E_link电磁波无线随钻测量系统在煤层气钻井中的应用
电磁波随钻测量——精确定向钻井利器
集 的过程 中 ，Ｅ ＭＷＤ Ｍ— 的通 讯工 具提
供 了一种高效益 的方式 ，可 以应用在欠
去循环 井 ，垂直钻井 ，水平井 ，再入井
随钻测 量系统Ｅ ＭＷＤ 是这样一种 平衡钻井 ，煤Βιβλιοθήκη 气抽提 ，过压地层 ，失 Ｍ— 就
技 术 ，它可 以针 对 不 同的地 质及 录 井
的钻 井 时 问。 当等待 测量 数据 时 ，降
在钻进 的过程 中实时了解井斜 ，方位角
和工具 面以便于按照 汁划准确钻进 。它
可 以传输 准确 、实时的数据 以满足严格 眼的重力高边 。这 种配置 通过 与 目标 层 的钻井过程管理 要求 ，提高与定 向井工
图１
程师的沟通 ，见 图３ 。
９ ４ 石油与装备 Ｐ ｔ ｌ ｍ＆Ｅ ｕｐ ｎ ｅｒ ｅ ｏｕ ｑｉ ｍｅ ｔ
Ｈ ＾ Ｔ Ｍ Ｉ Ｌ ＾
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含少量的 自然辐射元素 。
他们可以更好的利用由电磁波传输 的钻 Ｅ ＭＷＤＴ． 以提供 诸如录 井及地 Ｍ— 具可
头的方位等数据并接受 ， 码 ， 解 处理并 质导 向功能作为可选项 ：内部环空压力
传递到司钻显示屏上 ，而不受为传 输电 传感器 ，轴向和径向震动传感器和录井
泛应用 。同时 ，其他相关技术也在广泛 应用 ：旋转导向钻井 ，多点测量工具和
Ｅ ＭＷＤ Ｍ— 技术 采用Ｅ ＭＷＤ Ｍ— 技 浆 系统 。此外 ，我们的工具还 可以应用
马比较他有更好的 灵敏度 ，也不容易 由
于震动和 冲击的影 响而 损坏 。３ ０ ６ 度伽 马常 用于 直井或定 向井的直井段 。 聚焦伽 马 伽马探测 器安装在一个
无线随钻测量系统的工作原理与应用现状
文章编号:1004—5716(2005)02—0126—03中图分类号:P63417 文献标识码:B・钻掘工程与工程机械・无线随钻测量系统的工作原理与应用现状张 涛,鄢泰宁,卢春华(中国地质大学<武汉>工程学院,湖北武汉430074)摘 要:随钻测量系统(MW D )是受控定向钻探(井)工作中不可缺少的技术手段。
详细介绍了现场常用的无线MW D 基本工作原理及其国内外研究历程,并举例说明了MW D 的应用现状和发展趋势。
关键词:随钻测量;泥浆脉冲;电磁波传输;声波;定向钻井1 概述随钻测量(M W D )系统能在钻进过程中自动连续测量井底附近的有关参数并传输至地面,进行计算机实时显示、存储、处理和打印,为下一步施工设计提供依据。
在地质钻探、石油钻井中,特别是受控定向斜井和大位移水平井中,随钻测量系统是连续监测钻井轨迹、及时纠偏必不可少的工具。
M W D 的信号传输方式分为有线(电缆)和无线两种。
电缆方式的优点是可直接向井内传感器供电,实现井内和地表设备之间的双向通讯,实时性好,数据传输率高。
但电缆往往影响正常钻进过程。
无线方式不使用电缆,是定向钻井技术发展历程中的一个里程碑。
导向钻进和自动定向钻进等现代钻探技术都以无线方式为基础。
2 无线MW D 的基本工作原理无线M W D 按传输通道分为泥浆脉冲、电磁波和声波三种方式,最新的组合式目前还处在研究阶段。
其中泥浆脉冲和电磁波方式已经应用到生产实践中,以泥浆脉冲式使用最为广泛。
图1 正脉冲发生器结构示意图2.1 泥浆脉冲系统泥浆脉冲系统借助钻井液的压力波来传送信号,对钻井液有严格的要求:含砂量<1%～4%,含气量<7%。
泥浆脉冲系统的信息传输方式有压力正脉冲、负脉冲和谐波式三种。
2.1.1 以压力正脉冲方式工作的M W D 系统如图1所示(其中:1-定心装置;2-阀门;3-水力放大器活塞;4-发生器;5-多级涡轮;6-电缆;7-防震器;8-发射器和传感器),压力正脉冲M W D 的井内仪器由发射器和装在防震器7中的传感器8组成。
科技成果——矿用本安型电磁波无线随钻测量技术
科技成果——矿用本安型电磁波无线随钻测量技术技术开发单位中煤科工集团西安研究院有限公司适用范围本技术适用于煤矿井下瓦斯抽采、水害防治、地质勘探及地面定向钻孔施工。
系统可与不同型号钻机配套使用，使现有型号钻机具有定向钻进的功能。
可满足国内煤矿井下瓦斯抽放孔和探放水孔等中等距离钻孔（孔深不大于500m）的需求。
此外，该系统还可配套井下伽马测井探管、井下电阻率测井探管等，实现煤矿井下多参数无缆测井，为井下高效抽放和效果评价提供技术支持，具有良好的推广前景。
成果简介通过研究煤矿井下电磁波在地层中的传播特性，采用电偶极子原理在地层和钻柱上激发出低频电磁波的方法进行数据传输，系统由孔口设备和孔中设备组成。
孔中接收模块接收到孔口指令后，启动测量模块进行姿态测量，所测数据由发送模块进行调制、放大后，经天线耦合辐射到钻杆、地层中，孔口的接收模块在接收到数据后交由处理显示模块进行处理、显示，实时调整钻进姿态，指导钻进。
关键技术关键技术一：采用基于噪声驱动的智能调制、解调技术，提高了系统的抗干扰能力，延长了最大通信距离。
关键技术二：研制的大电压、小电流推挽放大电路模块，在解决防爆问题的前提下使最大发射功率接近理论上限。
关键技术三：采用姿态、压力检测和综合决策等技术研制出智能电源管理系统，该系统能识别钻进、停止钻进两个状态，根据需要给孔中系统供电、断电，可最大限度延长工作时间。
关键技术四：设计了一种全新的复合结构，采用新型涂层材料，制作了绝缘间距大、强度高的绝缘天线，地面试验与井下示范表明绝缘天线的强度、间距满足实钻要求。
关键技术五：设计了钻杆丝扣的高强度防断裂密封式螺纹连接，实现了钻杆螺纹的高强度及良好密封。
主要技术指标（1）方位角（绝对误差）：±1.2°（测量范围：0°-360°）。
（2）倾角（绝对误差）：±0.2°（测量范围：-90°到90°）。
无线随钻仪器打捞技术在多分支煤层气井的研究应用
（2）入井仪器扶正器必须要通过钻具最小水眼直井，尽量使用 弹性扶正器，降低与钻具的摩阻，便于打捞。
【关键词】无线随钻仪器；打捞技术；煤层气；多分支井
1 无线随钻仪器打捞技术的研究 1.1 无线随钻仪器的打捞结构分析 MWD 无线随钻测斜仪器主要有两部分组成，井下仪器和地面设
备。井下仪器按一定顺序连接在一起形成井下仪器串。MWD 无线随 钻测斜仪器通常装在一个带键的特殊钻具内，限制仪器的轴向转动， 坐键方式一般下坐键式和上悬挂坐键式两种结构。
气井的研究应用
车卫勤 1 李盘宁 2 岳小同 2 吴冬风 2
（1.中国石油渤海钻探定向井技术服务分公司华北事业部，河北 任丘 062552） （2.中国石油渤海钻探定向井技术服务分公司，天津 300450）
【摘 要】煤层气多分支水平井是指在一个主水平井眼两侧再 侧钻出多个分支井眼，是煤层气开发的主要技术之一。无线随钻仪 器作为定向井、水平井等复杂井眼施工的重要设备之一，在这种煤 层气多分支水平井施工中起着至关重要的作用。由于煤的机械强度 低，难以支撑地层压力，在钻进过程中极易发生井壁垮塌、破碎等 井下复杂情况。在钻井施工过程中发生井下复杂时，将价格昂贵的 无线随钻测斜仪器 MWD 打捞出井，减少事故损失成为需要解决的 技术难题之一。
下坐键 MWD 仪器测量探管、驱动短节和脉冲发生器的外结构直 径是相同的，无论钻具组合如何变化，井下仪器串的直径不变。MWD 仪器被固定在一个特殊的接头里只限制了轴向旋转，向下活动，而 向上运动没有受到限制。它通常直径Φ48mm，其扶正器胶翼直径与 相配合的钻具水眼相同，打捞仪器通过小水眼钻具时，在一定的拉 力作用下胶翼将被剪切破坏，从而可将下坐键 MWD 仪器从钻具水眼 内捞出。目前能从水眼里打捞的 MWD 仪器，都属于下坐键。
浅谈无线通讯技术在石油测井中的应用
浅谈无线通讯技术在石油测井中的应用摘要：目前，无线通讯技术在石油测井中有着广泛的应用，它能有效地提高石油测井的效率。
无线通讯技术在石油测井中的进一步普及，是今后石油测井的发展方向。
本文浅析了无线通讯技术在石油测井中的相关应用，对石油测井无线通讯系统做了一个简单的介绍。
本文的提出，旨在为我国的石油测井技术的进步提供一点思路。
关键词：无线通讯技术；石油测井技术；应用1前沿作为传输石油测井的数据，所采用的无线通讯技术主要包括微波通信技术和卫星通信技术两部分内容。
微波其实是一种无线电电磁波，其频率在300兆赫到300千兆赫（波长1米～1毫米）。
根据地表传输特性，它所传送的距离很有限，一般只有几十千米，所以地面微波通信需要每隔一定的距离建造一个相应的微波中继站。
因为传送距离的原因，使它的使用受到了一定的限制。
但是即便如此，因为微波具有很宽的频带，这使得它的通信容量很大，这个特点是其他一些通讯技术所不能比拟的。
卫星通信技术则是利用通信卫星作为信号接收和发射平台，把卫星做为中继站，使传送距离变得很远，这就相当于在地面上建立起了长途微波通信链路。
对于目前我国内陆上的一些油气勘探工作，其主要的目的还是便于对隐蔽油藏、山前等一些相对比较复杂的油气的勘探开采。
因为一些传统的测井方法不具备较高的分辨率，测井的直观性也不是很好，致使在使用这些传统测井技术的时候比较容易出现问题，这些问题的存在，使得传统的测井技术已经远不能满足目前的需求。
到目前为止，测井仪器已经经历了五次更替。
近几年来，我国内陆上的油气田测井运用的比较多的还是第四代数控测井仪以及第五代成像测井仪。
2 常用的无线通讯技术2.1 蓝牙技术蓝牙技术是一种近距离的无线数据通讯技术。
它的工作频率为2.4GHz频段，传输速度为1Mbpa，传输距离为10米左右。
它在很多领域都有了较为广泛的运用，我们现在所用的手机，一般都配备了蓝牙功能，虽然传送距离短的问题在一定程度上限制了蓝牙技术的使用，但是对于一些只需要在近距离就能进行数据传递的固定电子设备来说，它却有着很多优势，因为使用蓝牙技术，很方便的就能够完成一些数据的传递，而不需要一些其它的辅助设施。
电磁波无线随钻测量技术在石油钻井中的应用
电磁波无线随钻测量技术在石油钻井中的应用Ji Yuping【摘要】电磁波随钻测量技术(EMWD)具有不受循环钻井液限制,传输效率高,实时数据传输的优点,可以及时指导钻井工程.通过分析电磁波随钻测量系统SEMWD-2000B的原理及管柱结构,介绍了电磁波随钻测量技术在宝塔采油厂8160平1水平井的应用情况.结果表明,电磁波无线随钻测量技术与常规脉冲式随钻测量系统相比,具有适用范围广,对现场施工有更强的适用性和更高的生产效率.【期刊名称】《中国煤炭地质》【年(卷),期】2018(030)012【总页数】5页(P91-95)【关键词】电磁波无线随钻测量技术;石油钻井;测斜数据;测井曲线【作者】Ji Yuping【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】P631.8;TE2430 引言随着钻井工程技术水平的不断发展，欠平衡井、气体钻井和泡沫钻井等一系列工艺技术的推广使用，钻井工程对随钻测量技术的要求也在不断增高，目前国内外多采用两种随钻测量技术：泥浆脉冲随钻测量系统和电磁波随钻测量系统。
泥浆脉冲式随钻测量系统的基本工作原理是地面传感器根据事先的编码好的脉冲设计产生脉冲信号，脉冲信号高低变化引发钻井液压力的同步变化，传感器根据钻井液压力的变化解码得到井下测量参数。
因而，泥浆脉冲随钻测量系统在液体钻井液中工作稳定性较高，但对钻井液的依赖性强，对钻井液性能、泥浆泵等要求较高，且系统信号传输速率低，脉冲阀易损坏，在进行全测量时需要停泵静止钻具，数据不具有实时性等问题，大大增加了钻井工作成本及井下风险[1-5]。
20世纪80年代电磁波无线随钻测量技术(EMWD)得以推广，目前国外有Halliburton、Weatherford、Schlumberg-er 等拥有电磁波无线随钻测量技术，国内中国石油勘探开发研究院、延长油田、中国电子科技集团公司22研究所等也都对电磁波无线随钻技术进行研究。
河南豫中地质勘察工程公司于2017年从中国电子科技集团公司22研究所引入SEMWD-2000B，该产品性能稳定、操作简单，大幅度提高了钻遇率及生产效率，为石油钻井工程事业做出巨大贡献。
E—LINK电磁波随钻仪器工作原理及使用分析
E—LINK电磁波随钻仪器工作原理及使用分析作者：韩贤军雍少武李明来源：《华东科技》2013年第04期【摘要】本文主要介绍E-LINK电磁波随钻仪器的工作原理以及在多口中短半径水平井的使用分析。
通过对电磁波无线测量技术的研究，为E-LINK今后在欠平衡钻井及其它领域的应用打下了坚实的基础。
【关键词】e-link；原理；使用分析引言电磁波随钻测量技术突破了主要靠泥浆脉冲传递信号的束缚，E-LINK电磁波随钻仪器被广泛应用于各类如油层厚度大，地质构造复杂，有断层、裂缝，高含气、易发生井漏、井涌等复杂情况，其地层电阻率在10 ohm.m到20 ohm.m之间，采用充氮泡沫封闭循环欠平衡钻井技术，也非常适合电磁波随钻仪器的应用。
1 E-LINK电磁波随钻仪器的工作原理电磁波的产生，就是因为磁可以产生电，电又产生磁，如此反复，并且向外传播，就形成了电磁波。
电磁波可以穿透包括大多数导体在内的所有介质并在这些介质中传播。
穿透深度反比于波的频率以及介质的导电系数。
电磁波随钻测量系统就是利用电磁波这种特性实现信息传输的.E-LINK电磁波随钻仪器在定向井和水平井的施工中电磁波信号传输主要是依靠地层介质来实现的。
但是信号的传输会受到地层电阻率大小的影响。
当地层电阻率很小时（小于1ohm.m）电磁波信号就会很容易衰减无法传到地面。
当地层电阻率很大时（大于200ohm.m）电磁波信号就会被阻隔也无法完成信号的传导。
E-LINK电磁波随钻仪器系统工作原理如下：首先探管获取井下测量数据然后将测量的数据加载到载波信号上并控制电磁波发射器发射电磁波，测量信号随载波信号由电磁波发射器向四周发射。
通过在地层或套管埋设信号接收极将电磁波信号传送至地面接收系统。
2 E-LINK电磁波随钻仪器主要性能参数E-LINK系统有两种信号传输方式可以选择。
第一种是DES模式，是一种无线接收模式。
通过插入地层的电极传递电磁波信号，后通过无线发射装置发射信号至操作间的接收天线，最终传递到接口箱和计算机解码。
E—link电磁波无线随钻测量系统在煤层气钻井中的应用
我 国煤 储 层 普 遍 存 在 低 压 、低 孔 和低 渗 的特 点Ｉ 。这 些特 点决 定 了煤层 气 开发 ＿ 程需 对煤 层实 】 １ Ｔ 施保 护措 施 。根据 煤层 气 开发 的特 点，通 常使 用空 气钻进 、雾 化钻进 、泡沫钻进 等 由单纯 的气体 或气
液两相 流体 作 为钻 进 流体 的钻 进方 法 。采用这 些钻 进方法 ，钻进速 度高 ，对流体 的 目标层 有保 护作用 ， 但 当泥 浆 中气 体含 量超 过 ２ ％时 ， ０ 作为 实 时监 测 和 控 制井 眼 轨迹 的井 下 随钻 测 量仪 器 的 常用 设备 ——
ＳＨＩＢｉ ｑ ａ ＫＡＮＧ ｕ ｈ ｎ ｎ ｕ ｎ， Ｗ ｃ ｅ
（ ｉｉ ｅ ｈ ｉｕ ｓ ｎ ｔｕｅ Ｓ ｅ ｇ ｉ ｉ ｅ ， ｎ ｙ ｎ ５ ０ ０ Ｃ ｉａ Ｄｒ ｌ ｇ Ｔ ｃ ｎｑ ｅ ｓ ｔｔ ｈ ｎ ｌ Ｏ ｌ ｌ Ｄｏ ｇ ｉ ２ ７ ０ ， ｈｎ ） ｌｎ Ｉ ｉ ， ｆ ｄ ｉ ｇ
第３ ８卷 第 ２期 ２１ ０ ０年 ４月
煤 田地 质 与 勘 探
Ｃ０ＡＬ ０Ｌ０ＧＹ ＆ ＥＸＰ ＧＥ Ｌ０ＲＡＴ ０Ｎ １
Ｖｌ１ ８ ＮＯ． ０ ．３ ２ Ａｐｒ ２ ０ ． ０１
文 章 编 号 ： ０ １１ ８ （０ ００ ．０ ８０ １ ０ —９ ６２ １）２０ ６ ．３
面两部 分组 成 。
收方式 的信号 很强 ，但 是来 自钻 机设备 的干扰 比较 大 。二 是使用 沿井 眼延伸方 向远 离井场插 人大地 的 两根 铜棒作 为两极 ， 收信号是 两根铜 棒 的电位 差 ， 接 信 号通 过一个 由电池 盒供 电的无 线发射 器发送 ，并
的双 向通讯 等 ，也 使得 电磁 波随钻 遥测 在煤层 气开
电磁波随钻测量技术在煤层气钻井中的应用
电磁波随钻测量技术在煤层气钻井中的应用由于电磁波随钻测量系统（EM-MWD）的技术特点适合煤层气定向井作业，因此在国内近几年煤层气开发中得到认可，且广泛应用。
文中对煤层气钻井的作业特点和使用电磁波传输的优势进行了阐述，并对SEMWD-2000B电磁波随钻测量系统及在煤层气钻井中的应用情况进行了介绍。
标签：电磁波随钻测量;煤层气;定向井;多分支井一、煤层气钻井和EM-MWD技术的特点1.煤层气钻井特点目前开采的煤层气一般埋藏在浅层，垂深在1000米以浅。
煤层气开发与油田开发相似，也主要有直井、一般定向井、水平井（含多分枝井）几种井型，其中长水平段井和多分枝井技术的应用，可以有效增加井眼与煤层的接触，提高单井的产气量，因此煤层气井一般垂深浅，水平段长，水垂比较大[1]。
由于煤层较脆，钻井过程中机械钻速较快，且井眼容易垮塌。
钻速快，单位时间内进尺长，如果每米井深需要传输的参数一定，则钻速越快单位时间内需要传输的数据量越大，对随钻测量仪器的傳输率要求越高。
井眼易垮塌，钻井过程中容易发生复杂情况，一旦井下发生复杂情况，将井下仪器起出，然后处理井下复杂情况，可有效减少井下工具落井的损失，因此煤层气钻井使用的随钻测量仪器要求可打捞。
2、EM-MWD技术的特点EM-MWD技术以电磁波方式传输信号，与泥浆脉冲传输方式相比，由于传输不依赖于泥浆循环，其信号传输受泥浆性能影响小，在接单根期间可以传输数据，测斜不额外占用钻井时间的优势也越明显，尤其对于机械钻速越高，建井时间越短的作业。
电磁波方式与国内常用泥浆脉冲相比传输率较高，国内常用泥浆脉冲的传输率一般不到1bps，电磁波传输方式可以达到几bps。
传输率越高在实际作业中参考数据更新越快，信息延迟时间越短。
对于煤层气浅井作业，电磁波方式的传输率，能够更好的满足钻速快对传输率要求高的需求。
二、电磁波随钻测量系统这里以中国电子科技集团公司第二十二研究所研制了SEMWD-2000B电磁波随钻测量系统为例介绍电磁波随钻测量系统。
浅议无线随钻仪器的应用
［ ２ ］ 陈力，浅析无线随钻测量仪器的安全使用问题 叩，中国石
文 主要 就 无 线 随钻 仪 器 的应 用 以 及 故 障 进 行 分析 。 关 键 词 ：无 线 随钻 仪 器 中图分类号 ：Ｒ ３ １ ８ ． ６ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ ． ５ ５ ８ ６（ ２ ０ １ ５ ）１ ７ ． ０ ０ １ ４ ０ 月
工程技 术
工程技术
浅议无线随钻仪 器的应用
孑 乙 锦 炜
（ 中国石油集团长城钻探 工程有 限公 司 钻 井技术服 务公 司 辽宁盘锦
１ ２ ４ ０ １ ０ ）
摘 要： 无线 随钻测量仪器在钻井生产 过程 中的优势 突出，能够降低使用单多点测斜控制井 眼轨迹 出现的各种风 险， 因而从 整体 上能够提 高钻 井速度 ，缩短钻井周期。但也 存在 一些仪 器故障 问题 ，随着钻 井＿ Ｔ － 艺的不断提 高，常规定向井减 少，水平井仪 器不断增加，加之仪 器逐渐老化 ，保养维护不到位 ，仪 器故 障也 随之增 多，导致井队多次起钻 ，延长 了钻井周期。就此现状，本
［ １ １张焕 ］ 亮，无线随钻仪 器在使用 过程 中常见 的故 障及排 除方 法Ｕ ］ ， 中国石油和化工标准与质量 ，２ ０ １ ４年 ０ ８ 期４ ５
油和化工标 准与质量 ，２ ０ １ １ 年ｏ ４期 ２ ６ １ — ２ ６ ２ ［ ３ ］ 张辛耘 王敬 农 郭彦 军，随钻测并技术进展和发展趋势 Ｕ 】 ，
电磁波随钻测量系统在煤层气钻井中应用分析
电磁波随钻测量系统在煤层气钻井中应用分析作者：余晓辉来源：《科学与财富》2019年第09期摘要：电磁波随钻测量系统优点有很多，钻井液几乎不会对它产生影响，同时它能够保证高速的信号传输性能，并且短时间内就可以完成测量工作。
这些优点是普通无线随钻测量系统无法达到的。
本文对煤层气钻井过程中使用电磁波随钻测量系统的优势情况进行分析。
关键词：电磁波;随钻测量煤层气钻井1、前言我国的地质构造结构决定了蕴藏在我国的煤气层基本处在压力低的地层中，这个特点对我国煤层气的开采利用技术产生了些许影响。
在开发过程中，要加强对煤层的可须持发展利用的措施。
技术人员往往根据煤层气的各自特点，选取不同的钻进技术。
如空气钻、雾化钻、泡沫钻等，这些由气体或气液两掺流体的钻进技术。
但如果遇到有的地层，泥浆中空气含量已经远高于20%时，我们常规用来检测的脉冲设备就不能发挥作用了。
脉冲随钻测量系统是目前应用比较广泛的水平井开采测量系统，脉冲系统主要工作原理是由钻井液在杆内的压力变化，由此达到信号传递的功能。
脉冲系统的一个弊端就是，对相应设施要求较高，如果钻井液密度和井泵型号不匹配，都无法工作。
在测量过程中容易造成安全隐患。
上世纪80年代，工业领域引入了电磁波无线随钻测量技术。
电磁波随钻测量的原理是凭借电磁波来传递数据信息，而不使用其它媒介。
这种传递方式的优势有传输速度快，耗时短、耗费低等特点。
2、电磁波随钻测量系统设备的安装调试2.1电磁波随钻测量系统组成该系统两部分构成，一部分在井下负责测量，一部分在地上作为显示仪器。
该系统利用低频段的电磁波，利用井下部分带有的发送装置，在工作的过程中可以将井下的各部分测量数据利用电磁波信号向地面上的显示仪器上发送，地面的显示仪器带有接收装置，可以将接收到的信号进行计算，然后将计算出的数据作为控制井眼轨迹的依据。
负责发射信号的井下装置，使用专门的电池产生电能，维持工作。
一般电磁波发射频率高低会影响能耗。
浅谈无线随钻在钻井实践中的应用
况都更为复杂 ， 无 线随钻 在实践应用的过程 中也 出现 了一些 问题 ， 本文对 其实践应用及改进措施进行了分析 ， 为无线随钻的完善提供
了参考与借鉴 。
２ ． ２ ． １实践应用中抗 冲刷能力 砖改连 无线 随钻的井下仪器与底部钻具组合连接在一起 ， 始终处于地 下工作 ， 在与钻井液进行接触 的过程 中不可避免 的会遭受到冲刷 ， 其中脉冲发生器受冲刷的影 响最为严重。 脉冲 发生器是无线随钻中 的关键组成部分 ， 一旦 出现故 障将导致无线 随钻无法继续工作 ， 甚 至还会对 仪器 的寿命造成影响 。
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｏ ｖ ｅ ｒ ｖ ｉ ｅ ｗ 信 息 技 术 与 应 用
浅谈无线随钻在钻井实践中的应用
高 伟 （ 宁夏矿业开发勘查院第三钻井队， 宁夏银 川 ７ ５ ０ ０ ２ １ ） 【 摘 要 】无线随 钻主要 的特 点就是 能 够在钻 井的过 程 中完成 测 井的工作 。 无线 随钻 具有 结构 简单、 操作 方便 的特点， 在 钻 井工程 中有着较 为 广泛的应 用， 一 方面能够满足 钻井质量要 求， 另一 方面能够 实现钻井 成本的节 约。 本 文对无 线随钻的 工作 原理及 关键 技术， 并对其在 钻 井实践 中应 用及
改进 进 行 了分 析 。
【 关键词】 无 线随钻 钻 井时 间 技 套改进
随着钻井技术 的发展和对 钻井要求的提高 ， 各种各样的测斜仪 进行应用 ， 对这些较为特殊 的井 的测斜问题进行 了解决 ； 第二 ， 与防 器相继 出现 ， 不同 的测斜仪器分别具有 不同的优缺点 ， 适用于不 同 斜 纠斜钻进行 配合使用 ， 促进 了随钻监测的防斜效果 与纠斜效果 ； 的场合 。 无线 随钻在钻井行业 中 已经得 到 了较为广泛的应用 ， 属于 第三 ， 在山前、 高陡构造中的易斜井 中进行应用， 随钻对井斜 的变化 较为先进的测量 工具 。 随着钻 井技术的不断发展 与对钻井技术的不 进行检测 ， 一方 面能够确保 井身的质量 ， 另一方面能够加快钻井的 断提高 ， 对井斜 测量 的要求也不断提高。 无线随钻具有操作方便 、 费 速度 。 无线 随钻先后在我国煤 田的３ ５ ０ 多 口井 中得到 了应用 ， 推广仪 用 较低 及适应性 较强的特点 ， 在 钻井实践 中有着极大 的好评与应 器 １ ５ ０ 多套 ， 取得了非常 良好的应用与推广效果 。 用。 随着无线随钻应用范 围的扩大 ， 其所 面临的井 下环境与钻井工 ２ ． ２无 线 随钻 在钻 井 实践 中的 完善
煤矿井下电磁波无线随钻测井软件设计与实现
第44卷 第6期 煤田地质与勘探Vol. 44 No.62016年12月 COAL GEOLOGY & EXPLORA TION Dec . 2016收稿日期: 2016-07-15基金项目: 国家科技重大专项课题(2011ZX05040-002)Foundation item ：National Science and Technology Major Project(2011ZX05040-002)第一作者简介: 蒋必辞(1990—)，女，硕士，助理工程师，从事测井数据处理及软件开发工作. E-mail ：jiangbici@ 引用格式: 蒋必辞，汪凯斌，潘保芝，等. 煤矿井下电磁波无线随钻测井软件设计与实现[J]. 煤田地质与勘探，2016，44(6)：152–158. JIANG Bici ，WANG Kaibin ，PAN Baozhi ，et al. Design and implementation of LWDEWCM software[J]. Coal Geology & Exploration ，2016，44(6)：152–158.文章编号: 1001-1986(2016)06-0152-07煤矿井下电磁波无线随钻测井软件设计与实现蒋必辞1,2，汪凯斌1，潘保芝2， 陈 刚1，王小龙1(1. 中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710077； 2. 吉林大学地球探测科学与技术学院，吉林 长春 130046)摘要: 为了实现控制煤矿井下电磁波无线随钻测井仪器，设计并实现了一套煤矿井下电磁波无线随钻测井软件。
该软件包括控制软件和随钻监测软件两部分，具有系统自检、数据采集、钻进轨迹偏差计算、电磁波电阻率计算、钻头与顶底板关系判断等数据处理功能。
采用MVC 对软件的系统构架进行设计。
描述了各模块的设计流程，并用C#语言完成软件的开发。
实际应用表明该软件现场操作方便可实现随钻测井的实时监测管理。
电磁波测量无线传输系统在定向井中的应用
芯 干¨外绝 缘 材料 ，卡Ｈ 之 问丝 连接
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ห้องสมุดไป่ตู้ ２０１８年 第 ３期
西 部探 矿工 程
７１
（３）外壳绝缘 能力 强 。外壳 随钻 短节需要让仪 器 与 地 层 相 互 绝 缘 ，使 其 不 受 磁 场 干 扰 ，为 此 选 用 ４０ＣｒＭｎＭｏ材 料 ，绝 缘 短节 由 ４个 ＮＣ５０扣 型 的短 节组 成 ，为 了保 证 绝缘 短 节 的强 度 的 同时 达 到 将 整个 钻 杆 电隔离 的 目的 ，设计 ３个 相 同的密 封绝 缘 带 串联 防止 绝 缘失效 ，绝 缘主要是 由内衬绝缘套 、内注绝缘材料 、丝 扣 表 面 绝 缘 涂 层 和 外 表 缠 绕玻 璃 钢 布 组 成 ，实 现上 下 钻 杆 的 电隔离 。
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无线随钻技术在定向工程钻孔中的应用
无线随钻技术在定向工程钻孔中的应用随着我国国民经济的不断发展，我国在地质钻探以及石油钻井等等地质以及资源开发等等工程方面得到了极大的发展，在当今的定向工程钻孔工作中，为了将井眼参数做到最为精准的测量以及显著提升井眼轨迹控制力度，开始大规模使用无线随钻测量技术。
这项技术在实际施工的前期准备阶段工作量相对较小，钻孔效率较高，钻进的方式可以根据实际情况的变化产生相应的改变，同时在轨迹以及复合导向钻井控制方面十分利于控制，同时在施工安全性以及综合效益方面都有着一定的保障。
本文先从无线随钻技术在实际定向工程中的实际应用剖析入手，并对一些实际应用中的注意事项进行深入分析。
标签：无线随钻技术；定向工程钻孔；实际应用；注意事项1、当前定向工程中无线随钻技术的实际应用1.1一些传统保值措施的应用1.1.1开孔钻具的结构要求在实际的定向钻井工程中，除去在设备安装方面的“三点一线”实际要求，对于开孔的要求也是十分严格的，开孔工作是否真正达到了打直的要求，对于接下来工程的顺利施工有着最为关键以及直接的影响，同样也是正常使用“满眼钻具”的重要前提。
因此就要求在换径处的导向带更换工作中必须同时做到孔眼的正、直，此外需要注意的一点就是在开孔深度达到20米之后将导向带予以取下。
1.1.2满眼钻具的结构要求以及孔底加压的实际要求为了将在实际钻进工作中钻杆产生相应的造斜作用进行降低，需要是借助于孔底加压技术的帮助同时确保中和点的位置始终落于钻铤的上部，并且当处于实际的使用过程中时也需要借助于拉力表的帮助来对中和点位置做出相应的检查。
1.1.3对钟摆钻具结构的实际需求当所使用的满眼钻具结构自身的质量不足以支持工程实际需求的时候，就可以借助于钟摆钻具进行相应的降斜工作。
同时将根据鲁宾斯基曲线图，将扶正器的理想位置结合上实际工程情况予以确定。
1.2螺杆钻具相关的纠斜工作将钻孔的轴线图纸设计完成之后，对于一些已经确认或者是可能会发生靶区现象偏离情况的位置采取相应的螺杆定向钻进技术。
YSDC矿用电磁波随钻测量系统及在煤矿井下空气钻进中的应用
YSDC矿用电磁波随钻测量系统及在煤矿井下空气钻进中的应用汪凯斌【摘要】针对采用通缆钻杆进行数据传输的有缆随钻测量系统和采用钻井液进行数据传输的泥浆脉冲无线随钻测量系统在软煤钻进时易造成塌孔及埋钻等事故的问题,提出采用电磁波随钻测量技术进行软煤空气钻进的解决方案,开发了YSDC矿用电磁波随钻测量系统,并在淮南某矿进行了软煤空气钻进应用.实钻应用结果表明:YSDC矿用电磁波随钻测量系统在整个钻进过程中传输稳定、数据可靠;为软煤钻进提供了新的技术与装备支撑,具有不受通栏钻杆与钻井液束缚的特点,可显著提高顺煤层钻孔深度和钻进效率.%In view of the problems of hole collapse and burying drilling caused by cable measurement while drilling (MWD) system using the center cable-type drilling rod for data transmission and mud pulse wireless MWD system using drilling fluid for data transmission in soft coal drilling, the solution of soft coal air drilling using electromagnetic wave MWD technology is proposed, and the YSDC electromagnetic wave MWD system is developed and tested for soft coal air drilling at a coal mine in Huainan. The results show that YSDC electromagnetic wave MWD system is stable and reliable in the whole drilling process. It provides new technology and equipment support for soft coal drilling, and has the characteristics of not being bound by the center cable-type drilling rode and drilling fluid, which can significantly improve the drilling depth and drilling efficiency along the soft coal seam.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2019(050)007【总页数】4页(P153-156)【关键词】电磁波随钻测量;定向钻进;软煤空气钻进;绝缘天线;通缆钻杆【作者】汪凯斌【作者单位】中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安 710077【正文语种】中文【中图分类】TD679松软突出煤层（普氏系数f≤1，煤层渗透率K≤0.1×10-3μm2）在我国分布广泛，在可采煤层中占有相当大的比例。
ELINK电磁波无线随钻使用要求
ELINK电磁波无线随钻仪器使用要求一．对钻井液和净化设备的要求１、钻井液的含沙量必须小于0.5%，含沙量越小越好。
２、若调整钻井液性能，应预先通知仪器工程师作好准备，因为调整钻井液性能，有可能造成井下仪器一段时间工作不正常。
３、禁止在钻井液中加大颗粒及纤维状物质，以免损坏井下仪器或造成井下仪器工作不正常。
４、正常钻进时，必须保证两级（振动筛﹑除沙器）以上钻井液净化设备正常工作。
二．对钻井泵和循环系统的要求１、钻井泵的上水要好，泵的效率要求在95%以上。
２、钻井泵的空气包压力要稳定，按要求补充其压力为钻井泵正常工作时压力的1/3左右，若使用双泵，两台泵的空气包的压力应一致。
３、泵的阀体﹑阀座﹑凡尔﹑缸体﹑缸套﹑活塞和弹簧要完好，确保泵上水良好，如发现某一部分有不正常工作现象，应及时检修泵，以免影响仪器正常工作。
４、整个循环系统所使用的滤网要干净，泵出口滤网在使用仪器前要进行清洗，确保钻井液通过自如。
５、要使用钻杆滤清器，以防大颗粒或其他物质卡住仪器，造成仪器不正常工作或损坏。
三．对井队电源的要求必须提供连续的220V，50—60Hz的交流电源，若要停泵或倒发电机，应预先通知仪器工程师，根据仪器工程师的要求，将仪器房电源接到相应位置（尽可能配专线）。
四．仪器测量方法１、仪器安装：钻台安装仪器时井队人员必须服从仪器工程师指挥，仪器短节吊向钻台时候要小心严防磕碰，要保护好短节绝缘体部分（黄色）和安装顶丝、螺栓部位，这些部位不允许磕碰或打卡。
２、测斜：停止钻进，停止转盘转动，将钻柱上提一米，锁住钻柱，停泵１分钟后测量点的（井斜﹑方位等）测量数据开始传到地面，约３分钟传完。
附：ELINK电磁波无线随钻仪器短节短节外径：165mm 内径：101.6 mm,长度：1450mm。
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煤田地质与勘探
COAL GEOLOGY & EXPLORATION
Vol. 38 No.2 Apr. 2010
文章编号 : 1001-1986(2010)02-0068-03
E-link 电磁波无线随钻测量系统 在煤层气钻井中的应用
施斌全 , 亢武臣
(中石化胜利油田钻井工艺研究院 , 山东 东营 , 257000)
摘要 : 简述了 E-link 电磁波无线随钻测量系统的结构、工作原理及性能指标。通过在 WL05-1 井煤层 气水平井钻井过程中的成功使用， 表明 E-link 电磁波随钻测量系统在煤层气开发中有广泛的应用前景。 关 键 词 ： E-link 电磁波无线随钻测量系统；煤层气；应用 文献标识码 ： A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2010.02.017 中图分类号 ： P631
图1
Fig. 1
WL05-1 井设计轨道与实钻轨迹图
Designed and actual trajectories of well WL05-1
4.1
· 70 ·
煤田地质与勘探
第 38 卷
套管中无信号，下出套管后，仪器信号正常，仪器 到底后信号正常。各个测试点测试结果与定向井公 司泥浆脉冲 MWD 系统数据基本吻合。 仪器下到底后以频率为 19 Hz 开始工作。仪器 信号正常工作到 1 355.44 m。此时距联通仪器还有 100 m，开始起钻接联通仪器，并把探管频率改到 4 Hz。14： 00 到底，做完全测量后准备定向，但只要 一开泵信号就很乱， 0.5 h 左右发出一两组工具面， 可是无法定向。拆下一个单根后测试同样如此。把 地线拉到山下，开泵测试信号没有好转。怀疑邻井 顿钻有影响， 邻井所有设备都停下来测试还是一样。 仪器上提到 1 150 m 处开泵测试正常。复合和滑动 信号均很好 。基本认为 是地层原因 ，此时井深 为 1 355.44 m。上提了 2 个单根信号明显变好。改手动 调节信号继续钻进，2 个单根后，信号变好，之后开 始正常钻进。 在离直井 30 m 处， 联通仪器发现信号， 此时方位偏小。23： 00 上提 3 个单根开始侧钻联通。 22 日 13： 10 联通成功， 开始起钻。 此时井深 1 458 m， 井斜 88°，方位 317.8°，水平位移 885 m。
收稿日期 : 2009-08-10 作者简介 : 施斌全 (1972— ), 男 , 上海人 , 硕士 , 工程师 ,从事随钻放射性测井方法研究 .
第2期
施斌全等 : E-link 电磁波无线随钻测量系统在煤层气钻井中的应用
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2
仪器的性能和精度
用于现场施工的 E-link 电磁波随钻测量系统可 以连续监测井底井斜角、方位角和工具面装置角、 地层伽马值以及井底温度等参数。仪器的性能和指 标见表 1。
[1]
1
E-link 结构及工作பைடு நூலகம்理
E-link 电磁波无线随钻测量系统利用低频电磁 波将井下数据传递到地面，并对传输上来的数据进 行采集、处理、解码和显示。仪器主要由井下和地 面两部分组成。 井下仪器由井下发射部分、流量开关、井下测
量部分组成。井下测量部分测得的数据由井下发射 部分发射电磁波传递到地面。井下发射部分由专用电 池组供电。采用上下绝缘偶极发射天线的电磁激励方 法产生电磁波，频率有 4 Hz、7 Hz、13 Hz 和 19 Hz 4 种供选择，可以在仪器下井前使用编程器或者仪器下 井后使用不同的泵序组合来改变井下仪器的发射频 率，也可以在仪器下井前使用编程器使仪器锁定在某 一特定频率而不受泵开关影响。电磁波发射频率越高 功耗越小，并且信号传输速度越快，传输的信息量越 大，但发射频率越高信号衰减越快，传输距离变浅， 所 以要 根据现 场具 体施工 情况 选择合 适的 频率。 地面仪器主要由信号接收部分、地面接口箱、安 装了专用软件的电脑和钻台显示器组成。地面部分 接收信号有两种方式：一是把防喷器和沿井眼延伸 方向远离井场插入大地中的一根铜棒作为两极，分 别将两极通过同轴电缆连接到地面接口箱。这种接 收方式的信号很强，但是来自钻机设备的干扰比较 大。二是使用沿井眼延伸方向远离井场插入大地的 两根铜棒作为两极， 接收信号是两根铜棒的电位差， 信号通过一个由电池盒供电的无线发射器发送，并 在地面接口箱一端安装一个天线进行信号接收。这 种方式采集的信号偏弱，但干扰较小。
污染岩心，有利于地质分析，可以通过易漏、低压 地层等。故而，该泡沫流体是低压气层钻井完井以 及井下作业的理想的循环介质。该泡沫体系中细小 颗粒 (1~5 μm))分散吸附于气液界面上，而形成直径 大于 50 μm 的胶团。这些胶团的主要特点之一是强 度高、不易分散，不仅增加了气液界面的强度，也 凝聚了细小颗粒，同时还吸附了液体。胶团的体积 相对较大，不会进入岩石孔隙，同时胶团是相互排 斥的，在地层表面形成的滤饼较薄，因而对地层的 伤害少，保护气层效果好。根据本区块地层储层压 力，使用泡沫钻井液 (与储层压差为 1.3 MPa)相对于 一般水基钻井液 (与储层压差为 2.9 MPa)，对地层的 产生的压差减少一倍以上，相应地对煤储层的污染 也要减小。如果在井下条件允许的情况下，适当降 低钻井液密度，对煤层压差会进一步减小。
Application of E-link electromagnetic measurement while drilling system in drilling coal bed methane well
SHI Binquan, KANG Wuchen
(Drilling Techniques Institute, Shengli Oilfield, Dongying 257000, China) Abstract: The basic principle of E-link is presented in this paper. Through the successful use in WL05-1CBM horizontal well, it was proved by practice that em-mwd is one of key technologies and can be widely used in CBM development. Key words: E-link; CBM; application
我国煤储层普遍存在低压、低孔和低渗的特 点 。这些特点决定了煤层气开发工程需对煤层实 施保护措施。根据煤层气开发的特点 , 通常使用空 气钻进、雾化钻进、泡沫钻进等由单纯的气体或气 液两相流体作为钻进流体的钻进方法。采用这些钻 进方法 , 钻进速度高 , 对流体的目标层有保护作用， 但当泥浆中气体含量超过 20% 时 , 作为实时监测和 控制井眼轨迹的井下随钻测量仪器的常用设备— — 泥浆脉冲设备就难以应用 [2] 。由于电磁波随钻遥测 技 术 EMWD(Electromagnetic Wave Measurement While Drilling) 有不受可压缩钻井流体介质影响的 特点，可应用于煤层气开发中。另外，由于电磁波 通道的井下信息传输速度快、易于实现地面与井下 的双向通讯等，也使得电磁波随钻遥测在煤层气开 发中有更广泛的应用前景。
表1
Table 1
技术参数项 井斜测量范围 /精度 方位测量范围 /精度 工具面角测量范围 最大狗腿度、旋转 /滑动 最大耐压 抗冲击能力 最高温度 允许最大排量 抗振动能力
E-link 井下仪器技术参数表
E-link downhole tool parameters
技术参数值 0° ~180° /±0.1° 0° ~360° /±0.5° 0° ~360° /±1.0° 8°/30 m; 15°/30 m 103 Mpa 1 000 g/0.5 ms 125℃ 2 400 L/min; 20 g (均方根值 ) 30~300 Hz (random)
3.2
E-link 电磁波无线随钻测量现场试验过程 E-link 电磁波无线随钻测量施工方案：根据仪器 操作手册和外方现场工程师的指导，排除井场上有可 能存在的电磁干扰，选择合适的位置安装电极，合理 布置信号传输线；在地面多次测试整套井下仪器确保 其工作正常；同时准备好备用仪器，若仪器损坏及时 更换。制定仪器使用要求和操作规程并与井队及工程 人员进行技术交底。测量时使用 E-link 最低频率发射 电磁波，在地面同时使用 BOP 方式和 DES 方式进行 信号接收对比。 井下钻具组合为 Ф152.4 mmPDC 钻头 +磁接头+Ф120 mm 螺杆+Ф120 mmMWD+Ф120 mm 无磁钻铤 +Ф121 mm 随钻震击器 +Ф89 mm 钻杆。仪 器组合：发射天线 +驱动电路 +ELINK 电池 +SEA 电 池 +SEA 探管 0991+GAMMA 电池 +GAMMA1102。 2009 年 6 月 7 日在泥浆中下入海蓝公司的泥浆 脉冲仪器，此时井深 830 m，套管下到 829.5 m，信 号正常。钻进 60 m，此时井深 890 m。接着替换泡 沫钻井液，开始 E-link 生产试验。下井前地面测试 正常，钻台串接好仪器后测试正常。 E-link 仪器在
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WL05-1 井水平井现场试验过程
WL05-1 井一开由 Ф 311.15 mm 钻头钻至井深
3
WL05-1 井水平井基本情况
WL05-1 井位于陕西省韩城市王峰-龙亭地区， 是 一口煤层气水平井，用于评价采用水平井开采煤层 气的技术经济可行性，目的在于获取较高的产能。 WL05-1 井 水 平 井 工 艺 集 成 了 泡 沫 钻 井 液 体 系 、 E-link 地质导向技术、连通井等先进钻井技术。
固井水 100.00 m， 下入 Ф 244.5 mm 套管至 99.50 m， 泥 返 至 地 面 。 二 开 用 Ф 215.9 mm 钻 头 钻 至 井 深 430.00 m ，定向点 430.00 m 开始造斜，钻至井深 813.84 m， 井斜 85° ， 方位 328.13° ， 下入 Ф 177.8 mm 套管至 811.84 m，G 级水泥固井，水泥返至地面。三 开 用 Ф 152.4 mmPDC 钻 头 ， 主 井 眼 钻 至 井 深 1 438.81 m；5 号煤层中进尺达到 624.97 m。三开阶 段用 E-link 定向，根据测量情况调整方位，保证井 眼轨迹符合设计，确认钻头在煤层中穿行，防止钻 头钻出煤层，保证煤层穿透率达到 80%以上。