ZTS电磁波随钻测量系统及其现场试验

随钻测量

第七章随钻测量随钻测量（Measurement While Drilling）简称MWD，是定向钻进中一种先进的技术手段，可以不间断定向钻进而测量近钻头孔底某些信息，并将信息即刻传送到地表的过程。随着技术的进步，现代随钻测量已发展为随钻测井（Logging While Drilling），简称LWD，不仅可以监控定向钻进，还可以进行综合测井，获取信息的种类有：（1）定向数据(井斜角，方位角，工具面角)；（2）地层特性(伽马射线，电阻率测井记录)；（3）钻井参数(井底钻压，扭矩，每分钟转数)。传感器是装在作为下部钻具组合整体的一部分的特殊井下仪器中。井下仪器中还有一个发射器，通过某种遥测信道将信号发送到地面。目前使用的最普通的遥测信道是钻柱内的钻井液柱。信号在地面上被检测到后，经过译码和处理，就按方便和可用的方式提供所需的信息。图7-1示出了MWD系统的主要部分。MWD的最大优点是它使司钻和地质工作者实时地“看”到井下正在发生的情况，从井底测量参数到地面接收到数据只延误几分钟，所以可以改善决策过程。图7-1 MWD系统概况尽管MWD的概念不是新的，但只是在近几年钻井技术的进步才使之成为现实。30年代出现的电测技术对鉴别和评价地层起了很大作用。但是，它的主要缺点是必须在起出钻柱后才能使用电缆下井。等到实际测井时，由于钻井液浸入的影响，妨碍了地层真实特性的测量。当钻头钻穿不同地层时，由于没有确定的方法辨别出岩性的变化，—些重要的层位可能没有检测到。有时，后来的电测显示出错过了油层段顶部的取心点，或是钻头钻得过深钻到了产油层下部的水层中。钻井液测井和监测钻速虽可指供一些井底情况，但由于要等到岩屑循环到地面的时间延误使这一过程效率太低。所以，需要一种能够在钻井时瞬时而连续地监测地层的系统。对这一系统有如下要求： (1)坚固可靠的传感器，可在钻进动态条件下在钻头处或钻头附近测量需要的数据； (2)将资料传送到地面的方法简单有效； (3)可以方便地在任何钻机上安装并操作的系统，对正常钻进作业影响不大；

随钻电磁波传播电阻率测井

4地层倾角对随钻电阻率测井的影响范宜仁等2013年发表文章“倾斜各向异性地层随钻电磁波响应模拟”，文中通过坐标变换的方法，基于柱坐标系时域有限差分（FDTD）模拟和分析了倾斜各向异性地层随钻电磁波响应。为了研究各向异性系数对相位（幅度）电阻率的影响，模拟了不同各向异性系数条件下倾斜地层随钻电磁波测井响应，模拟结果表明：当地层倾角小于30°时，不同水平电阻率条件下，各向异性系数对视电阻率影响较小，随钻电磁波视电阻率主要反映地层水平电阻率；随地层倾角增大，视电阻率受各向异性的影响增大，且地层水平电阻率越低，随钻电磁波测井响应受地层各向异性影响越大，相位电阻率比幅度电阻率更加敏感；当地层倾角较大时，随着各向异性系数增大，视电阻率甚至会超过垂直电阻率。为了研究不同发射频率对各向异性系数的敏感性，模拟了地层各向异性系数为√10，水平电阻率为0.5Ω·ｍ时不同地层倾角条件下随钻电磁波响应，模拟结果显示：随发射频率增大，视电阻率受各向异性影响增强，当地层倾角较大时，随钻电磁波视电阻率甚至会远远超过垂直电阻率。

夏宏泉等2008年发表文章“随钻电阻率测井的环境影响校正主次因素分析”，文中分析了随钻电阻率测井中地层倾角（或井斜角）等环境因素对测井结果的影响及其校正方法。在大斜度井和水平井测井中，大部分仪器的测量值要受到井斜角或地层倾角的影响，实测曲线出现“异常”和“变形”。在直井中，如果地层是水平的，则仪器测量的是水平电阻率。但如果仪器在钻开同样地层的水平井时，则测量电流会流过地层的水平面和垂直面，视电阻率测量值R a是水平电阻率R h和垂直电阻率R v合成的[3-6]。假设在水平井中地层存在各向异性，垂直层界面方向的电阻率为R v，平行层界面方向的电阻率为R h，径向上（与地层平行的方向）为宏观各向同性，可推导出地层视电阻率R a、R h、R v的关系为 ? R a=R?√cos2θ+sin2θλ? 式中，λ为地层电阻率的各向异性系数，λ=（R v/R h）0.5；θ为相对倾角，即井轴与地层面法线的相对夹角，可由井斜角和地层倾角求得。由此可见，地层视电阻率主要与地层电性各向异性系数和相对倾角有关，其值介于R h～（R v·R h）0.5之间。对于2MHz的随钻电阻率测井仪器，相对夹角在0°～30°时影响不大（即在直径中随钻视电阻率等于水平电阻率，可以忽略地层电性各向异性的影响），大于30°时相对夹角影响较大，则必须考虑各向异性的影响。各向异性影响很大程度取决于地层和井眼的相对角度。如忽略各向异性的影响，则在大斜度井中，R ps相位电阻率、R ad衰减电阻率测井曲线的差异可能导致错误的侵入剖面解释，这是因为2MHz电阻率仪器的这2种曲线在各向异性地层中的响应特征是不同的，在θ＞30°时，R ps曲线更多地反映垂向电阻率，从而导致2条曲线的分离。但是如果井眼垂直于地层，即使K值很大，它对随钻电阻率测井值无明显影响，2条曲线基本重合。此外，当相对夹角变大，即使各向异性系数不变，R ps和R ad曲线仍可出现明显的分离，因此2条电阻率曲线分离与否可以间接地指示地层的各向异性。

无线随钻测量泥浆脉冲信号的干扰分析

无线随钻测量泥浆脉冲信号的干扰分析发表时间：2016-09-27T10:39:10.847Z 来源：《基层建设》2015年31期作者：吴伟[导读] 摘要：介绍了无线随钻测量系统中泥浆脉冲信号的传输方式和特点，分析了干扰脉冲信号传输的因素，以及造成脉冲信号衰减的影响因素，并提出了相应的解决方法。中国石化胜利石油工程有限公司-钻井工程技术公司-定向井公司摘要：介绍了无线随钻测量系统中泥浆脉冲信号的传输方式和特点，分析了干扰脉冲信号传输的因素，以及造成脉冲信号衰减的影响因素，并提出了相应的解决方法。关键词：传输方式；信号干扰；信号衰减随钻测量是获得井下信息最重要的技术手段。目前该技术普遍应用在中国各油田的大位移水平井、定向斜井的钻进过程中，并取得了显著的成果，大大提高了油气井的钻采效率比。信号的传输是随钻测量的关键技术之一，无线随钻测量系统信号的传输主要有电磁波和泥浆脉冲两种，电磁波在地层中传输时，信号严重衰减，只能以较低的频率发送信号，因此国内主要采用泥浆脉冲进行信息传输，可靠性较好，能远距离传输，更符合钻井实际情况。但泥浆脉冲信号在传输过程中需要解决两大问题：信号干扰和信号衰减。本文将对泥浆脉冲随钻测量系统的工作方式以及信号传输过程中的干扰和衰减问题进行探讨。 1、泥浆脉冲信号传输方式及特点目前，泥浆脉冲信号传输方式主要有三种，即连续波、正脉冲和负脉冲三种方式。（1）连续波方式连续波脉冲发生器的转子在泥浆作用下产生正弦压力波，由井下探管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，在地面连续检测这些相位或频率的变化，并通过数字译码和计算得到测量数据。其优点是数据传输速度快、精度高；缺点是结构复杂，数字译码能力较差。（2）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在小孔处的截面积，从而引起钻柱内部泥浆压力的升高，针阀的运动是由井下微处理器编码的测量数据通过调制器控制电路来实现的。在地面通过连续地检测立管压力的变化，并通过译码转换成不同的测量数据。正脉冲发生器具有结构简单、尺寸小、使用操作和维修方便等优点，但正脉冲发生器数据传输慢，不适合传输地质资料参数。（3）负脉冲方式泥浆负脉冲发生器需要组装在专用的无磁钻铤中使用，开启泥浆负脉冲发生器的泄流阀，使钻柱内的泥浆从泄流阀经无磁钻铤细流孔流到井眼环空，从而降低钻柱内部的泥浆压力。泄流阀的动作是由井下微处理器编码的测量数据通过调制器控制电路来实现的，在地面通过连续检测立管压力的变化，并通过译码转换成不同的数据。优点是数据传输速度快，适合传输定向和地质资料；缺点是下井仪器的结构复杂，组装、操作和维修不便，需要专用的无磁钻铤。 2、信号的干扰因素泥浆脉冲信号在传输过程中存在很多干扰信号，这些信号在同时间内可能组合在一起，使得对有用的钻井液脉冲信号识别非常困难。（1）泥浆泵当泥浆泵工作良好时，在立管上产生的干扰主要有两个：①较弱的泵的冲程干扰可忽略不计；②较强的活塞运动干扰。通常，无线随钻测量的脉冲信号传输频率的可选范围为 0.5-1.0Hz，而泥浆泵的频率通常大于 1Hz，MWD 地面设备用低通滤波器即可将其过滤。但当泵工作不平衡或密封性有问题时，也能对脉冲信号产生干扰，因此应及时排除泵的故障。（2）泥浆中的气泡泥浆中的气泡在上升过程中，由于压力逐渐减小而导致体积膨胀并最终破裂。破裂的气泡形成众多微小的干扰信号源，这些干扰信号在冲洗液通道中反射、叠加，从而增加了信号分离的难度，此时可以通过控制泥浆中的气泡量来减少这种干扰的影响。（3）噪声干扰泥浆压力脉冲信号以一定的速度在钻柱中沿轴向向地面传播，泥浆压力脉冲信号传到地面后，会造成一定的衰减，与很多干扰信号混合在一起。在泥浆介质中有很多噪声源以及由于现场条件变化而产生的一些噪声。这些噪声主要包括泵噪声、钻井噪声和反射信号。反射信号主要由于脉冲遇到钻头或泵时，反弹形成的反射波产生反射信号。这些噪声大多都属于非同频的噪声，在信号识别和检测中，可以采用硬件电路滤波方式来滤除这些噪声。（4）活动钻具活动钻具的速度过快、过猛，将导致立管中的压力突变，从而造成泥浆脉冲信号丢失，所以在活动钻具时要尽量做到轻提、轻放，这样才能保证泥浆脉冲信号的有效传输。（5）使用空气室的影响空气室的作用是减小压力变化和机械震动，使泥浆流动平稳。但与此同时空气室也会衰减井下脉冲发生器传上来的有用的泥浆脉冲信号，通常情况下不会有显著的衰减，不至于造成信号接收问题。但当条件恶劣时，如钻井较深、地层复杂，则必须考虑它。（6）井底动力机井底动力机的频率一般远高于信号传输的频率，且这种干扰信号在沿冲洗液通道向井口传播的过程中会逐渐衰减并很快消失，一般可以忽略，但某些异常情况下，如在钻头阻力大于螺杆产生的扭矩而导致螺杆压死停转时，地面立管压力将突然升高，可能淹没泥浆脉冲信号，导致地面解码失败。 3、造成信号衰减的原因分析（1）深度对信号的衰减泥浆脉冲信号传输的路径越长，丢失的能量越多。当井比较深时，地面接收到的泥浆脉冲信号幅度相对来说要小些，信噪比不可避免地受到影响。这时可以选择使用较小尺寸的孔板，或减小蘑菇头与孔板间的距离，以增大初始脉冲的幅度，提高信噪比。（2）气体对信号的衰减

随钻电磁波电阻率测井的犄角效应

随钻电磁波电阻率测井的“犄角”效应一、前言近期，随钻电磁波电阻率测井资料中出现的一种被称为“犄角”的现象，引起了国内外专家教授、工程技术人员乃至地质家的关注，纷纷以极大的兴趣对其进行分析研究，发表文章介绍研究成果与认识，以期对其作出客观正确的阐述与解释。目前，对于“犄角”的研究仍在深入进行中，对于它的认识和分析尽管不尽相同，甚至尚存争议，但对这一现象的破解必有积极的意义和作用。对“犄角”的地质和工程分析与应用更值得深入探讨与开发。二、产生“犄角”效应的机理对于“犄角”效应产生的机理，目前尚存在不同的见解与争论，在此无意参与其中，而仅以认识与分析问题的视角阐发一孔之见， 1、何为“犄角”效应所谓“犄角”效应，是指井眼轨迹以一定的交角进入地层界面时，电磁波电阻率测井响应在界面处产生的异常突变现象。如图1所示，当井眼轨迹与地层界面法线以θ角相交时在地层界面处产生的“犄角”效应。 “犄角”一词来自英语“HORN” 有号角、角状物之意；其实古代的号角也是牛角做的。这里是以牛角的形状形容电磁波电阻率测井响应的异常突变现象。值得一提的是，有人把这一现象称为“极角”或“极化角”是不够妥当的，因为产生“犄角”效应的主要因素并非“极化”或“激化”问题。而是电磁波传播的边界效应与边值问题。 2、导致“犄角”产生的因素究竟哪些因素导致“犄角”效应呢？一般认为有以下原因： A、地层界面两侧地层电阻率对比度。地层电阻率对比度越大，“犄角”效应越明显。 B、井眼轨迹与地层界面法线的交角大小。交角越大，“犄角”效应越明显。当然，当井眼轨迹一定时，交角大小与地层产状也有关系。 C、井眼尺寸（井径）大小及仪器外径与井壁之间的间隙大小。间隙越大，对“犄角”效应的影响越大。

随钻测量系统设计

１３４收稿日期:2010-11-04 作者简介:詹世玉(1981-),硕士研究生,主要研究方向为瓦斯抽采与利用、测控技术。 *基金项目:煤炭科学研究总院重庆研究院自立项目(CQ 1103) 随钻测量系统设计* 詹世玉（煤炭科学研究总院重庆研究院重庆，400037）摘　要：针对随钻测量设备需求日益增大，本文在分析随钻测量系统工作原理的基础上，设计一套由三轴加速度计、三轴磁阻传感器与三轴陀螺仪组成的随钻测量系统。以ＤＳＰ为控制核心，采用先进的ＭＥＭＳ芯片，同时采取相应的抗干扰、误差修正、温度补偿等改善性能措施。结果表明，系统具有测量精度高、稳定性好、适应能力强等优点。关键词：随钻测量；姿态参数；ＭＥＭＳ；改善性能 Abstract: According to MWD equipment needs growing, based on analyzing MWD system works,the paper designed a MWD system ,which consists of three-axis accelerometer,three-axis and three-axis gyroscope.On the control core of DSP, a advanced MENS chip and some anti-jamming , error correction and temperature compensation measures of improve performance are adopted for design.The results show that the system has high accuracy, good stability, strong ability to adapt. Key words: Measurement--while--drilling ; Posture parameters ; MEMS; Improve performance 中图分类号：ＴＨ７６３．５文献标识码：Ｂ文章编号：１００１－９２２７（２０１１）０２－０１３４－０３０引　言所谓随钻测量技术，就是在钻进过程中，利用钻井液或电磁波作传输媒介，连续传输测量信号的测量技术［１］。其主要获取方位角、倾斜角、工具面角、深度等参数，为安全、高效钻进提供可靠的策略依据。近年来随着非开挖技术发展，地下钻进技术得到越来越广泛的应用。为了实现水平定向钻进中的轨迹监控和精确导向，必须实时获取地下钻头的姿态参数和钻头的空间位置，因而随钻测量和定位技术作为关键测量问题正受到广泛关注和大力研究［２］。１随钻测量系统随钻测量系统主要包括两大部分，近钻头测量装置和监视器，核心为近钻头测量装置。如图１所示，近钻头监测装置一般安装在无磁性的测量探管进行近钻头监测，获取的信息再通过无线传送给监视器。其中近钻头测量装置中的三轴加速度计、三轴磁阻传感器、三轴陀螺仪等传感器组成的探测单元将检测到空间姿态角等信息传给信号处理单元进行滤波、累积等处理后，将数据传给数据发送单元调制在一定的载波上进行无线发射，由监视器上的数据接收模块进行接收解调，送给数据处理中心处理后将相应的信息显示给司钻人员，进而调整施工策略。２随钻测量系统的基本原理 2.1 基于三轴加速度计和三轴磁阻传感器的随钻测量系统根据导航学旋转变换中的欧拉定理，载体在空间中的姿态可用相对于地理坐标系有限次的转动来表示，每次转动的角度即为航向角、俯仰角和横滚角［３］，即是钻进工程的方位角、倾角和工具面角，如图２所示。图１　随钻监测系统图２　姿态角度在地理坐标系中的定义具体数学关系如下：　（１）（２）随钻测量系统设计詹世玉

一种新型的MWD无线随钻测量系统

?仪器设备? 一种新型的MWD 无线随钻测量系统李　军　马　哲　杨锦舟　韩建来 (胜利油田钻井工艺研究院　山东东营) 摘要:文章介绍了一种新型的MWD 无线随钻测量系统(APS 旋转阀定向测量系统)的结构组成与工作原理,阐述了该系统中旋转阀脉冲发生器的功能特点,分析了该系统在现场应用中出现的问题,提出阀系结构的技术改进及软件升级的具体方法,通过现场实践,该系统能够满足应用需求,具有广泛的应用前景。关键词:MWD ;工作原理;旋转阀脉冲发生器;控制模块中图法分类号:TE271,TP393 文献标识码:B 文章编号:100429134(2006)022******* 0　引　言随着国内钻井技术的不断发展,随钻测量 (MWD ———Measurement While Drilling )仪器的需求也不断增加。目前,国内无线随钻测量仪器的种类多种多样,市场竞争对无线随钻测量仪器的要求也越来越高。我们针对MWD 仪器现场使用中出现的各种问题,提出了一种新的设计思路,通过引进美国APS 公司的旋转阀式脉冲发生器,与我们自行研制出来的电子测量短节配套,由锂电池组供电,组成了一种新型的MWD 无线随钻测量系统(APS 旋转阀定向测量系统),通过现场应用,取得了一定的应用经验。针对现场出现的问题,对该系统进行了技术改进,并在现场应用中取得了较好的效果。 1　结构组成及工作原理新型MWD 无线随钻测量系统由井下测量系统和地面处理系统两部分组成,系统框图如图1所示。图1　系统框图该系统通过无磁钻铤中井下仪器测量短节的传感器感受定向数据,包括井斜角、方位角、工具面等井下信息,由测量短节计算储存并传输至APS 旋转阀脉冲发生器电路控制模块,这些井下信息转化成泥浆脉冲信号,以编码的形式传输到地面接收系统。地面系统中的压力传感器将泥浆脉冲信号转换成4mA ～20mA 的电信号,通过电缆传输到地面接口系统,信号处理电路接收到此信号后,自动地进行数模转换,降躁,滤波等处理。然后,将信号传输给图形记录仪,可以图形方式记录下来;同时,将信号传输给上位机译码系统,译码系统根据译码规则将信号转换成井斜、方位、工具面等数据,并在上位机及钻台司钻阅读器上显示出来,给定向井工程师提供实时可靠的井下情况。1.1　井下测量系统井下测量系统由旋转阀脉冲发生器、供电系统、电子测量短节三部分组成。 (1)旋转阀脉冲发生器[1] 旋转阀脉冲发生器是目前钻井行业中唯一的一种电子式脉冲发生器,通过电子软件控制,具有多种输出方式,其工作原理为:阀系中的转子在受控驱动下产生与定子的相对运动,实现对通道内流体的阻流作用而产生正压力脉冲。该脉冲发生器组成框图如图2所示。图2　旋转阀脉冲发生器系统组成框图该脉冲发生器采用自适应反馈控制系统,当外界原因使被控量偏离期望值而出现偏差时,会产生一个　第一作者简介:李　军,男,1968生,工程师,1996年毕业于石油大学计算机应用技术专业,现在胜利油田钻井工艺研究院自动化所工作,主要从事 MWD ΠLWD 随钻测量仪器的研究开发和现场应用工作。邮编:257017 ? 03? 石　油　仪　器 PETROLEUM INSTRUMENTS 2006年04月

随钻测量系统软件说明书

DRILLNAVI 使用说明书北京海蓝科技开发有限公司

目录第一章综述 (1) 第一节主要功能 (1) 第二节人机界面 (1) 第三节操作流程 (3) 第四节运行环境 (4) 第二章安装与卸载 (5) 第一节安装 (5) 第二节卸载 (5) 第三章操作说明 (6) 第一节启动 (6) 第二节文件管理 (7) 第三节测试与校准 (7) 第四节自动测量弯头方向 (8) 第五节定向测量 (8) 第六节系统设置 (8) 第七节统计信息 (8) 第八节数据处理 (8) 第九节通讯管理 (9) 第十节报警管理 (9) 第十一节运行日志 (11) 附录Ａ：建议的工作流程 (12) A.1测量前的准备工作： (12) A.2测量中的工作： (12) 附录Ｂ：需要注意的问题 (12)

第一章综述第一节主要功能本软件可以配合ZXC1000(A)测斜系统完成测斜、轨迹计算、数据存储及仪器状态管理等诸多功能。在下井前，可以使用软件提供的功能对整套系统作现场检查，并复位弯头方向（工具面角）。在施工过程中，系统可以连续提供弯头方向和测斜数据，并可从中计算出钻孔轨迹的三维坐标，分别以水平和垂直投影图的方式显示出来，作为钻孔施工的辅助。如果有某项指标超限，软件会提出相应的警告，以避免错误或事故的发生。仪器标定不在本软件提供的功能之列，该功能由专用的软件实现。钻孔设计数据的录入及修改由专用的软件实现，亦不在本软件提供功能之列。第二节人机界面图 1-1 主窗口布局一、主窗口主窗口的内容由以下几部分构成： 1. 标题栏

程序中使用的标题栏随系统的界面主题风格变化。一般情况下，其最左侧是软件图标，单击它可以弹出系统菜单。紧随图标右侧是软件标题及当前正在使用的数据文件路径及名称。最右侧是“最小化”、“最大化”和“关闭”按钮。 2. 工具栏 [<]按钮：为了兼顾功能多样性和充分利用可视面积，主窗口中的度盘被设计成可隐藏的。单击该按钮可以显示或隐藏度盘。当度盘被隐藏时，数据表窗口占据主窗口上半部分，便于观察数据；当度盘显示时，方便观察连续的弯头方向变化。连续工具面开关：这是一个复选按钮。当仪器未连接时，它是灰色的禁用状态；而仪器已连接时，是正常的可操作状态。当其处于选中状态（复选框内显示“√”）时，其右侧的自动测量间隔时间也将显示出来；否则间隔时间是隐藏的。在测量过程中修改间隔时间会立即生效，但不保存（退出软件后即丢失）。如果要永久改变测量间隔，请在数据表右键菜单中的“选项”中完成。测量：每单击一次此按钮，软件从系统中获取一组测量数据。数据获取成功后，会弹出“新测点”对话框，用于输入测量间距及备注。如果操作者在此对话框中选择了“确认”，软件将在数据库中保存此测点，并同时完成所有的相关数据处理和计算。当仪器未连接时，此按钮是禁用的。测量间距：从这里可以临时修改测量段长。修改的值会在下次测量中生效，但不保存。如果要永久改变测量间距，请在数据表右键菜单中的“选项”中完成。弯头方向：以数值方式显示弯头方向角度。当度盘隐藏时，可以通过它读取弯头方向。仪器连接状态：位于工具栏最右侧的图标用于显示仪器的连接状态。当仪器成功连接时，它显示绿色的“√”；否则显示红色的“×”。 3. 度盘度盘提供了组合式的角度显示功能：它可以同时显示倾角、方位和最近五次的弯头方向，以及期望的倾角、方位和弯头方向。度盘中心显示的是最新的弯头方向数值，数据上方的文字表示弯头方向的性质：“重”表示由重力高边表示的弯头方向；“磁”表示由磁性高边表示的弯头方向。 4. 数据表数据表用于集中显示各种数据，它还提供了一组鼠标右键菜单，通该菜单可以执行软件提供的各种功能。操作者可以通过“查看”菜单中的四个选项使数据表显示“原始数据”、“实钻轨迹数据”、“设计轨迹数据”、以及“顶板和底板数据”。 5. 轨迹图轨迹图以直观的曲线图方式向操作者展示钻孔的轨迹。它可以显示两种投影视图：左右视图（水平投影）和上下视图（设计方位面上的垂直投影）。轨迹图支持任意多个分支。其中主孔用黑色表示，分支孔用除黑色之外的各种不同的颜色表示，并在分支末尾标记分支名称。主孔的测点以实心点标记；分支孔的测点以45°“×”标记。通过轨迹图左侧的控制栏，可以设定它的显示方式。左上方的缩方工具可以缩放图形。每次以鼠标单击“+”按钮，图形放大一档；单击“-”按钮图形缩小一档。“”按钮用于

煤矿井下复合定向钻进及配套泥浆脉冲无线随钻测量技术研究

煤矿井下复合定向钻进及配套泥浆脉冲无线随钻测量技术研究瓦斯抽采既是煤矿瓦斯治理的主要方式之一,也是综合利用瓦斯(煤层气)的基础,井下定向钻孔因具有钻孔轨迹可控、有效抽采距离长、多分支孔和超前区域集中抽采等优点是进行煤矿井下瓦斯抽采的有效途径,在保障煤矿安全生产方面发挥了重要作用。然而随着定向钻孔孔深和孔径的增大以及施钻地层的复杂多样性,现有滑动定向轨迹控制技术与有线随钻测量技术自身固有的局限性逐渐显现。本文针对大直径/超长近水平定向孔和复杂地层近水平定向孔钻进施工难题,系统研究了煤矿井下复合定向钻进技术,揭示了复合定向模式下轨迹控制机理,定量分析了复合定向模式下钻具受力特点,设计出了适应复合定向钻进的泥浆脉冲无线随钻测量装置,提升了井下定向钻进技术装备的能力水平,为保障煤矿安全生产提供了有利技术支持。首先研究了复合定向钻进技术原理,以钻孔轨迹调控为核心制定了钻进工艺流程,并从钻进效率、钻进安全性和深孔钻进三个方面对其特性进行了分析。基于井下近水平钻孔单弯无稳的钻具组合建立了复合钻进钻孔轨迹预测模型,并利用模拟计算,分析得出了复合钻进条件下钻进侧向力和孔斜趋势角随螺杆马达弯角、钻头侧向切削力、钻压、钻孔孔径扩大率、动力头转速和钻孔倾角变化规律;通过规律研究得出复合钻进时采用1.25度螺杆马达在钻压15kN,钻孔扩大率10%以上时,复合钻进轨迹控制处于稳斜打快状态。通过建立复合钻进三维碎岩仿真模型,提取钻杆柱振动模态,并对钻头~钻杆系统切削破岩过程进行仿真分析。基于Abaqus/Explicit显式中心差分算法对钻头破岩过程进行了瞬态分析,得到了煤矿井下小直径近水平钻孔在复合钻进条件下孔底钻具组合不会发生共振现象;同时一定程度上定量分析出复合钻进过程中孔底钻具组合和地层之间周期性应力、应变状态,为钻进工艺参数选取及钻具组合选取提供参考。其次针对煤矿井下特殊的施工环境和钻进技术要求,设计了一套适合煤矿井下条件的无线随钻测量装置,将脉冲发生器与73mm外管设计成一体式结构,采用比例先导控制技术,实现了96L/min小排量条件下脉冲信号稳定输出;应用压力脉冲幅值计算分析方法,得出脉冲压力幅值随阀头半径、泵压、泥浆排量和钻杆内径增加而增大的变化趋势,结合煤矿井下泵量参数得出煤矿井下泥浆脉冲传输的最佳阀头直径。

无线随钻原理说明

WMD产品介绍一，概述在地质钻探、石油钻井中，特别是受控定向斜井和大位移水平井中，随钻测量系统是连续监测钻井轨迹、及时纠偏必不可少的工具。MWD无线随钻测斜仪是一种正脉冲的测斜仪，利用泥浆压力变化将测量参数传输到地面，不需要电缆连接，无需缆车等专用设备，具有活动部件少，使用方便，维修简单等优点。井下部分是模块状组成并具有柔性，可以满足短半径造斜需要，其外径为48毫米，适用于各种尺寸的井眼，而且整套井下仪器可以打捞。 MWD无线随钻系统创造了多项钻井指标，钻井提速效果明显。近年来，随钻测量及其相关技术发展迅速，应用领域不断扩大，总体趋势是从有线随钻逐渐过渡到无线随钻测量，并且随钻测量的参数不断增多，大力发展无线随钻测量技术是当前石油工程技术发展的一个主要关注方向。在新型MWD仪器方面，国外各大公司厂家近几年也推出了更具特色、能满足更高要求的仪器，如：美国NL Sperry-Sun 公司、Scientific Drilling 公司和法国Geoservice等公司为了满足欠平衡钻井施工的需要，各自开发出了电磁波无线随钻测量系统，可以加挂自然伽马测井仪器进行简单地层评价。 Sperry-Sun公司的Solar175TM高温测量系统，能在175℃的高温环境下可靠地测量定向参数和伽马值，耐温能力高达200℃，耐压能力高达22000psi。 Anadrill公司推出了具有创历史意义的新型无线随钻测量仪器PowerPulserTM。采用全新的综合设计方案，简化了维修程序，现场操作简单，可以实现平均无故障时间1000h的目标；采用连续波方式传送脉冲信号，压缩编码技术使数据传输的速度提高了近10倍。国内多家公司及研究院所正在致力于无线随钻测量技术的研究，开发出了有限的几种无线随钻测量仪器，并投入到商业化运营，从石油工程的市场需求来看，无线随钻测量技术仍然具有较大的发展空间。本文全面介绍了国内外无线随钻测量技术的主要进展和应用现状，并指出了各类仪器的应用特点，针对各类仪器的使用情况，提出了无线随钻测量技术的发展思路，对提高国内无线随钻测量技术水平具有重要的意义。 2 无线随钻测量仪器的基本分类 MWD 无线随钻测斜仪是在有线随钻测斜仪的基础上发展起来的一种新型的随钻测量仪器。它与有线随钻测斜仪的主要区别在于井下测量数据以无线方式传输。无线MWD按传输通道分为泥浆脉冲、电磁波、声波和光纤四种方式。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。

MWD无线随钻测斜仪

ZW-MWD无线随钻测斜仪产品介绍一，概述在地质钻探、石油钻井中，特别是受控定向斜井和大位移水平井中，随钻测量系统是连续监测钻井轨迹、及时纠偏必不可少的工具。MWD无线随钻测斜仪是一种正脉冲的测斜仪，利用泥浆压力变化将测量参数传输到地面，不需要电缆连接，无需缆车等专用设备，具有活动部件少，使用方便，维修简单等优点。井下部分是模块状组成并具有柔性，可以满足短半径造斜需要，其外径为48毫米，适用于各种尺寸的井眼，而且整套井下仪器可以打捞。 MWD无线随钻系统创造了多项钻井指标，钻井提速效果明显。近年来，随钻测量及其相关技术发展迅速，应用领域不断扩大，总体趋势是从有线随钻逐渐过渡到无线随钻测量，并且随钻测量的参数不断增多，大力发展无线随钻测量技术是当前石油工程技术发展的一个主要关注方向。在新型MWD仪器方面，国外各大公司厂家近几年也推出了更具特色、能满足更高要求的仪器，如：美国NL Sperry-Sun 公司、Scientific Drilling 公司和法国Geoservice等公司为了满足欠平衡钻井施工的需要，各自开发出了电磁波无线随钻测量系统，可以加挂自然伽马测井仪器进行简单地层评价。 Sperry-Sun公司的Solar175TM高温测量系统，能在175℃的高温环境下可靠地测量定向参数和伽马值，耐温能力高达200℃，耐压能力高达22000psi。 Anadrill公司推出了具有创历史意义的新型无线随钻测量仪器PowerPulserTM。采用全新的综合设计方案，简化了维修程序，现场操作简单，可以实现平均无故障时间1000h的目标；采用连续波方式传送脉冲信号，压缩编码技术使数据传输的速度提高了近10倍。国内多家公司及研究院所正在致力于无线随钻测量技术的研究，开发出了有限的几种无线随钻测量仪器，并投入到商业化运营，从石油工程的市场需求来看，无线随钻测量技术仍然具有较大的发展空间。本文全面介绍了国内外无线随钻测量技术的主要进展和应用现状，并指出了各类仪器的应用特点，针对各类仪器的使用情况，提出了无线随钻测量技术的发展思路，对提高国内无线随钻测量技术水平具有重要的意义。 2 无线随钻测量仪器的基本分类 MWD 无线随钻测斜仪是在有线随钻测斜仪的基础上发展起来的一种新型的随钻测量仪器。它与有线随钻测斜仪的主要区别在于井下测量数据以无线方式传输。无线MWD按传输通道分为泥浆脉冲、电磁波、声波和光纤四种方式。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。

定向钻进技术的发展状况

定向钻井技术目录摘要 (3) 关键词 (3) 一、概述 (4) 1.1定向钻进技术的发展背景 (4) 1.2国外定向钻进技术的发展状况 (5) 1.3我国定向钻进技术的发展 (5) 1.4定向钻进及定向钻井（孔）的含义 (6) 1.5关于“靶区”与“靶点”的含义 (7) 1.6 定向钻井的类型以及应用范围 (7) 二、定向钻井在实际中的应用——水平井 (9) 2.1水平井概述及轨迹控制 (9) 2.2管柱受力复杂和钻井液密度选择 (10) 2.3 岩屑携带和完井电测中的困难 (10) 2.4 水平井钻井过程中的着陆控制 (11) 2.5水平控制的技术要点和技术监控 (12) 三、总结 (15) 参考文献 (16)

摘要定向钻井就是使井身沿着预先设计的井斜和方位钻达目的层的钻井方法。定向钻井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的钻井技术之一，它是由特殊井下工具、测量仪器和工艺技术有效控制井眼轨迹，使钻头沿着特定方向钻达地下预定目标的钻井工艺技术，目前在油田开发中广泛使用。采用定向钻井技术可以使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济、有效的开发，能够大幅度提高油气产量和降低钻井成本，有利于保护自然环境，具有显著的经济效益和社会效益。本文着重介绍了水平井钻井中的重点技术。关键词：定向钻井井眼轨迹油田开发

一、概述 1.1定向钻进技术的发展背景地质勘探的一般方法：区域地质调查——物探与化探——普查勘探——布置勘探网进行详细勘探与开发——定点取样，提交储量报告。勘探开发的常规方法：根据地质或设计部门的要求——设计井眼位置、深度、轨迹形式，一般是各种类型的直线井（垂直井居多）——进行钻井技术方案设计——提出井眼弯曲等技术要求——采取防斜、保直措施保证井眼达到勘探要求。我国70~80年代对普查井的规范：孔斜＜1.5o～2.0o/100m。这也是根据当时的钻井技术水平而制定的。其精度到底如何？能否满足现代钻探与钻井的要求？每百米2.0o钻井的水平偏距如下：由表中可知：钻孔精度很低，浅孔钻探尚可满足要求，中深孔则偏距过大。在一些极易造成井斜的地层，有时每百米2.0o的要求往往也难以达到，造成井斜超差，井眼报废。随着钻探与钻井工程向深部的发展，对勘探精度要求的不断提高，1.5o~ 2.0o/100m已不能满足要求，设计部门提出了0.5o/100m的要求，常规钻井技术要达到这一要求是非常困难的，钻井技术中研制了种类繁多的防斜、稳斜机具，取得了一定的成效，但仍然无法从根本上解决这一技术问题。 70～80年代，随着我国的改革开放政策，机械、电子、测试、材料加工等技术的发展，研究、引进和开发受控定向钻进技术取得了巨大的进展，利用地层

LWD 无线随钻测量系统及现场应用

LWD 无线随钻测量系统及现场应用一、概述 LWD是九十年代以来，在钻井专业方面发展起来的一种代表钻井新技术的新型测量、测井仪器。该仪器的主要特点是，在钻进的同时，能够及时获得有关井眼轨迹的参数和地层的特性，因而具有常规MWD和有线测井仪器难以具备的优点。设计多上采用模块化的设计原理，允许将各个传感器的位置，按照作业需要或用户的要求进行改变。信号传输系统主要由正脉冲或负脉冲脉冲信号发生器组成，在钻井作业的同时，井下传感器测得的地质参数数据，由脉冲发生器以正脉冲或负脉冲信号的形式通过泥浆介质，实时的传递至地面计算机处理系统。地面计算机处理系统主要包括脉冲信号接受器和计算机处理系统，传输至地面的脉冲信号，由该系统接受并处理成数字信号，现场人员可根据需要和用户要求，绘制出各种类型的测井曲线，对地质参数的变化情况进行随时的监控，并作出相应的判断。同时，井下记录模块，也将这些地质参数储存下来，供仪器起出地面后进行调用。目前，LWD仪器和测量技术正广泛的应用于定向探井、水平井和大位移定向井的钻井施工过程中，为现场施工提供诸如随钻地质测井、地质导向、风险回避、提高钻井效率等多方面的应用。随钻地质测井 LWD可以在钻进作业进行的同时，实时的测取地质参数，并按照用户的需要，绘制出各种类型的测井曲线，提供给地质人员作为进行地质分析的依据。由于是实时测量，地层暴露时间短，在钻时较快的情况下，暴露时间可以忽略不计。因此，测井曲线是在地层液体有轻微入侵甚至没有入侵的环境下获得的，与电缆测井相比，更接近地层的真实情况。可以使我们获得刚刚打开储层的油藏物性的最早期资料。同时，由于是在钻进速度下进行测量，因而与电缆测井相比，具有更高的精度。在必要的情况下，还可以将LWD测井曲线与电缆测井曲线进行对比，获得地层被流体侵入的实际资料，为进行地层液体的特性分析提供帮助。（见图-1）地质导向 LWD提供的实时地质参数数据，可以帮助现场人员随时监控地质参数的变化情况，对将要出现的地层变化作出准确的判断。因此，配合定向参数测量传感器，在水平井钻井中，可以采用LWD进行地质导向，准确的控制井眼轨迹穿行于储层中有利于产油的最佳位置，有效的回避油/气和油/水界面。利用这一技术可以大幅度的提高单井产量和储层采收率。