电磁波随钻测量系统上课讲义

发射机连接图
第三部分 现场操作
施工准备 仪器连接 开机测试 井口安装 入井测试 出井测试 注意事项
施工准备
在到达井场后，将接收机及计算机放进仪器房，确认仪 器房与钻机的距离，距离太远不能进行安装；
定向仪短节
技术指标
a) 最大工作温度：125℃； b) 最大工作压力：105MPa； c) 抗震：20g rms 30~300HZ（随机），30g 50~300HZ（正弦）； d) 抗冲击： 1000g/0.5ms； e) 仪器主体外径：Φ48mm；电路骨架直径：Φ35mm； f) 测量范围和精度：
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。
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
随钻测量技术分类
3.MWD与EM-MWD比较 EM-MWD技术
井下发射机将井下传感器测量的信息调制激励到用特殊工艺绝缘的上 下钻柱之间，信号经由钻柱、套管、钻井介质、地层构成的信道传输到地 面，地面接收系统通过测量地面两点之间的电位差的变化获得相关信息。
特点： 1）以电磁波形式传输，受钻井介质影响小； 2）井下无动力部件，可靠性较高； 3）传输速率高，传输信息量大； 4）不受循环和开停泵限制，节省测量时间，提高钻井时效； 5）传输深度受地层电阻率以及高盐泥浆影响较大，应用受到限制； 6）结构形式简单，方便现场操作； 7）易于实现双向通信。
悬挂短节在钻铤上端连 接。由发射机、电池组、 定向仪构成的仪器串，置 于由悬挂短节和钻铤构成 的内腔，并通过悬挂接头 进行固定。绝缘短节安装 于绝缘天线内腔，与绝缘 天线构成发射天线总成， 绝缘天线在悬挂短节上部 与之对接，并将发射机输 出馈送至绝缘天线的两极。
绝缘天线
绝缘天线是电磁波随钻测量系统中重要的结构件之一，其上、下两端 绝缘，使得钻具组合中上、下两部分相互绝缘。绝缘天线的内、外壁分别 附着有绝缘层，外壁绝缘层上下分别安装有防磨带。其抗拉载荷120t，抗 压载荷50t，抗扭35kN·m。
电磁波随钻测量系统
中煤科工集团重庆研究院 水文物探研究所
提纲
随钻测量技术介绍 电磁波随钻测量系统原理和组成 现场操作
第一部分 随钻测量技术介绍
随钻测量技术分类 今后发展方向
随钻测量技术分类
1.按照传输方式 有线随钻测量和无线随钻测量。
有线随钻测量： 优点：通过电缆测量，传输速度高实时性好；地面 供电，发射机简单；特殊井的测量离不开。 缺点：频繁起下影响钻井施工，效率低。
电 磁 波 随 钻 测 量 系
统
今后发展方向
1.高数据传输率随钻测量系统 采用数据压缩技术、高效编码技术的EM-MWD系统。
2.地质导向技术 大量的测井技术转化为随钻测井工具，实现随钻实时地
质评价，通过测井信息与井眼轨迹信息结合，使得钻井轨迹 能够准确行进在储层中最佳位置。 3.提高综合井控能力
系统功能：几何导向，使钻井轨迹能按照预先设计 的井眼轨道进行，并最终实现准确“中靶”。
二.技术指标
定向参数： 井斜：0～180°±0.2° 方位：0～360°±2.0° 工具面：0～360°±2.0° 温度：0～125℃±0.1°
系统数据传输率：0.5～12.5bps 发射机外径：Ф48mm
三.系统构成
随钻测量系统携带大量的地质信息、工程参数、井眼轨 迹信息，更多的工程信息井下化对于安全井控意义重大，利 于工程事故早期准确预报。
第二部分
电磁波随钻测量系统原理和组成
一.系统概述
电磁波随钻测量系统是以电磁波形式将井下随钻测 量参数通过地层向地面传输的随钻测量系统。
测量参数：井斜、方位、工具面、温度
电池组短节
电池组短节由中间接头、电池筒和外部承压筒构成。电池采用耐高 温锂电池，单节电池容量：3.67V/24Ah。电池筒为9节电池串联定制， 输出电压为33V左右。实际供电采用两个电池短节串接输出+64V电压 为井下仪供电。
定向仪短节
定向仪是利用已知的重力场和地磁场做为基准来定义方向 参数，即利用仪器坐标系与基准坐标系之间的相互关系来计 算方向参数。
井斜角： 0~180° ±0.2° 方位角： 0~360° ±3.0°（井斜角 <5°）
±2.0°（5°≤井斜角≤9°） ±1.5°（井斜角>9°） 工具面角： 0~360° ±1.5°
下密封盖帽
下密封盖帽安装在仪器测量串的最下端，其材料为优质钛 合金，其外径为： Φ48mm，有效长度为：175mm。
3.MWD与EM-MWD比较 MWD技术
在泥浆脉冲随钻测量系统中，发射机通过脉冲发生器改变 钻柱内的泥面。
特点： 1）在以泥浆作为钻井液情况下稳定工作。 2）受泥浆影响较大。如：介质可压缩性增强时，受到限制
（气体、泡沫、欠平衡钻井）；漏失井堵漏时； 3）动力设备易损，使用成本较高 4）传输速率低 ；
无线随钻测量： 优点：实现持续钻进条件下的随钻测量，提高了钻 井效率。 缺点：传输速率低，受环境、工况影响较大。
随钻测量技术分类
2.按照传输介质不同分类
泥浆脉冲类、电磁波类和声波类等。目前声 波类仍处于研发阶段。
泥浆脉冲传输随钻测量，我们习惯于称其为 MWD。电磁波随钻通常以EM-MWD称谓。
随钻测量技术分类
悬挂短节
悬挂短节也称钻铤接头。上端与绝缘天线相连接，下端与钻铤相 连。其外部刻有标记槽（工具面参考点）。
发射机短节
发射机短节采用恒功率输出设计，自适应大范围阻抗变化，可满足地层电阻率2～ 1000Ω· m范围内的恒定功率输出。 a) 工作温度：-25℃～125℃；最大工作压力105MPa； b) 抗震能力：20g rms 30 Hz～300Hz(随机)、30g 50 Hz～300Hz(正弦)、抗冲击能 力1000g/0.5ms； c) 最大输出功率：15W；最大输出电流：10A d) 载波频率：3.125Hz~15Hz可选；传输波特率：0.5 bps～12.5bps