无线随钻测量泥浆脉冲信号传输浅析

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1、无线随钻测量泥浆脉冲信号传输浅析无线随钻测量泥浆脉冲信号传输浅析【摘耍】无线脉冲随钻测斜仪是以钻井液作为信号传输介质，使井下探管所测数据能够以压力脉冲形式在钻杆内部传输到地面。在脉冲信号传输的过程中，将会受到噪声的影响，噪声来源有钻井泵活塞运动、井下动力钻具、钻头切削等。本文将对这些噪声的来源及特性进行分析，从而提出避免脉冲信号被干扰的办法。【关键词】泥浆脉冲；传输；噪声无线脉冲随钻测斜仪是以钻井液作为信号传输介质，使井下探管所测数据能够以压力脉冲的形式在钻杆内部传输到地面，但泥浆脉冲信号传输过程

2、容易受到钻井泵活塞运动、井下动力钻具、钻头切削等噪声的影响，其频率越接近于脉冲信号的频率，就越容易对地面信号的解码产生影响，因此对钻井液的性能、钻进参数及钻井设备的要求较高。1.泥浆脉冲信号的产生及传输钻井液压力脉冲传输是将被测参数转变成钻井液压力脉冲，由钻杆内部自井底传输到地面，国内基丁泥浆脉冲传输信号的MWD有正、负脉冲等类型。以国产海蓝YST-48R为例，当井下定向探管的流量开关判断停泵后，定向探管开始测量停泵数据，当流量开关判断开泵后,定向探管将测量的数据变成电信号，发送到脉冲发生器，由它

3、控制仪器脉冲发生器的伺服阀阀头。当伺服阀阀头不工作时，由于钻井液在循环套和限流环的斜坡处产生反冲，将驱动头总成最下端的主阀头顶起，阀筒内弹簧被压紧，这时钻井液可顺利通过限流环。当伺服阀阀头向上提起时，泥浆将流入驱动头总成的内孔，使驱动头总成内外压力平衡，阀筒内弹簧释放，使在主阀头与限流环处泥浆的过流面积减小，这样就产生一个正的钻井液压力脉冲，类似的还有负脉冲传输系统、连续波传输系统。1.影响钻井液脉冲信号传输的因素最影响钻井液脉冲无线随钻仪器信号传输的是传输介质不稳定,压力脉冲在钻井液中传输衰减严

4、重，且易受到外界噪声干扰。若要在地面成功捕捉到脉冲信号，就要尽量提高压力脉冲的初始信号强度,降低外界噪声干扰，控制噪声频率，提高信号传输信噪比。(1)井深对脉冲信号的影响：泥浆脉冲信号传输过程是口身压能与动能的转化，传输路径越长，丢失能量越多，最终被接收到的信号就越弱。对海蓝YST-48R仪器而言，传输的频率范围为0.5-lHz,在井较深吋可选择0.5Hz作为信号传输频率，以提高信噪比。(2)钻井液中的杂物造成的衰减：钻井液中有杂物，当累积到一定程度时，会使泵压不稳定，干扰仪器脉冲信号传输，还会堵

5、塞脉冲发生器阀筒内腔，使驱动总成内的主导杆不能做满行程运动，从而降低初始脉冲的幅度，降低信噪比，甚至造成信号丢失。在施工过程中，必须使用钻杆滤清器，以防止此类事情发生。(3)钻井液含气量对信号传输的影响：钻井液的含气量对压力脉冲的传输有直接影响，含气量达到7%时会对压力脉冲产生较大的衰减，甚至使地面无法接收到脉冲信号，因此要处理好泥浆，降低泥浆中的含气量。(4)钻井泵空气包的影响：由于钻井泵凡尔的往复运动使泥浆流动呈周期性变化，所以立管处的压力也是正弦周期性变化。空气包的用途就是减少压力变化和机械

6、震动，使泥浆流动平稳，同时也会影响井下脉冲发牛:器传上来的压力脉冲信号，造成对泥浆脉冲信号的干扰。为避免这状况，空气包充压压力应为立管压力的1/4〜1/3。同吋，单泵钻进时，其它泵应被隔离。(5)压力传感器的安装对信号的影响：压力传感器的安装位置对于在低的信噪比情况下也很关键，应安装在主管线上，距离方钻杆越近越好，避免安装在管线末端、阀门和其它传感器附近；压力传感器应水平安装，以免混入空气和泥浆结饼堵塞压力传感器。2.噪声对脉冲信号传输的影响由于钻井施工中有许多噪声，要想减少噪声强度，就要清楚噪声

7、产生的根源，同时了解脉冲信号和噪声的频率特性，进而采取和应措施消除、压制噪声，以获取高信噪比。(1)钻井泵噪声的特性：一般情况钻井泵工作良好吋，在立管上产生的噪声，一是较弱的泵冲程噪声，可忽略不计；二是较强的凡尔往复运动噪声。泵工作不正常时，若发现异常杂波，应及时排除泵的故障。另外若用两个三缸泵，应使冲程大小一致，若工作在不同的冲程速率，将产生一个和脉冲信号频率接近的、严重的活塞运动噪声干扰。(2)扭矩噪声的特性及采取的降噪措施：坚硬岩层、高陡构造、PDC钻头、稳定器都有可能产生扭矩噪声，如果钻头

8、的剪切力是主要的扭矩噪声源，提起钻具吋噪声将消失。如果稳定器是主要的噪声源吋，只有停止转盘转动，噪声才会消失。当扭矩噪声严重干扰脉冲信号接收时，应改变钻进参数，使扭矩噪声频率远离泥浆脉冲信号频率,以排除噪声干扰，或者改变仪器脉宽，提高信号传输频率。(3)螺杆噪声及采取的降噪措施：一般情况下螺杆失速可能造成脉冲信号错误，从而造成地面解码失败。当地层加在钻头上的阻力大于螺杆所能产生的最大扭矩力时，螺杆将停转，这时地面立管压力将突然升高，淹没了压力脉冲信号或者产生错误的脉冲波形，导致地面