EM-MWD信号在泡沫中透射机理及其应用研究

2季锋：EM-MWD信号在泡沫中透射机理及其应用研究2007.05的结果可靠，但对钻井液有严格的要求（含砂量@B<1%~4%,含气量@H≤7%），且对含气量特别敏感。在应用欠平衡钻井技术钻井时，所采用的循环介质通常为氮气、天然气、雾、泡沫和充气钻井液，气体的可压缩性导致压力脉冲信号变形使地面很难检测到正确的信号[51。欠平衡井具有常规钻井不可比拟的优势，但是此技术在定向井、水平井、大位移井中的应用却发展缓慢，究其原因之一是泥浆脉冲式MWD不适于欠平衡钻井使用的循环介质中工作，目前国内在采用欠平衡钻井技术钻定向井、水平井、大位移井时，获得井眼轨迹参数方法有两个：一是，必须停钻采用电子单点、多点测斜仪：二是，采用有缆式随钻测斜仪：这两种方法费时费力一2。电磁波式MWD(又可称之为EM-MWD)是通过发射电磁波到地面的天线获取返回的数据，天线捕捉到的信息为代码，信息代码又通过通信线传送给安装在钻机上的电磁遥测随钻测量设备。电磁波式MWD工具不会受流量、固相含量和流体其它性能影响。系统由于对钻井液没有严格的要求，因此电磁波式MWD在欠平衡钻井的应用具有较大的发展空间。电磁波式MWD工具不会受流量、固相含量和其它流体的性能等影响，主要是指它可以不借助钻井介质为信号通道。电磁波式MWD仪器中间通过电隔离器绝缘，发射的信号以钻杆柱为一路，地层为一路在地表形成回路，地面接收装置接收信号进行解码。向地层传播的这一路信号必须首先穿透环空介质，再向地层中传播。目前，国内欠平衡钻井广泛采用泡沫钻井液，电磁波式MWD发射的电磁波信号能否穿透环空中的泡沫介质再向地层中传播还没有研究。本课题主要研究环空欠平衡泡沫钻井液影响电磁波MWD信号向地层透射的机理，为电磁波式MWD适用于欠平衡泡沫钻井的可行性提供理论依据。§1.3国内外研究现状1.3.1电磁波式MWD系统研究现状MWD系统的信号传输方式分为有线（电缆）和无线两种。有线方式的优点是可直接向井内传感器供电，实现井内和地表设备之间的双向通讯，实时性好，数据传输率高，但电缆往往影响正常钻进过程。无线方式不使用电缆，是定向钻井技术发展历程中的一个里程碑。无线MWD系统按传输通道分为泥浆脉冲、电磁波和声波三种方式早在上世纪30年代，人们就开始了MWD技术的理论和试验研究。1939年一种使用电缆的电测井系统试验成功，但未能进行商业性的应用。1963年，JJ.Aps发明了泥浆脉冲的传输方法，才使MWD技术取得了突破性的进展。1977年，用泥浆压力脉冲传输信息的随钻测量系统日趋成熟，已基本具备了商业价值。1978年，Teleco公司首次将批量生产的泥浆脉冲式MWD系统投入现场试用。1980年初，Schlumberger生产了一套比较实用的MWD系统，并在现场使用获得成功。上世纪80年代初期，泥浆脉冲传输方式的无线MWD技术在世界范围内开始了推广应用21一2。电磁波法可追溯到本世纪40年代初期，但最早是应用于煤矿安全和军事方面。上世纪