隨鉆測井數據傳輸技術應用現狀及展望

薛牟奇 朱維（中海油田服務股份有限公司 深圳 518067）

隨鉆測井技術是19世紀30才開始進入研究階段的一項測井技術，但是該技術一直存在無法進行數據傳輸的缺陷。到了19世紀60年代，泥漿脈沖傳輸系統的出現才進一步推動了隨鉆測井技術的發展。當前，現場采用的隨鉆測井數據傳輸技術主要有泥漿脈沖傳輸技術、電磁波傳輸技術、聲波傳輸技術以及光纖傳輸技術等。本文就幾種常見的隨鉆測井數據傳輸技術的應用現狀進行了簡單介紹，并對其今后的發展進行了合理展望，希望對隨鉆測井數據傳輸技術的進一步研究有一定的參考價值。

一、隨鉆測井數據傳輸技術應用現狀

1.泥漿脈沖傳輸技術

泥漿脈沖傳輸技術是最早的隨鉆測井數據傳輸技術，發起于19世紀60年代。當前，泥漿脈沖傳輸技術已經非常成熟，但是其傳輸速率比較慢，因此無法滿足大量數據的傳輸需求。當前使用最廣泛的的就是鉆井液壓力脈沖傳輸技術，也是當前隨鉆測井儀器普遍采用的數據傳輸方法。鉆井液壓力脈沖傳輸技術還可以細分為正脈沖、負脈沖和連續波三種類型。但是正脈沖和負脈沖傳輸方式的傳輸速率較低，并且沒有很好的抗干擾能力，容易受到外界環境的影響造成數據傳輸出現偏差從而造成誤碼。相對而言，連續波方式傳輸速率高，并且抗干擾能力強。目前，由于負脈沖信號發生器由于污染環境，信號傳輸速率小，耗能大等原因已經被淘汰，正脈沖傳輸技術已經相對成熟，因此有比較廣泛的應用，如Halliburton公司的HDS1 High Speed Directional Survey系統就是使用的該技術。而連續波傳輸技術還在緊張的研究與開發當中，其目標是將傳輸速率達到20-30bit/s。

2.電磁波傳輸技術

相對而言，電磁波傳輸技術的應用范圍要比泥漿脈沖傳輸技術小，主要由于電磁波傳輸技術還面臨幾大難題，如電磁波信號的指數衰減問題、大地電磁波干擾問題、鉆井中的振電效應干擾以及供電問題等。近幾年，為了能夠提高數據傳輸速率，逐漸開始試用電磁波傳輸技術。該技術中，將隨鉆測井儀放入非磁性鉆鋌內，在非磁性鉆鋌和上部鉆桿之間加入絕緣短節，從而有利于一些帶有信息的低頻電波能夠向井周圍的地層傳播。之后由地面儀器將鉆機與地面電極之間的電壓差測出。最先進的電磁傳輸技術已經不需要機械接受裝置，同時可以實現雙向傳輸，其傳輸速率要高于泥漿脈沖的傳輸速率。但是，電磁波數據傳輸技術在一些深井中效果并不是很好，發射的電磁波信號會隨著井深的加深而衰減，因此電磁波數據傳輸技術的推廣受到一定的限制。目前，俄羅斯在電磁數據傳輸技術上相對領先，技術也比較成熟，而國內該方面的技術還比較缺乏，還主要處于研究與開發階段。

3.聲波傳輸技術

聲波傳輸技術主要是利用聲波或者地震波經過鉆桿或者地層將信號傳輸出去的一種傳輸方式。該技術將聲波無線傳輸發射系統和測試儀器隨著鉆桿或者抽油泵下井中，通過測試儀器將井下的各個參數轉化為數字信息，之后進行編碼，暫存，再通過發射聲波振動信號將信息傳遞到地面。聲波遙測技術具有操作方法簡單，投資低，但是聲波傳輸技術也存在聲波衰減的問題，因此容易受到環境的影響，使用范圍非常有限。2007年美國的桑迪亞實驗室研究開發了聲波遙測技術，其聲波遙測速度是泥漿脈沖速度的10-100倍，如果利用中繼器，還能夠將數據傳輸速率提高10倍左右，能夠在泥漿低速循環，空氣鉆井和欠平衡鉆井中使用。

4.光纖傳輸方式

光纖數據傳輸技術中也存在許多沒有解決的實際問題，如光纖光柵傳感網絡、信號解調以及檢測軟件技術等，因此該項技術還不成熟，還沒有在隨鉆測井中得到商業化的應用。該技術主要是通過將具有簡單保護層的練劍光纖放入到井眼當中，要使得光纖既能夠從地面沿軸向井下循環，又能夠從底部鉆具組合反循環到地面。該項技術在國外幾家大的測井公司已經取得了一定的成果，如美國圣地亞實驗室已經成果的開發出用于MWD的光纖遙測系統。該項技術使用的光纖電纜很細小，并且成本較低，能夠在短時間使用，最后再鉆井泥漿中經過磨損之后沖走。相信不久的將來，光纖傳輸技術一定會廣泛的應用于隨鉆測井技術當中，一旦光纖傳輸技術得到廣泛的應用，必將進一步推動隨鉆測井技術的進一步發展。

二、隨鉆測井數據傳輸技術展望

當前，已經成熟并且廣泛應用的隨鉆測井數據傳輸技術主要是泥漿脈沖遙傳技術，電磁傳輸和聲傳輸技術還不是很完善，使用范圍相當有限，但是這兩項技術在傳輸速率上存在明顯的優勢，因此，進一步研究與開發電磁傳輸和聲傳輸技術，解決二者中存在的易受干擾的缺陷還會是今后研究的熱點課題。另外，光纖傳輸技術還不成熟，但是顯現出很多明顯的優勢，因此，繼續加大力度研發光纖數據傳輸技術，也將是為隨著測井數據傳輸技術帶來質的飛躍的必然途徑。當然，除了這些技術之外，隨著科學的進步，一定會有更多的技術將會逐漸被推進市場，更多更好的數據傳輸方法將用于隨鉆測井。

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