸出一個4-20mA之間的電流給MSI，這個電流代表03000psi或05000psi的壓力,這要根據選用哪種傳感器而定。這個4-20 mA電流信號被MSI中的模擬-數字轉換器數字化之前，轉換成0-10V的電壓。 壓力（psi） 3000psi傳感器， 5000psi傳感器 上圖顯示了壓力和兩個傳感器中的任一個的輸出電流之間關系。確定特殊壓力的電流輸出，采用如下公式： 電流（mA）=(16/壓力范圍壓力)+4例如，立管壓力為2500psi，用5000psi

32、 傳感器時輸出電流是: 電流（mA）=（16/50002500）+4= 12mA 下圖顯示了立管壓力信號完整的流程圖。 壓力傳感器和泵傳感器可以插在兩個Y型接頭中的任何一個上。 傳感器安裝應盡可能地靠近泥漿主流道，而且要與地面平行。 壓力傳感器有間距調整功能。返回到車間后，把傳感器接到MSI上，邊觀察Mfilt屏幕，邊旋轉傳感器上0旋鈕調到0，把enerpac接到傳感器上，仔細升壓到3000psi或到5000psi。調節間距螺絲直到Mfilt屏幕上的讀書是3000psi或5000psi。 不要碰壓力傳感器上的簧片，有可能弄壞它或改變它的校正值。泥漿泵傳感器 泵傳感器的作用就是測量泵活塞桿的運動

33、以確定泵噪聲的壓力波形。這個波型變成了較弱的立管壓力，并保存在MWD脈沖中。傳感器的第二個作用是測泵的沖數。這個傳感器包含一個單片加速度計和安裝在印刷電路板上的信號調整電路。傳感器總成裝在泵的一個活塞桿上。加速度計輸出一個電壓，這個電壓與活塞桿的擺動次數成正比。傳感器內的電路把這個電壓轉換成4-20mA的信號。如果泵在運轉，傳感器輸出正弦波。正弦波的頻率就是泵沖。地面系統用這個信號去清除泵產生的噪音。在地面設備中輸入每沖的泥漿桶數。泵排量就會以加侖/分計算并顯示出來。下圖表示了泵狀態信號的流程：深度傳感器 深度傳感器通過測量接在鉆機鉆速記錄儀上的的線纜的運動來監測方鉆桿的位置。轉輸器是一個光學

34、軸編碼器，把軸運動轉換為一系列方波。軸編碼器裝在輪的軸瓦上，這個輪與鉆速記錄儀線纜相接。傳感器需要5V和24V的電壓，傳感器輸送給MSI的信號如下： 通過計數這兩個信號的脈沖和頻率，就可以計算出傳感器輪運動的距離和速度，進而，計算出方鉆桿位置。 運動方向、增加或減少的深度，是通過測量兩個信號相位差來確定的。 在Mlink軟件里輸入修正因子133.3點/ft每轉，輪每轉一圈，會產生3ft的深度變化。要是用公制，該因子為437.4點/m。 除了傳感器以外，一個顯示深度和機械鉆速的本地顯示器也可接在MSI上。下圖所示為深度編碼器信號流程：鉆臺顯示器 鉆臺顯示器由以下幾部分組成，一個圓形的液晶顯示屏（

35、LCD），等分成120份，兩個字母-數字液晶顯示屏，每個屏8位數。LCD的每一個格代表工具面角3。通過一個標準的RS-232串聯接線板把數據傳輸給顯示屏。最小輸入電壓7.5V,最小電流20mA。第一次加電時，鉆臺顯示器會自檢。1）字母-數字顯示屏上的所有數字都要從0到9檢測一遍；2）LCD上的每一個格都要依次打開；3）LCD上的每一個格都要依次關閉；4）內部操作系統的版本號顯示在字母-數字顯示屏上。 自檢過 程大約需要6秒鐘，然后準備接收和顯示數據。 顯示器需3根線，即電源線、RS-232串聯線、接地線。串行數據以1200baud 、8bits發送,無奇偶性，一個停止位(8N1)。鉆臺顯示器信

36、號流程圖工具通訊 應用FSK技術通過濕接頭與工具直接通訊。FSK通過動力線纜用2個或更多個獨立頻率發送數字信號，這些頻率集中在極窄的波段內。這是一項用電話線通過調制解調器與計算機通訊的技術。 兩個不同頻率代表二進制1和0，中心頻率是1820KHz。為了減少所用線纜和接頭數，動力線纜與通訊線纜合二為一。下圖為加載在直流動力線纜上的兩種頻率。地面設備接線圖測驗1、 壓力轉送線上的額定電壓是多少？2、 壓力轉送線上的額定電流范圍是多少？3、 如果要求顯示9 ft的附加深度，深度傳感器轉輪要轉幾圈？4、 供給泵活塞傳感器的額定電壓是多少？5、 泵活塞線纜上的電流范圍是多少？6、 計算機屏幕上不能顯示正

37、確沖數/分，你認為出了什么問題？7、 在安裝或拆除壓力轉換器時，你認為該提出怎樣的安全警告？8、 安裝泵活塞傳感器是你提出怎樣的安全警告？9、 泵運轉時，你的計算機讀數為QP9I，你怎樣做？10、 供給深度追蹤傳感器的額定電壓是多少？11、 把5000psi轉送器上的1536轉換成mA，3000psi轉送器上的9.33mA轉換成Psi。電信學基礎信號特點 信號是隨時間變化物理參數。實現世界充滿各種不同的信號。電信號、無線電信號、壓力信號、熱信號和機械信號。醫生測出的人的心臟跳動所產生的信號稱脈搏。對著話筒講話會產生聲音信號和電信號，它們通過電話線把聲音傳送到數英里以外的另一部電話機上。由于立管

38、壓力的改變，泥漿脈沖發生器的脈沖會產生一個信號。 物理參數變化的頻率、強度有自身的特點。有兩大類信號：周期信號和非周期信號。周期信號是有規律地、精確地以特定的間隔重復的信號，如下圖所示的正弦波。正弦波是一種最簡單的周期波。另一種周期信號是方波。與泥漿脈沖信號同步的方波脈沖是周期信號。而非周期信號通常是隨機的，不重復的信號。真正的非周期信號從來都不重復。 圖 略 如上所述，周期信號以特定的間隔有規律地重復。信號完成一個重復或循環過程叫周期。在一個特殊時間段內出現多少個循環叫頻率，頻率用每秒多少個循環表示或叫赫茲（Hertz），等于周期的倒數。 F=1/T 信號的振幅表示信號的強度或能量。泥漿脈沖

39、信號的振幅是壓力脈沖的高度。周期信號通常用專業術語振幅和頻率表示。美國室電墻壁插座輸出的標準交流電是60Hz、120V，英國為50Hz、240V。 下圖是一個周期為5秒、頻率為0.2Hz的正弦波。圖 略 脈沖寬度是信號周期的一半。周期是脈沖完成一個起伏過程所用時間。目前，泥漿脈沖MWD工具采用2個脈沖寬度，0.8s和1.0s。用下列公式計算脈沖頻率：f=1/(脈沖寬x2);例如，脈沖寬為0.8:f=1/(0.8x2)=0.625脈沖寬為1秒時，頻率為0.5Hz。時間域和頻率域 回想一下由于變化而產生信號的任何一個物理參數。這個信號既可以在時間域內表示，也可以在頻率域內表示。 在時間域內，信號表

40、示為物理參量相對于時間的振幅變化。Mfilt屏幕上脈沖數據圖形采用時間域。 在頻率域內，信號描繪成與頻率相關的能量變化，這是產生的圖形指的是能譜密度圖(PSD)。頻率域僅是一種觀察信號特點的不同表示方法。在時間域內的所有信息在頻率域內都有，只是觀察的角度改變了。 下圖所示為一正弦波，周期5s、頻率0.2Hz，分別在時間域和頻率域內表示。 為了弄清楚在時間域和頻率域兩個方面信號分析的重要性，首先我們考慮以下傅利葉級數。傅利葉一百多年前就證明了自然界的任何信號都可以唯一地表示成不同頻率和振幅的正弦波或余弦波的組合。 這個概念的意思就是任何一種信號不管隨機與否，都可以通過把特定的正弦波信號疊加在一起

41、而產生，相反，這個信號也可以分解并用所有的正弦信號波來表示。因此，我們可以把一個信號，如立管壓力信號，分解成不同頻率單元以進行分析。 例如，立管壓力變化有許多原因，泥漿脈沖凡爾、泵、鉆柱旋轉和鉆頭扭矩，都產生振動。這些振動疊加在一起就產生了傳輸給解碼器立管壓力信號。這個最原始的數據信號在頻率域內存儲在不同的分量中。 然后，解碼器把包含泥漿脈沖信號部分分隔離開并丟掉其余信號。 下圖是原始信號時間域曲線，時間域曲線圖解釋了振幅和波形，但看不到信號的各種頻率。 P52頁圖略 下圖表示的是頻率域內同一個立管壓力信號。圖形所示頻率從0.1Hz到10Hz,能量包含在每一個頻率當中。 圖 略 傅立葉展開 為

42、了幫助理解傅立葉理論，任何信號都可表示成一系列正弦波或余弦波的組合。我們以方波為例，傅立葉認為，一個已知頻率（f=0.2Hz）的方波，可以用如下展開的正弦波之和表示：0. 2Hz方波=sin (0.2Kt )+1/3sin (3x0.2Kt)+ 1/5sin(5x0.2Kt)+1/7sin (7x0.2Kt)其中：K=2 t =時間 任何一個周期波都由一個固有頻率和它的諧波分量組成。上面是展開以正弦波開始，這個正弦頻率波與方波頻率相同。這個頻率是信號里邊最低、最強的一個頻率，它稱固有頻率。加在固有頻率上的依次是較高頻率的正弦波，這些正弦波是固有頻率的奇整倍數。這些奇整倍數正弦波稱為信號的奇整倍

43、。 下圖所示為各分量一步一步地加在一起而形成方波傅立葉展開。當每一個整數倍方波加上去時，波形越來越接近方波。 圖 略 假如開限展開，那么波形將接近完美的方波。 下面的圖形表示了時間域和頻率域中的理想方波。 形成方波的整數倍頻率數趨于無限。 圖 略 解碼器通過使用一個或多個濾波器把泥漿脈沖部分頻率隔離掉了。濾波器 濾波器是信號處理工具，它們用頻率域原理設計，在時間域工作。 通過對某個信號的所有頻率采取不定捕獲的方法，濾波器隔離某一特殊范圍內的頻率并對其產生作用。所使用的捕捉或高于或低于，著取決于濾波器的用途和設計，比一大的gain 指的是倍增器，比一小的是衰減器，對一些頻率使用1或大于1的gai

44、n 會導致這些通過濾波器。對殘合頻率使用小于1的濾波器會導致這些波被濾波器反射在濾波器后存留的信號就是所有通過濾波器的頻率蘭和X下面列出幾類濾波器和它們的功能描述：（Page 5559頁略）Page 60泥漿脈沖信號編碼表示工具通常傳輸入下數據頻率定向工具面（自動，HS或M）主同步測量同步測量數據主同步工具面工具面工具面工具面工具面工具面定向r工具面（自動、Hsonm）主同步測量次同步測量數據主同步HTFr接頭同步工具面工具面R工具面工具面R工具面該頻率每15分鐘插入一次主同步STAT接頭同步工具狀態頻率每15分鐘插入一次主同步STAT接頭同步工具狀態傳輸系統是很靈活，而且，許多傳輸項可根據用

45、戶要求定做。Page 61測量數據 測量采用如下所示的8個傳輸格式，井斜、方位要求2個詞，因為這些值要求輸高精度值。 圖 略 狀態字節定義如下：I=工具面模式0是HS，1是MTFH=磁場強度越達極限V=振動超過極限主同步 主同步完成兩個功能，保持傳輸開始時的軌跡，也分配所后的與工具關聯的信息。因此，有兩類主同步和磁性工具面同步。兩種主同步形式如下：HIFMTF次同步次同步主要用于告訴地面系統隨后而來的是什么類型數據。有8種不同的次同步：CSLIR 測量數據STAT工具狀態，電池電壓，工具溫度和磁場強度HTFGAMMArMTFGAMMAr+振動VIBS振動數據，平均和最高ERR錯誤信息STOP傳

46、輸結束HTOT是磁性測距修正產品的特殊同步。數據格式 每種數據傳輸都可有128種獨特的脈沖形式，每種形式都代表正在傳輸的額數據值。 128種形式是經過仔細選擇以達到成功解碼。挑選這些形式所采用的一個原則是至少保證開機時間和關機時間一樣長。這減少了脈沖彼此混合的機會和擾亂時鐘正常程序。 工具能傳輸幾項不同的數據，如下圖顯示了這幾項數據項的字節數。 表 略 每個測量的傳輸協議都由下式計算： 協議=量程2例：正常工具面的協議是=360/128=2.81所有測量的傳輸協議如下： 表 略 更換時間 更新時間易于計算，因為工具面數據是一個命令長，一個命令14個脈沖寬，1/2秒脈沖的更新率是140.5=7秒

47、。1秒脈沖寬，更新率是14秒，測量的傳輸時間是8個命令14脈沖寬，1/2脈沖寬傳輸時間是56秒。1秒脈沖寬，傳輸時間是1分52秒。 圖 略 探測解碼：下面是信號解碼和解碼過程的概況：探測器解碼器原因圖略 MSI提供個解碼程序的數字壓力數據叫Mfilt。第一步是去掉高的背景壓力，泵Subtraction Routine 去掉由泥漿泵產生的信號，低通濾波器通常用來去掉保持在信號中的高頻率噪音，最后，匹配相關濾波器完成主要任務識辨脈沖和解碼數據。 泵Subtraction Routine 以兩種不同方式工作。開泵后最初的60秒井下工具不傳輸任何脈沖。這給地面系統提供了一個測量沒有脈沖存在的泵特性的機

48、會。 使用者可對Pump subtraction routine 進行三方面調整，低、立反彈泵周期和曲線圖改編時間常數。泵周期給軟件一個推測，推測與泵噪音周期相關。這兩個數應該保持1：4，例如：假如低反彈周期設置為0.3，較高反彈應該設置1.2，高反彈周期設置為0時，有效地關掉subtraction ,有時pump straction 反而有害，尤其是對于難于控制泵速的那些泵，工具開始產生脈沖后，圖解匹配常數是泵subtraction routine 最新時間70秒。這樣長的錯誤，通常為逐漸改變泵特性留于足夠的時間。相關解碼器 下一步是相關或匹配濾波器解碼器，相關探測與用眼睛解碼類似，而且用128個從0到1的理想的脈沖形狀，確定最適合的一個匹配接收到的脈沖形狀來完成解碼。相關解碼顯示一個測量，這個測量怎樣逼近它發現的最適合的脈沖形狀，并以百分比形式顯示出來。 探測開始后，程序自動調整三個設置點，它們是較低、較高反彈