SEMWD-2000电磁波随钻测量系统及现场试验

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

电磁辐射的测量基础知识

电磁辐射的测量基础知识 1、电磁场的远场和近场划分电磁辐射源产生的交变电磁场可分为性质不同的两个部分，其中一部分电磁场能量在辐射源周围空间及辐射源之间周期性地来回流动，不向外发射，称为感应场；另一部分电磁场能量脱离辐射体，以电磁波的形式向外发射，称为辐射场。一般情况下，电磁辐射场根据感应场和辐射场的不同而区分为近区场（感应场）和远区场（辐射场）。由于远场和近场的划分相对复杂，要具体根据不同的工作环境和测量目的进行划分，一般而言，以场源为中心，在三个波长范围内的区域，通常称为近区场，也可称为感应场；在以场源为中心，半径为三个波长之外的空间范围称为远区场，也可称为辐射场。近区场通常具有如下特点： l 近区场内，电场强度与磁场强度的大小没有确定的比例关系。即：E1377H。一般情况下，对于电压高电流小的场源(如发射天线、馈线等)，电场要比磁场强得多，对于电压低电流大的场源(如某些感应加热设备的模具)，磁场要比电场大得多。 l 近区场的电磁场强度比远区场大得多。从这个角度上说，电磁防护的重点应该在近区场。 l 近区场的电磁场强度随距离的变化比较快，在此空间内的不均匀度较大。远区场的主要特点如下： l 在远区场中，所有的电磁能量基本上均以电磁波形式辐射传播，这种场辐射强度的衰减要比感应场慢得多。 l 在远区场，电场强度与磁场强度有如下关系：在国际单位制中，E=377H，电场与磁场的运行方向互相垂直，并都垂直于电磁波的传播方向。l 远区场为弱场，其电磁场强度均较小近区场与远区场划分的意义：通常，对于一个固定的可以产生一定强度的电磁辐射源来说，近区场辐射的电磁场强度较大，所以，应该格外注意对电磁辐射近区场的防护。对电磁辐射近区场的防护，首先是对作业人员及处在近区场环境内的人员的防护，其次是对位于近区场内的各种电子、电气设备的防护。而对于远区场，由于电磁场强较小，通常对人的危害较小。对我们最经常接触的从短波段30MHz到微波段的3000MHz的频段范围，其波长范围从10米到0.1米。例：具体辐射源的近场（感应场区）与远场（辐射场区）（l = c / f）频率 (f) 波长(l) 界限（3l） 50 / 60 Hz 电力 6000 / 5000 km 18000 / 15000 km

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

北邮电磁场与电磁波测量实验报告5-信号源-波导波长

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北京邮电大学电磁场与电磁波测量实验实验报告实验内容：微波测量系统的使用和信号源波长功率的测量波导波长的测量学院：电子工程学院班级：2010211203班组员：崔宇鹏张俊鹏章翀 2013年5月9日

实验一微波测量系统的使用和信号源波长功率的测量一、实验目的 (1) 学习微波的基本知识； (2) 了解微波在波导中传播的特点，掌握微波基本测量技术； (3) 学习用微波作为观测手段来研究物理现象。二、实验仪器 1.微波信号源微波信号源由振荡器、可变衰减器、调制器、驱动电路、及电源电路组成。该信号源可在等幅波、窄带扫频、内方波调制方式下工作，并具有外调制功能。在教学方式下，可实时显示体效应管的工作电压和电流的关系。仪器输出功率不大，以数字形式直接显示工作频率，性能稳定可靠。 2.隔离器位于磁场中的某些铁氧化体材料对于来自不同方向的电磁波有着不同吸收，经过适当调节，可使其对微波具有单方向传播的特性，隔离器常用于振荡器与负载之间，起隔离和单向传输的作用。 3.衰减器把一片能吸微波能量的吸收片垂直于矩形波导的宽边，纵向插入波导管即成，用以部分衰减传输功率，沿着宽边移动吸收片可改变衰减量的大小。衰减器起调节系统中微波功率从以及去耦合的作用。 4.波长计电磁波通过耦合孔从波导进入频率计的空腔中，当频率计的腔体失谐时，腔里的电磁场极为微弱，此时，它基本不影响波导中波的传输。当电磁波的频率计满足空腔的谐振条件时，发生谐振，反映到波导中的阻抗发生剧烈变化，相应地，通过波导中的电磁波信号强度将减弱，输出幅度将出现明显的跌落，从刻度套筒可读出输入微波谐振时的刻度，通过查表可得知输入微波谐振频率。

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

电磁波辐射强度标准

以电磁波辐射强度及其频段特性对人体可能引起潜在性不良影响的阈下值为界，将环境电磁波容许辐射强度标准分为二级。 1.3.1 一级标准为安全区，指在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群（包括婴儿、孕妇和老弱病残者），均在会受到任何有害影响的区域；新建、改建或扩建电台、电视台和雷达站等发射天线，在其居民覆盖区内，必须符合“一级标准”的要求。 1.3.2 二级标准为中间区，指在该环境电磁波强度下长期居住、工作和生活的一切人群（包括婴儿、孕妇和老弱病残者）可能引起潜在性不良反应的区域；在此区内可建造工厂和机关，但在许建造居民住宅、学较、医院和疗养院等，已建造的必须采取适当的防护措施。超过二级标准地区，对人体可带来有害影响；在此区内可作绿化或种植农作物，但禁止建造居民住宅及人群经常活动的一切公共设施，如机关、工厂、商店和影剧院等；如在此区内已有这些建筑，则应采取措施，或限制辐射时间。 2 卫生要求环境电磁波许辐射强度分级标准见下表。波长单位容许场强一级(安全区) 二级(中间区) 长、中、短波V／m 〈10 〈25 超短波V／m 〈5 〈12 微波μW／cm2 〈10 〈40 混合V／m 按主要波段场强；若各波段场分散，则按复合场强加权确定 3 监测检验方法

本标准环境电磁波容许辐射强度监测检验方法见附录A。 4 监督执行各级卫生防疫站或各级环境卫生监测站负责监督本标准的执行。附录A 环境电磁波测量规范（补充件） A.1 适用范围本规范适用于放辐射源所产生的环境电磁波，其频率覆盖范围：长、中、短波（100kHz～30MHz），超短波（30MHz～300MHz），及微波（300MHz～300GHz）。 A.2 规范内容 A.2.1 测量方式根据不同需要与目的，应用不同的测量方式，对已建台和扩建台，为调查辐射源周围环境电磁波辐射强度，及其分布规律，常以辐射源为中心，在不同方位取点的方式进行测量，简称点测；为全面调查某地区环境电磁波的背景值及按人口调查居民人群所受辐射强度的测量简称面测。 A.2.1.1 点测时以辐射源为中心，将待测区按5°～10°角度划线，呈扇形展开。随此划线，近区场以每隔5～20min定点测量，远区场以每隔50～100m定点测量，或按特殊需要选点测量。 A.2.1.1.1 简易测量：一般用各向同性探头的宽频段场强仪测定之，如探头为非各向同性者，则分别测定各不同极化方向的场强值，取其矢量和。

电磁波测距基本原理

§4.1 电磁波测距基本原理 4.1.1 概述建立高精度的水平控制网，需要测定控制网的边长。过去精密距离测量，都是用因瓦基线尺直接丈量待测边的长度，虽然可以达到很高的精度，但丈量工作受地形条件的限制，速度慢，效率低。从六十年代起，由于电磁波测距仪不断更新、完善和愈益精密，它以速度快，效率高取代了因瓦基线尺，广泛用于水平控制网和工程测量的精密距离测量中。随着近代光学、电子学的发展和各种新颖光源（激光、红外光等）相继出现，电磁波测距技术得到迅速的发展，出现了以激光、红外光和其他光源为载波的光电测距仪和以微波为载波的微波测距仪。因为光波和微波均属于电磁波的范畴，故它们又统称为电磁波测距仪。由于光电测距仪不断地向自动化、数字化和小型轻便化方向发展，大大地减轻了测量工作者的劳动强度，加快了工作速度，所以在工程控制网和各种工程测量中，多使用各种类型的光电测距仪。光电测距仪按仪器测程大体分三大类：（1）短程光电测距仪：测程在3km以内，测距精度一般在lcm左右。这种仪器可用来测量三等以下的三角锁网的起始边，以及相应等级的精密导线和三边网的边长，适用于工程测量和矿山测量。这类测程的仪器很多，如瑞士的ME3000，精度可达±（0.2mm+0.5 ×10-6D）；DM 502、 DI3S、DI4，瑞典的AGA-112、AGA-116，美国的HP3820A，英国的CD6，日本的RED2，SDM3E，原西德的ELTA 2，ELDI2等，精度均可达±(5mm+5×10-6D)；原东德的EOT 2000，我国的HGC-1、DCH-2、DCH3、DCH-05等。短程光电测距仪，多采用砷化镓（GaAs或GaAlAs）发光二极管作为光源（发出红外荧光），少数仪器也用氦-氖（He-Ne）气体激光器作为光源。砷化镓发光二极管是一种能直接发射调制光的器件，即通过改变砷化镓发光二极管的电流密度来改变其发射的光强。（2）中程光电测距仪：测程在3～15km左右的仪器称为中程光电测距仪，这类仪器适用于二、三、四等控制网的边长测量。如我国的JCY-2、DCS-1，精度可达±（lOmm+1 ×10-6D），瑞士的ME5000精度可达×（0.2mm+0.2×10-6D）、DI5、DI20，瑞典的AGA-6、AGA-14A等精度均可达到±（5mm+5PPm）。（3）远程激光测距仪：测程在15km以上的光电测距仪，精度一般可达±(5mm+1×10-6D），能满足国家一、二等控制网的边长测量。如瑞典的AGA-8、AGA-600，美国的Range master，我国研制成功的JCY-3型等。中、远程光电测距仪，多采用氦-氖（He-Ne）气体激光器作为光源，也有采用砷化镓激光二极管作为光源，还有其他光源的，如二氧化碳（CO2）激光器等。由于激光器发射激光具有方向性强、亮度高、单色性好等特点，其发射的瞬时功率大，所以，在中、远程测距仪中多用激光作载波，称为激光测距仪。

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。

电磁波参量的测量

实验报告专用纸姓名：学号：实验台号：实验日期：实验名称：电磁波参量的测量成绩： 110j r i E R T T E e φε-⊥⊥⊥=- 1131()r r L L L φββ=+= 实验目的（1）在学习均匀平面电磁波特性的基础上，观察电磁波传播特性如E 、 H 和 S 互相垂直。（2）熟悉并利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长λ，并确定电磁波的相位常数β 和波速υ。（3）了解电磁波的其他参量，如波阻抗η等。 220j r i E R T T E e φε-⊥⊥⊥=- 22331()()r r r r L L L L L φββ=+=++ 其中，21L L L ?=- 因为1L 是固定值，2L 则随可动板位移L 而变化。当2r P 移动L 值时，使3r P 具有最大实验仪器（1） DH1211型3cm 固态源1台（2） DH926A 型电磁波综合测试仪1套（3） XF-01选频放大器1台（4） PX-16型频率计输出指示时，则有1r E 和2r E 为同相叠加；当2r P 移动L 值，使3r P 具有零值输出指示时必有1r E 和2r E 反相。故可采用改变2r P 的位置，使3r P 输出最大或零指示重复出现。实验原理两束等幅、同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内从相同（或相反）方向传播时，由于初始相位不同，它们相互干涉的结果，在传播路径上形成驻波分布。通过测定驻波场节点的分布，求得波长λ的值，由2π βλ =、f υλ=得到电磁波的主要参数：β、υ。设0r P 入射波为：0j i i E E e βγ-= 当入射波以入射角θ向介质板斜投射时，在分界面上产生反射波r E 和折射波i E 。设入射波为垂直极化波，用R ⊥表示介质板的反射系数，用0T ⊥和T ε⊥表示由空气进入介质板和由介质板进入空气的折射系数。可动板2r P 和固定板1r P 都是金属板，其电场反射系数为-1，则3r P 处的相干波分别为：实验原理在3r P 处的相干波合成 1 21210()i i r r r i E E E RT T E e e φφε--⊥⊥=+=-+ 或写成 12( ) 12 2 102cos( )2 j r i E R T T E e φφεφφ+-⊥⊥-=- 式中12L φφφβ=-= 为测准入值，一般采用 3r P 零指示办法，即 cos( )02φ= 或(21)22 n φπ=+ n=0.1.2….. n 表示相干波合成驻波场的波节点（0r E =）处。除n=0以外的n 值，表示相干波合成驻波的半波长数。将n=0时0r E =的驻波节点作为参考位置0l :2π φλλ = 故2(21)n L π πλ +=

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。

控制测量学电磁波测距基本原理

电磁波测距基本原理 4.1.1 概述建立高精度的水平控制网，需要测定控制网的边长。过去精密距离测量，都是用因瓦基线尺直接丈量待测边的长度，虽然可以达到很高的精度，但丈量工作受地形条件的限制，速度慢，效率低。从六十年代起，由于电磁波测距仪不断更新、完善和愈益精密，它以速度快，效率高取代了因瓦基线尺，广泛用于水平控制网和工程测量的精密距离测量中。随着近代光学、电子学的发展和各种新颖光源（激光、红外光等）相继出现，电磁波测距技术得到迅速的发展，出现了以激光、红外光和其他光源为载波的光电测距仪和以微波为载波的微波测距仪。因为光波和微波均属于电磁波的范畴，故它们又统称为电磁波测距仪。由于光电测距仪不断地向自动化、数字化和小型轻便化方向发展，大大地减轻了测量工作者的劳动强度，加快了工作速度，所以在工程控制网和各种工程测量中，多使用各种类型的光电测距仪。光电测距仪按仪器测程大体分三大类：（1）短程光电测距仪：测程在3km以内，测距精度一般在lcm左右。这种仪器可用来测量三等以下的三角锁网的起始边，以及相应等级的精密导线和三边网的边长，适用于工程测量和矿山测量。这类测程的仪器很多，如瑞士的ME3000，精度可达±（0.2mm+0.5 ×10-6D）；DM 502、 DI3S、DI4，瑞典的AGA-112、AGA-116，美国的HP3820A，英国的CD6，日本的RED2，SDM3E，原西德的ELTA 2，ELDI2等，精度均可达±(5mm+5×10-6D)；原东德的EOT 2000，我国的HGC-1、DCH-2、DCH3、DCH-05等。短程光电测距仪，多采用砷化镓（GaAs或GaAlAs）发光二极管作为光源（发出红外荧光），少数仪器也用氦-氖（He-Ne）气体激光器作为光源。砷化镓发光二极管是一种能直接发射调制光的器件，即通过改变砷化镓发光二极管的电流密度来改变其发射的光强。（2）中程光电测距仪：测程在3～15km左右的仪器称为中程光电测距仪，这类仪器适用于二、三、四等控制网的边长测量。如我国的JCY-2、DCS-1，精度可达±（lOmm+1 ×10-6D），瑞士的ME5000精度可达×（0.2mm+0.2×10-6D）、DI5、DI20，瑞典的AGA-6、AGA-14A等精度均可达到±（5mm+5PPm）。（3）远程激光测距仪：测程在15km以上的光电测距仪，精度一般可达±(5mm+1×10-6D），能满足国家一、二等控制网的边长测量。如瑞典的AGA-8、AGA-600，美国的Range master，我国研制成功的JCY-3型等。中、远程光电测距仪，多采用氦-氖（He-Ne）气体激光器作为光源，也有采用砷化镓激光二极管作为光源，还有其他光源的，如二氧化碳（CO2）激光器等。由于激光器发射激光具有方向性强、亮度高、单色性好等特点，其发射的瞬时功率大，所以，在中、远程测距仪中多用激光作载波，称为激光测距仪。