DQEM-178Ⅱ型随钻测量仪器在定向井的应用

赵志学，王 焜

（大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆163413）

DQEM-178Ⅱ型随钻测量仪器的现场应用，不但可以实现停泵接单根时的静态测量，而且传输速率更高，现场安装、测试更加简洁方便。改进完善了仪器的各方面性能，提高测试工艺和测试数据的应用技术水平，充分发挥测试数据在水平井造斜段和定向井定向段的重要作用，为今后规模化应用奠定坚实基础。

1 DQEM-178Ⅱ型电磁波测量无线传输系统的原理

电磁波测量无线传输系统的工作原理如图1所示，首先将井下仪器按钻具组合接在钻柱中，下入井内，锂电池组对井下参数测量系统供电，其中电阻率模块、伽马测量模块、井斜方位模块测量的参数通过各自数据采集通道发送给中控模块，中控模块将数据在存储模块中存储，同时对数据进行分析和处理后发送给发射模块，发射模块以信源编码和信道编码复合编码方式把信号加载到低频电磁波上由发射天线经传输信道传送到地表,地面采集装置通过离井口一定距离插入地下的地面接收天线以及连在钻杆上的上电极天线接收电磁波信号，并将接收后的信号发送给信号处理装置进行模拟滤波、放大、A/D转换后发送给地面计算机，滤波解码软件进行数字滤波和信源、信道复合解码发送给测量数据分析软件实现井下数据的实时显示和存储。同时地表采集悬重和轴编码参数，发送给数据测量分析软件实现井深的跟踪。

整个仪器分为两部分，井下测试工具系统和地面信息接收处理系统。

2 DQEM-178Ⅱ型电磁波测量无线传输系统的结构和现场组装

图1 电磁波随钻仪器工作原理示意图

如图2所示电磁波随钻仪器仪器为分体连接的结构示意图，其中包括发射单元、电池组模块、测量单元、悬挂器。各单元采用旋转插头座进行连接，同时在仪器连接的同时完成电连接，连接操作方便简洁。电源安装在仪器中部，分别对测量模块和发射模块进行供电。

组装仪器时注意每节仪器“上”和“下”，组装好的仪器要放在架子上，然后将地面模拟检验装置接线盒上的一根导线接仪器外壳，另一根接仪器输出端(接触头)。这时，地面模拟检验装置上的两个指示灯应交替闪亮，然后将地面模拟检验装置连接到地面信号接收盒。信号接收盒的输出端与笔记本相连接，笔记本启动后。光标移到左侧功能块上双击正中下方的左侧按键，面板即显示出有信号数据的窗口。首先观测井斜和方位角。并将其记下来，然后将遥测仪向左右各转动90°，观测工具面角的变化，如果观测值不超过仪器许可极限误差，说明井斜参数短节可用于生产。

图2 电磁波随钻仪器结构示意图

3 DQEM-178Ⅱ型电磁波测量无线传输仪器的特点

3.1 分体式井下发射天线

井下仪器应用Peek材料重新制作发射天线绝缘连杆，并改变设计成分体结构，重新设计悬挂式上下发射天线，增大天线与短节接触面积，使发射天线与绝缘短节接触更加紧固。从而有效解决了井下长时间复合钻进和泥浆冲蚀导致发射天线与绝缘短节接触不良，甚至绝缘连杆出现断裂，影响信号上传的问题。

3.2 井下智能压力开关

增加了井下压力开关及配套电路，通过开关对仪器的供电系统进行控制，仪器入井后开关受压力后仪器开始工作，降低运输过程中仪器短路的风险，并提高电池电量的使用效率。有效避免了上井前仪器运输时间过程过长、仪器耗电量大的问题。

3.3 多频段地面解码系统

如图3所示编写地面解码软件，提高了地面解码软件的抗干扰能力，丰富了操作系统，使解码软件的操作界面更加智能简洁，并按照现场实际情况可以接收0.65～12Hz内12个频段不同频率的发射信号，可以实现同一区块12套电磁波数据的地面滤波、解码和存储。

图3 电磁波解码软件界面

4 现场应用方案

4.1 应用井概况

电磁波无线传输仪器在龙X、龙Y、龙Z井进行了应用服务，解决了常规泥浆脉冲式MWD易砂卡、冲蚀严重的问题，以龙Y井为例，该井处于大庆油田外围，井深1729m，井斜13.5°，方位122.11°，井深360m处进行定向作业，DQEM-178Ⅱ型电磁波测量传输仪器二开入井，井下仪器累计运转107h，全井段实时上传井下数据，无故障、无维修时间，地面解码软件平均解码成功率达到了96.71%，有效提高钻完井工作效率30%以上。

4.2 定向井应用情况

龙Y井于2020年3月4日12：00二开，定向段井深360m，电磁波仪器地面测试正常，仪器入井后地面即可接收井下仪器发送的电磁波信号，仪器下钻出套管后地面正常解码井下数据，实时解码方位、工具面、井斜等工程参数，定向作业全程依靠井下仪器上传的数据进行造斜、稳斜等工作，井下仪器每30s上传一组井下数据，地面接收系统实行实时接收解码，全井段累计工作107h，累计接收有效数据8700余组。同时为了井队不同工况，针对开关泵对仪器设置了不同上传模式，开泵时设置为短测量模式，快速上传井斜、方位、工具面等数据，为定向作业实时提供依据。关泵时设置为全测量模式，除井斜、方位、工具面等数据外加入井下仪器电压、温度、电池电量等数据，为地面操作人员提供井下仪器工作状态信息，有效提高仪器的使用效率。

4.3 应用情况总结

电磁波随钻测量仪器可以更好地适应龙Y井的现场需求，具有传输速度快、解码率高、应用稳定、可靠等特点，且单井工作时间长，遥测深度大。可实现全井段的实时监测，而且不受钻井液介质的限制，可以很好地取代现有的泥浆脉冲式仪器，可以广泛的应用于调整井定向井的定向段和水平井的造斜段。

5 结论与建议

（1）电磁波测量无线传输仪器，整套仪器承压、密封和绝缘的可靠性得到了充分验证，工作安全可靠。

（2）电磁波测量仪器现场安装工艺技术，满足了现场施工要求，操作简便，稳定性高，抗干扰能力和传输深度上都满足定向作业需求。

（3）电磁波仪器不受泥浆介质的影响，可以更好地取代现有的定向仪器，广泛的应用于水平井的造斜段和定向井调整井的定向段。