文档介绍：无线随钻测量技术的应用现状与发展趋势【摘要】近年来,无线随钻测量技术的应用领域不断扩大,并且随钻测量的参数不断增多,大力发展无线随钻测量技术是当前石油工程技术发展的一个主要关注方向。本文详细介绍了国内外各种无线随钻测量技术的主要进展和应用现状,指出了各类仪器的应用特点,并分析了无线随钻测量技术今后的发展趋势。【关键词】随钻测量 MWD 石油工程应用现状发展趋势 1 概述近年来,随钻测量及其相关技术发展迅速,应用领域不断扩大,总体趋势是从有线随钻逐渐过渡到无线随钻测量,并且随钻测量的参数不断增多,大力发展无线随钻测量技术是当前石油工程技术发展的一个主要关注方向。在新型 MWD 仪器方面,国外各大公司厂家近几年也推出了更具特色、能满足更高要求的仪器,如: 美国 NL Sperry-Sun 公司、 Scientific Drilling 公司和法国 Geoservice 等公司为了满足欠平衡钻井施工的需要,各自开发出了电磁波无线随钻测量系统,可以加挂自然伽马测井仪器进行简单地层评价。 Sperry-Sun 公司的 Solar175TM 高温测量系统,能在 175 ℃的高温环境下可靠地测量定向参数和伽马值,耐温能力高达 200 ℃,耐压能力高达 22000psi 。 Anadrill 公司推出了具有创历史意义的新型无线随钻测量仪器 PowerPulserTM 。采用全新的综合设计方案,简化了维修程序,现场操作简单,可以实现平均无故障时间 1000h 的目标;采用连续波方式传送脉冲信号,压缩编码技术使数据传输的速度提高了近 10 倍。国内多家公司及研究院所正在致力于无线随钻测量技术的研究,开发出了有限的几种无线随钻测量仪器,并投入到商业化运营,从石油工程的市场需求来看,无线随钻测量技术仍然具有较大的发展空间。本文全面介绍了国内外无线随钻测量技术的主要进展和应用现状,并指出了各类仪器的应用特点,针对各类仪器的使用情况,提出了无线随钻测量技术的发展思路,对提高国内无线随钻测量技术水平具有重要的意义。 2 无线随钻测量仪器的基本分类 MWD 无线随钻测斜仪是在有线随钻测斜仪的基础上发展起来的一种新型的随钻测量仪器。它与有线随钻测斜仪的主要区别在于井下测量数据以无线方式传输。无线 MWD 按传输通道分为泥浆脉冲、电磁波、声波和光纤四种方式。其中泥浆脉冲和电磁波方式已经应用到生产实践中,以泥浆脉冲式使用最为广泛。 泥浆脉冲传输方式[1] 连续波方式连续波脉冲发生器的转子在泥浆的作用下产生正弦压力波,由井下探管编码后的测量数据通过调制系统控制的定子相对于转子的角位移使这种正弦或余弦压力波在时间上出现相位移或角位移。在地面连续地检测这些相位或频率的变化,并通过译码、计算得到测量数据,如图 1 所示。其优点是:数据传输速度快、精度高。图1连续波方式工作原理示意图 正脉冲方式图 2泥浆正脉冲方式工作原理示意图如图 2 所示,泥浆正脉冲发生器的针阀与小孔的相对位置能够改变泥浆流道在此的截面积,从而引起钻柱内部泥浆压力的升高,针阀的运动是由探管编码的测量数据通过驱动控制电路来实现。立管压力泥浆时间叶片连续转动,波形连续变化立管压力时间针阀上升,立管压力升高针阀不动,立管压力稳定泥浆泥浆针阀不动针阀上升由于用电磁铁直接驱动针阀需要消耗很大的功率,通常利