文档介绍：第 33卷第 4期钻采工艺

Vol. 33 No. 4 DR ILL ING & PRODUCTION TECHNOLOGY · 1·
钻井工艺
基于电磁随钻测量系统的功率自适应分配方法研究
彭烈新 1, 2 ,苏义脑 2 ,盛利民 2 ,李林 2
(1中国石油勘探开发研究院 2中国石油钻井工程技术研究院)
彭烈新等. 基于电磁随钻测量系统的功率自适应分配方法研究. 钻采工艺, 2010, 33 (4) : 1 - 4
摘要: 提出一种功率自适应分配方法,在不同地层、不同深度条件下采用不同发射功率,从而延长仪器连续
工作时间。通过分析电磁信号在地层中的衰减规律,利用电流与工作深度和地层参数的关系,建立单一地层和多
地层结构功率调度的数学模型,并给出井下调度参数获取的方法。最后对采用固定发射功率策略和自适应功率分
配策略下的功耗进行仿真设计,比较它们在不同条件(深度、频率)下的最大工作时间。仿真结果分析表明,使用自
适应调度策略大幅度节省功率,延长仪器将近 40%连续工作的时间。
关键词: 电磁随钻; 自适应; 功率分配; 调度
中图分类号: TE 249. 5 文献标识码: A DO I: 10. 3969 / j. issn. 1006 - 768X. 2010. 04. 001
随钻测量在定向钻井中正发挥着越来越重要的质中传播。穿透深度反比于波的频率以及介质的导
~
作用[ 1 2 ] ,其中井下信息的传输至关重要。比较成电系数。电磁随钻测量系统就是利用电磁波这种特
熟的井下信息传输方式主要有泥浆脉冲式和电磁波性实现信息传输。文献[ 5 ]和文献[ 6 ] 描述了频率、深
式,前者称之为泥浆脉冲 MWD,后者称之为 EM - 度、地层与信号衰减的关系,模型较接近实际,但关
MWD。与泥浆脉冲式 MWD 相比, EM - MWD 具有系式比较复杂,不太适合基于井下简单系统的调度
不受钻井液影响、结构简单无活动部件、传输速率高算法。在此选用 DeGauque 和 Grundzinski 1987 年、
的优点。尤其在欠平衡钻井、空气钻井中泥浆脉冲 W ait和 H ill 1979年提出的“埋入地层理想导体的长
式 MWD已无法使用, EM - MWD 发挥着不可替代电极”信号模型, 用此公式计算地层中钻柱上信号
[ 3~4 ]
的作用。[ 7~9 ]
的电流分布:
由于 EM - MWD 依靠钻柱和地层组成的信道- zs
I1 ( z) = I0 e (1)
传输井下数据,地层对信号具有较强的衰减效应。
式中: I1 ( z) —信号电流在 z点的强度, A;
为保证地面系统能接收到较强的信号,井下 EM -
I0 —源点处信号电流的最大幅度, A;
MWD系统必须以较大功率发射数据,在以电池作
z—钻柱上一点距信号源点的距离, m;
为工作电源的情况下则意味着工作时间的缩短,不
πμρ
得不依靠起下钻保证测量的正常进行。如何提高井 s—电流在地层中的倒趋肤系数, s = f / ;
μ—磁导率一般取π× - 7
下系统的连续工作时间成为 EM - MWD 系统研究, 4 10 H /m;
的重要内容与方向。ρ—地层电