電磁波隨鉆無線傳輸系統(tǒng)

《電磁波隨鉆無線傳輸系統(tǒng)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、SEMWD-2000電磁波隨鉆測量系統(tǒng)及現(xiàn)場試驗(yàn)摘要：欠平衡鉆井與氣體鉆井技術(shù)的快速發(fā)展，使電磁隨鉆測量技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)。中國電波傳播研究所推出的SEMWD-2000是自主研發(fā)的，具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的，國內(nèi)首套工程化的電磁波隨鉆測量系統(tǒng)。簡述了電磁隨鉆測量技術(shù)的工作原理和發(fā)展趨勢；介紹了SEMWD-2000的系統(tǒng)構(gòu)成和試驗(yàn)情況，試驗(yàn)表明該系統(tǒng)已能滿足實(shí)際作業(yè)需求，達(dá)到國際同類產(chǎn)品水平。關(guān)鍵詞：欠平衡鉆井；電磁隨鉆測量；地質(zhì)導(dǎo)向；現(xiàn)場試驗(yàn)中圖分類號：TE249.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A0引言在鉆井過程中，將井底的工程參數(shù)與地質(zhì)參數(shù)實(shí)時(shí)傳輸至地面，利于井眼軌跡實(shí)時(shí)監(jiān)測

2、與糾偏。目前現(xiàn)場應(yīng)用的隨鉆信息傳輸方式主要有泥漿脈沖和電磁波兩種，由于電磁波方式不受鉆井介質(zhì)的影響，更適用于欠平衡鉆井與氣體鉆井。近年來，隨著欠平衡鉆井技術(shù)與氣體鉆井技術(shù)的推廣，欠平衡鉆井和氣體鉆井占新鉆井比例逐漸增加，這為電磁隨鉆測量（EM-MWD）系統(tǒng)提供了廣闊的發(fā)展空間，因此，電磁隨鉆測量技術(shù)也再次成為研究的熱點(diǎn)。中國電波傳播研究所于2006年啟動(dòng)了電磁隨鉆測量系統(tǒng)研制的工作，歷經(jīng)理論研究、原理樣機(jī)研制、工程樣機(jī)研制幾個(gè)階段，2010年推出SEMWD—2000電磁波隨鉆測量系統(tǒng)，現(xiàn)場試驗(yàn)表明該系統(tǒng)已滿足現(xiàn)場施工的要求，標(biāo)志著我國已擁有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、

3、工（商）業(yè)化的電磁波隨鉆測量系統(tǒng)。1EM-MWD的工作原理、技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域1．1工作原理如圖1所示的電磁波隨鉆測量系統(tǒng)，發(fā)射機(jī)將井下傳感器測量的信息調(diào)制激勵(lì)到用特殊工藝絕緣的上下鉆柱之間，信號經(jīng)由鉆柱、套管、鉆井介質(zhì)、地層構(gòu)成的信道傳輸?shù)降孛?，地面接收系統(tǒng)通過測量地面兩點(diǎn)之間的電位差的變化獲得相關(guān)信息，指導(dǎo)工程施工。圖1電磁波隨鉆測量系統(tǒng)示意圖1.2主要技術(shù)特點(diǎn)（1）信息以電磁波的形式傳輸，受鉆井介質(zhì)影響??；（2）井下沒有活動(dòng)部件，可靠性高；（3）儀器結(jié)構(gòu)形式對傳輸率選擇限制少，傳輸率選擇更靈活；（4）不受泥漿循環(huán)和開停泵的限制，可連續(xù)傳輸信息節(jié)省鉆井

4、時(shí)間；（5）傳輸深度受地層電阻率影響較大，有些區(qū)塊不能滿足深度要求；（6）不受堵漏劑限制，適于漏失地層鉆井；（7）結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便；（8）容易實(shí)現(xiàn)雙向通信。1.3主要應(yīng)用領(lǐng)域（1）欠平衡鉆井；（2）氣體鉆井或泡沫鉆井；（3）煤層氣鉆井；（4）泥漿中需加入堵漏材料，不適合泥漿脈沖傳輸?shù)母咔秩氲貙鱼@井；（5）適合電磁波傳輸?shù)亩ㄏ蚓退骄唬?）垂直鉆井控制。2SEMWD-2000的系統(tǒng)構(gòu)成及技術(shù)指標(biāo)2.1SEMWD-2000的系統(tǒng)構(gòu)成SEMWD-2000電磁波隨鉆測量系統(tǒng)主要有井下工具、地面系統(tǒng)及系統(tǒng)軟件構(gòu)成。其中井下工具主要包括絕緣天線、控制模塊、功放模

5、塊、電池組件、測量模塊（定向、伽馬、環(huán)空壓力等）；地面系統(tǒng)主要包括專用接收天線、地面接收機(jī)、工業(yè)計(jì)算機(jī)、深度系統(tǒng)、打印機(jī)、司鉆顯示器及輔助設(shè)備；系統(tǒng)軟件主要包括系統(tǒng)設(shè)置、儀器刻度、數(shù)據(jù)采集和處理、工程應(yīng)用模塊。SEMWD-2000電磁波隨鉆測量系統(tǒng)構(gòu)成及信息傳遞流程如圖2所示。圖2SEMWD-2000電磁波隨鉆系統(tǒng)構(gòu)成及信息傳遞框圖2.2SEMWD-2000的技術(shù)指標(biāo)SEMWD-2000電磁波隨鉆測量系統(tǒng)詳細(xì)技術(shù)指標(biāo)見表1。表1SEMWD-2000電磁波隨鉆測量系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)井斜0~180°,±0.2°工作溫度-25℃~125℃方位0~360°，±1.0°最

6、大工作壓105MPa力工具面0~360°，±1.5°抗震動(dòng)20grms30~300Hz隨機(jī)伽馬0~500API，±7%抗沖擊1000g/0.5ms波特率0.5~6.25bit/s電池工作時(shí)>200h間適用地層2~1000Ω?m絕緣天線強(qiáng)抗拉載荷120t抗壓載度荷50t3現(xiàn)場試驗(yàn)為了檢驗(yàn)系統(tǒng)的傳輸能力、穩(wěn)定性、可靠性、測量精度與實(shí)用性，先后做了傳輸深度對比試驗(yàn)、絕緣天線強(qiáng)度試驗(yàn)和實(shí)際作業(yè)試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，且測量精度能夠滿足現(xiàn)場施工需求，具備了推廣的條件。3.1傳輸深度對比試驗(yàn)為了檢驗(yàn)系統(tǒng)的傳輸性能，選地層電阻率較低的區(qū)塊進(jìn)行了試驗(yàn)，2010年

7、1月在勝利油田XX井進(jìn)行了SEMWD-2000與GE公司的E-Link電磁波隨鉆測量系統(tǒng)傳輸性能對比試驗(yàn)，兩套系統(tǒng)在各下一次，SEMWD-2000的傳輸深度為1460m，E-Link傳輸深度為1420m，兩系統(tǒng)的傳輸深度相當(dāng)，說明SEMWD-2000系統(tǒng)傳輸性能已達(dá)到國際同類產(chǎn)品水平。3.2絕緣天線強(qiáng)度實(shí)用性試驗(yàn)發(fā)射天線是經(jīng)特殊工藝將鉆柱分成絕緣的兩部分，兩部分之間的連接既要保證電氣上的絕緣，又要滿足機(jī)械強(qiáng)度要求，制作難度較大。且絕緣天線還是電磁波隨鉆傳輸系統(tǒng)是否可靠和實(shí)用的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，為了檢驗(yàn)絕緣天線的強(qiáng)度是否滿足現(xiàn)場施工的要求，2010年3月在

8、勝利油田XXX井進(jìn)行絕緣天線實(shí)際打鉆試驗(yàn)，共進(jìn)尺1000m。起出后