随钻声波相控发射声系研究
石油勘探开发中的随钻测井技术探究
石油勘探开发中的随钻测井技术探究摘要：随钻测井技术是一种高科技手段，是指在进行钻井作业的同时进行地层的测定和监测，为石油勘探和开发工作提供了非常有力的技术支持。
总之，随钻测井技术在我国石油勘探开发中具有重要的应用价值，可以提高勘探和开发的效率和成果，同时也可以降低勘探和开发成本。
随着技术的不断发展和完善，随钻测井技术的应用前景将会变得更加广阔。
关键词：石油勘探；随钻测井技术；地质前言在石油勘探开发的工作中，随钻测井技术已经成为一项十分重要的技术，可以获得钻井过程中的实时数据，方便开展钻井的控制工作。
本文分析随钻测井技术的技术特点和发展状况，然后研究该技术如何在石油勘探开发中应用。
通过研究，帮助技术人员深入了解该技术的特点和关键技术，有效应用在石油勘探和开发中，提升石油的开发效率，满足国家对油气资源的需求。
1随钻测井技术随钻测井技术是指在进行钻井过程中，在钻进的同时进行地层测定和监测，通过测量地质参数来了解井筒和地层情况，包括测量井筒内外径、地层压力、井段的物性、电性、成分等多种参数。
随钻测井技术的主要设备包括测井仪、数据采集器、计算机控制系统等。
随钻测井技术的优点是实时性高，能够及时提供地层、井壁等信息，支持即时决策；连续性好，即实时收集和传送信息，能够在钻井过程中持续提供实时信息；安全性高，避免了人工进井测井所带来的危险性；测井质量可靠，避免了人工测井中带来的误差和不确定性。
同时，随钻测井技术可进行多参数、多地层测量，大大提高了勘探和采油的效率。
随钻测井技术在石油勘探和生产中广泛应用，可以实时掌握井筒和地层的物性、成分、流体条件等信息，有助于提高探气、采油效率；并可依据测量数据调整钻头尺寸、钻进速度等参数，提高钻井效率及钻井质量。
此外，随着随钻测井技术的深入研究，它可与其他技术结合进行分层定位、储层精准预测、油田开采模拟等工作，实现现场实时数据流和模型流的结合提供更全面的数据分析，进一步提高了勘探效率和生产效益。
随钻声波测井仪器发展现状与展望
随钻声波测井仪器的发展现状与展望摘要：调研国内外几大石油公司的主流随钻声波测井仪器的发展历程，和未来的设计构想，总结了主流随钻声波测井仪器的特点，对比了不同仪器间的优缺点。
主要分析了不同随钻声波测井仪器在纵波测量、横波测量的发展历程，以及仪器进步的历程，分析总结了以往主流测井仪器的优势和不足，提出了以后随钻声波测井仪器需要改进的问题和缺陷。
随钻纵波仪器中的隔声设计师实现纵波测量的关键，而横波测量则主要采用单极子、偶极子和四极子等方式今夕测量，目前各大石油公司正在研究如何在偶极子和四极子的测量中获取横波信息。
几年来对于随钻声波测井的研究发现，从偶极子中获取地层的横波信息是有可能的，但随钻仪器的偏心限制了这种设想，另外总结了随钻测井的环境影响因素也会对提取横波信息产生很大的影响。
关键词：随钻声波测井测井仪器发展随钻测井技术是一种全新的测井技术，主要伴随着水平井和大斜度井的发展而发展起来的一种测井技术，它不同于电缆测井技术，随钻测井技术与钻井技术，测井技术，油藏描述，地质导向等等多个学科技术融为一体，能够在钻井的同时完成测井工作，因此与以往电缆测井相比，减少了井场中钻井和测井分开耗费时间的缺点，在钻井的过程中完成成测井，可以大幅节约成本。
另外由于是在钻井的同时完成测井工作，因此减少了地层暴露的时间，以此随钻测井往往不受泥浆侵入的影响，避免了电缆测井受到泥浆侵入的影响，或者泥饼的影响，因此随钻测井能更接近地层真实的情况。
因此后来也开发出了随时间推移测井等方式，来研究地层的侵入情况，研究泥浆的侵入机理。
另外在一些特殊的地质环境中，如高压地层或者薄油层，隐蔽油气藏等地质条件下，随钻测井是唯一可选的测井方式，据几大石油公司的随钻业务统计，在海上钻井业务中，随钻测井的使用比率达到了90%以上，几大石油公司的随钻业务产值已经占到了其测井服务产值的30%以上，几年来随着陆地上水平井盒大斜度井的开发，随钻测井技术在陆地上服务率已经飞速上涨，国内测井界专家经过评估之后均认为随钻测井技术是21 世纪初中国油气关键技术之一。
大位移井固井质量测井方法的研究
192大位移井具有井深（6000米以上）、井斜大（超过70度）、稳斜段长（超过3000米），水平位移长（大于4000米）等特点，给测井施工带来了巨大挑战。
大位移井一般采用增效射孔、多层合采的完井施工技术，为确保射孔开发井段的固井质量良好，需对其进行固井质量测井评价，通过测量结果实时优化射孔井段。
传统的靠仪器自重受阻力较大，往往很难下到位，主要原因为大稳斜段易堆积泥浆的残留物，对仪器产生较大阻力，使得仪器难以下放到目标深度，要使电测仪器下行，必须克服电测仪器与套管内壁间的摩擦力、电缆上提力、钻完井液浮力、钻完井液对仪器及电缆粘力等多种阻力，随着井斜角的增大，仪器靠自身重力克服各种阻力下入到位的难度越来越大。
为使仪器顺利到位，需要改变现有的作业模式，借助外力将仪器输送到位，现阶段主要采用两种手段：爬行器传输和钻杆输送，不同的施工方式，需要使用不同仪器，对环境要求也不一样[1]。
1 固井质量的测井方法研究1.1 爬行器传输固井质量仪器目前常用的爬行器种类分为两大类：轮式爬行器和步进式爬行器，国内外各大厂家都在生产制造，其中性能比较优越为斯伦贝谢的 UltraTRAC 轮式爬行器和国内715所生产的HKTRAC轮式爬行器，以斯伦贝谢的技术产品对比分析，见表1：表1斯伦贝谢的技术产品对比分析步进式 轮式图1轮式爬行器具有更高的耐温性能和牵引力，但步进式爬行器的越障能力强，各自的优缺点十分明显，都可以传输直读式固井质量测井仪。
爬行器的爬行速度主要受电缆与套管的摩擦力和仪器与套管的摩擦力影响，在相同电压电流情况下，摩擦力（负载）越大，仪器爬行速度越慢。
当负载较大时，可通过地面系统增大仪器电流加快爬行速度，但电流必须控制在一定范围内，否则容易烧损仪器[2]。
从现场实际作业情况看，爬行器开始工作后工作电流随着井深的增加逐步增大，若阻力大于爬行力，则会超过爬行器工作电流极限，通过地面系统检测驱动轮空转打滑，主要的原因为：（1）井底附近套管壁上不干净导致阻碍力增大；（2）随着深度增加，泥浆在套管壁上沉淀，导致电缆摩擦力增大。
随钻测量系统前沿技术浅析及发展思考
随钻测量系统前沿技术浅析及发展思考陈晓晖中石化石油工程技术研究院钻井工艺所，北京１００１０１摘要：如何丰富随钻测量参数、提高信号传输性能以及开展近钻头测量是目前随钻测量领域研究的重点。
本文着重介绍了随钻测量领域在参数测量、传输等方面的一些先进技术，分析了目前国内随钻测量技术存在的不足，并提出了对中石化石油工程技术研究院随钻测量技术发展的认识和建议关键词：随钻测量；测量参数；近钻头；传输性能；发展趋势Ｂｒｉｅｆ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｔｈｉｎｋｉｎｇ ｆｏｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｗｈｉｌｅ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ ＴｅｃｈｎｉｑｕｅＣｈｅｎ Ｘｉａｏｈｕｉ（Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｂｅｉｊｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ， １００１０１Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｐｒｅｓｅｎｔｌｙ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｋｅｙｓｔｏｎｅ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｗｈｉｌｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｉｓ ｈｏｗ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ， ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｓｈｏｒｔ ｈｏｐ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅ ｉｎ ｄｏｗｎｈｏｌｅ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｆｉｒｓｔｌｙ ｓｏｍｅ ａｄｖａｎｃｅｄ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｉｎ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｗｈｉｌｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ａｒｅ ｄｅｔａｉｌｅｄ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｓｅｃｏｎｄｌｙ， ｔｈｅ ｓｈｏｒｔａｇｅ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｗｈｉｌｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｎ ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｎａｔｉｖｅ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｗｈｉｌｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｎ Ｓｉｎｏｐｅｃ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ： Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｗｈｉｌｅ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ； ｍｅａｓｕｒｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ；， Ａｔ－Ｂｉｔ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ； ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ； ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ。
最新随钻声波测井仪器的技术性能
最新随钻声波测井仪器的技术性能近年来，声波测井技术已成功应用于随钻测量(MWD)和随钻测井(LWD)中。
随钻声波测井技术为钻井施工和储层评价提供了全面的数据支持和测井解释。
目前，国外三大公司分别推出了最新的随钻声波仪器，它们分别是贝克休斯公司的APX随钻声波测井仪，哈里波顿Sperry Drilling Service公司研制的双模式随钻声波测井仪器（BAT）和斯伦贝谢公司研制的新一代随钻声波仪器sonicVISION。
下面我们对三种仪器的性能分别进行介绍和对比。
1．APX随钻声波测井仪APX随钻声波测井仪由贝克休斯公司INTEQ公司生产，其结构简图见图1。
该仪器声源以最佳频率向井眼周围地层发射声波，声波在沿井壁传播的过程中被接收器检测并接收。
接收器采用了先进的嵌入技术，将接收到的声波模拟信号转换为数字信号，以获取地层声波时差(△t)，而后将原始声波波形数据和预处理的声波波形数据存储在高速存储器内。
仪器的主要技术性能●计算机模型(FEA)：该模型是为声学仪器的优化配置而设计，同时具备有助于不同窗口模式的评价和解释。
●全向发射器：与典型的LWD仪器等单向的有线测井仪不同，APX发射器使用一组圆柱形压电晶体，对井眼和周围地层提供3600的覆盖范围，其声源能够在10～18，000Hz频率范围内调频，并可以单极子和偶极子发射。
●全向接收器阵列：6×4接收器阵列，间距228.6mm。
这种全向结构类似于XMAC电缆测井系统，接收器阵列与声源排成一条线，以实现径向多极子声波激发。
●接收器。
该仪器的声源具有优化发射频率功能，其接收器有几个比仪器本身信号低很多的波段，可以显著减少接收器及钻柱连接的干扰。
在关掉发射源的情况下，该仪器测试到的信号主要来自于频率低于5KHz的PDC钻头噪音。
●较大的动力范围。
该仪器具有较大的信号采集动力范围，能够显著提高信号穿越地层的能力，有助于信号的提取。
●四极子波技术。
首次采用四极子波发射技术，同时兼容单极子和偶极子的信号发射和接收。
声波相控阵在随钻测井中的应用思考
声波相控阵在随钻测井中的应用思考介绍了常规声波相控阵技术在声波测井中的应用，并提出如能将该技术与随钻测井技术结合，在声波测井过程中不仅可以利用相控阵声源模式抑制钻铤波，而且可以利用声波相控阵技术得到更加准确的地层信息，从而提高我国的测井技术水平。
标签：声波相控阵；随钻声波测井；声源模式1 引言人类对于地球内部的探索远远不及对于宇宙的探索，这是因为探索地层的难度远高于太空。
测井就是一门探究地层的科学，是人们了解地层的一种手段、一个渠道。
它广泛地应用于地层评价、地质应用、工程应用、动态监测中。
它可以为科研人员提供精确的地球物理信息，帮助工程技术人员准确地认识地层，为油藏开发制定科学的方案，大大降低了开发成本。
如今测井已成为地层资源开发过程中不可或缺的环节。
测井技术发展至今，已有八十多年的历史，大体经历了模拟测井、数字测井、数控测井、成像测井四个阶段。
测井技术主要分为声波测井、电法测井、核测井三类，这三类传统测井方法近几年涌现出大量新技术，体现了整个行业的生命力和创造力。
声波测井将相控阵技术应用到工程中，大大提高了接受信息数据的效率；电法测井如今已进入电成像测井阶段，将岩层电阻率或声阻抗的变化转化为色度，使人们更加直观地了解地层；核测井中的核磁共振测井技术和元素俘获测井技术也大量应用在工程中。
再加上几十年间计算机技术飞速发展，科研人员将计算机应用于测井，利用多类软件分析测井所得到的信息和数据，给出更准确地测井解释，使测井技术有了巨大的进步。
2 声波相控阵技术2.1 单极子声源在充液裸眼井孔中产生的对称声场上列各式中：f1、f2、y2分别为井内流体标势、井外固体标势、井外固体矢势；k1为声波在井内流体中传播时的波数；kc为声波在井外固体中传播时纵波的波数；kS为声波在井外固体中传播时横波的波数；k为声波沿着z轴传播时的波数；K0、K1为第二类零阶及一阶虚宗量Bessel函数；I0、I1为第一类零阶及一阶虚宗量Bessel函数；A（k）、B（k）、C（k）均表示与k相关的系数；C表示常系数；r、z表示柱坐标系中的坐标变量；ρ1表示井孔中流体密度；ρ2表示井孔外固体密度；a表示在井壁处半径；t表示时间。
油气田声波测井技术
油气田声波测井技术作者：孙向连来源：《环球市场信息导报》2014年第01期单极子声波测井技术已经成为我国成熟的声波测井技术，包括非对称声源技术在内的多极子声波测井技术已经进入产业化进程。
已经成为石油勘探开发过程中的重要技术手段，通过以声波测井换能器技术的变化为主线，分析了声波测井技术的进展以及我国在该技术领域内取得的进步。
随着石油勘探开发的需要，测井技术发展已愈来愈迅速，高分辨阵列感应、三分量感应和正交偶极声波等新型成像测井仪为研究地层各向异性提供了强有力的手段新的过套管井测井仪器，如电阻率、新型脉冲中子类测井仪、电缆地层测试及永久监测等现代测井技术可以在套管井中确定地层参数，精细描述油藏动态变化；随钻测井系列也不断增加。
通过介绍国外如斯伦贝谢、哈里伯顿、阿特拉斯、康普乐、俄罗斯等测井新技术的测量原理和部分仪器结构，寻求我国测井技术的差距和不足，这对于我国当前的科研和生产具有指导和借鉴作用。
从声学上讲，声波测井属于充液井孔中的波导问题。
由声波测井测量的井孔中各种波动模式的声速、衰减是石油勘探、开发中的极其重要参数。
岩石的纵、横波波速和密度等资料可用来计算岩石的弹性参数（杨氏模量、体积弹性模量、泊松比等）；计算岩石的非弹性参数（单轴抗压强度、地层张力等）；估算就地最大、最小主地层应力；估算孔隙压力、破裂压力和坍塌压力；计算地层孔隙度和进行储层评价和产能评估；估算地层孔隙内流体的弹性模量，从而形成独立于电学方法的、解释结果不依赖于矿化度的孔隙流体识别方法；与stoneley波波速、衰减资料相结合用以估算地层的渗透率；为地震勘探多波多分量问题、avo问题、合成地震记录问题等提供输人参数等等。
经过半个多世纪的发展，声波测井已经成为一个融现代声学理论、最新电子技术、计算机技术和信息处理技术等最新科技为一体的现代测量技术，并且这种技术仍在迅速发展之中，声波测井在地层评价、石油工程、采油工程等领域发挥着越来越重要的作用。
随钻测井技术介绍
电磁波传播电阻率测井 仪器结构与测量信号
A 20lg V2 V1
1
2
Rad
R ps
单发双收三线圈系
随钻电阻率测井仪器
低端仪器 ➢ “短电位”或“环状电极” 电阻率 — 限于水基泥浆中应用 ➢ 单间距、单频传播电阻率
— 未补偿 –NL EWR, Teleco DPR — 补偿 – Schlumberger公司 CDR & 专利许可的仪器 — 从相位差和衰减测量得到最多2 种探测深度
❖ 通常意义的MWD仪器系统，主要限于对工程参数（井斜、方 位和工具面等）的测量，它只是一种测量仪器，无直接导向钻 进的功能。
经典随钻测井（LWD）概念
❖ 随钻测井（Logging While Drilling）是在随钻测量（MWD）基础 上发展起来的一种功能更齐全、结构更复杂的随钻测量系统，主要 是在常规MWD基础上增加电阻率、中子、密度和声波等测量短节， 用以获取测井信息；
电测井基本原理
[ (x)U (x)] (x)
2
E(
x)
k
2
E(
x)
i
JT
(
x)
k 2 i ( i ) ：波数 : 电导率 : 介电常数 : 磁导率
地层电 性参数
电法测井测量方程
直流电测井 感应测井
Ra
K
U I
aR
VR K
aX
VX K
Geolink公司已经开发出低频（20kHz）随钻 感应测井仪器；
在测井行业，应用LWD说法似乎更多一些； 在钻井领域，应用MWD说法似乎更多一些。
“LWD”的来源
LWD 发展时间表
MWD/LWD发展简史 – 早期
• 1927: Schlumberger 兄弟在法国得到第一条电缆测井曲线 • 1929: Jokosky 申请第一个泥浆脉冲传送专利 • 1950: Arp 发明正向泥浆脉冲系统 • 1960：利用正向泥浆脉冲的机械测斜仪出现，并应用至今 • 1971: Mobil R&D 第一次成功实验泥浆警笛 • 1978: 定向MWD的商用传输系统 • 1980: Schlumberger / Anadrill 引入多探头MWD
随钻测井技术最新进展及应用
随钻测井技术最新进展及应用作者：周涛雷刚魏顺科来源：《中国石油和化工标准与质量》2013年第13期【摘要】随钻测井是一种能够既钻开地层又能同时对地层信息进行实时测量的钻井技术。
近年来水平井钻井、大斜度井活动使得随钻测井技术得到了发展，尤其是在海上钻井中随钻测井这种技术的利用率几乎是100%。
随钻遥测，随钻电法、核、声波、随钻地震以及核磁共振等技术在最近几年有着较大的发展空间和较好的发展前景。
随钻测井主要应用于地层评价以及地质导向。
我国在随钻测井这种技术的研究领域上，只有突破创新才能够跟上世界石油工业技术的前进步伐。
本文将系统的对随钻测井这种技术近些年的发展以及将来的趋势进行介绍。
【关键词】随钻测井需求随钻地震声波测井电阻率测井核磁共振应用1 市场需求带动随钻测井技术的发展由于在开采钻井的过程中时常会发生钻头偏离钻井轨迹的现象，通常是在对井眼轨迹设计的过程中产生了误差，导致钻头偏离现象的发生。
而这些现象的发生会造成开采过程中的资源物力的浪费，所以在钻井的过程中对其进行实时监控、钻井设计方案以及及时修改设计轨迹是十分必要的，而电缆测井这种技术无法解决上述问题，而随钻测井技术由于其可以将这些困扰解决使得其逐步发展起来，并成为当今钻井开采过程中获得实时信息的必要技术。
随钻测井参数可以反映地层的信息。
随钻测井在刚钻开地层、泥浆侵入地层刚开始发生的条件下进行，所得到的数据就是地层参数真值。
水平井、大斜度井以及复杂地层的经验不稳定时，可用随钻测井代替电缆测井以此来确保能够探测到地层信息得到测井资料。
这就避免了电缆测井遇卡、遇阻等事故。
随钻测井在钻井的同时可提供各个地层中的实时信息，用来预测地层压力及地层应力特殊的层段，为钻井及时提供信息。
减少钻井过程的资源物力的浪费，也大大的避免了钻井事故的发生。
2 随钻测井的近期发展及现状在二十世纪八十年代末九十年代初的时候，随钻测井技术只有中子孔隙度、伽马、光电因子、岩性密度、衰减电阻率和相移电阻率。
声波测井仪器的原理及应用
第三章 数字声波测井原理及应用
3.5 数字声波仪器小结
1、SL6680针对井下岩性复杂和作业现场环境恶劣等情况,采用阵 列接收探头、高速数字化采集和传输方式的新一代数字声波测井仪器。 采用阵列信号处理技术来校正由于各种原因造成的测量误差,极大地提 高了测井数据的有效性与准确性;直接在井下仪器中对采集到的声波信 号进行数字化,将数字声波信号通过数字遥传系统传送到地面设备,提高 了仪器的可靠性和抗干扰能力。
声波测井仪器的原理及应用
胜利测井四分公司
王玉庆
目录 第一章 前言 第二章 岩石的声学特性 第三章 数字声波测井原理及应用 第四章 正交多极子阵列声波测井
第五章 声波测井流程及注意事项
第一章 前言
声波测井是近年来发展较快的一种测井方法。由最早的声速测 井、声幅测井发展到后来的声波全波列测井、偶极子和多极子测井、 声波成像测井、井间声波测井及随钻声波测井等 常用的声波测井，如声波测井和声幅测井，是记录滑行纵波首 波的传播时间和第一个波得波幅。 正交多极子阵列声波测井是当今测量地层纵波、横波和斯通利 波的最好方法之一，无论在大井眼井段还是非常慢速的地层中都能 得到较好的测量结果 目前测井四分公司以Eclips5700和SL6000为主要地面系统，常用 到声波测井仪器主要以数字声波和正交多极子阵列声波为主。
4.1 XMACII多极子阵列声波测井原理
单极子声源
单极子声源相当于一个点声源在裸眼井中可激发纵波、横波、伪瑞利
波和斯通利波等波形，通过波形处理技术即可提取接收波形中的纵波、横波 和斯通利波的波速。
缺点：
1、工作频率(15～25 kHz) 太高，声波穿透地层的深度较小、信号的 传播距离较小。
2、在软地层(横波波速比井内流体波速小的地层 ) 不能激发横波，因
随钻测量
上述4种遥测通道在习惯上一般分为两大类，电传导硬导线属于有线随钻MWD系统，电磁波法、地震(声)波、钻井液压力脉冲传输属于无线随钻MWD系统。
最直接的方法是通过某种导体将电信号传到地面。硬导线法最初是在80年代作为一种在钻进过程中将地层资料传到地面上的方法而被提出的。
1．钻杆上附加绝缘导线
这种方法是将连续导体附在钻杆内使其成为钻杆整体的一部分。装在接头内的特殊联接装置使钻柱可在整个长度内导电。传感器装在一个特制的钻铤内。铠装电缆(或跨接线)将这个钻铤与钻杆下端连接起来。这样避免了穿过BHA（井底钻具组合）各种部件所需的整个线路。跨接线的长度必须与BHA的总长相等，以保证维持—定的张力。系统的另—端，在方钻杆顶部安装一个绝缘的滑环。该滑环与处理信号并给出最终结果的地面设备相连，(图7-2)。
图7-1 MWD系统概况
尽管MWD的概念不是新的，但只是在近几年钻井技术的进步才使之成为现实。30年代出现的电测技术对鉴别和评价地层起了很大作用。但是，它的主要缺点是必须在起出钻柱后才能使用电缆下井。等到实际测井时，由于钻井液浸入的影响，妨碍了地层真实特性的测量。当钻头钻穿不同地层时，由于没有确定的方法辨别出岩性的变化，—些重要的层位可能没有检测到。有时，后来的电测显示出错过了油层段顶部的取心点，或是钻头钻得过深钻到了产油层下部的水层中。钻井液测井和监测钻速虽可指供一些井底情况，但由于要等到岩屑循环到地面的时间延误使这一过程效率太低。所以，需要一种能够在钻井时瞬时而连续地监测地层的系统。对这一系统有如下要求：
声学信息通道的主要缺点是信号随深度衰减很快。所以，在钻杆柱中每隔400～500m要装一个中继站，它的电路包括接收器、放大器和向地表发送信号的发射器。在每个中继站里要布置接收器、放大器、发射器和电源。要在钻杆柱内附加这么多元件，又要让钻杆柱在很深的钻井条件下工作，使得声学信息通道式MWD系统使用起来很复杂。所以，带声学信息通道的系统能使用的最大井深为3000～4000m。
随钻声波传输的信道特性研究
Ｃｈａ ｎ ｎｅ ｌ Ｃｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ Ａｃ ｏ ｕ ｓ ｔ ｉ ｃ Ｔｅ ｌ ｅ ｍｅ ｔ ｒ ｙ ｗｈ ｉ ｌ ｅ Ｄｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎｇ
Ｇａ ｏ Ｗｅ ｎ ｋａ ｉ ，Ｄｏ ｕ Ｘｉ ｕ ｒ ｏ ｎ ｇ，Ｙａ ｎ Ｇｕ ｏ ｘｉ ｎｇ
随 钻 声 波 传 输 的 信 道 特 性 研 究
高文凯 ，窦修荣 ，闫国兴
（ 中国石油集团钻井工程技术研究院， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ）
摘
要： 为给随钻声波传输 系统的设计和研发提供 理论 和试验依 据 ， 对声 波在 钻柱 中传输 的信道特 性进行 了
研 究。首先 以声波在周期性结构 的传输理论模 型为基础 ， 编 制 了计 算机仿 真程 序 ， 仿 真分析 了钻柱结构 、 钻柱 长度 及 钻 管 长 度 对 单 位 脉 冲响 应 的影 响 ； 然后采 用 声 ８ ８ ． ９与 声 １ ２ ７ ． ０ ｒ ｎ ｒ Ｔ １ 钻杆 ， 较 系统 地 进 行 了 声 波传 输 试 验 ， 分 析 了钻 柱 长度 、 支撑方 式、 信号接收位置 、 钻拄 曲率及钻柱尺 寸对 声波传 输信道特 性 的影响。结果表 明： 钻柱信 道呈梳 状 滤波特性 ； 钻柱 的信道特性 不随支撑方式的改 变发 生较 大 变化 ； 钻杆数量 的增加 导致 时域 波形衰减 ； 钻柱 的声波信 道特性基本不受钻柱 长度的影响 ， 但 单根钻杆 的差异会 引起 通频带缩 小； 不 同接收位 置接 收信号的通频 带的位 置及 宽度 完全一致， 只是幅值 不同； 钻柱 曲率不会 对通频 带的位 置产生影响 ， 但会 对其宽度造成影 响； 钻柱尺寸基 本不会 对通频 带结构产生影响 。仿真分析 结果与声波传输试验结果可为随钻声波传输 系统的设计提供模拟及试验依据 。 关键词 ： 声 波传 输 随 钻 测 井 钻 柱 信 息 数 值 模 拟 实验 室 试验 中图分 类号 ： ＴＥ ２ ７ １ ； Ｔ Ｅ ９ ２ ７ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ ０ ８ ９ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ０ ２ ７ — ０ ５
随钻声波测井技术发展历程与研究现状
44随钻声波测井技术发展历程与研究现状古锐瑶 防灾科技学院【摘 要】随钻声波测井作为一门大斜度井或水平井中评价储层物性与裂缝发育程度的技术，能够有效的对碳酸盐岩储层物性与裂缝发育程度进行评价，从而提高优势储层的钻遇率，从而保证油气田高产稳产。
因此，研究随钻声波测井技术的发展历程与现状为油气田的勘探开发提供了有力的技术指导。
【关键词】随钻声波测井；裂缝发育；勘探开发一、引言声波测井作为评价储层物性的一门技术，能够有效识别孔隙与裂缝发育的优势储层。
对于直井而言，采用电缆声波测井便可满足储层物性评价，而对于大斜度井或水平井，电缆声波测井已不能满足施工要求，急需采用随钻声波测井技术对储层物性和裂缝发育程度进行评价。
因此，本文针对随钻测井技术的发展历程与研究现状进行了详细的研究。
二、国外随钻声波测井仪器研究现状为了评价大斜度井或水平井下地层的物性特征，需要获取地层的纵波时差，进而发展了随钻单极声波测井技术，其原理是通过体声源膨胀压缩激发纵波信号，沿井在地层中传播后被接收器阵列接收，再根据时间-慢度相关法处理得到地层的纵波时差。
基于此，斯伦贝谢公司首先研制出了单发单收的ISONIC随钻单极声波测井仪器，并后续改进推出了单发四收的Sonic Vision随钻声波测井仪器；另外，哈里伯顿公司研制了补偿长源距CLSS随钻单极声波测井仪器，以及威德福公司研制了Shock Wave随钻单极声波测井仪器。
目前，随钻单极声波测井技术已经发展很成熟，并且广泛应用于大斜度井或水平井中来获取地层的纵波时差，进而获取地层的孔隙度参数。
为了进一步评价地层岩石物理参数，除获取地层纵波信息外，还需要获取地层横波信息。
对于快速地层而言，随钻单极声波测井既可以获取地层的纵波时差，也可以得到地层的横波时差。
但对于慢速地层而言，利用随钻单极声波测井无法获取地层的横波信息，为了解决这一难题，随钻偶极声波测井技术应用而生。
偶极声源作为正负相反的换能器偏振声源，既可以通过改变电路的连接方式进行传统的单极声波测井，也可以进行偶极切向偏振获取地层的横波信息。
最新随钻声波测井仪的技术性能与应用实例
２ １ １ 结 构 与 工 作 原 理 ． ．
ｌ 声 波 测 井 仪 的测 量 原 理 ＿ ｌ
声波 在不 介质 中传 播时 ，其速 度 、幅值 及频 率
等声 学特 性均不 相 同 ，声 波测井 就 是利用 这一 原理 来
主 知 识 产 权 的 随 钻 声波 测 井仪 器。
关 键 词 ：随钻 测 井仪 ；声 波 测 井 仪 ；声 波 时 差 中 图 分 类 号 ：Ｔ ９ ７ ６ Ｅ ２ ． 文献 标 识 码 ：Ｂ 文 章编 号 ： １０ —８０ （０ ６ ４０ ７ —４ ０ １０ ９ ２０ ）０ —０ ３０
２ １ ２ 主 要 技 术 性 能 ．．
计算 机模 型 （ Ｅ 。该 模型 是为 声学仪器 的优 Ｆ Ａ）
收 稿 日期 ：２ ０ １ １ ；改 回 日期 ：２ ０ — ４ １ ０ ６ ０ ２ ０ ６０ — １ 作 者 简 介 ： 林楠 （ ９ ８～） １６ ，女 ．１ ９ ９ ０年 毕 业 于 山 东广播 电 视 大 学 应 用 电子技 术 专 业 ． 中 国石 油 大 学 （ 东） 在 读 硕 士 研 究 生 ． 工 华
又假定 Ｒ 在 ｔ 时刻 首次 接到 信 号 ，Ｒ 在 ｔ 刻 。时
首 次接 到信 号 。从 公式 一ｌ （ 一ｔ） 中不 难 看 出 ， ／ ｔ 对 于不 同 的地层 ，所测 到 的时 差不 同 ，相应 的声速
斯伦 贝谢 、哈里 伯顿 和贝 克休斯 三大 公司 所垄 断 ，国
近 的接 收探 头 Ｒ 的距 离 为 。 ，Ｒ 、Ｒ 之 间 的距 离是 ：
，
术 ，为钻井 施工 和储层 评价 提供 了全 面 的数据 支持和
测井解 释 。在钻 井施工 中利 用 随钻声 波测 量数据 可 以
测井射孔新技术
二〇一七年十一月
测井技术 射孔技术
1927年
斯仑贝谢发明 了电测井
1950
引进模拟测井
1970
引进数控测井
1990
成像测井阶段
测井方法按物理性质分为四大类：
• 电测井：自然电位，双侧向、微球聚焦、双感应/八侧
向、阵列感应、地层倾角测井、微电阻率扫描测井、方位电 阻率成像测井，随钻电阻率测井、过套管电阻率测井。
流体体积 c.计算饱和度
核磁有效孔 隙度(%)
5.9
核磁可动气孔 核磁可动水孔 核磁解释
隙度(%)
隙度(%)
结论
测试 结论
4.4
0
气层 气:8.52万方/天
二维核磁共振测井
• 核磁共振参数包括：横向弛豫时间（T2）、纵向弛豫时间 （T1）、扩散系数（D）；
• 一维核磁共振测井：仅采集、处理出T2谱，可动水与可动 气信号时有重叠,评价流体性质困难；
2个正交的偶极子声源能够产生 弯曲波，用于描述慢地层和各向 异性地层的横波慢度。
偶极阵列声波：获取地层纵波、横波、斯通利波；识别 地层岩性、含气性；识别评价渗透层或裂缝
偶极阵列声波：分析地层各向异性
偶极阵列声波：计算地应力和岩石机械特性
声波远探测测井
超声成像测井
• 原理：旋转式超声换能器，既是 发射器也是接收器，对井周进行 扫描，记录反射回波波形；对反 射波幅度和传播时间成像。
• 应用 a.地层中元素的百分含量； b.确定地层的矿物类型及含量。
核磁共振测井
特点：只接收流体中的氢核 核磁共振响应，不受岩 石骨架信号影响
井眼
1 mm
• 应用
S 760kHz 580kHz
随钻声波遥测及其关键问题分析
16.6.4 油气处理技术a) 柴油罐、润滑油罐排空搬运。
b) 放喷原油收集净化再利用,废润滑油净化再生利用。
c) 伴生天然气和除气器及油气分离器产出天然气,除海上、沙漠中采取点燃处理外,陆地一般可采取管道输送、油气混输,有条件可利用小型液化装置,罐装再利用。
天然气就近用于天然气发动机和锅炉。
d) 杜绝油、气、水跑冒滴漏,采用优质密封装置,定期检查维护更新。
e) 设置硫化氢气体监测系统。
16.6.5 井场化学药品处理技术a) 井场化学药品、有毒危险物品集中严格管理,避免漏失造成危害。
b) 选购无公害刹车材料、无毒油漆和溶剂,无铅燃料。
16.6.6 钻井施工现场处理技术a) 钻井施工尽量减少植被破坏,保护野生动物,保护文物古迹和自然景观。
b) 井场营地不乱丢废弃物,保持清洁卫生。
c) 完井后,如果探井为干井,则应负责恢复植被更新土壤,如为生产井,则应准备建设花园式采油井场。
16.6.7 特殊地域钻井处理技术a) 海洋钻机要有设备防腐系统、废弃物处理系统。
b) 沙漠钻机要有防沙系统。
c) 丛林钻机要有完善的防火系统。
d) 极地钻机要有保温系统及废弃物处理系统。
e) 城市钻机要有降噪系统。
16.6.8 钻井环境资料汇总钻井设备(钻井)环境治理总结报告,环保计划完成情况、污染防治情况、环境影响程度报告,环境顶端事故(着火,硫化氢排放等)报告。
参考文献:[1] 窦贻俭,李春华.环境科学原理[M ].南京:南京大学出版社,2003.[2] 陈如恒.破除旧观念,创造新钻机(六)[J ].石油矿场机械,2008,37(8):129.[3] 鲍泽富,刘江波,王江萍.钻井液回收净化再利用系统的设计[J ].石油机械,2006,34(6):46249. 收稿日期:2008202225基金项目:中石化科技攻关项目“近钻头无线随钻测斜技术研究”部分研究成果(J P05006)作者简介:李志刚(19702),男,河南偃师人,博士,主要从事井下测量和信息传输方面的研究工作。
泥浆脉冲随钻测量系统研究分析
随钻测量技术是施工定向井、水平井的重要工具，主要为了获取控制井眼轨迹的参数，如井斜角、方位角、工具面角等。
随钻测量技术主要有三部分组成，即井下测量装置、信号发射装置、地面解码装置。
目前随钻测量技术中信号传输的介质主要有三种，电磁波、泥浆、声波等，其中电磁波在传输过程中信号衰减严重，只适合某一特定的地区使用；声波还处于研发阶段，并没有广泛的商业应用；而以泥浆脉冲的方式进行信号的传输，具有成本较低、可靠性较好等优势，所以是目前应用最多的传输方式。
一、泥浆脉冲的分类目前对于泥浆脉冲传输信号的方式根据其工作原理的不同可划分为三种：正脉冲、负脉冲、连续波，其中以正脉冲应用最为广泛。
1.泥浆正脉冲。
井下测量探管将所测数据发送给泥浆正脉冲发生器，脉冲发生器根据接收到的信号开始产生压力波信号。
正脉冲发生器主要结构是由针阀和小孔组成，脉冲器接收到信号后，开始控制针阀的上下运行，进而改变了针阀和小孔间的间隙，引起泥浆流道面积的变化，进而引发泥浆压力波的产生。
2.泥浆负脉冲。
泥浆负脉冲和正脉冲产生的原理正好相反，从上述可知正脉冲产生的主要原因是间歇性的缩小钻柱内泥浆流道的面积，而引发泥浆压力的升高。
而泥浆负脉冲主要是通过增大泥浆的流道面积，而引发泥浆压力的降低。
其主要组成部件是泄流阀和泄流孔，负脉冲发生器接收到信号后，就开始控制泄流阀的运动，引起泄流孔的开启和关闭，开启后泥浆由泄流孔流向环空引起钻柱内泥浆压力的降低，关闭后泥浆压力恢复正常，这样就产生了泥浆压力波。
3.泥浆连续波。
连续波脉冲发生器也是改变钻柱内泥浆流道的面积，只是其改变的方式和上述两种不同。
它是由一个定子和转子组成，其中定子和转子本身有许多叶片，脉冲发生器接收到信号后，开始控制转子的转动，当转子的叶片和定子的叶片重合时，泥浆流道面积最大，压力最低，转子的叶片和定子叶片没有重合就会导致泥浆流道面积的减小，而泥浆压力升高，这样就引起钻柱内泥浆压力的波动，形成了连续波。
随钻声波测井井下算法测试系统数据交换接口设计
２０２３年１１月第３８卷第６期西安石油大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｎｏｖ．２０２３Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．６收稿日期：２０２２ ０８ １１基金项目：国家自然科学基金（４１９０４１１２），陕西省自然科学基础研究计划（２０１９ＪＱ－８１２），陕西省教育厅专项科研计划项目（２２ＪＫ０５０６），西安石油大学研究生创新与实践能力培养项目（ＹＣＳ２１２２１０２０）第一作者：王伟（１９９８ ），男，硕士研究生，研究方向：测井仪器与信号处理。
Ｅ ｍａｉｌ：８２０６３２８１５＠ｑｑ．ｃｏｍ通讯作者：郝小龙（１９８８ ），男，博士，讲师，研究方向：井下信息探测与控制技术。
Ｅ ｍａｉｌ：ｘｌｈａｏ＠ｘｓｙｕ．ｅｄｕ．ｃｎＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３ ０６４Ｘ．２０２３．０６．０１５中图分类号：ＴＥ９２７；Ｐ６３１．８＋１文章编号：１６７３ ０６４Ｘ（２０２３）０６ ０１１８ ０６文献标识码：Ａ随钻声波测井井下算法测试系统数据交换接口设计王伟１，２，郝小龙１，２，周静１，２，杨诚１，２，高国寅１，２（１．西安石油大学电子工程学院，陕西西安７１００６５；２．西安石油大学油气钻井技术国家工程实验室井下测控研究室，陕西西安７１００６５）摘要：对数据进行井下实时处理能够更好地发挥随钻声波测井在地质导向钻井中的作用。
设计井下算法测试系统有助于井下处理算法的高效开发。
本文初步构建了一种井下算法测试系统，设计了前端机中ＳＲＡＭ与上位机之间的数据交换接口。
硬件方面，前端机以ＦＰＧＡ为控制核心，它与上位机通过ＵＳＢ微控制器连接。
软件方面，ＵＳＢ微控制器固件、ＦＰＧＡ和上位机控制软件共同实现了数据交换协议。
测试表明，该数据交换接口能够实现测井数据的格式转换和双向传输功能，上传和下传速度分别可以达到３４．７８ＭＢ／ｓ和４３．０４ＭＢ／ｓ。
(最新整理)电磁波随钻测量系统
打直角弯，以防折断；
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仪器连接
接收机供电为220V； 计算机两个USB口分别通过RS232转换器连接232
口与USB口； 接收机485口连接测斜仪配置线； 接收机XA与XB接测试端；
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开机测试
➢转动仪器串观察工具面值变化的角度与转动的位置是否一致； ➢将仪器顶部抬起，观察倾角变化的角度与抬起的位置是否一致； ➢以仪器串上部为原点，整个仪器串转动，观察方位变化的角度与转动 的位置是否一致； ➢断开测试线缆，上部组件盖上保护帽，安装好起吊工具； ➢将地面接收天线线缆与接收机连接； ➢借助扶正器切削工具，将仪器串上的扶正器按照钻铤内径的要求进行 切割，扶正器直径不能大于钻铤内径，小于钻铤内径不超过2mm； ➢等待井口安装。
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三.系统构成
系统分为：接收机和发射机两大部分。发射机随钻具下井， 完成对定向参数的随钻测量，并将所测参数以电磁波形式发往 地面，地面设备接收这些信号，经过放大、去噪音，解码，由 计算机处理显示。
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三.系统构成
1.电磁波随钻测量发射机
①绝缘天线 ②悬挂短节 ③绝缘短节 ④悬挂接头 ⑤发射机短节 ⑥电池短节 ⑦定向仪短节 ⑧下密封盖帽
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出井测试
➢拆卸绝缘短节，绝缘短节下部与上端组装上部加保护 帽； ➢注：拆卸时确保钻铤内无钻井液，不然会造成钻井液 灌入内天线内部与上部组件内部，导致绝缘较低或损坏； ➢安装起吊工具，取出仪器串； ➢断开接收天线，将测试天线连接仪器串，测试仪器是 否正常工作，测试仪器串角差是否变化； ➢仪器保养和拆卸；