7、俄罗斯电磁波系统论文(鄢泰宁-俄罗斯外籍院士)

《7、俄罗斯电磁波系统论文(鄢泰宁-俄罗斯外籍院士)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、俄罗斯电磁波井底遥测系统及其在油气钻井中的应用鄢泰宁吴翔季锋张涛中国地质大学（武汉）钻井是能源与资源勘探开发领域的关键技术，具有资金密集型与技术密集型的特点。据统计，世界油气钻井费用占油气工业上游总投资的40％左右；我国陆上钻井费用占上游费用的42％左右。因此，发展钻井新技术，降低油气钻井费用，提高钻井效率和效益意义至关重大。繁荣与深化井眼轨道控制理论与技术就是其中的关键环节之一。近100年来，世界井眼轨道控制技术主要经历了“摸着钻”（20世纪50年代以前主要凭经验钻井），“算着钻”（从50年代至80年代初，多种力学模型和算法为钻井提供了理论和技术支持，钻井工程由“工艺”进入“科学”，由钻直井

2、发展到定向井、丛式井）和“看着钻”（从80年代初至90年代，随钻测斜仪提高了轨道控制决策的准确性）几个阶段[1]。随着无线随钻测斜仪(MWD)和随钻测井仪(LWD)的推广应用，复杂结构井施工技术得到了迅猛的发展。无线式MWD系统的信息传输方式主要有泥浆脉冲和电磁波通道。目前，泥浆脉冲传输方式技术应用最广泛，但数据传输速率较慢，信息量较小，传输信号易受钻井液的质量和泵的不均匀性影响。要求钻井液的含砂量≤l％，含气量≤7％。当使用可压缩性钻井介质时，会导致压力波信号变形，所以在欠平衡钻井条件下适用性很差。电磁波传输方式是将反映井底轨迹方向、地层特性参数的低频电磁波信号传送到地面。钻井过程中，钻杆、

3、裸露的井壁和它们之间的空间以及周围的地层共同组成了电磁波传输通道，电磁波从发射源向周围的无限空间辐射，由固定在钻机旁的地表天线接收。它不需要泥浆作为信号载体，对钻井液的质量和钻探泵的不均匀性要求更低，所以数据传输能力较强。其优点是不需要机械接收装置，系统稳定性好，对于欠平衡钻井工艺有更好的适应性。但背景噪声对信号的影响较大，而且随着岩层对信号的吸收而逐渐减弱，电磁波仪器的最大应用深度将受到一定限制。电磁波法可追溯到20世纪40年代初期，最早应用于煤矿安全和军事方面。俄罗斯是较早开展电磁波随钻测量系统研制的国家之一，他们把MWD系统称为电磁波通道井底遥测系统。1.俄罗斯电磁波通道井底遥测系统的技

4、术特征俄罗斯“ВНИЦГИС”公司自1984年开始生产ZYS-4型电磁波通道井底遥测系统，并用于钻井生产。至2000年已出厂100套左右，曾用于西西伯利亚等油田的200多个水平井钻进。俄罗斯“地平线”公司的第一批ZTS-172M电磁波通道系统仪器于1987~1990年曾在三个油田的20口井中进行过92个井次的生产试验，试验的深度范围50~2200m。试验结果表明，与传统技术相比ЗТС系统在控制定向斜井和水平井轨迹方面具有无可比拟的优越性。1.1系统的组成及工作原理井底遥测系统（ZTS）监测的井底轨迹信息通过电磁波发送,，图1.电磁波通道井底遥测系统其原理为电流偶极子型电磁信号通道。ZTS系统包

5、括(图1)井内仪1—井内仪器；2—地表装置；3—方位器1和地表装置2，其中井内仪器设计成下部钻具组合的一部分，角传感器；4—井斜角传感器；5—高并与之一起工作，而地表装置用来接收、分离并实时变换和记录边位置传感器；6—信号变换器；7—涡轮发电机；8—信号发送器；9—钻有用信号。井内仪器包括方位角传感器3，井斜角传感器4和带正杆柱；10—下部钻具组合；11—电隔余弦回转互感器的高边位置传感器5，还有信号变换器6，电源(涡离器；12—接收天线；13—显示屏；14—打印机1轮发电机7)和信号发送器8。一个信号发送电极是钻杆柱9，另一个发射电极是下部钻具组合，它们之间被分隔器11绝缘。在离钻机50~3

6、00m的范围内往地下打入一根接收天线12。遥测系统工作时，在分隔器11的周围、钻柱9与接收天线12之间的岩石中将有电流流过，在地表装置中接收的信号正是上述电流造成的电位差。接收装置2借助相关分析方法处理来自井底的信号，并把测得的参数显示在电脑屏幕13上。图3.电磁波通道井底遥测系统的主操作界面图2.遥测系统结构电磁波通道井底遥测系统的总体结构示于图2。为了防止钻井液中的残渣、橡胶和金属屑污染和堵塞发电机的涡轮，在井内仪器的上方安装了过滤器。系统的主操作界面如图3所示。图中，左上角窗口实时显示检测过程曲线。左下角窗口为每30秒一组的实测时间、井斜角、方位角和工具面向角的数据，其中考虑到偏斜工具在

7、涡轮或螺杆钻具上震动剧烈，所以每次显示4组工具面向角的数据。该窗口还可显示地层电阻率、井底涡轮发电机转速等参数。右上角窗口为实测的工具面向角，如果井眼轨迹超出设定的红色扇形区将自动报警。右下角窗口内可随时输入当前井次的注释文字、其它数据信息。通过不断地改进，电磁波通道井底遥测系统ZTS-172M在生产中应用的稳定性和可靠性已接近国外水力通道式系统的指标，而价格却低得多。该系统曾在西西伯利亚地区的低