Black Star 电磁波无线随钻测量系统

BlackStar EM MWD无线随钻测量仪操作规程(讨论稿) BlackStar EM MWD无线随钻测量仪设备操作规程1范围本规程规定了BlackStar EM MWD无线随钻测量仪上井前的准备与检查、吊装与运输、设备安装、浅层测试、测量施工、仪器回收、维护保养、存放等施工过程的设备操作规程及要求。

本规程适用于BlackStar EM MWD无线随钻测量仪的操作。

2 上井前的准备与检查2.1检查电源变压器,220V变110V,工作是否正常～通过接地测试器测试。

检查220V UPS和110V UPS工作是否正常。

2.2 检查EM地面系统运转正常2.1.1将地面放大器(Surface Amplifier)电源线连至UPS,110V,的输出。

用网线连接地面放大器及计算机(laptop)网络接口。

打开地面放大器电源开关后3-5秒应能听见一声“滴”短鸣声为正常。

2.2.2启动计算机～并启动EM Control Panel程序～点击Connect按钮～确认计算机与服务器成功连接。

,如果第一次联机需要运行EM Server Update程序对地面放大器做服务更新,。

2.3 检查钻井参数仪井深系统及WITS信息传输 2.3.1将钻井参数仪主机电源线连至220V UPS输出端。

将1CAN总线分别连接主机后面的CAN总线接口和CAN总线盒～再连接好显示器及键盘鼠标。

将绞车、大钩负荷、立压等钻井参数仪的传感器连接到CAN总线盒上。

2.3.2 用串口线将主机COM1连至EM地面放大器的Master口上。

启动,哪个,主机～启动,什么,主程序。

2.3.3 ,什么情况下,旋转绞车传感器～主机显示大钩高度变化正常～EM计算机接收到深度信号。

2.3.4 选择参数仪主程序界面的MWD显示～确认主机接收到EM井斜、方位、工具面等信息。

2.4 下井探管工具测试2.4.1 在确认测试盒的电源开关处在关闭状态后～将程序测试盒电源线连至110V UPS的输出。

技术应用与研究目前，无线随钻测量传输系统已广泛的应用到定向井、水平井施工过程中。

在上世纪30年代就已经产生了随钻测量的概念，直到50年代后期，泥浆正脉冲传输系统的实现，使得随钻测量实现了突破性的发展，也即打开了无线随钻测量传输系统发展的序幕。

在随后的几十年里，定向井、水平井施工任务的增多，引发了随钻测量技术的快速发展，但是收到其相关行业（通讯协议、电子器件等）水平的限制，其发展趋势较为缓慢。

在最近十多年的时间里，各大石油公司和石油高校对无线随钻测量传输系统的科研力量不断增加，也促使了各种无线随钻测量传输系统的进一步完善，并大规模的应用到了实际生产过程中。

一、无线随钻测量传输方式目前，无线随钻测量传输系统依据其传输介质可分为三大类：泥浆脉冲传输方式、电磁波传输方式、声波传输方式。

其中以泥浆脉冲传输方式技术最为成熟，应用最为广泛；其次为电磁波传输方式，由于其使用受到的限制较多，所以只适合某些特定的区域；最后为声波传输方式，目前还没有商业化应用，只有现场试验成功的新闻报道。

1.泥浆脉冲传输方式泥浆脉冲传输方式以泥浆为传输介质，根据其脉冲生产的机理不同可以分为两类：节流型脉冲发生器和泄流型脉冲发生器。

又可以根据工作原理的不同将其划分为：正脉冲传输方式、负脉冲传输方式、连续波传输方式。

其中正脉冲传输方式和连续波传输方式属于节流型信号发生器，而负脉冲传输方式属于泄流型信号发生器。

（1）正脉冲传输方式。

井下仪器的脉冲发生器部分的主要由一个针阀和小孔组成，测斜探管将测量得到的数据发送给脉冲发生器，脉冲发生器根据数据编码规则将数据编码，然后操纵针阀的上下运行，从而改变针阀和小孔的相对位置，也就改变了钻井液流道的面积，进而引起立管中泥浆压力的变化，以泥浆压力波的形式将数据传输到地面。

（2）负脉冲传输方式。

负脉冲传输方式和正脉冲传输方式的原理基本一致，但是其实现方式不同。

通过上述可知正脉冲是减小泥浆的流道面积而引起立管压力的升高，而负脉冲是增大泥浆的流道面积而引起立管压力的下降。

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°）。

国外井下随钻测量传输系统概述在传统的钻井作业中，井下测量数据通常需要通过电缆传输到地面，这种方式存在一些局限性，如测量范围受限、数据传输不稳定等。

而井下随钻测量传输系统采用了无线技术，解决了传统钻井作业中的这些问题，提高了数据传输的稳定性和可靠性。

井下随钻测量传输系统主要包括以下几个组成部分：1.井下测量仪器：该系统使用的测量仪器通常具备高精度、高稳定性的特点，能够准确测量地层参数，如井深、井斜、地层流体性质等。

这些测量仪器通常通过电池供电，并装有无线通信模块，以实现数据的实时传输。

2.无线数据传输设备：该设备是井下随钻测量传输系统中的核心部分，通过无线通信技术将井下测量数据传输到地面。

这些设备通常由多个组件组成，如数据采集模块、信号处理模块和通信模块等。

数据采集模块用于收集井下测量设备生成的数据，信号处理模块用于对数据进行处理和压缩，通信模块用于将数据传输到地面。

3.地面接收设备：该设备用于接收井下传输的数据，并将其显示和记录下来。

接收设备通常具备数据显示功能，能够将井下测量数据以图表或曲线的形式展现出来，以便钻井工程师和地质学家进行实时监测和分析。

此外，地面接收设备还可以将井下数据存储下来，以备后续研究和审查。

井下随钻测量传输系统的工作原理如下：首先，井下测量仪器通过测量和检测地层参数，生成测量数据。

然后，数据传输设备采集并处理这些测量数据，并使用无线通信技术将其传输到地面。

最后，地面接收设备接收井下传输的数据，并将其显示和记录下来。

井下随钻测量传输系统的优势主要体现在以下几个方面：1.实时性：通过无线技术实现数据的实时传输，能够及时反馈地层情况，帮助钻井工程师做出及时的决策和调整。

2.可靠性：采用无线通信技术，避免了传统电缆传输中存在的数据丢失和传输不稳定的问题，保证了数据传输的可靠性和准确性。

3.灵活性：无线传输设备的小巧灵活，可以方便地安装在测量仪器上，减少了设备的体积和负重，适应于不同井型和钻井环境。

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。

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。