【摘 要】 無線隨鉆主要的特點就是能夠在鉆井的過程中完成測井的工作。無線隨鉆具有結構簡單、操作方便的特點，在鉆井工程中有著較為廣泛的應用，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。本文對無線隨鉆的工作原理及關鍵技術，并對其在鉆井實踐中應用及改進進行了分析。

【關鍵詞】 無線隨鉆 ?鉆井時間 ?技術改進

隨著鉆井技術的發(fā)展和對鉆井要求的提高，各種各樣的測斜儀器相繼出現(xiàn)，不同的測斜儀器分別具有不同的優(yōu)缺點，適用于不同的場合。無線隨鉆在鉆井行業(yè)中已經(jīng)得到了較為廣泛的應用，屬于較為先進的測量工具。隨著鉆井技術的不斷發(fā)展與對鉆井技術的不斷提高，對井斜測量的要求也不斷提高。無線隨鉆具有操作方便、費用較低及適應性較強的特點，在鉆井實踐中有著極大的好評與應用。隨著無線隨鉆應用范圍的擴大，其所面臨的井下環(huán)境與鉆井工況都更為復雜，無線隨鉆在實踐應用的過程中也出現(xiàn)了一些問題，本文對其實踐應用及改進措施進行了分析，為無線隨鉆的完善提供了參考與借鑒。

1 無線隨鉆概述

1.1 無線隨鉆的工作原理

無線隨鉆屬于測斜儀器，主要是依靠精密機械對井斜進行測量，通過井液脈沖技術對信息進行傳輸。無線隨鉆的功能主要是對直井進行無線隨鉆測量井斜，主要的結構組成包括井下儀器、地面信號接收系統(tǒng)、井下與地面信息傳輸系統(tǒng)等。井下部分主要用來測量井斜和產(chǎn)生脈沖信號，地面部分主要是接收信號，從而讀出井斜數(shù)據(jù)。

1.2 無線隨鉆的關鍵技術

第一，測斜技術。主要是通過精密機械對井斜進行測量，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，可以通過擺錘掛合階梯環(huán)來對井斜進行確定與測量。第二，控制技術?？刂萍夹g主要指的是在將測斜機構所測得的井斜信息向宜偏移量轉(zhuǎn)換與放大的過程中，依據(jù)井斜信息的不同選擇不同的脈沖信號。第三，信息傳輸技術。通過控制信息對井下儀器的脈沖發(fā)生器進行控制，從而促進鉆井液產(chǎn)生壓力方面的變化。第四，密封技術與潤滑技術。密封技術與潤滑技術指的是將關鍵儀器密封在一個外殼中，使得殼內(nèi)的壓力要略高于外部壓力，只能夠讓潤滑油外泄而確保外部物質(zhì)不能夠進入儀器中，通過潤滑油的作用降低零件之間存在的摩擦。

2 無線隨鉆在鉆井實踐中的應用及完善

2.1 無線隨鉆在鉆井實踐中的應用

無線隨鉆具有耐高溫、抗高壓、適應性強、隨鉆測斜等特點。首先，操作簡單。無線隨鉆為純機械結構，不需要電源及相關的復雜電路、電子元件等，在使用的過程中操作非常簡便。其次，測量所需時間段。利用無線隨鉆對井斜進行測量的過程中，所需時間僅為3-5分鐘，測量的結果即時就能夠進行顯示。第三，適應性較強。在高溫井、深井中都能夠運用，滿足了特殊井井斜測量的需要。最后，測量結果穩(wěn)定可靠。無線隨鉆是接卸結構，不存在溫漂等情況，測量結果非常穩(wěn)定，而且較為準確。

其適用的場合主要包括：第一，深井、超深井、高溫井、高壓井中進行應用，對這些較為特殊的井的測斜問題進行了解決;第二，與防斜糾斜鉆進行配合使用，促進了隨鉆監(jiān)測的防斜效果與糾斜效果;第三，在山前、高陡構造中的易斜井中進行應用，隨鉆對井斜的變化進行檢測，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。無線隨鉆先后在我國煤田的350多口井中得到了應用，推廣儀器150多套，取得了非常良好的應用與推廣效果。

2.2 無線隨鉆在鉆井實踐中的完善

2.2.1 實踐應用中抗沖刷能力的改進

無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，在與鉆井液進行接觸的過程中不可避免的會遭受到?jīng)_刷，其中脈沖發(fā)生器受沖刷的影響最為嚴重。脈沖發(fā)生器是無線隨鉆中的關鍵組成部分，一旦出現(xiàn)故障將導致無線隨鉆無法繼續(xù)工作，甚至還會對儀器的壽命造成影響。

通過研究可知，金屬材料在受到含有固體顆粒的流體沖刷時，磨損率與流體流動速度之間存在著一定的關系，當流體的流動速度達到臨界速度之后，磨損率會明顯升高。脈沖器在發(fā)送脈沖信號的過程中，脈沖頭與脈沖環(huán)之間的流速達到最大，而且在脈沖頭下方會出現(xiàn)較為嚴重的渦流，從而對脈沖器造成較為嚴重的沖刷，導致其出現(xiàn)故障。

針對這種情況，要對實現(xiàn)對脈沖環(huán)與脈沖頭結構的優(yōu)化，實現(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，要對脈沖環(huán)與脈沖頭的材料及加工工藝進行完善，促進臨界流速的提高，從而實現(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 實踐應用中抗沖擊性能的改進

當儀器在尺寸較大的井眼中進行鉆進時，由于鉆井液的排量比較大，導致對儀器的沖擊也比較大，儀器在沖擊之下會出現(xiàn)振動甚至引發(fā)故障。通過對故障的原因進行分析可知，主要是由于儀器的阻尼系統(tǒng)性能不能夠適應井下工況的需要，從而導致內(nèi)部零部件出現(xiàn)故障。當鉆井泵在工作的過程中，流速較高的鉆井液會對脈沖軸造成沖擊作用，導致與脈沖軸相連接的構件遭受到損壞，從而導致儀器出現(xiàn)故障。針對這種情況，在對其進行改造的過程中，要依據(jù)實踐中鉆井液的流量對脈沖軸受到的沖擊力進行確定，然后通過對阻尼環(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 實踐應用中脈沖信號的衰減

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

P=P0exp（-）

作者簡介：高偉（1980—），男，漢族，寧夏西吉人。2012年7月畢業(yè)于長安大學，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，鉆探技術員，主要從事地質(zhì)勘探及地質(zhì)鉆探工作。