电磁波随钻测量系统

随钻电磁波电阻率测量技术一、引言提高服务质量，降低服务成本是工程技术服务努力追求的目标。

随钻测井相对于电缆测井具有多方面的优势：一是随钻测井资料是在泥浆滤液侵入地层之前或侵入很浅时测得的，能够更真实地反映原状地层的地质特征，提高地层评价精度；二是随钻测井在钻井的同时完成测井作业，减少了井场钻机占用时间，从钻井一测井一体化服务的整体上节省成本；三是在某些大斜度井或特殊地质环境(如膨胀粘土或高压地层)钻井时，电缆测井困难或风险大以致不能进行作业时，随钻测井是唯一可用的测井技术。

因此，随钻测井既提高了地层评价测井数据的质量，又减少了钻井时间，降低了成本。

（一）、随钻测井技术发展现代随钻测井技术大致可分为三代：90年代初以前属于第一代，提供基本的方位测量和地层评价测量，在水平井和大斜度井用作“保险”测井数据。

但其主要应用是在井眼附近进行地层和构造相关对比，以及地层评价。

随钻测井确保能采集到在确定产能和经济性、减少钻井风险时所需要的测井数据。

90年代初和中期属于第二代，方位测量、井眼成像、自动导向马达及正演模拟软件相继推出，通过地质导向精确地确定井眼轨迹。

司钻能用实时方位测量，并结合井眼成像、地层倾角和密度数据，发现目标位置。

这些进展导致了多种类型的井，尤其是大斜度井、超长井和水平井的钻井取得很高的成功率。

从90年代中期到目前属于第三代，称为钻井测井(Logging for Drilling)，提供界定地质环境、钻井过程、采集实时信息时所要求的数据。

表1 随钻测井技术发展（二）、随钻测井的一般知识1、随钻测量MWD包括井眼几何形状（井眼尺寸、井斜、方位等）的测量，与钻井工程相关的工程参数（钻压、钻具扭矩、井眼压力、转速、环空压力等钻井参数）的测量，以及对自然伽马、电阻率的测量。

主要是测量工程数据，并具有单一性。

2、随钻测井LWD在随钻测量MWD的基础上，增加了识别岩性和孔隙性、判识储层的方法如中子、密度等，能对储层做出基本的评价。

随钻方位电磁波电阻率测量系统发展进展张晓彬;戴永寿;倪卫宁;孙伟峰;李立刚;李荷鑫【摘要】随钻电磁波电阻率测量系统采用多线圈、多角度及多补偿的线圈系结构,实现不同径向深度及方位地层电阻率的测量,其在地质导向钻井和油田地层评价中占据着至关重要的地位.在常规随钻电磁波电阻率测量系统的基础上,斯伦贝谢、贝克休斯、哈里伯顿及长城钻探分别研制和推出了具有方位特性的随钻电磁波电阻率测量系统并广泛地应用于水平井和大斜度井的开发与探测.介绍了随钻电磁波电阻率测量系统的结构组成及电磁波信号的处理方法,并通过对比和分析国内外主流随钻电磁波电阻率测量系统的优缺点,对其发展趋势进行了展望,为中国随钻电磁波电阻率测量系统的进一步发展提供借鉴经验.【期刊名称】《测井技术》【年(卷),期】2016(040)001【总页数】6页(P12-17)【关键词】测井仪器;随钻测量;电磁波;电阻率;测量系统【作者】张晓彬;戴永寿;倪卫宁;孙伟峰;李立刚;李荷鑫【作者单位】中国石油大学(华东),山东青岛266580;中国石油大学(华东),山东青岛266580;中石化石油工程技术研究院,北京100101;中国石油大学(华东),山东青岛266580;中国石油大学(华东),山东青岛266580;中国石油大学(华东),山东青岛266580【正文语种】中文【中图分类】P631.83;TE2420 引言地层电阻率是开展地层含油、含气、含水或是油水同层定性评价的依据,同时也是进行地质导向钻井[1]和定量评价储层含油气饱和度的重要参数之一。

准确可靠地获得地层电阻率参数是随钻测井研究中的一项重要内容[2]。

国内外主流的随钻电阻率测量技术主要可以分为3类,即随钻侧向电阻率测量、随钻感应电阻率测量和随钻电磁波电阻率测量。

随钻电磁波电阻率测量系统利用电磁感应基本原理,通过采用多发射-接收线圈系结构以及不同的工作频率,可得到不同径向深度的地层电阻率参数,且随钻电磁波电阻率测量系统不受钻井液的限制,可以对复杂钻井液侵入的测井剖面进行油气解释和渗透层划分。

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°）。

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。

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。

煤矿井下随钻测量系统的设计与实现摘要：自古以来，我国的能源资源十分丰富，随着科学技术水平的提升，自然资源的勘探技术得到了显著的进步和发展。

在我国的能源结构当中，煤炭资源占据主要地位，在煤矿的日常开采过程中钻探技术扮演者不可或缺的角色，这不仅能够对生产过程中的地质条件进行深入的探测，并且在解决煤矿煤矿安全生产问题上发挥出了重要的作用。

然而伴随着煤矿生产机械技术的不断发展和进步，为了能够有效提高日常生产过程中的采煤效率和钻探获得相应资料的准确性，必须要求对钻孔空间的运动轨迹进行更加直观的表达。

关键词：煤矿；钻探技术；测量系统；运动轨迹；电磁波无线；1.引言近年来，伴随着科学技术水平的提高，经过多年的操作和实践，我国也掌握了一定的煤矿井下的钻探技术，由于煤矿井下的环境十分复杂，这给随钻测量带来了极大的困难，例如工作空间十分狭小、电磁干扰情况十分严重以及极易产生爆炸现象等等，这样在实际测量的过程中必定会导致测量数据不准确。

另外，现阶段煤矿的生产施工中的钻孔大多数不进行钻孔轨迹测量，这会造成地质资料的误判、安全措施在客观方面得不到保障的情况随时发生。

为了能够更好的解决以上问题，本文以煤矿井下电磁波无线随钻轨迹测量系统的设计为例展开深入的研究和分析，根据相关的实验数据证明可得，这个系统具有投入成本较低、快捷方便的特点，最为重要的是能够满足无线随钻测量的要求。

1.煤矿井下随钻轨迹测量的主要类型和主要原理煤矿井下的随钻测量实质上是对地下岩层组织结构和组合方式的了解，为了能够让钻孔施工成果符合期初的设计要求，大多数煤矿企业规定针对钻孔施工进行抽样测斜。

目前轨迹测量产品主要有两种类型，即适用于非定向孔的测斜设备和定向孔的测斜设备。

非定向孔测斜一般有两种工作模式，非随钻二次复孔测量和存储式随钻测量。

二次复孔模式的轨迹测量设备，不适用于极易塌孔的软弱煤层，而存储式的随钻测量设备则不能实时看到钻孔轨迹，对于已经偏离设计轨迹的钻孔不能马上终止钻进工程。

电磁波随钻测量系统(EMWD)现状分析
陈兴祥;刘虎;冉富强
【期刊名称】《中国石油和化工标准与质量》
【年(卷),期】2017(037)019
【摘要】相比于常规随钻测量系统(MWD),电磁波随钻测量系统(EMWD)依靠地层介质进行数据传输,拥有相当明显的优势,既能满足不同钻井液体系的钻进,又能减少钻井时间,降低钻井成本.本文介绍了国内外现有的电磁波随钻测量系统的设备组成、工作原理和基本参数,特别对俄罗斯的ZTS-MWD系列、美国斯伦贝谢公司的XEM电磁波MWD系统、英国的E-link系列及国产CEM-1型MWD进行了现场试验分析.基于长期现场实践,对EMWD系统现场试验情况进行了总结分析.
【总页数】3页(P133-135)
【作者】陈兴祥;刘虎;冉富强
【作者单位】六盘水能源投资开发有限公司,贵州六盘水 553000;贵州省天然气工程技术研究院有限公司,贵州贵阳 550000;贵州天然气能源投资股份有限公司,贵州贵阳 550000;贵州省天然气工程技术研究院有限公司,贵州贵阳 550000;贵州天然气能源投资股份有限公司,贵州贵阳 550000
【正文语种】中文
【中图分类】TE927
【相关文献】
1.煤矿井下电磁波无线随钻轨迹测量系统设计与应用
2.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
3.煤矿井下电磁波无线随钻测量系统的设计与实现
4.无线电磁波随钻测量系统姿态精度的影响因素分析
5.CQ-EMWD电磁波随钻测量系统
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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。