DQEM-178Ⅱ型随钻测量仪器的研制

2020-11-14 233 上传者：管理员

关键词：
原理研究
探矿工程
无线传输
测量仪器
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大庆油田自主研发的DQEM-178Ⅰ型电磁波随钻测量仪器测量数据准确，工作可靠稳定，能够有效解决脉冲式MWD在含砂量高、钻井液密度高地区引起的脉冲器不工作、无法解码等问题。大大减少了操作人员工作强度，缩短了钻井周期。为更好地满足现场使用需要，让使用中更加灵活、简便，并为以后挂接更多的测量单元，需对仪器进行进一步的改进。而且Ⅰ型仪器结构无法实现现场的维修和电池的更换，造成了运输成本上大大增加，因此DQEM-178Ⅱ型随钻测量仪器的研制具有良好的市场前景和较大的经济效益。

1、DQEM-178Ⅱ型电磁波测量无线传输系统的原理研究

如图1所示电磁波信号的传输主要是依靠地层介质来实现。在井下钻具中加一个中间绝缘的钻具短节，通过它把与之相连的上、下钻具绝缘，上下钻具与之接触的地层一起构成信号的电流回路。发射仪器将测量部分传递来的数据调制成功率信号，激励到绝缘短节的两端，功率信号通过钻具、套管、地层等构成的回路会产生若干电流环路，该电流环会产生一个逐渐递减的电场，并一直传送到地面，地面接收机通过测量地面两点之间的电位差提取信号，经过放大、滤波、解算，得到实际的测量数据。

2、DQEM-178Ⅱ型电磁波测量无线传输系统设计及改进

2.1Ⅱ型井下仪器串的连接结构形式设计

图1DQEM-178Ⅱ型仪器工作原理示意图

如图2所示Ⅱ型仪器串改进为模块化连接的结构形式，可以在现场方便地组装连接，整体运输、吊装，使用灵活方便。各单元之间采用旋转插头座连接，在仪器串上扣的同时完成电气连接，连接操作非常简便。电池单元安装在中部，对上、下分别供电并有通讯线贯通，可提高EM功率信号的输出效率，同时实现了仪器串的整体通讯操作。特别是电池直接对上端发射器供电，杜绝了功率线缆穿过传感头而产生的磁干扰。仪器串下端部具有通讯、供电端口，可以在现场进行设置、状态测试等工作，并可以挂接伽马、电阻率等后续的测量单元。分成各个单元的模块化仪器结构，所有单元都是螺纹+旋转插头座的连接形式，连接简单，当某个单元出现故障时，方便迅速更换，特别是方便现场更换电池。

图2DQEM-178Ⅱ型仪器井下仪器串示意图

2.2Ⅱ型仪器发射控制器的设计

对DQEM-178Ⅱ型仪器发射电路进行了改进，通过发射电路的调整，提高了发射功率和发射效率；同时增加内置开关泵检测电路，按照泵的动作进行不同数据的发送；二端的连接结构升级为旋转连接，方便拆装、更换。为了解决带电状态下进行插接时高达上千伏的瞬时电压烧毁电路问题，如图3所示，设计了电压和电流双重保护电路，在电路的入口增加了虚拟负载和可恢复保险（3A）实现瞬时保护，同时增设带通滤波电路，保证高电流信号不会对测量精度产生影响。

2.3Ⅱ型仪器发射天线的研制

图3电压和电流保护电路

根据Ⅰ型仪器现场应用情况重新设计了发射天线的结构，如图4所示增加天线功率导线的线径、增大接插件直径，减小线路损耗。进一步选用高硬度合金材料，采用挂盘加厚、翼肋加长设计，挂盘厚度增加到70mm，更耐冲蚀，使用寿命长。同时采用压簧替代锁紧螺套，拆装方便。进一步改进翼肋的流体形状，提高耐冲刷能力。

图4Ⅱ型仪器井下发射天线

3、现场试验

Ⅱ型仪器大部分应用于大庆油田外围区块，很好地解决了外围区块常规MWD易砂卡、易冲蚀的难题，与常规MWD比较，单井平均缩短22.45h，提速效果明显，与测井数据对比准确可靠。其中，最大遥测深度达到了3150m，单井最长累计工作时间达到了96h，平均解码成功率达到了96.71%，真正实现了提速提效。

现场试验表明：

(1)DQEM-178Ⅱ型仪器现场安装维修方便、灵活。

(2)DQEM-178Ⅱ型仪器现场应用稳定可靠，单井工作时间长，遥测深度大大提升。

(3)DQEM-178Ⅱ型仪器数据上传更加高效合理，地面解码准确率高。

4、结论与建议

(1）研制了一套DQEM-178Ⅱ型随钻测量仪器可以更好地适应现场的需求，具有传输速度快、维修成本低、操作简单的特点。