电磁波随钻测量系统上课讲义
随钻测井及地质导向钻井技术 ppt课件
PPT课件
6
地质导向钻井技术
组成
概念
根据地质导向工具提供的井下实时 地质信息和定向数据，辨明所钻遇 的地质环境并预报将要钻遇的地下 情况，引导钻头进入油层并将井眼 轨迹保持在产层延伸。
移定向井、水平井及特殊工艺井中广泛应用。
美国、挪威、英国等国家采用地质导向钻井技术完成的井
数逐年增加，钻井周期逐步缩短，钻井成本明显下降，油田开
发效果明显提高。
PPT课件
5
一、地质导向钻井技术概述
地质导向钻井就是在钻井过程中通过测量多种地质和 工程参数来对所钻地层的地质参数进行实时评价，根据评 价结果来精确地控制井下钻具命中最佳地质目标。
现
几何导向
井眼准确钻入设计靶区。设计靶区可
导
能并非储层）
向
地质导向技术问 世之前，常规的
钻
井眼轨迹控制技
井 技
术均属几何导向 范畴。
以井下实际地质特征来确定和控
术
地质导向
制井眼轨迹。任务是对准确钻入油气 目的层负责，具有测量、传输和导向
三大功能。
PPT课件
3
一、地质导向钻井技术概述
有线随钻——电缆作为数据传输介质，随钻连续测量
MWD/LWD——钻井液（或电磁波）作为数据传输介质，随钻连续测量
PPT课件
13
都振川
二、随钻测量技术
1、有线随钻测量技术
有线随钻测斜仪是定向井测量仪器中的一种, 它可 在钻井过程中实时测量井斜、方位、工具面和温度等钻 井工程参数。
基于载波通信原理的电磁波随钻测量技术
石油勘探与开发226 2013年4月PETROLEUM EXPLORATION AND DEVELOPMENT Vol.40 No.2 文章编号：1000-0747(2013)02-0226-06 DOI: 10.11698/PED.2013.02.13基于载波通信原理的电磁波随钻测量技术苏毅1，齐昕1，刘阳1，张金光2（1. 北京科技大学机械工程学院；2. 山西潞安环保能源开发股份有限公司地质处）基金项目：中央高校基本科研业务费专项资助项目（FRF-TP-12-059A）摘要：为了提高电磁波随钻测量中数据传输速率，增加信号遥测深度，解决钻杆寿命低、可靠性差和电磁信号散射严重等问题，提出了基于载波通信原理的随钻测量技术。
该技术利用载波原理，通过耦合变压器将电磁波信号耦合到钻杆上，利用钻杆和大地构成导波系统，从而实现井上与井下的数据传输。
通过分析电磁波在地层和钻杆中的传输特性，得到钻杆中的传输线波动方程，并给出系统的总体构成及设计方案。
采用LM1893作为载波模块，研制出井下发射机和井上接收机系统，并对系统进行了优化设计。
结果表明，利用载波技术将电磁波加载至钻杆，通过钻杆-大地构成的传输信道，能够把井下测量参数传输到地面，同时还可把地面设置参数及指令发送到井下，实现地面与井下的双向通信。
图7参11关键词：电磁波随钻测量；透地通信；载波通信；数据传输中图分类号：TE631 文献标识码：AElectromagnetic measurement while drilling technology based onthe carrier communication principleSu Yi1, Qi Xin1, Liu Yang1, Zhang Jinguang2(1. School of Mechanical Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 2. GeologicalDepartment, Shanxi Lu’an Environmental Energy Development Co. Ltd., Changzhi 046204, China)Abstract:To improve data transfer rate and signal telemetry depth in electromagnetic measurement while drilling (EM-MWD), and to solve the problems of short life expectancy and poor reliability of drill pipes as well as serious electromagnetic scattering, this paper presents the measurement while drilling (MWD) method based on the carrier communication principle. Based on carrier technology, the electromagnetic wave signal was coupled with the drill pipe through the coupling transformer, where the drill pipe and formation can form the guiding wave system to achieve data transfer between the ground and the bottom. The transmission line equation is developed based on the analysis of the transmission characteristics of electromagnetic waves in strata and drill pipes, and the overall structure of the system is presented. The real transmitter and receiver are produced by using LM1893 as the carrier module. In addition, the system optimization is proposed. The electromagnetic waves loaded on the drill pipe using carrier technology can transmit drilling measurement parameters from the bottom to the surface in real time, and send setting parameters and commands from the surface to the bottom simultaneously through the drill pipe-formation channel, and thus achieve the implementation of bi-directional communication between the ground and the bottom.Key words:EM-MWD; through-the-earth communication; carrier communication; data transmission0 引言在石油、天然气及煤矿的开采钻井工程中，需要由井下实时向地面传输测量信号，这些信号主要包括地层流体、岩性和储集层物性等岩石物理识别信号，以及钻头的方向、位置、轨迹和造斜工具面向等工程参数信号。
SEMWD-2000电磁波随钻测量系统使用中的优点
Ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｗｈ ｉ ｌ ｅ Ｄｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ
Ｌ Ｉ Ｙ ｉ ｎ ｇ ｌ ｉ ｎ ， Ｙ Ｕ Ａ Ｎ Ｑ ｕ ａ ｎ ， Ｚ Ｈ Ａ Ｏ Ｂ ｉ ｎ ， Ｌ Ｉ Ｕ Ｂ ｏ （ Ｃ Ｅ Ｔ Ｃ ２ ２ ｎ ｄ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ ４ ５ ３ ０ ０ ３ ）
正脉冲式无线随钻测量设备的基本工作原理是脉冲式设备由于需要泥浆介质传输信号在下传感器测得的井下参数按照一定的方式进行编码钻过程中无法实时检测到仪器工作正常与否若下产生脉冲信号该脉冲信号控制脉冲发生器的伺服钻工程中仪器出现了故障往往下钻到底才能发现阀阅头的运动利用循环的钻井液使主阀阀头产生异常导致起钻造成钻井的人力物力及时间的同步的运动这样就控制了主阀阀头与下面的限流浪费
输 ，数据 测量 的 实时性更 高、数 据传 输更 快、钻 井液 不影响设 备 等优 点 ，一 定程度 上减 少 了钻 井
队 的配合 工作 ，同时也提 高 了钻 井 时效 。此 文从 不 同角度 阐述 在应 用 中 Ｓ Ｅ ＭＷＤ一２ ０ ０ ０电磁 波 无
线 随钻测 量 系统相对 于正 负脉 冲式无 线 随钻 测量 设备 的优 势。
— ・
２ ０ ０ ０ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｎ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｒ ｏ ｍ ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ａ ｓ ｐ ｅ ｃ ｈ ｅ ｗｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ— —ｎ ｅ ｇ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ
ｉ ｎ ｌｕ ｆ ｅ ｎｃ ｅ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉｌ ｒ ｌ ｉ ｎ ｇ ｌｕ ｆ ｉ ｄ ．Ｔｈｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ａ ｎ ｔ ｏ ｓ ｏ ｍｅ ｅ ｘ ｔ ｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ｄ ｕｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ａ ｐ ｔ ｉ ｎｇ ｂ ｕ ｒ ｄ ｅ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉｌ ｒ ｌ ｉ ｎｇ ｔ ｅ ａ ｍ ａ ｎ ｄ ｉ ｍｐｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｔ ｉ ｍｅ—ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｄ ｉｌ ｒ ｌ ｉ ｎｇ ．Ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ｖ ａ ｎｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈｅ Ｓ ＥＭＷ Ｄ
《电磁场 电磁波》 讲义
《电磁场电磁波》讲义一、电磁场的基本概念在我们生活的世界中，电磁场是一种非常重要的存在。
简单来说，电磁场是由电场和磁场相互作用而形成的一种物理场。
电场，就像是一种无形的力量，能够对带电粒子产生作用。
比如，当我们摩擦一个气球，使它带上静电，然后靠近小纸屑时，纸屑会被吸引过来，这就是电场在起作用。
磁场呢，则是由运动的电荷或者电流产生的。
我们常见的磁铁周围就存在磁场，指南针能够指示方向，就是因为受到了地球磁场的影响。
电磁场中的电场强度和磁场强度是描述电磁场性质的重要物理量。
电场强度表示电场的强弱和方向，而磁场强度则反映磁场的大小和指向。
二、电磁波的产生当电荷加速运动时，会产生变化的电场和磁场，而这种变化的电场和磁场相互激发、相互依存，就形成了电磁波。
例如，在一个简单的电路中，当电流快速变化时，比如在无线电发射机中，就会产生电磁波向周围空间传播。
电磁波的产生需要一个源，这个源可以是一个振荡电路，也可以是其他能够产生快速变化电流或电场的装置。
三、电磁波的特性电磁波具有一些重要的特性。
首先是波动性，它像水波一样，有波长、频率和波速。
波长是指相邻两个波峰或波谷之间的距离。
频率则是指单位时间内电磁波振动的次数。
而波速就是电磁波在空间中传播的速度，在真空中，电磁波的速度约为每秒 30 万公里。
电磁波还具有粒子性，被称为光子。
光子具有能量和动量。
电磁波的另一个重要特性是它能够在真空中传播，不需要任何介质。
这与机械波有很大的不同，比如声波需要通过空气、水等介质才能传播。
四、电磁波的分类按照波长或频率的不同，电磁波可以分为很多种类。
无线电波，它的波长较长，频率较低，常用于广播、通信等领域。
微波，在雷达、微波炉等设备中有广泛应用。
红外线，具有热效应，常用于红外遥感、加热等。
可见光，这是我们能够用眼睛直接看到的部分，包含了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等颜色。
紫外线，具有杀菌消毒的作用，但过量的紫外线对人体有害。
X 射线，在医学诊断、材料检测等方面发挥着重要作用。
随钻测量与控制技术—仪器
DRI
测量原理
➢ 造斜工具面：构成造斜工具弯角的 两轴线所形成的平面为造斜工具面。
➢ 磁性工具面角：以地磁北方向为基 准，顺时针旋转到造斜工具面与该 井底平面的交线所转过的角度。
➢ 高边工具面角（装置角）：以高边 方向线为基准，顺时针旋转到造斜 工具面与该井底平面的交线所转过 的角度。
－18 －
– 重力元位移大小，反映在线圈 给出的电压大小。
– 重力元的位移大小与重力元在 空间的状态有关
－16 －
DRI
测量原理
加速度计
– 水平状态，重力方向与位移方 向一致，位移最大；
– 垂直状态，重力方向与位移方 向垂直，位移为零；
– 倾斜状态，重力方向与位移方 向有一定夹角，位移与角度 sinα成正比。
– 与MWD相比，LWD传输的信息更多，因而要求脉冲发生器具有更高的传输速率。 即使如此，也不可能把所测信息全部实时上传，而是采用井下存储(起钻后回放) 和部分信息实时上传方式处理
– 与地质导向相比，LWD是一个随钻测井仪器，它的任务是获取测井信息而无导 向、决策功能；LWD位于井下钻具组合(BHA)上部，它所测的电阻率、自然伽 马等地质参数不属于近钻头测量
它只是一种测量仪器，而无直接导向钻进的功能
－5 －
LWD定义
DRI
LWD，logging while drilling： (Schlumberger Oilfield Glossary)
The measurement of formation properties during the excavation of the hole, or shortly thereafter, through the use of tools integrated into the bottomhole assembly.
电磁波无线随钻测斜仪使用介绍
电磁波无线随钻测斜仪使用介绍范洪涛,王 刚,郑 翔,黄 平(新疆石油管理局钻井公司,新疆克拉玛依834009)摘 要:随着欠平衡钻井技术的发展及老油区复杂区块和薄油层开发力度的加大,传统的依靠泥浆脉冲传输信号仪器的不足之处越来越明显。
国外利用电磁波传输井下测量信号随钻仪器得到开发并利用,并在未来据有很广的应用前景。
关键词:欠平衡;薄油层;电磁波仪器中图分类号:P634 文献标识码:B 文章编号:1004—5716(2009)02—0063—021 工作原理仪器测量元件的测量原理与其他仪器相同,不同之处在于信号的传输方式,目前国际上使用的信号传输方式有:泥浆传输、电磁波传输、声波传输、有线电缆传输和复合式传输(无线加有线)。
我们引进的是型号为3TC-42(仪器外径为42mm)以电磁波为传输方式的仪器,其工作原理是:电磁波的传输是通过钻柱与接地线之间的形成电势回路,通过地层传输到地面后被接收。
具体过程如下:用专用的绝缘短节把钻具分为上下两极,仪器、绝缘短节的下端与绝缘短节下部钻具连接;仪器的发射天线通过绝缘短节的上端与上部钻具连接到钻台线,地面钻台连接线与处理器连接。
这样形成电磁波传输的电势回路。
仪器测量的参数转换成电磁波信号,当仪器天线发射信号时,电磁波透过地层传输到地面后被接受装置的接地线接收到,完成信号的传输。
如果信号很弱,可采用加长天线传输信号。
2 技术性能和指标2.1 仪器的性能和精度 仪器的使用条件:最大抗压60MPa,测量环境的最大温度不超过100℃。
井斜角测量范围:0°～180°,绝对误差不超过正负0.2°。
水采气工艺。
根据中原油田气藏类型多,气井问题复杂,气田开发已进入中后期的实际状况,建议从以下几个方面给予重视:(1)合理、充分利用地层能量,根据不同的开发阶段和生产条件,及时取全取准生产资料、产能试井以及生产测井等资料,对这些资料进行科学的分析研究,从而制定科学合理的工作制度,搞好动态预测,找准开发中存在的问题。
电磁测量第七章PPT教学课件
电磁铁和铝盘的位置要安排得适当。当电磁铁的激磁绕组 中通有交流电流时，它所产生的交变磁通将穿过铝盘，在 铝盘中产生感应电流，此电流与交变磁通相互作用而产生 转矩，使铝盘转动。
m2
iei
u f2 iei
2020/12/12
7
感性负载下仪表的相量图
uU msi nt
iIm si n t ()
m K '(ie iu ie ui)
iuU R m si n t 9 ()0 U R m c o t s
u K 1U m co ts
i K 2 Im si tn ( )
M1
T
md
t
T0
UmImK'{K1K4T 10T1 2[co2 st ()co]sd tK2K3T 10T1 2[co sco2st()d]}t
Um 2ImcoK s'(K1K4K2K3) KUmImcos
2
PU m Imco sUcIos 2
KP
Mf=D=M=KP
2020/12/12
9
当在机构的活动部分安装游丝时，随着活动部分 的偏转，游丝的反作用力矩Mf=D与转动力矩 M=KP平衡，则仪表指针的偏转就和负载的功率 成正比，这就构成了感应系功率表。
ieu
2020/12/12
5
2．作用在铝盘上的转动力矩
每 处 推个 在 动涡 铝u流 盘的都转磁处动场在的中另电。外磁这一 力样个 。，磁 这由通 种于的 电涡磁 磁流场 力和中 所磁， 形场即 成相的ie互u处转作在矩用就的i的是结磁驱果场动，中铝就，盘产而转生i动e了i又 的力矩，它包括以下两部分：
随钻测量无线电磁传输系统的设计与实现
随钻测量无线电磁传输系统的设计与实现在地质勘查的钻井工程中,及时准确的监测井眼轨迹并精准调整钻井姿态是钻井工程中关键技术之一。
目前,基于钻井液脉冲的数据传输方案普遍被国内外成熟的随钻测量系统(MWD)采用,但是这种传输方式受钻井液局限、传输速率低。
随钻测量无线电磁传输系统是以低频电磁波为介质,将信号进行合适的编码后,经钻杆-地层信道传输到地面。
它很好的克服传统钻井液脉冲无线传输技术的缺点,已成为国内外各大油服公司的研究热点。
但国内该方面的研究起步较晚,技术远落后于国外大型同类公司,缺乏成熟的商用产品。
因此具有自主核心技术的无线电磁传输系统的研发已成为国内业内公司与研发人员的一个攻坚任务。
本课题以随钻测量无线电磁传输系统已有成果为背景,针对在随钻测量无线电磁传输系统实现中遇到的各种难题,进行设计与改进。
主要工作包括:1.根据各项技术指标及实际工程情况,提出完整的系统方案,设计系统的总体功能框架;2.针对井下锂电池供电与长时间井下作业要求的矛盾,设计了专门的电源管理模块,实现发射系统在井下长时间待机与高效工作的需求;3.针对井下钻杆空间狭小,为发射系统提供的可利用空间有限,本文采用SOC方案实现信号的调制和发射系统的控制,有效的减少了发射系统的面积,非常方便井下电路的安装;4.受环境影响,井下通信信号衰减都比较快,载波频率都比较低,低频段的带宽较窄,本文采用BPSK调制方案,有效的降低了信号的带宽,并结合低频信号载波同步难的问题,本文设计了一种基于上下文的BPSK解调算法,该算法效率高,载波同步快,对噪声和工频信号都具有很好的抗干扰能力,并且该算法对硬件电路的要求低,本文采用FPGA实现该BPSK算法的解调,仅需FPGA最小系统和ADC即可;最后,针对该随钻测量无线电磁传输系统进行一系列相关的测试与实验,实验结果表明:该系统工作可长时间稳定工作,满足设计的各项技术指标,实现了预期功能。
无线随钻MWD培训教材.
兰德能源公司 2008.11
无线随钻MWD的介绍
MWD 无线随钻测斜仪是在有线随钻测斜 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 于井下测量数据的传输方式不同，目前采 用MWD施工主要依靠下面四种方式实现信 号的传输：
1、连续波方式 2、正脉冲方式 3、负脉冲方式 4、电磁波传输方式
利用这些先进的地质测井无线随钻仪器得出的沉积环境资 料可以准确识别地层倾角、断层和不整合面，在实现精确 地质导向的同时，对地层进行早期的实时评价。
无线随钻 MWD测量系统的基本操作
• • • • • • • •
MWD测量系统的介绍 MWD的技术规范 系统的组成 仪器测试 地面设备安装 测量方法 改变井下仪器数据传输率的方法 改变井下仪器测量方式的方法
MWD测量系统的介绍
优点: .结构紧凑、体积小，现场检测、组装和拆卸容易 . 采用涡轮发电机为井下仪器供电，使井下仪器的连续工作 时间长、费用低 .具有短测量（SHORT SURVEY）和全测量（FULL SURVEY） 功能
.地面数据处理系统采用的地面数据处理系统抗震和抗干扰
能力强
MWD测量系统的介绍
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，可使钻柱内的泥浆经泄流 阀与无磁钻铤上的泄流孔流到井眼环空，从而引起钻柱内 部的泥浆压力降低，泄流阀的动作是由探管编码的测量数 据通过调制器控制电路来实现。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。 优点是：数据传输速度较快,适合传输定向和地质资料参 数。 缺点是：下井仪器的结构较复杂，组装、操作和维修不便 ，需要专用的无磁钻铤。
SEMWD-2000电磁波随钻测量系统及现场试验
２１ ０ ０年 １ ２月 ８日至 １ ０日， 大牛地 气 田Ｄ ６ — 在 １ ２ 井 进行 了 Ｓ ＭＷＤ一０ ０实际作 业试 验 。在井 段 ７ Ｅ ２０
３ ４ ～３ ０ Ｉ ０ ９ ４１ 钻进 过 程 中 ， 号 传输 稳 定 、 ３ Ｔ 信 系统 工 作正 常 、 面系统 接收 信号 可靠并 可 以正确解 码 ， 地 深 度 系统稳 定 ， 可准 确地 跟踪 钻头深 度 ， 能够在 钻井 并 状态 下 或起下 钻 过程 中测得 井斜方 位信 息 。与普 利 门公 司的 电子多 点测斜 仪 测得井 斜方 位信息 进行 对
・
６ ・ ４
录 井 工 程
２１ ０ ２年 ６月
・
装
备 ・
Ｓ ＭＷＤ一 ０ ０电磁 波 随 钻 测 量 系 统 Ｅ ２０ 及 现 场 试 验
中国 电 子科 技 集 团 第 二 十 二 研 究 所 ）
李 天 禄 ， 业 活 ，杨 志 强 ．ｓ Ｍｗ Ｄ～Ｏ Ｏ电磁 波 随 钻 测 量 系统 及 现 场 试 验 ．录 井工 程 。 ０ ２ ２ （ ） ６ — ７ 范 Ｅ ２Ｏ ２ １ 。 ３ ２ ：４ ６
导 向提供 技术 支撑 ， 为 电磁 波 随 钻测 量 技 术 的 另 成
一
个 发展 趋势 。 目前 国外 几 家大公 司 的产 品已具备 通过 增加 随钻 测 量 的工 程参 数 ， 钻 压 、 速 、 如 钻
了此 功能 。
完钻 井 深 １ ７ 其 中水 平 段 ３ ７ ｍ， 器 工 作 稳 ０ ｍ， ７ ０ 仪 定， 顺利 实现 中靶 ， 出现 因仪 器故 障 引起 的起 下钻 未
中 图 分 类 号 ： ２ ＋ ． ＴＥ ９ ７ ６ 文献标识码 ： Ａ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
发射机连接图
第三部分 现场操作
施工准备 仪器连接 开机测试 井口安装 入井测试 出井测试 注意事项
施工准备
在到达井场后，将接收机及计算机放进仪器房，确认仪 器房与钻机的距离，距离太远不能进行安装；
定向仪短节
技术指标
a) 最大工作温度：125℃； b) 最大工作压力：105MPa； c) 抗震：20g rms 30~300HZ（随机），30g 50~300HZ（正弦）； d) 抗冲击： 1000g/0.5ms； e) 仪器主体外径：Φ48mm；电路骨架直径：Φ35mm； f) 测量范围和精度：
系统分为：接收机和发射机两大部分。发射机随钻具下井， 完成对定向参数的随钻测量，并将所测参数以电磁波形式发往 地面，地面设备接收这些信号，经过放大、去噪音，解码，由 计算机处理显示。
三.系统构成
1.电磁波随钻测量发射机
①绝缘天线 ②悬挂短节 ③绝缘短节 ④悬挂接头 ⑤发射机短节 ⑥电池短节 ⑦定向仪短节 ⑧下密封盖帽
随钻测量技术分类
3.MWD与EM-MWD比较 EM-MWD技术
井下发射机将井下传感器测量的信息调制激励到用特殊工艺绝缘的上 下钻柱之间，信号经由钻柱、套管、钻井介质、地层构成的信道传输到地 面，地面接收系统通过测量地面两点之间的电位差的变化获得相关信息。
特点： 1）以电磁波形式传输，受钻井介质影响小； 2）井下无动力部件，可靠性较高； 3）传输速率高，传输信息量大； 4）不受循环和开停泵限制，节省测量时间，提高钻井时效； 5）传输深度受地层电阻率以及高盐泥浆影响较大，应用受到限制； 6）结构形式简单，方便现场操作； 7）易于实现双向通信。
悬挂短节在钻铤上端连 接。由发射机、电池组、 定向仪构成的仪器串，置 于由悬挂短节和钻铤构成 的内腔，并通过悬挂接头 进行固定。绝缘短节安装 于绝缘天线内腔，与绝缘 天线构成发射天线总成， 绝缘天线在悬挂短节上部 与之对接，并将发射机输 出馈送至绝缘天线的两极。
绝缘天线
绝缘天线是电磁波随钻测量系统中重要的结构件之一，其上、下两端 绝缘，使得钻具组合中上、下两部分相互绝缘。绝缘天线的内、外壁分别 附着有绝缘层，外壁绝缘层上下分别安装有防磨带。其抗拉载荷120t，抗 压载荷50t，抗扭35kN·m。
电磁波随钻测量系统
中煤科工集团重庆研究院 水文物探研究所
提纲
随钻测量技术介绍 电磁波随钻测量系统原理和组成 现场操作
第一部分 随钻测量技术介绍
随钻测量技术分类 今后发展方向
随钻测量技术分类
1.按照传输方式 有线随钻测量和无线随钻测量。
有线随钻测量： 优点：通过电缆测量，传输速度高实时性好；地面 供电，发射机简单；特殊井的测量离不开。 缺点：频繁起下影响钻井施工，效率低。
电 磁 波 随 钻 测 量 系
统
今后发展方向
1.高数据传输率随钻测量系统 采用数据压缩技术、高效编码技术的EM-MWD系统。
2.地质导向技术 大量的测井技术转化为随钻测井工具，实现随钻实时地
质评价，通过测井信息与井眼轨迹信息结合，使得钻井轨迹 能够准确行进在储层中最佳位置。 3.提高综合井控能力
系统功能：几何导向，使钻井轨迹能按照预先设计 的井眼轨道进行，并最终实现准确“中靶”。
二.技术指标
定向参数： 井斜：0～180°±0.2° 方位：0～360°±2.0° 工具面：0～360°±2.0° 温度：0～125℃±0.1°
系统数据传输率：0.5～12.5bps 发射机外径：Ф48mm
三.系统构成
随钻测量系统携带大量的地质信息、工程参数、井眼轨 迹信息，更多的工程信息井下化对于安全井控意义重大，利 于工程事故早期准确预报。
第二部分
电磁波随钻测量系统原理和组成
一.系统概述
电磁波随钻测量系统是以电磁波形式将井下随钻测 量参数通过地层向地面传输的随钻测量系统。
测量参数：井斜、方位、工具面、温度
电池组短节
电池组短节由中间接头、电池筒和外部承压筒构成。电池采用耐高 温锂电池，单节电池容量：3.67V/24Ah。电池筒为9节电池串联定制， 输出电压为33V左右。实际供电采用两个电池短节串接输出+64V电压 为井下仪供电。
定向仪短节
定向仪是利用已知的重力场和地磁场做为基准来定义方向 参数，即利用仪器坐标系与基准坐标系之间的相互关系来计 算方向参数。
井斜角： 0~180° ±0.2° 方位角： 0~360° ±3.0°（井斜角 <5°）
±2.0°（5°≤井斜角≤9°） ±1.5°（井斜角>9°） 工具面角： 0~360° ±1.5°
下密封盖帽
下密封盖帽安装在仪器测量串的最下端，其材料为优质钛 合金，其外径为： Φ48mm，有效长度为：175mm。
3.MWD与EM-MWD比较 MWD技术
在泥浆脉冲随钻测量系统中，发射机通过脉冲发生器改变 钻柱内的泥面。
特点： 1）在以泥浆作为钻井液情况下稳定工作。 2）受泥浆影响较大。如：介质可压缩性增强时，受到限制
（气体、泡沫、欠平衡钻井）；漏失井堵漏时； 3）动力设备易损，使用成本较高 4）传输速率低 ；
无线随钻测量： 优点：实现持续钻进条件下的随钻测量，提高了钻 井效率。 缺点：传输速率低，受环境、工况影响较大。
随钻测量技术分类
2.按照传输介质不同分类
泥浆脉冲类、电磁波类和声波类等。目前声 波类仍处于研发阶段。
泥浆脉冲传输随钻测量，我们习惯于称其为 MWD。电磁波随钻通常以EM-MWD称谓。
随钻测量技术分类
悬挂短节
悬挂短节也称钻铤接头。上端与绝缘天线相连接，下端与钻铤相 连。其外部刻有标记槽（工具面参考点）。
发射机短节
发射机短节采用恒功率输出设计，自适应大范围阻抗变化，可满足地层电阻率2～ 1000Ω· m范围内的恒定功率输出。 a) 工作温度：-25℃～125℃；最大工作压力105MPa； b) 抗震能力：20g rms 30 Hz～300Hz(随机)、30g 50 Hz～300Hz(正弦)、抗冲击能 力1000g/0.5ms； c) 最大输出功率：15W；最大输出电流：10A d) 载波频率：3.125Hz~15Hz可选；传输波特率：0.5 bps～12.5bps