DQEM-178Ⅱ型随钻测量仪器的研制_王书庆.pdf

2020年第12期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-03-31修回日期 2020-04-01 作者简介 王书庆 （1988-） ， 男 （汉族） ， 黑龙江大庆人， 工程师， 现从事电磁波随钻测量技术研究工作。 DQEM-178Ⅱ型随钻测量仪器的研制 王书庆* （大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院， 黑龙江 大庆 163413） 摘要 大庆油田自主研发的DQEM-178Ⅱ型电磁波随钻测量仪器在Ⅰ型仪器的基础上实现现场 安装维护简便， 运输方便， 同时相比Ⅰ型仪器测量数据准确， 误码率降低， 性能更加稳定， 通过现场试 验验证， Ⅱ型仪器更具现场应用推广条件。 关键词 电磁波无线传输； 性能稳定； 传输速率； 误码率 中图分类号 TE249 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202012-0063-03 大庆油田自主研发的DQEM-178Ⅰ型电磁波随 钻测量仪器测量数据准确， 工作可靠稳定， 能够有效解 决脉冲式MWD在含砂量高、 钻井液密度高地区引起 的脉冲器不工作、 无法解码等问题。大大减少了操作 人员工作强度， 缩短了钻井周期。为更好地满足现场 使用需要， 让使用中更加灵活、 简便， 并为以后挂接更 多的测量单元， 需对仪器进行进一步的改进。而且Ⅰ 型仪器结构无法实现现场的维修和电池的更换， 造成 了运输成本上大大增加， 因此DQEM-178Ⅱ型随钻测 量仪器的研制具有良好的市场前景和较大的经济效 益。 1DQEM-178Ⅱ型电磁波测量无线传输系统的原理 研究 如图1所示电磁波信号的传输主要是依靠地层介 质来实现。在井下钻具中加一个中间绝缘的钻具短 节， 通过它把与之相连的上、 下钻具绝缘， 上下钻具与 之接触的地层一起构成信号的电流回路。发射仪器将 测量部分传递来的数据调制成功率信号， 激励到绝缘 短节的两端， 功率信号通过钻具、 套管、 地层等构成的 回路会产生若干电流环路， 该电流环会产生一个逐渐 递减的电场， 并一直传送到地面， 地面接收机通过测量 地面两点之间的电位差提取信号， 经过放大、 滤波、 解 算， 得到实际的测量数据。 2DQEM-178Ⅱ型电磁波测量无线传输系统设计及 改进 2.1Ⅱ型井下仪器串的连接结构形式设计 如图2所示Ⅱ型仪器串改进为模块化连接的结构 形式， 可以在现场方便地组装连接， 整体运输、 吊装， 使 用灵活方便。各单元之间采用旋转插头座连接， 在仪 器串上扣的同时完成电气连接， 连接操作非常简便。 电池单元安装在中部， 对上、 下分别供电并有通讯线贯 通， 可提高EM功率信号的输出效率， 同时实现了仪器 串的整体通讯操作。特别是电池直接对上端发射器供 电， 杜绝了功率线缆穿过传感头而产生的磁干扰。仪 图1DQEM-178Ⅱ型仪器工作原理示意图 63 2020年第12期西部探矿工程 器串下端部具有通讯、 供电端口， 可以在现场进行设 置、 状态测试等工作， 并可以挂接伽马、 电阻率等后续 的测量单元。分成各个单元的模块化仪器结构， 所有 单元都是螺纹旋转插头座的连接形式， 连接简单， 当 某个单元出现故障时， 方便迅速更换， 特别是方便现场 更换电池。 2.2Ⅱ型仪器发射控制器的设计 对DQEM-178Ⅱ型仪器发射电路进行了改进， 通 过发射电路的调整， 提高了发射功率和发射效率； 同时 增加内置开关泵检测电路， 按照泵的动作进行不同数 据的发送； 二端的连接结构升级为旋转连接， 方便拆 装、 更换。为了解决带电状态下进行插接时高达上千 伏的瞬时电压烧毁电路问题， 如图3所示， 设计了电压 和电流双重保护电路， 在电路的入口增加了虚拟负载 和可恢复保险 （3A） 实现瞬时保护， 同时增设带通滤波 电路， 保证高电流信号不会对测量精度产生影响。 2.3Ⅱ型仪器发射天线的研制 根据Ⅰ型仪器现场应用情况重新设计了发射天线 的结构， 如图4所示增加天线功率导线的线径、 增大接 插件直径， 减小线路损耗。进一步选用高硬度合金材 料， 采用挂盘加厚、 翼肋加长设计， 挂盘厚度增加到 70mm， 更耐冲蚀， 使用寿命长。同时采用压簧替代锁 紧螺套， 拆装方便。进一步改进翼肋的流体形状， 提高 耐冲刷能力。 图2DQEM-178Ⅱ型仪器井下仪器串示意图 图4Ⅱ型仪器井下发射天线 图3电压和电流保护电路 3现场试验 Ⅱ型仪器大部分应用于大庆油田外围区块， 很好 地解决了外围区块常规MWD易砂卡、 易冲蚀的难题， 与常规MWD比较， 单井平均缩短22.45h， 提速效果明 显， 与测井数据对比准确可靠。其中， 最大遥测深度达 到了3150m， 单井最长累计工作时间达到了96h， 平均 解码成功率达到了96.71， 真正实现了提速提效。 现场试验表明 （1） DQEM-178Ⅱ型仪器现场安装维修方便、 灵 活。 64 2020年第12期西部探矿工程 （2） DQEM-178Ⅱ型仪器现场应用稳定可靠， 单井 工作时间长， 遥测深度大大提升。 （3） DQEM-178Ⅱ型仪器数据上传更加高效合理， 地面解码准确率高。 4结论与建议 （1） 研制了一套DQEM-178Ⅱ型随钻测量仪器可 以更好地适应现场的需求， 具有传输速度快、 维修成本 低、 操作简单的特点。 （2） 通过对井下仪器串结构及发射电路的改进， 使 Ⅱ型仪器在数据传输效率和解码准确率上面大大提 升。 （3） DQEM-178Ⅱ型仪器不受钻井液介质的限制， 可以很好地取代现有的MWD， 广泛地应用于调整井定 向井的定向段和水平井的造斜段。 参考文献 [1]刘修善,侯绪田,涂玉林,杨春国.电磁随钻测量技术现状及发 展趋势[J].石油钻探技术,200654-9. [2]张进双,赵小祥,刘修善.ZTS电磁波随钻测量系统及其现场 试验[J].钻采工艺,2005325-27. [3]王荣景,鄢泰宁,等.ZTS-172电磁波随钻测量系统及其在胜 利油田的应用[J].地质科技情报,2005S133-35. （上接第58页） 参考文献 [1]郭川.塔河油田9区-西达里亚奥陶系凝析气藏古岩溶缝洞 型储层研究[D].成都理工大学,2012. [2]高利君,王虹,王胜利.塔河油田9区奥陶系凝析气藏特征及 控制因素[J].新疆地质,2013,31增刊91-94. [3]李士伦.天然气工程[M].2版.石油工业出版社,2008. [4]李闽,郭平,谭光天.气井携液新观点[J].石油勘探与开发, 2001,285105-106. [5]李闽,孙雷,李士伦.一个新的气井连续排液模型[J].天然气工 业,2001561-63. [6]王倩.高含水凝析气藏治理实践与认识以西北油田 凝析气藏为例[C]//第三届全国特殊气藏开发技术研讨会优 秀论文集,20147. [7]博古.气井积液井筒排液采气技术应用[D].中国石油大学, 2016. （上接第62页） 参考文献 [1]土城向斜北翼西段煤层气区块勘查项目技术文件[R].贵州 盘江煤层气开发利用有限责任公司,2017. [2]金佳煤矿煤层气区块勘查项目技术文件[R].贵州盘江煤层 气开发利用有限责任公司,2017. [3]童强,等.贵州省长页1井施工工艺探讨[J].探矿工程 （岩土钻 掘工程） ,2017增刊. [4]鄢泰宁.岩土钻掘工程学[M].武汉中国地质大学出版社, 2001. [5]乌效明,等.钻井液和岩土工程浆液[M].武汉中国地质大学 出版社,2014. [6]李国民,等.绳索取芯钻探技术[M].北京冶金工业出版社, 2013. [7]邓昌文,等.贵州保田青山煤层气参数井钻井工艺技术[J]. 探矿工程 （岩土钻掘工程） ,20071. 65