随钻测量信号中继器的设计与实现

为解决随钻测量系统信号在传输中衰减的问题,设计研制了随钻测量信号中继器,在钻孔到达一定深度测量系统信号衰减严重时,在两根中心通缆式钻杆间接入中继器继续测量,有效地解决了信号衰减问题,增强了信号驱动能力,延长了信号的传输距离,保证了随钻定向测量系统的正常工作。     

套管外绝缘涂层特性对EM-MWD信号影响规律分析

利用套管外绝缘涂层技术可减少电磁随钻测量(EM-MWD)信号在低电阻率地层中的衰减,进而增大其信号传输深度。为探明套管外绝缘涂层适用的地层电阻率范围,获取绝缘涂层特性对EMMWD接收信号的影响规律,基于有限元法建立了仿真模型,并针对绝缘涂层敷在不同电阻率地层套管外的应用效果、绝缘涂层的电阻率、厚度和长度对EM-MWD信号强度的影响规律展开仿真实验。结果表明：套管外绝缘涂层在低电阻率地层对EM-MWD接收信号的增强效果更显著;随着绝缘涂层电阻率的增大,EM-MWD接收信号先缓慢增强,随后快速增强,最后趋于稳定;随着绝缘涂层厚度的增加,接收信号强度呈现先不断增强随后保持稳定的趋势;在低电阻率地层中,在涂层长度不断增加到敷满该地层处套管的过程中,信号强度不断增强。研究成果对合理运用套管外绝缘涂层技术以突破EM-MWD应用井深限制具有理论指导意义。     

矿用电磁随钻伽马测井仪标定与试验

为有效识别煤层及其顶底板,针对煤矿定向钻孔施工需求,开发了矿用电磁随钻伽马测井仪。通过自然伽马测井刻度获得仪器刻度系数,采用标准井测试及煤矿井下穿层孔试验,获得矿用电磁随钻伽马测井仪多种测量曲线。通过与标准井伽马曲线对比及穿层孔地质资料分析,验证了矿用电磁随钻伽马测井仪测量结果的准确性。山西伯方煤矿井下应用试验表明,矿用电磁随钻伽马测井仪在定向钻孔施工中不仅能进行钻孔轨迹测量同时可有效识别煤层顶底板界面,对于指导煤矿井下定向钻孔施工、提高目的层钻遇率具有重要意义。     

随钻测斜仪误差补偿实验研究

为消除测斜仪传感器因温度变化引起的温度漂移和降低安装误差,在随钻测斜仪的姿态数学模型及其产生误差原因分析的基础上,建立了基于最小二乘法的多项式拟合以及约束条件下多变量函数寻最优解的测斜仪温度漂移误差和安装误差补偿数学模型。通过ADXL345加速度传感器的温度误差补偿及安装误差校正的实验研究,结果表明,补偿后的测斜仪井斜角输出达到了较高的精度,满足了测斜仪的精度要求,表明建立的误差补偿数学模型正确,可应用于随钻测斜仪的误差补偿。     

钻柱对地面钻孔EM-MWD信号传输影响的ANSYS模拟分析

钻柱是电磁波随钻测量（EM-MWD）信号传输的重要信道,评价EM-MWD信号传输效果,不可忽视钻柱的影响。基于此,采用ANSYS有限元软件,对EM-MWD信号传输特性进行仿真。从地面接收电压和电流密度两方面,分析了孔眼环空横截面积、钻柱横截面积、钻柱电阻率和绝缘短节位置对电磁波随钻测量信号传输的影响规律。仿真结果表明：地面接收信号随钻柱横截面积增大而增强,受孔眼环空间隙影响小;钻柱电阻率越低,接收信号越强;绝缘短节与钻头之间的距离越长,接收信号越强。     

LFMCW随钻雷达信号模拟分析

线性调频连续波信号是随钻雷达常采用的信号形式。从理论上分析了线性调频连续波随钻雷达的工作原理及实现方法;利用快速傅立叶变换(FFT)处理技术对线性调频连续波随钻雷达的回波信号进行了信息提取。仿真结果验证了理论分析的正确性和实现方法的可行性。     

基于ANSYS的套管对EM-MWD信号传输的影响分析

评价电磁波随钻测量（EM-MWD）信号传输效果,不可忽视套管对信号传输的影响,而套管对信号传输影响极为复杂,很难用数学模型进行全面分析。基于此,采用ANSYS有限元软件,对EM-MWD在套管中信号传输进行建模仿真,从地面电流密度及接收信号压差方面,分析套管对EM-MWD信号传输影响规律。仿真结果表明：绝缘短节出套管,套管对信号起引导作用,反之,套管对信号起屏蔽作用;低电阻率钻井液对EM-MWD在套管中的信号传输影响大。     

瞬变电磁勘探中早期信号的检测方法研究

瞬变电磁法实时检测早期信号要求瞬变电磁仪具有很快的时间响应,这就需对仪器设计提出很高的要求。本文提出了一种利用采样原理结合软件编程处理进行早期信号检测的实用方法,模拟结果表明该检测方法具有一定的可行性。     

高速泥浆脉冲传输技术在随钻测井系统的应用研究

中海油服自主研发的Drilog?随钻测井系统由MWD系统、DSM参数仪,以及ACPR电阻率伽马组成,该系统已成功作业上百井次。为提高机械钻速ROP,挂接更多高端成像仪器,中海油服自主研发了HSVP?高速泥浆脉冲遥传系统,包括井下仪器及地面解码系统,经过水循环测试及实钻测试,可实现12 bps实时解码。在油气田勘探开发中,高速泥浆脉冲器可提高井地传输效率,有助于及时调整井眼轨迹,对提高油气田单井产量,提高采收率发挥重要作用。文章介绍了高速泥浆脉冲器在山西页岩气田某井81/2 in井段的使用过程,根据MWD系统上传数据,分析轨迹控制、动态轨迹测量、随钻测井质量等效果。结果显示HSVP?系统的钻进效率高,上传速率快,定向及时准确,证明了系统在钻进过程中测井质量优良,为系统的扩大使用积累了作业经验。     

基于ANSYS的接地发射电极对双向EM-MWD下传信号的影响分析

接地发射电极作为双向EM-MWD信号下传系统的必要组件,其合理参数设置可提高信号下传效果,但目前关于其对下传信号的影响规律认知甚少。基于双向EM-MWD工作机理,结合电流场理论,应用ANSYS有限元软件,建立双向EM-MWD信号下传三维仿真模型,研究接地发射电极的发射距离、长度、直径和电阻率对下传信号传输的影响。结果表明：下传信号接收效果与接地发射电极直径及长度呈现正相关关系;接地发射电极电阻率小于10^-4 Ω·m时,其电阻率变化对下行信号传输的影响小,常规金属材料即可满足对电阻率的要求;随着双向EM-MWD地面发射距离的增加,下传信号接收强度先快速增强,超过一定距离后,信号强度趋向定值。     

φ175 mm电磁随钻测量系统的研制及试验研究

在深孔、定向孔钻进过程中,对钻孔轨迹的控制十分重要。电磁随钻测量系统能够监测钻孔状态参数并通过无线电磁波实时传输至地面,具有信号传输速率高、不受钻井液影响等优势。详细阐述了一种自主研发的电磁随钻测量系统及试验情况,试验最大孔深为609 m,此时地面接收信号高达200 mV。试验研究表明：该系统性能可靠,完全能够满足随钻测量近钻头处钻孔状态及环空压力、温度等参数的需求。     

电磁波随钻遥测技术在钻井中的应用与发展

随着钻井技术的发展,需要了解的井下信息越来越多,泥浆脉冲随钻信息传输难以满足智能化钻井要求。钻井液气体较多时泥浆脉冲方法也难以应用,而电磁波随钻遥测技术作为一种替代技术近年来发展很快。概述了电磁波发射传输的基本方式,对比分析了螺线管发射、环形线圈偶合与直接偶合方法的特点。同时,简介了国外电磁波随钻测量技术发展史、应用情况及研究进展。     

广域电磁与伪随机信号电磁法在四川盆地页岩气勘探中的应用

广域电磁与伪随机信号电磁法采用伪随机信号发射,突破远区限制,可观测面积大,信号强、精度高、只观测场的一个分量,野外效率高。伪随机信号电磁法一次能同时发送和接收多个强度大体相当的主频率信号,成倍地提高电磁法的野外效率。本文将广域电磁与伪随机信号电磁法应用于四川盆地某页岩气区块,结果表明它在干扰较强的地区仍然能够获得深部5～6km的有效数据,具有抗干扰能力强、勘探深度大的优点;同时广域电磁法在大套地层划分、油气层识别、断层及构造识别方面的效果显著。     

海底大地电磁信号采集的技术难点

海底大地电磁探测要解决的首要问题是海底信号采集。对于陆上已广泛使用且采集技术已较为成熟的大地电磁测深法来说 ,该方法在海洋中的应用并不是一个简单的方法移植问题。由于海洋环境的严酷、海上作业的风险和海底信号微弱 ,要实现海底大地电磁信号采集面临着重重困难。为实现预期的探测目标 ,需采用一系列高新技术 ,包括微弱信号检测技术、海底多台观测系统的高精度同步技术、智能化控制技术、水下密封承压技术以及硬件系统集成技术等等。对海底大地电磁探测所遇到的难点技术问题作了初步的探讨     

煤矿井下电磁波无线随钻轨迹测量系统设计与应用

井下钻探是煤矿日常生产中获取地质资料及消除安全隐患的技术手段。而现阶段煤矿生产中施工的钻孔多不进行钻孔轨迹测量,造成地质资料误判、安全措施客观上不到位的情况时有发生。为根本解决这一问题,根据钻孔轨迹测量原理研发出基于航姿参考系统的电磁波无线随钻轨迹测量系统。该系统具有成本低、方便应用的特点,且能满足无线随钻测量的要求。井下实验证明,该系统可以高效地完成随钻钻孔轨迹测量,提高钻进效率。     

矿用电磁波随钻方位伽马测井系统的研究与实现

煤矿井下定向钻进是在螺杆马达和随钻测斜仪的配合下,按照预先设计轨迹进行钻进,不能根据实际的地层情况进行实时调整钻孔轨迹。矿用随钻方位伽马测井仪可实时测量地层放射性,实时依据地层放射性的变化判断钻孔轨迹是否在目的层中,为实时调整钻孔轨迹提供依据。从矿用电磁波随钻方位伽马测井系统（安标名称为YSDGC）的基本原理、关键技术设计、研制、试验设计等几个方面论述了该系统的研究与实现。该系统在煤矿井下的实际应用显示,系统在地层分界面处具有很好的方位伽马方位特性,为煤矿井下定向钻进根据地质情况调整钻进轨迹提供了依据。     

超低频电磁探测信号能量的计算及其地质应用

被动式超低频电磁探测技术是一种有效的探测地下地质体和资源的手段,但采用现有的处理方法得到的探测曲线较容易受到各种噪声的干扰,影响了对所获得的探测曲线的解释。笔者将信号能量引入到超低频电磁探测信号的处理中。首先根据信号能量计算原理,计算不同深度的超低频探测信号的能量值．获取能量曲线。同时,根据具体应用目的,分析其曲线特征,并将信号能量曲线与现有的信号曲线,如最大值曲线、最小值曲线等进行对比分析。结果表明,与现有方法相比,笔者所提出的信号能量曲线方法能更准确地反映地下岩层特征,有利于曲线的地质解译。     

水文缆道信号传输的研究

利用缆道回路传递流速，水面、河底、采样等多信号问题，至今尚未彻底解决，严重影响了我国水文缆道测验技术的发展，根据近期研制的全自动水文缆道测流系统和近20多年的缆道测验实践，提出了缆道的交流等效概念和多信号的产生与传输以及实施方案。     

随钻测斜技术现状与发展趋势

在桩基领域,随着基础设施建筑对桩基础承载能力和桩孔垂直度的质量控制要求越来越高,现有常规桩基成孔监测技术已不能满足要求;在钻探领域,随着深井、超深井、科学钻探井及水平井的成井要求越来越高,由于地层因素、工艺技术等导致的实际钻孔轨迹偏离设计轨迹的井斜问题愈发突出,井斜的监控变得越来越严格,现有仪器已不能很好地满足钻孔轨迹测量的高精度要求。针对上述问题,本文梳理了随钻测斜技术发展现状,并结合地质岩心钻探、旋挖桩孔施工工艺特点,提出实现绳索取心钻探钻孔轨迹和大直径长钻孔灌注桩孔垂直度高精度实时监测的方案,这一思路的推广将对指导施工操作、保证钻孔/桩孔的整体质量产生积极影响。     

工程勘探瞬变电磁仪关键技术研究

瞬变电磁勘探法是工程勘探领域里新兴的一种很有前途的测量方法。但是作为一种重要探测工具,瞬变电磁仪的许多关键技术还没有解决,限制了瞬变电磁勘探法在工程勘探领域的应用。本文研究了瞬变电磁仪的硬件和软件设计中的关键技术,并提出了程控接收天线法和早期信号检测法等。