无线随钻测量技术的特点分析及应用方式探讨
杨同波
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杨同波,. 无线随钻测量技术的特点分析及应用方式探讨[J]. 信号处理与图像分析,2021.3. DOI:10.12721/ccn.2021.157025.
摘要:
无线随钻测量仪属于我国自主研制的钻井监测系统,具有操作简单、维护方便、可靠耐用、适应性强的优势。该技术目前在石油、天然气钻井监测中具有较好的应用效果,其应用性能普遍高于其他的钻井监测技术。本文分析了电磁波无线随钻测量技术的特点,阐述了无线随钻测量技术应用方式和现场出现问题的措施。
关键词: 无线随钻测量技术特点分析应用方式
DOI:10.12721/ccn.2021.157025
基金资助:

1 电磁波无线随钻测量技术的特点分析

(1)电磁波无线随钻测量技术依靠电磁波进行信号的传输,因而不受井眼及循环钻井液的限制,对于漏失地层钻井时,可采用堵漏剂进行堵漏。

(2)在下钻过程中,仪器入井即可得到实时仪器信号,可实时对仪器及钻井工程进行校正,及时采取措施,可以减少由于仪器工作异常而造成的起下钻时间,且不受开停泵的限制,可连续传输信号,节约人力、物力及财力,提高钻井效率。

(3)电磁波无线随钻测量技术单根停泵30s后即可测量静态数据,而脉冲式随钻测量技术单根停泵需240s后才能完成静态数据的传输,同时电磁波无线随钻测量技术具有高传输速率,高刷新频率的优点,130s即可完成一组工具面的更新,传统脉冲式则需要520s左右,以定向1000m为例,则EMWD技术定向总时间约为4.5h,传统脉冲式则约为8.8h,是EMWD所需时间的2倍左右,因而用电磁波无线随钻测量技术司钻可以及时调整钻压,提高钻井效率,减少大量的开关泵的消耗及人力。

(4)电磁波无线随钻测量技术在进行设计时,井下设备不存在活动部件,与传统脉冲式相比,不存在转子偏摩,脉冲器损坏等问题,因而管柱串可靠性高,仪器设计结构对传输率选择限制性少,更加的灵活,设计结构更加的简单,装卸设备方便。

2 无线随钻测量技术的应用方式

2.1 钻井液脉冲传输方式

钻井液的传送手段主要分为以下三种:连续波、正脉冲以及负脉冲手段。

(1)连续波方式。在钻井液的作用下,连续发生器的转动装置将会生成正弦状态的压力波曲线。依据井下勘探管线编排之后的量测参数经过调制系统掌控的定子相对转子的角位移,让类似的正/余弦曲线压力波发生相位移或者角位移,地表设施不断检测类似相位的改变,运用有关软件运算出有关数据。这种传送手段的长处在于传送速率快,得出的数据较为精确。

(2)正脉冲、负脉冲方式。正脉冲方式的原理是运用正脉冲产生器的阀和小孔的相对方位可以改变此处钻井液流道的截面面积,进而引发钻井液的内压上升,地表监测设备监测到内压改变量。负脉冲方式的理论和正脉冲正好相对,这种方法的核心是引发钻井液的内压减少。泥浆正脉冲发生器的针阀和小孔之间的相对方位可以让泥浆流道在这一区域的截面面积发生变化,进而引发钻柱内的泥浆压力上升,针阀的运动是经由探管编码的量测参数经过驱动管控电路来做到的。因为使用电磁铁直接发动针阀要耗用相当大的能量,一般要使用泥浆的推动力,使用小阀推动大阀的构造。先在地表持续不断地量测立管压力的改变,并且利用译码转为各种各样的量测数据。

2.2 声波传输方式

声波传送是利用声波在介质中的传播方式,而不经过钻井液。一旦钻头、钻柱和钻井底部互相发生接触或作用的时候,钻柱之中产生纵向的弹性波动,经由钻杆把声波或者震动信号传送到地表,地表的检测设备主要检测岩层破坏设施的回转频率。在钻头停止不动的时候,回传信号的幅值改变还可以体现岩层的力学特性。

2.3 电磁波传输方式

电磁波信号的传输非常依赖地层的介质,这种传输方式拥有参数传送速率快,受井内环境干扰小的优势。原理是:井下的量测设备把量测参数编成载波信号,经过电磁波发射装置朝周围发射,地表的接受器在接收信号之后,卸下载波信号,获得所需要的量测参数。这种传送方式的劣势在于,伴随着载波信号的接受,电磁波的强度将会慢慢降低,更有甚者还会直接消失。与此同时,电磁波的传播还很受复杂地层状况以及地层导电特性的影响或干扰。传统的泥浆脉冲输送方式主要分成两种,一种是以连续波的形式进行传输,另一种是以声波的形式进行传输,这两种方式都有不同的个性特点,由于不同的欠平衡井的特点不同,因此根据每种钻井的地质和井柱井液特质进行筛选。比如说在气液两相钻井中,根据泥浆含气量的不同,按照压力波的实际川书院里进行选择,如果含气量高于20%,那么则不需要选择泥浆脉冲的输送方式进行选择。如果气流体在钻井中并不是处于平衡状态,那么则只能使用电磁波无限测量技术进行钻测。

3 预防无线随钻测量仪现场出现问题的措施

3.1常见问题

一是电阻率EWR测量短节损坏,直接导致信号波接受失败。该问题是施工现场较为常见的问题之一。二是PCD损坏与硬连接损坏,高压钻井液经常与PCD压力壳接触,容易造成对压力壳腐蚀。对无线随钻测量仪本身造成不可逆的后果。三是耐磨带磨损与电缆损坏,造成井下监测系统监测仪器保护失效,可能直接暴露与作业高压高温的环境下,影响测量仪的监测的准确性。四是信号波形不正常,造成发生短暂信号消失,地面系统无法接收到井下监测的数据。五是测试不正常,最常见的问题为显示器的插头掉落、控制线路短路或断路、电缆结构松动、供电系统整体存在问题等,导致系统无法正常运转。

3.2预防措施

无线随钻测量仪的高效运行需要一个较好的工作环境。为了保障无线随钻测量仪在施工现场尽可能的避免以上所述的问题,应该在无线测量仪系统正式监测前做好地理处理系统和井下监测系统的测试,做好线路安全检查。对于相关的电子元件及配件,要选择抗腐蚀性能较好的材料,提高耐腐蚀的能力。在日常管理工作中,要做好供电系统、测量探管、脉冲发生器三个部分的线路及设备配件维护保养,及时检查发射极与接收极之间的EWR测量短节、PCD压力壳、耐磨带的磨损情况。在地上测试和进口测试前仔细检查连接的线路、脉冲器、供电系统、电缆的安全性等,尽可能的避免测试准备工作疏漏给系统稳定性造成的冲击。总之,从多方面分析无线随钻测量仪的现场工作环境。只有全面做好安全检查与充分的准备工作,才能有效的减少无线随钻测量仪现场常见的问题。

参考文献

[1] 李林;电磁随钻测量技术现状及关键技术分析[J];石油机械;2004年05期.

[2] 吕海川;窦修荣;;CGMWD新型正脉冲无线随钻测量系统及应用[J];石油仪器;2006年06期.

[3] 张进双,赵小祥,刘修善;ZTS电磁波随钻测量系统及其现场试验[J];钻采工艺;2005年03期.

作者简介:杨同波,男,1972年2月出生,随钻测量工,从事油田定向井、水平井的施工工作。

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