电磁随钻测量技术现状及发展趋势

第 !" 卷第 # 期 石( ( 油( ( 钻( ( 探( ( 技( ( 术 9:;< !" ，3:< # ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( $%%& 年 ’ 月 )*+,-.*/0( 1,2..234( +*56327/*8 8=>< ，$%%& (
和信号处理技术的不断进步， *0?0D1 系统的测量 深度及可靠性不断提高。 *0?0D1 技术因其良好的 市场需求和应用前景，已成为国内外各大石油公司和 技术服务公司的研究热点，而且国外很多公司已经推 出了一系列的商业化产品，并进行了推广应用。 *0? 万方数据 0D1 技术必 将对随钻测量技术的发展产生重要影
第 5H 卷第 4 期Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 刘修善等：电磁随钻测量技术现状及发展趋势
表 !" 部分国外 #$%$&’ 产品概况 研制公司 ./+0 9:+;<%=+> @A+=,A>BC>D E;,:F-$A>GA> "+::I$F>=C0 !"#"$%&’( )*$’+*,-. 频率 ! "# ’12 1 32 1 32 1 32 1 32 1 ’2 3 8 ’32 1 8 312 1 8 312 1 8 312 1 8 ’12 1 最高传输速率 ! $・% & ’ 3 ? ’3 ? ’1 ’1 耐温 ! ( ’41 ’41 ’41 ’31 ’41 ’31 耐压 ! )*+ ’56 ’56 ’56 7H ’3H ’14 连续工作时间 ! , 71 8 ’51 71 8 ’51 ’31 311 311 涡轮供电
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最小外径 ! -672 1 ’3’2 1 ’312 ? ’312 ? 7J2 1 ’632 1
眼；最大外径为 ’?42 ’1 --，长度为 52 37 -，质量 为 H1H2 1 <G，要求的排量为 12 J 8 32 1 - ! -I0， 适用于 井径 3332 5 8 3412 7 -- 的井眼。这两种 K)L)@M 系 统的工作温度为 & H1 8 ’41 ( ，最大耐压为 ’56 )*+， 最高传输速率为 3 $ ! %。其标准配置可测量井斜角、 方位角、工具面角、井下温度、磁场强度和电池电 压，另外可选配伽马、环空压力、钻柱内压力等参数 的测量。311’ 年 H 月 4 日， ./+0 公司成功开发出了 外径为 6J2 57 -- 的小尺寸 K)L)@M，据称可在井眼 曲率为 61N ! 51- 的水平井中使用。 *,CA0IO 公司 PQR K)L)@M 系统的外径为 772 J 8 3372 ? --，工 作 温 度 为 & 31 8 ’41 ( ，可 耐 压 ’54 )*+。对钻井液密度没有限制，但要求含砂量必须小 于 3S 。在排量为 ’2 4 - ! -I0 的条件下，压耗为 12 6 )*+。井斜角的测量精度为 T 12 ’N ，方位角和工具面 角的测量精度为 T 12 4N 。 PQR K)L)@M 系统已经在 ?11 多口井中累计使用了 3’ 111 ,，累计进尺达 431 111 -。 UVQ 能源技术服务公司的 9:+;<%=+> K)L)@M 系 统使用锂电池供电，可连续工作 71 8 ’51 ,，系统耐 压为 ’562 J )*+。根据井底环境和发射功率，可分别 选用低温电池和高温电池，它们的工作温度分别为 & 31 8 74 ( 和 & 31 8 ’41 ( 。可测量井斜角、方位角、 工具面角、伽马、环空压耗、振动参数、井下温度等 参数。工作频率为 3 8 ’3 "#，可根据地层情况进行 设置。传 输 速 率 有 ’2 1 、’2 4 、32 1 、32 H 、H2 1 、H2 7 和 ?2 1 $ ! % 供选择，最小排量为 ’’H Q ! -I0，能够在 5 8 ’ 111 /・ - 的地层电阻率条件下工作。系统的抗 震能力为 ’4 !，抗冲击能力为 ’ 111 !。
!教授专家专栏"
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电磁随钻测量技术现状及发展趋势
刘修善( 侯绪田( 涂玉林( 杨春国
（ 中国石化石油勘探开发研究院德州石油钻井研究所， 山东德州( $#!%%# ）
摘( 要： 随钻测量是井眼轨迹监测与控制中的一项关键技术。气体钻井技术的推广应用为电磁随钻测量（ *0?
0D1） 技术带来了有利的发展契机和空间。此外，由于 *0?0D1 系统的投资和服务费用低廉，所以在浅层油气资源 开发方面也具有良好的应用前景。系统地介绍了 *0?0D1 技术的国内外现状、现场试验及应用情况、应用前景及发 展趋势，提出了未来 *0?0D1 技术的主要攻关方向：增加 *0?0D1 系统的有效测量深度、稳定性、可靠性和井下连 续工作时间；进一步拓展测量功能并实现地面与井下以及井下短程的双向通信，进而形成基于电磁信号通信的导向钻 井系统。
定向参数的测量范围及精度 ! （ " ） 井斜角 - . )方位角 - . 12工具面角 - . 12-
其它测量参数
供电方式
耐温 ! #
耐压 ! $%&
5 5
)@M 可用延伸天线技术，使信号的传输距离达到 5 J?32 H -。新一代的 KLWXKQM )@M 不需要延伸天线 就可以达到更大的测量深度，目前正处于试验阶段。 ’JJ4 & ’JJ6 年， EYA>>/ EF0 公司研究开发了 K)L )@M 系统的中继转发器、气体钻井用马达和随钻压 ，实现了 K)L)@M 系统与空 力测量传感器（ *@M ） 气马达的配套使用。 EYA>>/ EF0 公司的 K)L)@M 系 统，有 07J 、 0’3’ 、 0’?4 、 0315 、 033’ -- 4 种 尺 寸。最大传输速率可达 ’1 $ ! %，耐温 ’41 ( ，耐压 ’34 )*+。使用中继转发器，信号的传输深度达到了 H 463 -。 E;,:F-$A>GA> 公司的 KL*F:%A 系统，最高工作温 度为 ’3’ ( 、最 高 工 作 压 力 为 732 6 )*+，可 通 过 51N ! 51- 曲率的井眼，在 31N ! 51- 的井眼中可进行旋 转钻进。井斜角数据的更新周期为 HH 8 J3 %，方位角 数据的更新周期为 ’4 %，仪器尺寸为 ’312 ? --。
［ J］ @A+=,A>BC>D 公司开发的 R>A0DEKR )@M 系统 ，
耐温 ’41 ( 、耐压 ’562 J )*+，传输速率高达 ’3 $ ! %。 仪器有 0’312 ? 、0’?42 ’ 和 0’6’2 H -- 5 种规格，可 通过的最大井眼曲率分别为54N ! 51-、 31N ! 51- 和 31N ! 51-。 R>A0DEKR )@M 的抗震性能达 H1 !，与其它的 K)L)@M 系统相比，具有更好的抗冲击和抗震性能 （ 其它的 K)L)@M 系统最高为 31 !） 。R>A0DEKR )@M 系统自 311H 年投入商业化生产以来，已有 ’’ 套在加 拿大和美国应用。
!( )" 美国
E;IA0=IBI; M>I::I0G 的 KLWXKQM )@M 传输速率是钻 井液脉冲 )@M 的 H 倍以上。 KLWXKQM )@M 的长度 为 72 11 8 J2 64 -，外径为 HH2 H --，可在 06J2 H 8 03H’2 5 -- 的 钻 铤 中 使 用。测 量 探 头 距 仪 器 底 部 12 J’ 8 ’2 33 -，可测量井斜角、方位角、工具面角、 振动强度、伽马、环空压力和钻柱内压力。 KLWXKQM 万方数据
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石U U 油U U 钻U U 探U U 技U U 术U U U U U U U U U U
［ () ］ 表 !" 俄罗斯 #$%$&’ 系统的主要技术参数
U U U U 3--2 年 ) 月
生产 年份 ()*+
仪器型号 !"##$#%， &#%,+ ’( )*(， ’+,1 !"##$#%， &,-./ !"##$#%， &+%,5+ !"##$#%， &+%,(43 !"##$#%， &+%,(55
［ A］ 0D1 系统无法解决的难题 。同时，随着电磁技术
响。
!" 国外 *0?0D1 技术现状
电磁随钻测量技术的研究可追溯到 $% 世纪 !% 年 代，并于 $% 世纪 @% 年代初研制出了实用型的 *0? 0D1 系统，$% 世纪 C% 年代中期实现了商业化生产
［ $?C ］ 和应用 。特 别 是 $% 世 纪 ’% 年 代 以 来， 8FQ;OI?
收稿日期：$%%&?%#?$’ ；改回日期：$%%&?%@?%# 基金项目：中国石油化工股份有限公司科技攻关项目“ 电磁随 钻测量系统研制” （ 编号：)%&%&$ ） 部分研究成果 作者简介：刘修善（ A’&$ B ） ，男，黑龙江牡丹江人，A’C" 年 毕业于大庆石油学院钻井工程专业，$%%% 年于清华大学博士后流 动站出站，副所长，教授级高级工程师。系本刊编委。 联系电话： （ %#"& ） $&@%A’’
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!"#"$%&’( )*$’+*,-. 等 公 司 推 出 了 一 系 列 的 *0? 0D1 商业化产品（ 见表 A ） ，使该项技术迅速在欧 洲、加拿大、南美洲和俄罗斯等国家和地区推广பைடு நூலகம் 用。