電磁波隨鉆測量系統在煤層氣鉆井中應用分析

余曉輝

摘 要：電磁波隨鉆測量系統優點有很多，鉆井液幾乎不會對它產生影響，同時它能夠保證高速的信號傳輸性能，并且短時間內就可以完成測量工作。這些優點是普通無線隨鉆測量系統無法達到的。本文對煤層氣鉆井過程中使用電磁波隨鉆測量系統的優勢情況進行分析。

關鍵詞：電磁波;隨鉆測量煤層氣鉆井

1、前言

我國的地質構造結構決定了蘊藏在我國的煤氣層基本處在壓力低的地層中，這個特點對我國煤層氣的開采利用技術產生了些許影響。在開發過程中，要加強對煤層的可須持發展利用的措施。技術人員往往根據煤層氣的各自特點，選取不同的鉆進技術。如空氣鉆、霧化鉆、泡沫鉆等，這些由氣體或氣液兩摻流體的鉆進技術。但如果遇到有的地層，泥漿中空氣含量已經遠高于20%時，我們常規用來檢測的脈沖設備就不能發揮作用了。

脈沖隨鉆測量系統是目前應用比較廣泛的水平井開采測量系統，脈沖系統主要工作原理是由鉆井液在桿內的壓力變化，由此達到信號傳遞的功能。脈沖系統的一個弊端就是，對相應設施要求較高，如果鉆井液密度和井泵型號不匹配，都無法工作。在測量過程中容易造成安全隱患。

上世紀80年代，工業領域引入了電磁波無線隨鉆測量技術。電磁波隨鉆測量的原理是憑借電磁波來傳遞數據信息，而不使用其它媒介。這種傳遞方式的優勢有傳輸速度快，耗時短、耗費低等特點。

2、電磁波隨鉆測量系統設備的安裝調試

2.1電磁波隨鉆測量系統組成

該系統兩部分構成，一部分在井下負責測量，一部分在地上作為顯示儀器。該系統利用低頻段的電磁波，利用井下部分帶有的發送裝置，在工作的過程中可以將井下的各部分測量數據利用電磁波信號向地面上的顯示儀器上發送，地面的顯示儀器帶有接收裝置，可以將接收到的信號進行計算，然后將計算出的數據作為控制井眼軌跡的依據。負責發射信號的井下裝置，使用專門的電池產生電能，維持工作。一般電磁波發射頻率高低會影響能耗。地面接收裝置有兩種方式，一種是利用防噴器和插入到井下的銅棒作為兩極，雖然這種方式信號會比較強，但是它會受到鉆機等設備的干擾。另外一種是利用插入地下銅棒兩極的電位差，這種方式不易受到干擾，但信號一般較弱。

2.2 設備安裝調試

在煤層氣鉆井施工中，把電磁波隨鉆測量系統相應儀器設備進行安裝調試。首先在井口和連通井之間定好點，在此點上布置好專門用于傳輸信號的天線。井口的天線需要對防噴器進行去銹處理，防止對信號產生干擾。

根據該設備的使用操作說明，按步驟進行安裝。由于電磁波需要通過波頻傳輸信息，因此要對所要施工的井附近進行環境分析，調試出效果好的頻率。調好頻率后，把系統的各部件安裝好，進行地面調試。調試要多進行幾次，這樣能保證整套設備在投入使用時減少出故障。為檢驗儀器的敏銳度，可以將設備分別放在套管中和放置自然環境下，看兩種環境下儀器發射的信號有無變化。如果變化正常則儀器可正常使用。隨著鉆井進度的推進，為了保證信號傳輸強度不受地面濕度變化的影響，可以在地面放置接收設備處進行加濕處理。電磁波隨鉆測量系統在鉆井施工的使用過程中，能夠連續監測井底各部位的情況。

3.相關技術的應用分析

3.1聚焦伽馬的應用分析

電磁波隨鉆測量系統自帶聚焦伽馬測量。在工作時它可以顯示不同邊值。聚焦伽馬的各項數據參數要提前標定。伽馬設置的API數值校正為175c/s，需要在正常的條件下對其進行標記，可以把背景定數標記為19c/s。還需要使用伽馬標定毯，它的作用是對伽馬探管做最后標記。每一個儀器上面的伽馬探管都需要進行窗口測量，數值一般設置在120度。在沒有磁性的窗口選擇一個外口長120毫米的直徑，如果數值設置完成后，儀器自帶軟件會完成自動計算功能。

通常以直角和270度的鈍角為界限。伽馬探管的高邊會和儀器的高邊保持在一條邊上。修定循環套可以讓儀器在處理按鍵時候把儀器的高邊和螺旋桿法線也也處于一條直線。當鉆井深度進入1484.45～1494.21米時，所得到的伽馬平均值由33c/s上漲到70c/s，高邊伽馬的平均值從原來的35c/s變化到后來的85c/s，另一個低邊會從原來的40c/s變化到后來的60c/s。

根據顯示高低邊不同的數值的變化，判斷伽馬平均數值的增長速度，地面工作人員可以隨時調整設備，保證鉆頭不偏斜，始終在煤層中工作。

3.2還空壓力的應用

鉆具和井壁周圍需要進行還空壓力測算。儀器先進性加壓處理，只有處理后的儀器才能下井。到壓力到達10.34MPa時候，定為滿壓值。把壓力釋放后再定自然狀態下測量值。比如一個煤層氣的鉆井施工中，一個水平段是1144～1732米，它的還空壓力測量值一般會維持在10.34～11.72mpa左右。當鉆頭探入1552.29米時候，壓力數值會突然發生變化，數值變成18.62mpa，這時發生的情況使鉆頭被憋住，需要工作人員活動鉆具進行循環操作。繼續把鉆井工具放下去，直至到井下。當還空壓力數值變化為11.58mpa時，代表下面一切情況恢復如初。兩個壓力值之間是儀器工作時的正確數值，當儀器在投入鉆井工作中后，地面工作人員要時時監測還空壓力值，當數值不在兩個壓力值區間則視為出現異常，此時需要及時進行糾正處理。

4.電磁波隨鉆測量系統應用效果

電磁波隨鉆測量系統進入井下以后，如果系統依然能夠正常工作，且傳輸速度高沒有受到影響的話，這種情況測得的數據理論上可以采納使用。當聚焦伽馬兩邊數值增長不一致時，工作人員需要調整鉆頭位置，確保鉆頭軌跡超出煤氣層。

5.結論及建議

電磁波隨鉆測量系統是煤層氣鉆井中比較理想的測量系統。最大的優勢是速度傳輸快，信號強度大，不受循環媒介影響。在淺表地層鉆井施工中，電磁波無線隨鉆測量系統比脈沖無線隨鉆系統更適合。

電磁波隨鉆測量系統中聚焦伽馬的應用，可以利用高低不同邊的伽馬數值的變化，靈活掌握鉆頭軌跡是否在煤氣層中，對軌跡偏離的情況及時進行糾正處理。對于有的地質條件下，伽馬值有很大變化的煤氣層，這項技術最合適。

該系統中的另一項技術就是隨鉆還空壓力，通過對鉆具和鉆井內壁間的壓力變化，及時掌握地下有無異常情況，此項技術能夠對突發情況起到很好的預防作用，實際應用價值高。

電磁波無線隨鉆測量系統在實際使用中，能夠準確接收地下發射的電磁波信號，值得在煤層氣鉆井中大范圍推廣和應用。

參考文獻：

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