随钻测井仪器培训
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GrantPrideco公司的Intellipipe钻杆传输系统是一种在井 下随钻测井仪与地表之间通过钻杆快速传输数据的连接系统。 利用非接触式耦合器，通过每根钻杆连接来传输数据，无需进 行特别定位。沿钻柱每隔304米放置一个放大器以放大衰减的信 号。与传统的泥浆脉冲测井仪和新近出现的1～10bit／s的电磁 遥测相比，它的数据传输速度高达1×10^6bit／s。双向传输可 以使指令从地面传到井下仪。
二. 随钻测量仪器数据传输
MWD是一项把井底钻头附近测得的信息，不需中断 正常钻井施工而将信息传送到地面上来的技术。信息 的种类有以下几种：
(1)定向数据(井斜角、方位角、工具面角等)； (2)地层特性(伽马、电阻率等)； (3)钻井参数(井底钻压、扭矩、每分钟转数等)。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
信号遥测通道 MWD随钻测量仪井下测量数据主要以无线方式传输。
泥
浆
立管压
力
叶片连续转动，波形连续变
化
时间
2.1.2 负脉冲方式
泥浆负脉冲发生器安装在专用的无磁短节中使用，开启泥浆 负脉冲发生器的泄流阀，可使钻柱内的泥浆经泄流阀从无磁钻铤 上的泄流孔流到井眼环空，从而引起钻柱内部泥浆压力降低，泄 流阀的动作是由井下编码的测量数据通过驱动控制电路实现。在 地面通过连续地检测立管压力的变化，并经过译码转换成不同的 测量数据。传输速率最高可达5bps。
EM-MWD，其测量最大深度已接近6000m。
俄罗斯EM-MWD系统
2.3 声波传输方式
利用声波或地震波通过钻杆或地层来传输信号是一种传输方 法。声波遥测能显著提高数据传输率，使随钻数据传输率提高一 个数量级，达到100bps。声波遥测和电磁波遥测一样，不需要通 过泥浆循环，该系统利用声波传播机理来工作。由于信号在钻杆 柱中传播衰减很快，所以在钻杆柱内每隔 400～500m要装一个中 继站。声学信息通道的缺点：井眼产生的低强度信号和由钻井设
当 前 ， 国 内 油 田 水 平 井 数 快 速 增 长 ， 2005 年 完 成 201 口 ， 2006年完成522口，2007年完成806口。2008年集团公司实施水平 井1000口以上，力争达到1100口。各油田定向井服务公司对普通 随钻测量仪器的应用已经普及，随钻测井仪器的应用已逐步展开。
备产生的声波噪声使探测信号非常困难；信号随深度衰减很快。
2.4 导线传输方式 在美国天然气研究所的测试中，光纤传输成功达到915m深
度。光纤遥测技术能以大约1M bps的速率传送数据，比其它商 用的随钻遥测技术快5个数量级。法国一家公司曾研制在钻杆壁 中安装电缆来传输信号，传输速度高，缺点是钻杆是特制的。
2.1.1 连续波方式
连续波脉冲发生器的转子在泥浆的作用下产生正弦压力波， 由井下编码后的测量数据通过调制系统控制的定子相对于转子的 角位移使这种正弦或余弦压力波在时间上出现相位移或角位移。 在地面连续地检测这些相位或频率的变化，并通过译码、计算得 到测量数据。优点：数据传输速度快，传输速率最高可达25bps 。
20世纪80年代中期在定向井中首次使用MWD，80年代末LWD问 世，90年代以来MWD和LWD技术有了进一步的发展，应用日趋普遍，
它们是信息化和智能化钻井的基础和重要组成部分。
Exxon Mobil公司在前几年钻井勘探开发中45⁰以上大斜度井 占45%，70 ⁰以上的井占36%。近年来，海洋钻探、大斜度井、水 平井钻井活动推动了随钻测井技术的发展,随钻测量及其相关技 术发展迅速，应用领域不断扩大，在海上钻井中几乎100％使用 随钻测井。
随钻测量仪器原理及 地质导向技术
目录
一.概述 二.随钻测量仪器数据传输 三.CGMWD正脉冲随钻仪器原理 四.地质导向钻井技术及随钻测井 五.结束语
一. 概述
MWD（Measurement While Drilling）随钻测量系统是在钻 井过程中进行井下信息实时测量和上传的技术的简称。
LWD（Logging While Drilling）随钻测井系统是在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。与 MWD相比，LWD传输的信息更多，在MWD的基础上，增加若干用于地 层评价的参数传感器，如补偿双侧向电阻率、自然伽马、方位中 子密度、声波、补偿中子、密度等。
这种方法的优点是：数据传输速度较快，可达10bps左右，适合于 泡沫泥浆、空气钻井等钻井施工中传输定向和地质资料参数。
缺点是：地层介质对信号的影响较大，低电阻率的地层电磁波衰 减明显电磁波传输的距离有限，不适合深井和海上施工。
下面几种商业应用的电磁遥测系统： ◇ Precision Drilling Computalog公司的区域扩展电磁随钻测井
泥浆
泥浆
立管压力 阀门关，立管压力不变
阀门关
阀门开
阀门开，立管压力降低 时间
2.1.3 正脉冲方式
泥浆正脉冲发生器的针阀与小孔的相对位置能够改变泥浆流 道在此的截面积，从而引起钻柱内部泥浆压力的升高，针阀的运 动是由井下编码的测量数据通过驱动控制电路来实现。由于用电 磁铁直接驱动针阀需要消耗很大的功率，通常利用泥浆的动力， 采用小阀推大阀的结构。在地面通过连续地检测立管压力的变化， 并经过译码转换成不同的测量数据。传输速率国内5bps，国外 10~12bps。
泥
泥
浆
浆 立管压力
针阀上升，立管压力升高
针阀不动，立管压力稳定
针阀不动
针阀上升
时间
2.2 电磁波传输方式
电磁波信号传输主要是依靠地层介质来实现的。井下仪器将 测量的数据调制到载波信号上，测量信号随载波信号由电磁波发 射器向四周发射。地面检波器在地面将检测到的电磁波中的测量 信号解调并译码、计算，得到实际的测量数据。
MWD按传输通道分为钻井液脉冲、电磁波、声波、导线 传输四种方式。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。
传输速率用bps表示（bits per second）。
2.1 钻井液脉冲传输方式
目前普遍应用的是钻井液脉冲法，这是因为此法简单，对正
常钻井作业影响很小。它是借助MWD井下脉冲发生器使钻井液压 力变化，由此形成的钻井液压力波以1200～1500 m／s的速度通过 钻杆内液柱向地面传输。
系统。 ◇ Schlumberger的E-pulse电磁遥测系统，应用垂深4183m时能有效
传输数据。 ◇ Halliburton的Sperry—Sun公司的电磁随钻测井系统 ◇ Weatherford在2004年推出TrendSET™。 ◇ 俄罗斯地平线有限责任公司生产的ZTS系列电磁波随钻测量系统
二. 随钻测量仪器数据传输
MWD是一项把井底钻头附近测得的信息，不需中断 正常钻井施工而将信息传送到地面上来的技术。信息 的种类有以下几种：
(1)定向数据(井斜角、方位角、工具面角等)； (2)地层特性(伽马、电阻率等)； (3)钻井参数(井底钻压、扭矩、每分钟转数等)。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
信号遥测通道 MWD随钻测量仪井下测量数据主要以无线方式传输。
泥
浆
立管压
力
叶片连续转动，波形连续变
化
时间
2.1.2 负脉冲方式
泥浆负脉冲发生器安装在专用的无磁短节中使用，开启泥浆 负脉冲发生器的泄流阀，可使钻柱内的泥浆经泄流阀从无磁钻铤 上的泄流孔流到井眼环空，从而引起钻柱内部泥浆压力降低，泄 流阀的动作是由井下编码的测量数据通过驱动控制电路实现。在 地面通过连续地检测立管压力的变化，并经过译码转换成不同的 测量数据。传输速率最高可达5bps。
EM-MWD，其测量最大深度已接近6000m。
俄罗斯EM-MWD系统
2.3 声波传输方式
利用声波或地震波通过钻杆或地层来传输信号是一种传输方 法。声波遥测能显著提高数据传输率，使随钻数据传输率提高一 个数量级，达到100bps。声波遥测和电磁波遥测一样，不需要通 过泥浆循环，该系统利用声波传播机理来工作。由于信号在钻杆 柱中传播衰减很快，所以在钻杆柱内每隔 400～500m要装一个中 继站。声学信息通道的缺点：井眼产生的低强度信号和由钻井设
当 前 ， 国 内 油 田 水 平 井 数 快 速 增 长 ， 2005 年 完 成 201 口 ， 2006年完成522口，2007年完成806口。2008年集团公司实施水平 井1000口以上，力争达到1100口。各油田定向井服务公司对普通 随钻测量仪器的应用已经普及，随钻测井仪器的应用已逐步展开。
备产生的声波噪声使探测信号非常困难；信号随深度衰减很快。
2.4 导线传输方式 在美国天然气研究所的测试中，光纤传输成功达到915m深
度。光纤遥测技术能以大约1M bps的速率传送数据，比其它商 用的随钻遥测技术快5个数量级。法国一家公司曾研制在钻杆壁 中安装电缆来传输信号，传输速度高，缺点是钻杆是特制的。
2.1.1 连续波方式
连续波脉冲发生器的转子在泥浆的作用下产生正弦压力波， 由井下编码后的测量数据通过调制系统控制的定子相对于转子的 角位移使这种正弦或余弦压力波在时间上出现相位移或角位移。 在地面连续地检测这些相位或频率的变化，并通过译码、计算得 到测量数据。优点：数据传输速度快，传输速率最高可达25bps 。
20世纪80年代中期在定向井中首次使用MWD，80年代末LWD问 世，90年代以来MWD和LWD技术有了进一步的发展，应用日趋普遍，
它们是信息化和智能化钻井的基础和重要组成部分。
Exxon Mobil公司在前几年钻井勘探开发中45⁰以上大斜度井 占45%，70 ⁰以上的井占36%。近年来，海洋钻探、大斜度井、水 平井钻井活动推动了随钻测井技术的发展,随钻测量及其相关技 术发展迅速，应用领域不断扩大，在海上钻井中几乎100％使用 随钻测井。
随钻测量仪器原理及 地质导向技术
目录
一.概述 二.随钻测量仪器数据传输 三.CGMWD正脉冲随钻仪器原理 四.地质导向钻井技术及随钻测井 五.结束语
一. 概述
MWD（Measurement While Drilling）随钻测量系统是在钻 井过程中进行井下信息实时测量和上传的技术的简称。
LWD（Logging While Drilling）随钻测井系统是在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。与 MWD相比，LWD传输的信息更多，在MWD的基础上，增加若干用于地 层评价的参数传感器，如补偿双侧向电阻率、自然伽马、方位中 子密度、声波、补偿中子、密度等。
这种方法的优点是：数据传输速度较快，可达10bps左右，适合于 泡沫泥浆、空气钻井等钻井施工中传输定向和地质资料参数。
缺点是：地层介质对信号的影响较大，低电阻率的地层电磁波衰 减明显电磁波传输的距离有限，不适合深井和海上施工。
下面几种商业应用的电磁遥测系统： ◇ Precision Drilling Computalog公司的区域扩展电磁随钻测井
泥浆
泥浆
立管压力 阀门关，立管压力不变
阀门关
阀门开
阀门开，立管压力降低 时间
2.1.3 正脉冲方式
泥浆正脉冲发生器的针阀与小孔的相对位置能够改变泥浆流 道在此的截面积，从而引起钻柱内部泥浆压力的升高，针阀的运 动是由井下编码的测量数据通过驱动控制电路来实现。由于用电 磁铁直接驱动针阀需要消耗很大的功率，通常利用泥浆的动力， 采用小阀推大阀的结构。在地面通过连续地检测立管压力的变化， 并经过译码转换成不同的测量数据。传输速率国内5bps，国外 10~12bps。
泥
泥
浆
浆 立管压力
针阀上升，立管压力升高
针阀不动，立管压力稳定
针阀不动
针阀上升
时间
2.2 电磁波传输方式
电磁波信号传输主要是依靠地层介质来实现的。井下仪器将 测量的数据调制到载波信号上，测量信号随载波信号由电磁波发 射器向四周发射。地面检波器在地面将检测到的电磁波中的测量 信号解调并译码、计算，得到实际的测量数据。
MWD按传输通道分为钻井液脉冲、电磁波、声波、导线 传输四种方式。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。
传输速率用bps表示（bits per second）。
2.1 钻井液脉冲传输方式
目前普遍应用的是钻井液脉冲法，这是因为此法简单，对正
常钻井作业影响很小。它是借助MWD井下脉冲发生器使钻井液压 力变化，由此形成的钻井液压力波以1200～1500 m／s的速度通过 钻杆内液柱向地面传输。
系统。 ◇ Schlumberger的E-pulse电磁遥测系统，应用垂深4183m时能有效
传输数据。 ◇ Halliburton的Sperry—Sun公司的电磁随钻测井系统 ◇ Weatherford在2004年推出TrendSET™。 ◇ 俄罗斯地平线有限责任公司生产的ZTS系列电磁波随钻测量系统