大庆电磁波随钻测量仪器应用可行性分析
２０１１年第７期 西部探矿工程 ６５
大庆电磁波随钻测量仪器应用可行性分析
赵志学 ，田玉栋，韩玉安，孟祥光，高 翔
（大庆钻探Ｚ－．程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆１６３４１３）
摘要：简述了电磁波测量传输机理，并分析了影响电磁波随钻测量仪器应用的最主要因素就是地层
电阻率，认为电阻率１～１Ｏ０ＯＱ・ｍ之间是电磁波传输的极限范围。通过对大庆２００７￣２００８年已完
井测井资料的统计分析，优选了大庆适应电磁波测量仪器应用的区块。 关键词：电磁波随钻测量；大庆油田；可行性分析
中图分类号：ＴＥ９２７文献标识码：Ａ文章编号：１Ｏ０４—５７ｌ６（２Ｏｌ１）Ｏ７一Ｏ０６５—０３
１目的和意义
作为《电磁波随钻测量（ＥＭ—ＭｗＤ）仪器的方案
设计》项目的一项重要研究，大庆地层电阻率分布情况 的分析研究具有非常重要的意义，它不但决定着ＥＭ—
ＭＷＤ仪器在大庆的应用前景，而且为仪器研发和现场
试验提供重要的依据。由于此前电磁波随钻测量仪器
在大庆没有进行过应用，根据其它油田和国外应用情
况，在地层电阻率低于１Ｑ・ｍ或高于１０００￣・ｍ时
ＥＭ－－ＭＷＤ仪器信号传输衰减非常严重，基本上导致 该仪器在此类地层无法正常应用，因此通过对大庆地层
电阻率的分布情况进行系统的分析和研究，可以在理论
上推荐出适合和不适合ＥＭ—ＭＷＤ仪器应用的地层
和区块以使该仪器更好的在大庆进行应用。
２理论依据
电磁波传输主要分三类：平面波、导行波和电磁辐
射，而ＥＭ—ＭＷＤ仪器发射电磁波的形式是电磁辐
射，电磁辐射主要是由电、磁场间的相互作用产生，其传 输的公式为：
Ｉ（ ） 一｛ １ 一
式中：工（ ）——信号电流在 点的强度，Ａ；
Ｌ——信号源电流的强度，Ａ；
——钻柱上一点到信号源的距离，ｍ；
电流在地层中的趋肤系数。 而趋肤系数 的公式：
一丽１
式中：， 磁导率，一般取４ｘＸ１０＿。，Ｈ／ｍ； 地层电阻率，Ｑ・ｍ；
卜信号电流频率，Ｈｚ。
由此可以得到电磁波传输的最终公式：
（ ）一Ｉｏ．８一 从公式中可知Ｊ（ ）随着发射源的功率、地层电阻
率的增大而增大，随着井深、发射频率的增大而降低；此
外Ｊ（ ）还与钻杆的材质、循环介质等因素有关。
由此可见地层电阻率是信号传输的重要参数之一， 电阻率低于１Ｑ・ｍ的地层可以被近似地看成导体，当
电磁波信号通过此类地层时，信号传播的水平方向的分
量将远大于垂直方向，因此导致电磁波传输严重衰减，
导致在地表无法接收到信号；当地层电阻率高于 １０００￣・ｍ时，地层可以被近似地看成绝缘体，电信号基
本上无法穿越此盖层达到地表。因此理论上认为电阻
率１～１Ｏ００Ｑ・ｍ之间是电磁波传输的极限范围。
３大庆地层电阻率数据统计与分析
由于电磁波仪器最主 也是最迫切的需要就是气
体水平井，根据现有的勘探开发现状，气体水平井应用
的区域主要是获得工业气流的天然气井（像徐深３、６、
７、８、９、２２１）和外围的低压低渗油气井（主要集中在葡萄
花和扶杨油层），由于该仪器不受钻井介质限制，故在常
规水平井也有广泛的应用前景。为了确定大庆地层电
阻率条件是否符合电磁波传输的要求，就必须要对已钻
的水平井、气体钻井、探井、预探井和地质井电阻率数据
进行统计和分析。
３．１ ２００７年和２００８年大庆已钻水平井电阻率数据分
析
＊收稿日期：２０１￣０８－１９ 第一作者简介：赵志学（１９８２一），男（汉族），黑龙江哈尔滨人，助理工程师，现从事随钻地层压力温度测量技术研究、电磁波随钻测量技术研究和欠 平衡气体钻井技术服务工作。
６６ 西部探矿工程 ２０１１年第７期
由于ＥＭ—ＭＷＤ仪器主要市场是在气体水平井
中应用，因此就有必要对大庆已钻水平井电阻率情况进
行统计和分析，通过对２００７年和２００８年９５口水平井
随钻测量电阻率数据的统计分析，得到了如下数据统计
结果：
（１）水平井的垂深分布在２５０￣２０５８．４３ｍ之间；
（２）地层深电阻率的平均值在２．７８～３９６．７１＂Ｉ・ｍ
之间，最小深电阻率低于１Ｑ・ｍ的有３口井，分别是升
３６一平０２６井、杏９—１一平２６井和肇１７一平５５井，最
大深电阻率高于１０００的有１６口井，占到了总数的
１６．８４ ，其中肇字号的井有７口，占肇字号井数的 ２１．８７５ ，而且还包括仅有的２口贝字号的井；
（３）地层浅电阻率平均值在２．３６￣５３９．Ｏ７Ｑ・ｍ之
间，最小浅电阻率低于１Ｑ・ｍ的有２口井，分别是升
３６一平０２６井和杏９—１一平井，最大浅电阻率高于
１０００１￣・ｍ的１１口井，占到了总数的１１．５８ ，其中肇
字号的井有６口，占肇字号井数的１８．７５ 。满足电阻
率应用条件的井数共为６７口，占总数的７Ｏ．５３ ；
（４）东字号、东丁字号、古字号、三字号和中字号的
井电阻率全部满足电磁波传输的条件。 由以上结果可以得到以下结论：
（１）电磁波仪器在常规水平井应用深度一般不超过
２０００ｍ；
（２）大庆已钻的水平井地层电阻率７Ｏ．５３ 满足电
磁波仪器要求，东字号、东丁字号、古字号、三字号和中
字号电阻率条件较好，其中东字号、东丁字号和中字号 电阻率条件最好，理论上最适合电磁波仪器应用；
（３）升３６一平０２６井和杏９—１平２６井两口井的
最小深、浅电阻率均低于１Ｑ・ｍ，不建议在这个区块应
用电磁波仪器；
（４）贝字号井由于电阻率太大，不建议在此区块应 用电磁波仪器。
３．２部分大庆已钻气体钻井及相邻探井电阻率数据分
析
大庆现有的ＬｗＤ／ＭＷＤ都是依靠泥浆脉冲进行
信号传输，在气体钻井中无法使用，限制了气体水平井
技术在大庆的应用。而电磁波随钻测量仪器是目前解 决气体钻井随钻数据上传的最有效手段，因此对气体钻
井地层电阻率进行数据分析非常必要。通过对大庆９ 口气体钻井及相邻探井测井资料的分析，对各井的泥浆
电阻率、井底温度、地层真电阻率，超标井段及厚度进行 了统计和分析，得到了如下数据统计结果：
（１）井底最高温度出现在井深５５２０ｍ的莺深２井
１８３℃：
（２）９口气体钻井及相邻探井测量井段分布在 ２３０￣５５２０ｍ之间，每口井的最大地层真电阻率均有超
过１０００１￣・ｍ的井段，但平均最低地层真电阻达到了
２２．８Ｑ・ｍ； （３）在地层真电阻率超过１０００￣・ｍ的井段分散在
３０６２＂－－－５３７０．４ｍ，最大值为９９６２３￣Ｉ・ｉｎ，最大厚度达到
了１０７ｍ，最浅的井段是莺深２井的３０６２￣３０７０．４ｍ。
由以上结果得到如下结论：
（１）在大庆应用的电磁波测量部分最高温度可以以
１９０℃为上限；
（２）电磁波随钻测量仪器在应用气体钻井及相邻探
井时，应更多的考虑超过ｉ０００￣・ｍ的盖层（绝缘层）带
来的影响，由于深井钻速慢，建议降低发射频率，增加信 号强度；
（３）在气体钻井及相邻探井井深超过３０００ｍ时由
于地层电阻率太大，而且盖层较厚，复合式或中继转发
式ＥＭ－－ＭＷＤ是传输的唯一手段，而电磁波直接发射
的模式不适合在大庆的气体钻井及相邻探井中应用。
３．３大庆各盆地典型区块主要探井、预探井和地质电
阻率数据分析
电磁波随钻测量仪器发射电磁波是以地层作为信
号的发射信道，因此从发射点到地表的全部地层电阻率
均对其传输效果产生影响，而已经统计的水平井和气体 钻井的电阻率资料大多局限于钻进井段，为了更好的分
析大庆各盆地典型区块的全部地层的电阻率情况，对筛
选出的大庆７９口探井、预探井和地质井的测井解释报
告进行了分析，对其中的泥浆电阻率、井底温度、地层真
电阻率（地层电阻率）、超标井段及厚度进行了数据统 计。之所以引入泥浆电阻率，是因为发射信号最先接触
的不是地层而是泥浆，如果泥浆电阻率低于Ｉｆ２・ｍ的
话同样会使信号严重衰减。按照测井资料类型的不同，
将７９口井分成了地层真电阻率统计和地层电阻率统
计，得到了如下数据统计结果： （１）共有８口井的泥浆电阻率低于１Ｑ・ｍ，其中嫩
Ｄ１泥浆电阻率仅为０．２５Ｑ・ｍ；
（２）加上９口气体钻井及相邻探井的８８口井中，井
底温度达到１５０℃仅有６口井，占到了６．８１ ；
（３）探井、预探井和地质井的测井数据分布在从井 口到４７６７ｍ的井段上；
（４）６３口的最小地层真电阻率的平均值为 ３９．６９Ｑ・ｒｎ，没有～口井出现地层真电阻率低于Ｉ的情
况，最大地层真电阻率高于１０００￣・ＩＴＩ的共２ｌ口井，占
到了Ｉ／３，最大值为９９９９０１＂Ｉ・ｍ，最大厚度达到了
１４１．２ｍ，其中最浅的井段是２９６．４￣３０８．２ｍ段；
（５）羌Ｄ２井和杨Ｄ４井超过８０ 的井段地层真电
阻率高于１０００￣・ｍ； （下转第６９页）
２０１１年第７期 西部探矿工程 ６９
幅用接收模块内的专门的电路来测量。这个电路输出
一个直流电压，该电压与检测的交流信号的振幅成正
比。
量化衰减最常用的单位是分贝（ｄＢ）。“振幅比”定
义为：
振幅比（ｄＢ）＝２０×ｌｇ（ ／ ）
式中： 一电压，Ｖ。
既然在近接收器的信号振幅一般大于远接收器的，
正如以上所述方程式所定义的，振幅比通常是一个负
数。衰减越大，这个负数（就绝对值而言）就变得越大。
２．４ ＣＰＡ电阻率
Ｓｐｅｒｒｙ Ｓｕｎ在做资料解释时是把相位差曲线和振
幅比曲线分开来应用的，他们采用两种资料解释方式：
一种是只用４条相位曲线，这４条相位曲线分别是极
浅、浅、中深和深，由于相位差的探测灵敏度较高，可以
在较大的电阻率变化范围内（包括ｊＤ＞１００￣ｍ的地层）
应用。但相位差的探测深度不如振幅比的大，在低阻层
时它的探测深度可能不够。振幅比虽然探测较深，但它
在ｐ＞２０１２ｍ时的探测灵敏度太低，因此他们也不单独
应用振幅比曲线来做解释，而是将统一频率和距离的相
位和振幅比按某种方式进行组合，以便既能有比单独用
相位时更大的探测深度，又能有比单独用振幅比时更好
的探测灵敏度，他们把这种资料应用和解释方式称为 ＣＰＡ（Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｐｈａｓｅ ａｎｄ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）电阻率解释，把
４对这种组合曲线分别作为极浅、浅、中深和深探测曲
线来进行解释，它可在ｐ＜１００１２ｍ的地层中应用。
３结语 就随钻电磁波测井而言，不同公司的仪器，其探测
深度和纵向分辨率及测量范围等略有差异，但其原理基
本相同。但是任何一种测井设备测量出的曲线都不可
能非常完美地反映地层情况，往往受到设备本身的设计
和结构的影响而产生特殊的曲线响应。只有通过了解
仪器的结构和测量原理，才能对现场的不确定因素作出
正确的推断，结合曲线的响应特征，真正地对地层作出
正确的判断，从而提高仪器的服务质量和维修质量。
参考文献： ［１３ 肖忠云．ＥＷＲ Ｐｈａｓｅ＿４型随钻测井仪［Ｊ］．石油仪器，１９９４，
８（２）． ［２］王明哲，于越军，白克宗．ＥＷＲ＿Ｐ４随钻电阻率曲线特殊响 应的分析［Ｊ］．国外测井技术，２００８，２３（１）． ［３］ 康俊佐，杨善德．ＥＷＲ资料的二维非匀质反演方法研究 ［Ｊ］．吉林大学学报，２００９（３）． ［４］Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｗａｖｅ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ Ｓｅｎｓｏｒ Ｍａｎｕａｋ ２００３． Ｓｐｅｒｒｙ－Ｓｕｎ，Ｈａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ． ［５］王颖．随钻电磁波测井响应及解释方法的研究［Ｄ］．中国石
随钻测量系统技术发展现状探讨
43技术应用与研究
随钻测量是钻井作业过程中不可缺少的重要技术，可以对钻遇的地层岩性进行实时监测，从而获取到准确的地层物理参数。随钻测量多利用声波、放射线、电阻率等技术，可以对钻遇地层进行评价并进行地质导向，可为水平井、大斜度井等钻井作业方案的制定提供数据支持。随钻测量数据是在地下储层没有受到钻井液污染前获取到的，可以更为准确地体现出地下储层岩性，该技术经过数十年的发展，已经在稳定性和准确性方面取得到很大的进步，本文主要对随钻测量系统的发展情况进行分析和探讨。一、随钻测量系统技术发展情况1.国外随钻测量系统发展情况在上世纪三十年代，石油行业的科研人员就已经对随钻测量系统开展了大量的研究和实验，但只停留在电极测量、地下储层电阻率测量方向。进入到五十年代，科研人员开始把电磁波技术应用到随钻测量中，但电磁波在地层中传递过程中，信号的强度会不断衰减，没有取到很好的应用效果。在五十年代后期，正脉冲泥浆遥测传输系统已经被研发出来，在六十年代初得在钻井实验中取得了成功应用，是随钻测量系统首次进入到工业应用领域。进入到七十年代以来，随钻测量技术得到了石油行业的重视，正弦波泥浆遥测传输系统研发成功，制定了随钻测量工业标准及可靠性标准，在钻铤部位设置发射器和接收装置，对随钻系统进行了完善，研发的自然伽马井下随钻仪也被推向市场。进入到八十年代，很多石油公司加大对随钻测量仪器的研发力度，随钻测量仪质量和性能也在不断进步，利用导向螺杆钻具和无线随钻系统，在水平井钻井作业中取得了成功。随着定向井、水平井等钻井作业的需求增多，随钻测量系统的应用也逐渐变多，随钻测井技术服务也得到了快速的发展，国外石油公司已经开发出自然伽马、电阻率、声波测井等技术。最近一些年来，国外公司研发出使用寿命更长的随钻测量系统，该测量仪器可以适应井下恶劣的自然环境，可以满足钻井作业的多种需求。国外随钻测量系统不断向着高性能、高可靠性方面发展，在硬件方面也取得很大进步，监测数据解释和软件性能方面也取得很大突破。2.随钻测量系统在国内发展情况国内对随钻测量系统开展研究的时间比较短，在上世纪八十年开始对随钻仪器进行研发，受到配套设施和基础条件等因素的制约，研发的随钻测量系统与国外水平还有着很大的差距。胜利油田引进了FEWD随钻地层评价测量系统，用于薄油层钻井作业地质监测，在地质导向等方面发挥出重要作用。四川、大港等相继采用MWD随钻系统，可以更好地为水平井钻井提供地质导向服务，可以更为准确地对地层信息进行判断。国内油田企业也开展了随钻测量系统研究工作，开发出无线随钻测井仪等，在信号采集处理、硬件设计等方面已经得取得较大的突破，有些已经完全取代进口仪器。随着电磁信号短传技术的研发成功，可以应用自然伽马等技术实现地质监测。一些具有自主知识产权的感应电阻率随钻测量仪器、正脉冲MWD等也被开出来出，CGMWD随钻测量系统可以实现较快的数据传输，满足深井地质导向的需要。随着国内油田对随钻测量系统研发投入的增多，具有高精度、高耐温性能的随钻仪器被开发出来，CGDS地质导向系统研发成功，使我国的无线随钻测量技术得到很大的提升。二、随钻测量系统发展前景随着科学技术的不断进步，高性能随钻测量系统会被不断研发出来。随钻测量系统将与计算机技术、信息技术进行结合，使钻井作业向着智能化方向发展，在对随钻测量仪器进行研发时应该考虑好如下问题：1.确定合理的地层信息采样密度和随钻仪器的探测深度，保证随钻仪器可以真实地将地层信息进行采集，准确地把地质情况反应出来。2.注重随钻测量仪器电路稳定性、可靠性方面的设计，研发出具备较高耐温耐压性能的传感装置，使随钻测量系统的使用寿命变长。3.使随钻测量系统向着图像化、模块化方向发展，合理调整钻头和传感器探头的距离。4.进一步提高随钻测量系统数据传输速率，提高信号传输系统性能。5.降低仪壳体波主钻井作业噪声对随钻仪器的干扰，提高随钻仪器抗振动能力，更好地保证随钻仪器稳定性。6.对监控软件进行改进和优化，增加更多的测量参数。随着油气勘探开发难度的不断提升，深层地质会变得更为复杂，钻井作业过程中应用地质导向会变得更多，这就要求随钻测量仪可以达到钻井作业的需要，提高随钻测量仪自动化水平。三、结束语综上所述，随钻测量系统通过数十年的发展，已经具备较高的稳定性和可靠性，数据采集精度和传输速度也得到了显著提升，可以满足多种钻井作业对地质导向的需求。国内的科研人员应该以钻井作业实际需求作为研发方向，将计算机技术、信息技术与随钻系统进行结合，进一步提高随钻系统的可靠性，从而为钻井作业提供更好的服务。 参考文献：[1]任启蒙. 随钻测量无线短传技术的研究[D].山东大学,2019.[2]许玛丽. 国内外随钻测量技术现状与展望[J]. 化工管理,2019(17):109-110.[3]王珏. 无线随钻测量仪现场常见问题分析[J]. 化工管理,2019(19):159-160.随钻测量系统技术发展现状探讨王金山 中石化胜利石油工程有限公司钻井工程技术公司【摘 要】在水平井、定向井等钻井作业过程中，需要采用随钻测量系统来完成地质导向，在地下储层没有受到钻井液污染以前获取到原始信息，可以更为准确的了解地层地质情况。本文对国内外随钻测量系统技术发展情况进行了分析，并对随钻测量系统发展前景进行了展望，可供相关人员参考。【关键词】随钻测量；采样；地质导向
随钻方位电磁波电阻率仪器性能指标检测方法
第
44卷第
5期
2 02 0年
10月测井技术
WELL LOGGING TECHNOLOGYVol. 44 No. 5
Oct2 2
文章编号：
1 004-1338(202 0)05-0448-0 5
随钻方位电磁波电阻率仪器性能指标检测方法
杨震，
肖红兵，
张智勇
(中石化胜利石油工程有限公司测控技术研究院，山东东营
257 0640
摘要：为提高油藏采收率，大斜度井、水平井被广泛采用，对井眼轨迹提出了更高要求。地质导向技术能根据实时
测 调整井 , 多地应用于水平井钻井过程。随钻方位 率仪器作为目前地质导向的
核心仪器，电阻率测量范围、精度及 测距离是其最重要的 指标，目前没有 井验证或测试仪器性
。从电阻率测 测原理出发，利用 分析测 率以及 离指标的 。通
过实验室测 指 定 位 率仪器的相位差 为士
0. 02。， 测信号有效动态为
70 dB,以此代
体测试试验, 简 仪器指标测试流程，为随钻方位 率仪器 行地层评价
地质导向提供了保障。
关键词
：测井仪器；随钻方位电磁波电阻率仪器；测量精度；探测距离；指标验证
中图分类号：
P631.84 文献标识码：
A
Doi：
1 0. 16489/j. issn. 1 004133& 2 02 0. 05. 00 5
Main Specifications Test Method of Azimuthal Electromagnetic Logging While Drilling Tool
YANG Zhen，
XIAO Hongbing，
ZHANG Zhiyong
(Measurement and Control Technology Institute，SINOPEC Shengii Oilfield Service Corporation，Dongying，Shandong 257 064，China)
Abstract:
Highly deviated and horizontal wells are wildly used to improve reservoir recovery
随钻电磁波测井井眼响应特性分析
石油仪器 ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ２００８年１０月
・方法研究・
随钻电磁波测井井眼Ｈ向应特性分析
张甜甜 仵
（１．中国石油集团测井有限公司 陕西西安） 杰 牒 勇
（２．西安石油大学电子工程学院陕西西安）
摘 要：文章介绍了水平井随钻电磁波测井响应的时域有限差分ＦＤＴＤ数值计算方法。首先根据水平井测井地层的 特点，利用直角坐标系下的三维ＦＤＴＤ计算公式、稳定性条件和吸收边界条件，设计实现数值计算程序；然后分析随钻电 磁波测井仪在水平井中的几种状态时磁场的响应特性，这些状态有仪器居中、偏心和不同泥浆电导率。结果表明，偏心 和井眼对测量信号的影响主要体现在相位曲线上，偏心和井眼校正主要通过制作相位图板来进行校正。开发的数值模
拟计算软件可用于随钻电磁波测井仪器设计。
关键词：随钻电磁波测井；时域有限差分（ＦＤＴＤ）；水平地层；偏心；井眼
中图法分类号ｉ Ｐ６３１＿８ １３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４—９１３４（２００８）０５—００４８—０５
０ 引 言
鉴于常规电法测井仪器在水平井地层中的应用存 在很大的局限性，现场操作困难，随钻测井开始被人们
关注和研究。水平井随钻电磁波测井的解释和异常特
性分析不同于垂直井，水平井没有与垂直井同样的信 号处理方法，响应特性只能通过正演数值计算分析。
日前的测井响应三维数值模拟方法主要有：有限元方
法、谱分析方法ＳＬＤＭ和时域有限差分方法ＦＤＴＤ。在 三维有限元方法中，由于赝解、存储量大、运算速度等 问题，其发展受到一定限制；谱分解ＳＬＤＭ是一种较好
的快速求解方法，其局限是在不同频率时，采用不同的 方程求解技术，即频率域模拟技术，不能用于瞬态响应
分析；时域有限差分方法由于其在三维空间中能运用 于全频率范围，所以越来越受到重视。本文研究的是
用时域有限差分方法计算水平井随钻电磁波测井响应 的计算方法和计算程序，分析水平井随钻电磁波测井 中的仪器偏心影响和井眼影响特性，其研究成果不但
随钻测量系统前沿技术浅析及发展思考
随钻测量系统前沿技术浅析及发展思考
陈晓晖
中石化石油工程技术研究院钻井工艺所，北京１００１０１
摘要：如何丰富随钻测量参数、提高信号传输性能以及开展近钻头测量是目前随钻测量领域
研究的重点。本文着重介绍了随钻测量领域在参数测量、传输等方面的一些先进技术，分析
了目前国内随钻测量技术存在的不足，并提出了对中石化石油工程技术研究院随钻测量技术
发展的认识和建议
关键词：随钻测量；测量参数；近钻头；传输性能；发展趋势
Ｂｒｉｅｆ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｔｈｉｎｋｉｎｇ ｆｏｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
Ｗｈｉｌｅ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ
Ｃｈｅｎ Ｘｉａｏｈｕｉ
（Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｂｅｉｊｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ， １００１０１
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｐｒｅｓｅｎｔｌｙ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｋｅｙｓｔｏｎｅ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｗｈｉｌｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｉｓ ｈｏｗ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｖａｒｉｅｔｙ
ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ， ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｓｈｏｒｔ ｈｏｐ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅ ｉｎ
ｄｏｗｎｈｏｌｅ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｆｉｒｓｔｌｙ ｓｏｍｅ ａｄｖａｎｃｅｄ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｉｎ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｗｈｉｌｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ａｒｅ ｄｅｔａｉｌｅｄ
ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｓｅｃｏｎｄｌｙ， ｔｈｅ ｓｈｏｒｔａｇｅ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｗｈｉｌｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｎ ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｎａｔｉｖｅ
ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｗｈｉｌｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｎ
随钻电磁波电阻率测井仪存储单元设计
龙源期刊网
随钻电磁波电阻率测井仪存储单元设计
作者：彭智 李国玉 马明学
来源：《电子世界》2012年第20期
【摘要】存储单元电路设计是随钻电磁波电阻率测井仪电路系统中的难点之一。整个设计结合了SRAM、EEPROM、FLASH三种存储器，所设计的存储器管理结构分为参数表管理和大容量测井数据存储管理两个类型，可以满足仪器大容量数据存储、仪器配置、程序远距离更新等功能，适应随钻电磁波电阻率测井仪的技术要求。
【关键词】随钻电阻率；存储单元；数据管理；测井
1.前言
随钻测井领域，随钻电磁波电阻率测井仪是随钻测井仪器中的重要装置，其采用电磁波工作方式，适用于各种导电和不导电类型的钻井液，能够测量地层随着深度变化的视电阻率曲线。然而在现场作业中，限于泥浆传输速率的制约，只有少数重要的数据能实时传至地面系统[1]，用于现场分析并指导钻井的钻进工作，大量的数据需要存储在仪器的存储单元中，待仪器从井底提出后，再读出存储单元中的数据并加以解释应用。所以对于随钻电阻率测井仪来说，数据的存储是其重要的功能，而存储单元的设计也就成为研究的重点之一。
2.随钻电阻率测井仪的存储单元设计
在随钻电阻率测井仪电路系统的设计中，主控电路是其控制通讯核心部分，负责该仪器对外的通讯，以及对该仪器内部逻辑的控制以及测量数据的存储。
整个主控系统的电路设计（如图1）分为实时时钟电路设计，温度采集电路设计，DSP单元设计，存储单元电路设计，随钻总线通信单元设计，随钻总线接口电路设计，电源单元设计七个部分，存储单元电路设计是主控单元电路设计的重点。
存储器模块主要包括三种类型的存储器芯片，SRAM，EEPROM和大容量FLASH。DSP与SRAM、EEPROM、FLASH以及FPGA之间，通过直接寻址式外扩并行总线进行通信，外扩并行总线主要包括16位宽数据线XD0-XD15，19位宽地址线XA0-XA19，以及写使能引脚XWE，读使能引脚XRD，片选引脚CS0，CS2，CS6引出。
国内外随钻测量技术现状分析
61技术应用与研究
随着定向井、水平井施工任务的不断增加，随钻测量技术也在不断的发展，其已成为钻井施工过程中不可缺少的部分。随钻测量技术最初起源于国外，在上世纪70年代斯伦贝谢研发出第一套随钻测量工具，在当时的技术水平下，该工具仅能够测量井斜角、方位角、工具面角。但是随着定向井技术的不断发展和油田勘探开发难度的不断增加，也促使随钻测量工具的不断发展，其在数据传输速率、稳定性、抗高温高压等方面都有了很大进步。随着水平井部署的增多，随钻测量工具也逐渐向随钻测井方向发展，现已能够实现常规电缆测井的项目，也即随钻测井技术（Logging While Drilling）。随钻测量技术主要包括地面系统和井下系统两部分，其中地面系统主要包括数据的采集、数据的解码、数据的显示等部分。井下系统主要包括数据的测量、数据的编码、数据的发送等部分。其中井下所有功能的实现都离不开供电系统，目前的供电主要有电池供电和涡轮发电两种方式。电池供电可以不间断为仪器提供电源，但是也限制了其使用时间的长度。而涡轮供电需要在开泵的情况下，依靠泥浆的冲击实现涡轮的旋转实现供电，在涡轮不受到损坏的情况下能够长时间提供电源。井下数据的测量主要依靠测量探管来提供控制井眼轨迹所需的参数，如井斜角、方位角等，但是目前随钻随钻测量技术的不断发展，MWD工具也与具有其他功能的测量短节组合，对地层参数进行检测，如伽马、电阻率、钻压、扭矩、环空密度等。目前的数据传输方式主要分为无线传输和有线传输，其中有线传输主要是指光纤、智能钻杆等，而无线传输主要有钻井液、电磁波、声波等方式。一、国内随钻测量技术现状国内的随钻测量技术起步很晚，所以技术水平相对于其他发达国家还很落后。但是随着国家对石油资源的不断重视，各石油企业高校也在不断的增大科研力量，随钻测量技术也有了很大发展，并取得了不错的成绩，在部分领域缩短了与国际间的差距。北京海蓝科技公司自主研发了一系列泥浆脉冲随钻测量系统（YST），该系统以电池供电，具有结构简单，较强的抗冲击能力，成本低，并且具有可打捞等特点。目前该系统已广泛应用在各石油企业中，并产生了良好的效果。由于电池电量的限制，该企业也在改进该系统工具向涡轮发电进行研发，目前任处于研发试验阶段。中国石化胜利定向井公司通过结合SPERRY企业的DWD系统，自主研发了SDM系列工具，该工具的供电系统为涡轮发电，可实现仪器的长时间稳定工作，并且该系统可以在温度高达150°的井下环境中稳定正常工作。胜利钻井院也先后自主研制了具有知识产权的无线随钻测量系统，目前其研制的MRC系统具有测井功能能够测量地质参数，如自然伽马、电阻率等，并已推广应用。胜利随钻测控中心研发了耐高温仪器，可在高达175°的井下环境中稳定工作，据报道已在胜利油田区块成功应用。同时该企业也研制了旋转导向系统，已在胜利油田区块下井实验取得成功。中国石油长城钻探工程技术研究院研制的具有自主知识产权的耐高温仪器，可在高达210°的井下环境中稳定工作，而在耐高温方面的仪器中国际产品也只有不超过220°。二、国外随钻测量技术现状随钻测量技术最先起源于国外，目前国外几大油服公司的随钻测量技术水平代表了国际最先进的随钻测量技术水平，他们的随钻测量技术已基本成熟，并在全球广泛应用，但是他们也一直在不断的向更高端的测量技术进行投入和研发，为了不断的适应和提升目前的钻井技术水平。以斯伦贝谢公司推出的随钻测量工具TeleScope为例，它可以在复合钻进的工况下实时测量井下井斜角、方位角，并能确保其准确性，同时还可以选择性的测量井下钻具的振动、钻头的钻压扭矩等参数，为井下安全提供更高的保障。其在2000年就推出了可打捞式的SlimPulse随钻测量工具，其对应小井眼的该系列工具能够承受175°和180MPa的井下恶劣工作环境。近钻头测量可以极大降低定向工程师对轨迹的判断难度，目前国际上近钻头测量工具具有代表性的有斯伦贝谢公司的GST，其能够测量电阻率、方位电阻率、方位伽马、井斜角和方位角，上述每个参数的测量传感器距离钻头的距离为0.66米、1.34米、2米、2.9米、2.9米。哈里伯顿公司的近钻头仪器为Geo-Pilot工具可以测量井斜角、伽马值，其传感器距离钻头1.35米和2.25米。三、随钻测量技术发展趋势随着油气勘探开发的难度增加，对钻井技术也提出了更高的要求。其中随钻测量技术是限制钻井技术发展的关键瓶颈，所以只有不断的提升随钻测量技术才能为钻井技术的发展提供动力。1.井下实时测量数据的高速传输。井下测量参数越来越多，为了能够及时将所测参数发送到地面，需要更加高速的传输系统，同时可以为地面的实时画面显示提供保障。2.随钻测量技术的可靠性和稳定性。随着油藏埋深的不断增加，井下环境会更加恶劣，高温、高压、振动等因素都会导致测量工具的损坏，所以测量工具的可靠稳定将会是一个重要发展方向。四、结论我国目前的随钻测量技术与国外的随钻测量技术相比还存在较大的差距，不仅表现在传输速率低、仪器稳定性差等方面，还存在近钻头测量、全方位测量等方面的欠缺。所以我国的科研单位要在借鉴和吸收国外先进技术的基础上，实现我国随钻测量技术上的突破，从而可以提高目前国内的钻井技术水平。参考文献：[1]石林,汪海阁,季国栋.中石油钻井工程技术现状、挑战及发展趋势[J].天然气工业,2013,33（10）:1-10[2]刘志申.随钻测量技术现状及展望[J].自动化应用,2018, (34):45-50国内外随钻测量技术现状分析张贤明 胜利石油工程有限公司钻井工程技术公司【摘 要】随着钻井技术的不断发展，作为井眼轨迹控制不可或缺的随钻测量技术也在不断的提升。随钻测量技术能够实时测量并传输轨迹控制参数，如井斜角、方位角、工具面等参数，为定向工程师调整轨迹提供依据。本文通过调研国内外文献资料的基础上，总结了国内外随钻测量技术的现状，并对其未来发展趋势做出预测，为钻井技术的发展提供一定的参考。【关键词】随钻测量；现状分析；发展趋势
mwd+发展
327 无线随钻测量技术的应用现状与发展趋势
【摘 要】 近年来，无线随钻测量技术的应用领域不断扩大，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。本文详细介绍了国内外各种无线随钻测量技术的主要进展和应用现状，指出了各类仪器的应用特点，并分析了无线随钻测量技术今后的发展趋势。
【关键词】 随钻测量 MWD 石油工程 应用现状 发展趋势
1 概述
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。
一种随钻小直径电磁波电阻率测井仪器
美国APS最新随钻产品介绍— 3.75英寸外径电磁波传播电阻率工具
美国APS石油技术有限公司在瓦林福德举行了一场商业发布会，在会上主要展出了用于小井眼的全新尺
寸的全数字化电磁波传播电阻率工具。这个外径3.75英寸（95毫米）的工具有效地全方位地扩充了APS石
油技术有限公司现存的电磁波电阻率工具的尺寸范围：3.50英寸（89毫米），4.75英寸(121毫米)，6.75
英寸(171毫米)和8.00英寸(203毫米)。这个新设备的使用范围比3.50英寸的电磁波电阻率工具要大。使
电磁波电阻率工具与较大的井下动力钻具更加配套。
目前美国APS石油技术有限公司的所有传感器工具都采用全数字化电子技术，尤其是在超高温环境下，
这种算法语言能提高测量范围以及测量精度，并且被可以重复使用。这种新型数字电子技术还有降低功耗的
额外功能，因此能够延长电池寿命。电磁波传播电阻率工具可以在最高设定温度150°C (302°F) 和
175°C (347°F)条件下应用。作为美国APS石油技术有限公司设备持续改进项目的一部分，在将来可能会
对老式的工具安装全数字电子技术实现技术的升级。
电磁波电阻率短节(WPR)
APS公司的WPR短节采用空间补偿、双频率（400kHz和2MHz）、双源距设计，用于替代各类型的井中所
应用的电缆测井和钻后测井。其应用包括地质导向、井眼修正、井眼压力趋势分析、选择套管深度、替代电
缆测井、起下钻时测井和非常规钻井液环境下的测井（空气或泡沫钻井）。
WPR天线为对称设计，中置接收天线，该设计能提供实时测量补偿，消除由于延时测量带来的泥浆侵入
影响，并通过双频率频段提高数据的精确度。
WPR能在各种类型的钻井液中工作，如油基泥浆、饱和盐水等。并以灵活的传输方式提供实时电阻率数
据。高分辨率的数据存储在井下内存里，以便于起钻后下载和处理。
APS公司为WRR提供一套完整的软件以用于井眼修正和操作WPR，其中包括一套可用于地质导向的地层
E—link电磁波无线随钻测量系统在煤层气钻井中的应用
第３８卷第２期 ２０１０年４月 煤田地质与勘探 Ｃ０ＡＬ ＧＥ０Ｌ０ＧＹ＆ＥＸＰＬ０ＲＡＴ１０Ｎ Ｖｌ０１．３８ＮＯ．２ Ａｐｒ．２０１０
文章编号：１００１—１９８６（２０１０）０２．００６８．０３
Ｅ—ｌｉｎｋ电磁波无线随钻测量系统
在煤层气钻井中的应用
施斌全，亢武臣
（中石化胜利油田钻井工艺研究院，山东东营，２５７０００）
摘要：简述了Ｅ—ｌｉｎｋ电磁波无线随钻测量系统的结构、工作原理及性能指标。通过在ＷＬ０５—１井煤层
气水平井钻井过程中的成功使用，表明Ｅ—ｌｉｎｋ电磁波随钻测量系统在煤层气开发中有广泛的应用前景。
关键词：Ｅ—ｌｉｎｋ电磁波无线随钻测量系统；煤层气；应用
中图分类号：Ｐ６３ｌ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：ｌ０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１．１９８６．２０１０．０２．０１７
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅ－ｌｉｎｋ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｗｈｉｌｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ
ｉｎ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｃｏａｌ ｂｅｄ ｍｅｔｈａｎｅ ｗｅｌｌ
ＳＨＩ Ｂｉｎｑｕａｎ，ＫＡＮＧ Ｗｕｃｈｅｎ
（Ｄｒｉｌｌｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｅｎｇｌｉ Ｏｉｌｆｉｅｌｄ，Ｄｏｎｇｙｉｎｇ ２５７０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ Ｅ・ｌｉｎｋ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ ｕｓｅ ｉｎ ＷＬ０５．１ＣＢＭ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌ，ｉｔ ｗａｓ ｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｔｈａｔ ｅｍ—ｍｗｄ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ ｃａｎ ｂｅ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ＣＢＭ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｅ—ｌｉｎｋ；ＣＢＭ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
发展中的我国电磁随钻测量技术
发展中
我国电磁随钻测量技
钻井工程无疑是石油工业中采用先
进技术思想．实施最新科技最活跃的领 域．近年来 气体钻井技术因能更有利
于发现和保护油气层，能大幅度提高机 械钻速和钻头使用寿命，为复杂地层油
气勘探开发提供了新的工程技术手段而
颇受重视。可喜的是这项技术在我国呈
迅猛发展态势，形成了空气钻井、雾化钻
井、泡沫钻井、氮气钻井 天然气钻井、柴
油机尾气钻井、充气钻井的配套装备和 工艺技术，具备了３５００ｍ井深的气体钻井
能力。
气体钻井中的钻井液可压缩性强，
不能产生有效的钻井液脉 中，常规随钻
测量技术（ＭＷＤ）无法使用，因此斯伦 贝谢，哈利伯顿以及俄罗斯的一些石油
公司相继推出了一系列电磁随钻测量
系统（ＥＭ—ＭＷＤ）。在我国．中国石化 石油公司经过几年的技术储备和研究
攻关，研制开发了具有独立知识产权的
ＥＭ－－ＭＷＤ系统样机——ＣＥＭ－１（Ｃｈｌｎａ
Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ＭＷＤ），填补了该项技术
的国内空白。工区现场试验表明：在相近
的地层条件下．ｃＥＭ一１的主要技术指标
达到了国外同类产品的先进水平。
ｃＥＭ一１系统构与工作原理 中国的石油钻井工程界从２００２年
开始跟踪国际电磁随钻测量技术，并于
２００３年初由中国石化所属的科研部门完
成了调研报告。２００３年１ １月，完成了俄罗
斯３ Ｔ Ｃ－１ ７２Ｍ型ＥＭ－ＭＷＤ系统在我国
的现场试验。２００６年，中国石化正式启动
３４ Ｉ２０１０年第２期 三利
了 电磁随钻测量系统研制”项目的立项
研究．经过连续攻关研究，攻克了一系列
技术难点和技术关键 首次现场试验即
获得圆满成功。 由于电磁波可以穿透包括大多数
导体在内的若干介质并在这些介质中
传播，因此基于电磁信号传输方式的
ｃＥＭ一１可用于各种钻井液 ＣＥＭ一１的井下
信号发射机将来自传感器的数据进行编
码、调制 功率放大，由发射天线发出电 磁信号；地面的信号接收机用信号接收