趙志學(xué)，王 焜

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院，黑龍江大慶163413）

DQEM-178Ⅱ型隨鉆測(cè)量?jī)x器的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，不但可以實(shí)現(xiàn)停泵接單根時(shí)的靜態(tài)測(cè)量，而且傳輸速率更高，現(xiàn)場(chǎng)安裝、測(cè)試更加簡(jiǎn)潔方便。改進(jìn)完善了儀器的各方面性能，提高測(cè)試工藝和測(cè)試數(shù)據(jù)的應(yīng)用技術(shù)水平，充分發(fā)揮測(cè)試數(shù)據(jù)在水平井造斜段和定向井定向段的重要作用，為今后規(guī)?；瘧?yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 DQEM-178Ⅱ型電磁波測(cè)量無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)的原理

電磁波測(cè)量無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)的工作原理如圖1所示，首先將井下儀器按鉆具組合接在鉆柱中，下入井內(nèi)，鋰電池組對(duì)井下參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)供電，其中電阻率模塊、伽馬測(cè)量模塊、井斜方位模塊測(cè)量的參數(shù)通過(guò)各自數(shù)據(jù)采集通道發(fā)送給中控模塊，中控模塊將數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理后發(fā)送給發(fā)射模塊，發(fā)射模塊以信源編碼和信道編碼復(fù)合編碼方式把信號(hào)加載到低頻電磁波上由發(fā)射天線(xiàn)經(jīng)傳輸信道傳送到地表,地面采集裝置通過(guò)離井口一定距離插入地下的地面接收天線(xiàn)以及連在鉆桿上的上電極天線(xiàn)接收電磁波信號(hào)，并將接收后的信號(hào)發(fā)送給信號(hào)處理裝置進(jìn)行模擬濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換后發(fā)送給地面計(jì)算機(jī)，濾波解碼軟件進(jìn)行數(shù)字濾波和信源、信道復(fù)合解碼發(fā)送給測(cè)量數(shù)據(jù)分析軟件實(shí)現(xiàn)井下數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)。同時(shí)地表采集懸重和軸編碼參數(shù)，發(fā)送給數(shù)據(jù)測(cè)量分析軟件實(shí)現(xiàn)井深的跟蹤。

整個(gè)儀器分為兩部分，井下測(cè)試工具系統(tǒng)和地面信息接收處理系統(tǒng)。

2 DQEM-178Ⅱ型電磁波測(cè)量無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)組裝

圖1 電磁波隨鉆儀器工作原理示意圖

如圖2所示電磁波隨鉆儀器儀器為分體連接的結(jié)構(gòu)示意圖，其中包括發(fā)射單元、電池組模塊、測(cè)量單元、懸掛器。各單元采用旋轉(zhuǎn)插頭座進(jìn)行連接，同時(shí)在儀器連接的同時(shí)完成電連接，連接操作方便簡(jiǎn)潔。電源安裝在儀器中部，分別對(duì)測(cè)量模塊和發(fā)射模塊進(jìn)行供電。

組裝儀器時(shí)注意每節(jié)儀器“上”和“下”，組裝好的儀器要放在架子上，然后將地面模擬檢驗(yàn)裝置接線(xiàn)盒上的一根導(dǎo)線(xiàn)接儀器外殼，另一根接儀器輸出端(接觸頭)。這時(shí)，地面模擬檢驗(yàn)裝置上的兩個(gè)指示燈應(yīng)交替閃亮，然后將地面模擬檢驗(yàn)裝置連接到地面信號(hào)接收盒。信號(hào)接收盒的輸出端與筆記本相連接，筆記本啟動(dòng)后。光標(biāo)移到左側(cè)功能塊上雙擊正中下方的左側(cè)按鍵，面板即顯示出有信號(hào)數(shù)據(jù)的窗口。首先觀測(cè)井斜和方位角。并將其記下來(lái)，然后將遙測(cè)儀向左右各轉(zhuǎn)動(dòng)90°，觀測(cè)工具面角的變化，如果觀測(cè)值不超過(guò)儀器許可極限誤差，說(shuō)明井斜參數(shù)短節(jié)可用于生產(chǎn)。

圖2 電磁波隨鉆儀器結(jié)構(gòu)示意圖

3 DQEM-178Ⅱ型電磁波測(cè)量無(wú)線(xiàn)傳輸儀器的特點(diǎn)

3.1 分體式井下發(fā)射天線(xiàn)

井下儀器應(yīng)用Peek材料重新制作發(fā)射天線(xiàn)絕緣連桿，并改變?cè)O(shè)計(jì)成分體結(jié)構(gòu)，重新設(shè)計(jì)懸掛式上下發(fā)射天線(xiàn)，增大天線(xiàn)與短節(jié)接觸面積，使發(fā)射天線(xiàn)與絕緣短節(jié)接觸更加緊固。從而有效解決了井下長(zhǎng)時(shí)間復(fù)合鉆進(jìn)和泥漿沖蝕導(dǎo)致發(fā)射天線(xiàn)與絕緣短節(jié)接觸不良，甚至絕緣連桿出現(xiàn)斷裂，影響信號(hào)上傳的問(wèn)題。

3.2 井下智能壓力開(kāi)關(guān)

增加了井下壓力開(kāi)關(guān)及配套電路，通過(guò)開(kāi)關(guān)對(duì)儀器的供電系統(tǒng)進(jìn)行控制，儀器入井后開(kāi)關(guān)受壓力后儀器開(kāi)始工作，降低運(yùn)輸過(guò)程中儀器短路的風(fēng)險(xiǎn)，并提高電池電量的使用效率。有效避免了上井前儀器運(yùn)輸時(shí)間過(guò)程過(guò)長(zhǎng)、儀器耗電量大的問(wèn)題。

3.3 多頻段地面解碼系統(tǒng)

如圖3所示編寫(xiě)地面解碼軟件，提高了地面解碼軟件的抗干擾能力，豐富了操作系統(tǒng)，使解碼軟件的操作界面更加智能簡(jiǎn)潔，并按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況可以接收0.65～12Hz內(nèi)12個(gè)頻段不同頻率的發(fā)射信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)同一區(qū)塊12套電磁波數(shù)據(jù)的地面濾波、解碼和存儲(chǔ)。

圖3 電磁波解碼軟件界面

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方案

4.1 應(yīng)用井概況

電磁波無(wú)線(xiàn)傳輸儀器在龍X、龍Y、龍Z井進(jìn)行了應(yīng)用服務(wù)，解決了常規(guī)泥漿脈沖式MWD易砂卡、沖蝕嚴(yán)重的問(wèn)題，以龍Y井為例，該井處于大慶油田外圍，井深1729m，井斜13.5°，方位122.11°，井深360m處進(jìn)行定向作業(yè)，DQEM-178Ⅱ型電磁波測(cè)量傳輸儀器二開(kāi)入井，井下儀器累計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)107h，全井段實(shí)時(shí)上傳井下數(shù)據(jù)，無(wú)故障、無(wú)維修時(shí)間，地面解碼軟件平均解碼成功率達(dá)到了96.71%，有效提高鉆完井工作效率30%以上。

4.2 定向井應(yīng)用情況

龍Y井于2020年3月4日12：00二開(kāi)，定向段井深360m，電磁波儀器地面測(cè)試正常，儀器入井后地面即可接收井下儀器發(fā)送的電磁波信號(hào)，儀器下鉆出套管后地面正常解碼井下數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)解碼方位、工具面、井斜等工程參數(shù)，定向作業(yè)全程依靠井下儀器上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行造斜、穩(wěn)斜等工作，井下儀器每30s上傳一組井下數(shù)據(jù)，地面接收系統(tǒng)實(shí)行實(shí)時(shí)接收解碼，全井段累計(jì)工作107h，累計(jì)接收有效數(shù)據(jù)8700余組。同時(shí)為了井隊(duì)不同工況，針對(duì)開(kāi)關(guān)泵對(duì)儀器設(shè)置了不同上傳模式，開(kāi)泵時(shí)設(shè)置為短測(cè)量模式，快速上傳井斜、方位、工具面等數(shù)據(jù)，為定向作業(yè)實(shí)時(shí)提供依據(jù)。關(guān)泵時(shí)設(shè)置為全測(cè)量模式，除井斜、方位、工具面等數(shù)據(jù)外加入井下儀器電壓、溫度、電池電量等數(shù)據(jù)，為地面操作人員提供井下儀器工作狀態(tài)信息，有效提高儀器的使用效率。

4.3 應(yīng)用情況總結(jié)

電磁波隨鉆測(cè)量?jī)x器可以更好地適應(yīng)龍Y井的現(xiàn)場(chǎng)需求，具有傳輸速度快、解碼率高、應(yīng)用穩(wěn)定、可靠等特點(diǎn)，且單井工作時(shí)間長(zhǎng)，遙測(cè)深度大?？蓪?shí)現(xiàn)全井段的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，而且不受鉆井液介質(zhì)的限制，可以很好地取代現(xiàn)有的泥漿脈沖式儀器，可以廣泛的應(yīng)用于調(diào)整井定向井的定向段和水平井的造斜段。

5 結(jié)論與建議

（1）電磁波測(cè)量無(wú)線(xiàn)傳輸儀器，整套儀器承壓、密封和絕緣的可靠性得到了充分驗(yàn)證，工作安全可靠。

（2）電磁波測(cè)量?jī)x器現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝技術(shù)，滿(mǎn)足了現(xiàn)場(chǎng)施工要求，操作簡(jiǎn)便，穩(wěn)定性高，抗干擾能力和傳輸深度上都滿(mǎn)足定向作業(yè)需求。

（3）電磁波儀器不受泥漿介質(zhì)的影響，可以更好地取代現(xiàn)有的定向儀器，廣泛的應(yīng)用于水平井的造斜段和定向井調(diào)整井的定向段。