随钻测井方法及宽带信号传输方法研究

任伟 李若飞 黄继龙

摘要：在经济发展的21世纪，石油是主要的能源之一测井技术处于不断的发展的阶段，人们对钻井信号传输方面的要求也在不断的提高，而相对于传统的信号传输方式不能够准确迅速地把地层信息反应到地面上来，因此信号传输的效率在一定程度上阻碍了测井技术的发展。现在国家发现的石油层大都是属于薄层，对分辨率都有着很高的要求。传统的分辨率测井技术已经无法满足现在油层的钻井环境。本文针对这两个问题，分别研究了宽带随钻信号传输方法和宽带测井方法。

关键词：随钻电测井;宽带测井;宽带信号传输

引言：测井是石油工业中的重要组成部分，钻井技术的研究一直在进行着。现在最适用的钻井技术就是随钻电测井。随钻电测井对石油发展行业有着举足轻重的作用。而随钻电测井的应用主要依靠宽带信号传输及宽带测井，并且随着随钻测井技术的发展，对地层探测的分辨率要求越来越高。因此对于石油开采业提出了新的问题，对于钻井技术的研究是现在国家的重中之重。

一、随钻电测井

石油工业随钻电测井LWD（Logging While Drilling）一般是指在钻井的过程中测量地层岩石物理参数，并用数据遥测系统将测量结果实时送到地面进行处理。由于目前数据传输技术的限制，大量的数据存储在井下仪器的存储器中，起钻后回放。在油气田勘探、开发过程中，钻井之后必须进行测井，以便了解地层的含油气情况钻完之后再测井，地层的各种参数与刚钻开地层时有所差别。于是就把测井仪器放在钻头上，让钻头长上"眼睛"，一边钻进一边就获取地层的各种资料，这就是随钻测井。

随钻测井是在石油开采业使用最广泛的技术之一，并且具备很多传统钻井技术没有的优势，主要特点有以下几点：一是，在钻井过程中，工作效率十分高，在成本上减少了很大的浪费;二是，在进行钻井的时候就进行测井，地层就还没有受到井内泥浆的污染，这样测出的数据就会更准确;三是，随钻测井拥有一边钻井一边测井的特点，在进步对地层钻井之前，便能得到已钻到地层的地层信息，这就意味着测井数据信息具有实时性，而这些测井数据能够指导下一步的测井方向，以防止钻破油层等，实现了导向的功能;四是，最随钻测井对井眼的方向几乎没有要求。随钻电测井技术在很大程度上促进石油开采行业的发展，为石油开采行业提供了很大的便利，对钻井技术的不断研究是技术人员们的首要责任，尽可能的研究出一种高效率的钻井技术。

二、随钻电测井中的宽带信号传输方法

1、泥浆脉冲遥传技术法

泥浆脉冲遥传技术法是在随钻测井中技术最为成熟，同时也是运用最为广泛的信号传输技术，随钻测井技术的发展主要得力于它，也促进了石油开采业的发展。泥浆脉冲遥传技术法的主要流程是先通过测井的仪器测算出地层的参数，然后通过数字编码的方式将地层的参数转化成数字信号，主要是起着一个转化的作用。泥浆脉冲遥传方法将井下测量数据传送到地面，在一定程度上满足了实时数据传输的需要。目前，泥浆脉冲遥传的最高传输速率只能达到10 b/s，这在很大程度上限制了井下测量数据的实时传输，导致从井下传输到地面的数据流量稀疏。

2、电磁波传输技术法

电磁波传输技术的主要原理是利用钻杆作为天线，通过地层介质来传输信号，通过天线传播，把地层信息的低频电磁波传播到地面上，然后再利用相关的接收机接收到电磁波的信号，最后通过计算、解调等一系列的方式来获得井下的地层信息。当接受机接收经过调整后的电磁波信号后，就会对它进行放大，过滤其他电磁波的处理使得发射回来的电磁波复原，从而得到与井底一致的相关参数。电磁波传输技术，是80年代得到商业应用的一种可以实现地面和井下双向传输的随钻信号传输技术，但是此技术没有泥浆脉冲传输成熟，应用也比较少，但是也是主要的随鉆测井信号传输技术。

3、声波传输技术

声波传输技术是以声波为传输载体，钻柱为传输信道，钻柱具有较高频率通带可用于井下随钻数据传输，可以得到较高的传输速率，是一种具有极大潜力的信息传输技术。可实现地面和井下的双向传输，但是它极容易受到钻井设备产生的声波噪声干扰，使得探测信号的稳定性和可靠性不是很高。声波传输技术的传输数据比泥浆脉冲遥测技术的传输速率高出10倍以上，但是它仍然无法克服受钻井设备高强度声波噪声的干扰。

4、无线耦合传输技术

无线耦合传输技术是有线与无线的结合体，在很大程度上解决了有线与无线单独技术上的一些困难。这个技术的主要原理是在钻杆内进行有线传输，在钻杆外进行无线传输，钻杆内外相结合，有线与无线相辅相成，很好的满足了随钻数据传输的要求，在传输效率上也以几十倍的速度增加，提高了工作效率。

三、随钻电测井中的宽带测井方法

1、超宽带电磁波测井方法

超宽带（Ultra Wideband- UWB）电磁波测井方法创新的将近几半个世纪迅速发展的超宽带技术应用于电磁波测井领域，用超宽带电磁脉冲取代窄带电磁波作用于储层介质，分析接收到的回波信号反演得到储层介质的电导率、介电常数及构造信息。不同于传统的频域电磁波测井分析方法，超宽带方法可直接在时域内对收发波形进行分析，极大地简化了数据解释过程。超宽带电磁波测井方法有效克服传统测井方法的矛盾和瓶颈，同时可获得更深的探测深度以及在天线主瓣方向较理想的探测分辨率，因此该方法应用于实践可带来巨大的效益，拥有着广泛的发展前景。

2、宽带声波测井方法

声波测井是石油勘探中专业性很强的一个领域。它是门多学科的应用技术，已经成为油田勘探、储量评估、油气开采等方面不可缺少的工具。声波速度测井简称声速测井是利用声波在岩石中传播的速度来研究钻井剖面的一类物探方法，其方法是狈量滑行波通过地层传播的时差At（声速的倒数，单位us/ft）。目前主要用以估算孔隙度、判断气层和研究岩性等方面，是主要测井方法之一。

结论

在钻井过程中能够实现与各种井下工具及各种测量传感器真正意义上的实时双向通讯，从而经济有效地评价油气储量、实时精确导向钻井轨迹。新的随钻高速数据传输系统未来的发展方向是集合各个专业服务公司的技术特长，调整与兼容现有的随钻测井、随钻测量及随钻地震等测量系统以充分利用新的钻杆遥传系统的高速数据传输能力。

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