DQEM-178Ⅱ型隨鉆測(cè)量?jī)x器在定向井的應(yīng)用

趙志學(xué)，王 焜

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院，黑龍江大慶163413）

DQEM-178Ⅱ型隨鉆測(cè)量?jī)x器的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，不但可以實(shí)現(xiàn)停泵接單根時(shí)的靜態(tài)測(cè)量，而且傳輸速率更高，現(xiàn)場(chǎng)安裝、測(cè)試更加簡(jiǎn)潔方便。改進(jìn)完善了儀器的各方面性能，提高測(cè)試工藝和測(cè)試數(shù)據(jù)的應(yīng)用技術(shù)水平，充分發(fā)揮測(cè)試數(shù)據(jù)在水平井造斜段和定向井定向段的重要作用，為今后規(guī)模化應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 DQEM-178Ⅱ型電磁波測(cè)量無(wú)線傳輸系統(tǒng)的原理

電磁波測(cè)量無(wú)線傳輸系統(tǒng)的工作原理如圖1所示，首先將井下儀器按鉆具組合接在鉆柱中，下入井內(nèi)，鋰電池組對(duì)井下參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)供電，其中電阻率模塊、伽馬測(cè)量模塊、井斜方位模塊測(cè)量的參數(shù)通過各自數(shù)據(jù)采集通道發(fā)送給中控模塊，中控模塊將數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理后發(fā)送給發(fā)射模塊，發(fā)射模塊以信源編碼和信道編碼復(fù)合編碼方式把信號(hào)加載到低頻電磁波上由發(fā)射天線經(jīng)傳輸信道傳送到地表,地面采集裝置通過離井口一定距離插入地下的地面接收天線以及連在鉆桿上的上電極天線接收電磁波信號(hào)，并將接收后的信號(hào)發(fā)送給信號(hào)處理裝置進(jìn)行模擬濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換后發(fā)送給地面計(jì)算機(jī)，濾波解碼軟件進(jìn)行數(shù)字濾波和信源、信道復(fù)合解碼發(fā)送給測(cè)量數(shù)據(jù)分析軟件實(shí)現(xiàn)井下數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)。同時(shí)地表采集懸重和軸編碼參數(shù)，發(fā)送給數(shù)據(jù)測(cè)量分析軟件實(shí)現(xiàn)井深的跟蹤。

整個(gè)儀器分為兩部分，井下測(cè)試工具系統(tǒng)和地面信息接收處理系統(tǒng)。

2 DQEM-178Ⅱ型電磁波測(cè)量無(wú)線傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)組裝

圖1 電磁波隨鉆儀器工作原理示意圖

如圖2所示電磁波隨鉆儀器儀器為分體連接的結(jié)構(gòu)示意圖，其中包括發(fā)射單元、電池組模塊、測(cè)量單元、懸掛器。各單元采用旋轉(zhuǎn)插頭座進(jìn)行連接，同時(shí)在儀器連接的同時(shí)完成電連接，連接操作方便簡(jiǎn)潔。電源安裝在儀器中部，分別對(duì)測(cè)量模塊和發(fā)射模塊進(jìn)行供電。

組裝儀器時(shí)注意每節(jié)儀器“上”和“下”，組裝好的儀器要放在架子上，然后將地面模擬檢驗(yàn)裝置接線盒上的一根導(dǎo)線接儀器外殼，另一根接儀器輸出端(接觸頭)。這時(shí)，地面模擬檢驗(yàn)裝置上的兩個(gè)指示燈應(yīng)交替閃亮，然后將地面模擬檢驗(yàn)裝置連接到地面信號(hào)接收盒。信號(hào)接收盒的輸出端與筆記本相連接，筆記本啟動(dòng)后。光標(biāo)移到左側(cè)功能塊上雙擊正中下方的左側(cè)按鍵，面板即顯示出有信號(hào)數(shù)據(jù)的窗口。首先觀測(cè)井斜和方位角。并將其記下來(lái)，然后將遙測(cè)儀向左右各轉(zhuǎn)動(dòng)90°，觀測(cè)工具面角的變化，如果觀測(cè)值不超過儀器許可極限誤差，說(shuō)明井斜參數(shù)短節(jié)可用于生產(chǎn)。

圖2 電磁波隨鉆儀器結(jié)構(gòu)示意圖

3 DQEM-178Ⅱ型電磁波測(cè)量無(wú)線傳輸儀器的特點(diǎn)

3.1 分體式井下發(fā)射天線

井下儀器應(yīng)用Peek材料重新制作發(fā)射天線絕緣連桿，并改變?cè)O(shè)計(jì)成分體結(jié)構(gòu)，重新設(shè)計(jì)懸掛式上下發(fā)射天線，增大天線與短節(jié)接觸面積，使發(fā)射天線與絕緣短節(jié)接觸更加緊固。從而有效解決了井下長(zhǎng)時(shí)間復(fù)合鉆進(jìn)和泥漿沖蝕導(dǎo)致發(fā)射天線與絕緣短節(jié)接觸不良，甚至絕緣連桿出現(xiàn)斷裂，影響信號(hào)上傳的問題。

3.2 井下智能壓力開關(guān)

增加了井下壓力開關(guān)及配套電路，通過開關(guān)對(duì)儀器的供電系統(tǒng)進(jìn)行控制，儀器入井后開關(guān)受壓力后儀器開始工作，降低運(yùn)輸過程中儀器短路的風(fēng)險(xiǎn)，并提高電池電量的使用效率。有效避免了上井前儀器運(yùn)輸時(shí)間過程過長(zhǎng)、儀器耗電量大的問題。

3.3 多頻段地面解碼系統(tǒng)

如圖3所示編寫地面解碼軟件，提高了地面解碼軟件的抗干擾能力，豐富了操作系統(tǒng)，使解碼軟件的操作界面更加智能簡(jiǎn)潔，并按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況可以接收0.65～12Hz內(nèi)12個(gè)頻段不同頻率的發(fā)射信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)同一區(qū)塊12套電磁波數(shù)據(jù)的地面濾波、解碼和存儲(chǔ)。

圖3 電磁波解碼軟件界面

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方案

4.1 應(yīng)用井概況

電磁波無(wú)線傳輸儀器在龍X、龍Y、龍Z井進(jìn)行了應(yīng)用服務(wù)，解決了常規(guī)泥漿脈沖式MWD易砂卡、沖蝕嚴(yán)重的問題，以龍Y井為例，該井處于大慶油田外圍，井深1729m，井斜13.5°，方位122.11°，井深360m處進(jìn)行定向作業(yè)，DQEM-178Ⅱ型電磁波測(cè)量傳輸儀器二開入井，井下儀器累計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)107h，全井段實(shí)時(shí)上傳井下數(shù)據(jù)，無(wú)故障、無(wú)維修時(shí)間，地面解碼軟件平均解碼成功率達(dá)到了96.71%，有效提高鉆完井工作效率30%以上。

4.2 定向井應(yīng)用情況

龍Y井于2020年3月4日12：00二開，定向段井深360m，電磁波儀器地面測(cè)試正常，儀器入井后地面即可接收井下儀器發(fā)送的電磁波信號(hào)，儀器下鉆出套管后地面正常解碼井下數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)解碼方位、工具面、井斜等工程參數(shù)，定向作業(yè)全程依靠井下儀器上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行造斜、穩(wěn)斜等工作，井下儀器每30s上傳一組井下數(shù)據(jù)，地面接收系統(tǒng)實(shí)行實(shí)時(shí)接收解碼，全井段累計(jì)工作107h，累計(jì)接收有效數(shù)據(jù)8700余組。同時(shí)為了井隊(duì)不同工況，針對(duì)開關(guān)泵對(duì)儀器設(shè)置了不同上傳模式，開泵時(shí)設(shè)置為短測(cè)量模式，快速上傳井斜、方位、工具面等數(shù)據(jù)，為定向作業(yè)實(shí)時(shí)提供依據(jù)。關(guān)泵時(shí)設(shè)置為全測(cè)量模式，除井斜、方位、工具面等數(shù)據(jù)外加入井下儀器電壓、溫度、電池電量等數(shù)據(jù)，為地面操作人員提供井下儀器工作狀態(tài)信息，有效提高儀器的使用效率。

4.3 應(yīng)用情況總結(jié)

電磁波隨鉆測(cè)量?jī)x器可以更好地適應(yīng)龍Y井的現(xiàn)場(chǎng)需求，具有傳輸速度快、解碼率高、應(yīng)用穩(wěn)定、可靠等特點(diǎn)，且單井工作時(shí)間長(zhǎng)，遙測(cè)深度大。可實(shí)現(xiàn)全井段的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，而且不受鉆井液介質(zhì)的限制，可以很好地取代現(xiàn)有的泥漿脈沖式儀器，可以廣泛的應(yīng)用于調(diào)整井定向井的定向段和水平井的造斜段。

5 結(jié)論與建議

（1）電磁波測(cè)量無(wú)線傳輸儀器，整套儀器承壓、密封和絕緣的可靠性得到了充分驗(yàn)證，工作安全可靠。

（2）電磁波測(cè)量?jī)x器現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝技術(shù)，滿足了現(xiàn)場(chǎng)施工要求，操作簡(jiǎn)便，穩(wěn)定性高，抗干擾能力和傳輸深度上都滿足定向作業(yè)需求。

（3）電磁波儀器不受泥漿介質(zhì)的影響，可以更好地取代現(xiàn)有的定向儀器，廣泛的應(yīng)用于水平井的造斜段和定向井調(diào)整井的定向段。