電磁波隨鉆測量系統(tǒng)在煤層氣鉆井中應(yīng)用分析

余曉輝

摘 要：電磁波隨鉆測量系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)有很多，鉆井液幾乎不會對它產(chǎn)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(nèi)就可以完成測量工作。這些優(yōu)點(diǎn)是普通無線隨鉆測量系統(tǒng)無法達(dá)到的。本文對煤層氣鉆井過程中使用電磁波隨鉆測量系統(tǒng)的優(yōu)勢情況進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：電磁波;隨鉆測量煤層氣鉆井

1、前言

我國的地質(zhì)構(gòu)造結(jié)構(gòu)決定了蘊(yùn)藏在我國的煤氣層基本處在壓力低的地層中，這個特點(diǎn)對我國煤層氣的開采利用技術(shù)產(chǎn)生了些許影響。在開發(fā)過程中，要加強(qiáng)對煤層的可須持發(fā)展利用的措施。技術(shù)人員往往根據(jù)煤層氣的各自特點(diǎn)，選取不同的鉆進(jìn)技術(shù)。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(jìn)技術(shù)。但如果遇到有的地層，泥漿中空氣含量已經(jīng)遠(yuǎn)高于20%時，我們常規(guī)用來檢測的脈沖設(shè)備就不能發(fā)揮作用了。

脈沖隨鉆測量系統(tǒng)是目前應(yīng)用比較廣泛的水平井開采測量系統(tǒng)，脈沖系統(tǒng)主要工作原理是由鉆井液在桿內(nèi)的壓力變化，由此達(dá)到信號傳遞的功能。脈沖系統(tǒng)的一個弊端就是，對相應(yīng)設(shè)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(jì)80年代，工業(yè)領(lǐng)域引入了電磁波無線隨鉆測量技術(shù)。電磁波隨鉆測量的原理是憑借電磁波來傳遞數(shù)據(jù)信息，而不使用其它媒介。這種傳遞方式的優(yōu)勢有傳輸速度快，耗時短、耗費(fèi)低等特點(diǎn)。

2、電磁波隨鉆測量系統(tǒng)設(shè)備的安裝調(diào)試

2.1電磁波隨鉆測量系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)兩部分構(gòu)成，一部分在井下負(fù)責(zé)測量，一部分在地上作為顯示儀器。該系統(tǒng)利用低頻段的電磁波，利用井下部分帶有的發(fā)送裝置，在工作的過程中可以將井下的各部分測量數(shù)據(jù)利用電磁波信號向地面上的顯示儀器上發(fā)送，地面的顯示儀器帶有接收裝置，可以將接收到的信號進(jìn)行計算，然后將計算出的數(shù)據(jù)作為控制井眼軌跡的依據(jù)。負(fù)責(zé)發(fā)射信號的井下裝置，使用專門的電池產(chǎn)生電能，維持工作。一般電磁波發(fā)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(qiáng)，但是它會受到鉆機(jī)等設(shè)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(shè)備安裝調(diào)試

在煤層氣鉆井施工中，把電磁波隨鉆測量系統(tǒng)相應(yīng)儀器設(shè)備進(jìn)行安裝調(diào)試。首先在井口和連通井之間定好點(diǎn)，在此點(diǎn)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(jìn)行去銹處理，防止對信號產(chǎn)生干擾。

根據(jù)該設(shè)備的使用操作說明，按步驟進(jìn)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(jìn)行環(huán)境分析，調(diào)試出效果好的頻率。調(diào)好頻率后，把系統(tǒng)的各部件安裝好，進(jìn)行地面調(diào)試。調(diào)試要多進(jìn)行幾次，這樣能保證整套設(shè)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(shè)備分別放在套管中和放置自然環(huán)境下，看兩種環(huán)境下儀器發(fā)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(jìn)度的推進(jìn)，為了保證信號傳輸強(qiáng)度不受地面濕度變化的影響，可以在地面放置接收設(shè)備處進(jìn)行加濕處理。電磁波隨鉆測量系統(tǒng)在鉆井施工的使用過程中，能夠連續(xù)監(jiān)測井底各部位的情況。

3.相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1聚焦伽馬的應(yīng)用分析

電磁波隨鉆測量系統(tǒng)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(shù)據(jù)參數(shù)要提前標(biāo)定。伽馬設(shè)置的API數(shù)值校正為175c/s，需要在正常的條件下對其進(jìn)行標(biāo)記，可以把背景定數(shù)標(biāo)記為19c/s。還需要使用伽馬標(biāo)定毯，它的作用是對伽馬探管做最后標(biāo)記。每一個儀器上面的伽馬探管都需要進(jìn)行窗口測量，數(shù)值一般設(shè)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(shù)值設(shè)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(huán)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(dāng)鉆井深度進(jìn)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(jù)顯示高低邊不同的數(shù)值的變化，判斷伽馬平均數(shù)值的增長速度，地面工作人員可以隨時調(diào)整設(shè)備，保證鉆頭不偏斜，始終在煤層中工作。

3.2還空壓力的應(yīng)用

鉆具和井壁周圍需要進(jìn)行還空壓力測算。儀器先進(jìn)性加壓處理，只有處理后的儀器才能下井。到壓力到達(dá)10.34MPa時候，定為滿壓值。把壓力釋放后再定自然狀態(tài)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(dāng)鉆頭探入1552.29米時候，壓力數(shù)值會突然發(fā)生變化，數(shù)值變成18.62mpa，這時發(fā)生的情況使鉆頭被憋住，需要工作人員活動鉆具進(jìn)行循環(huán)操作。繼續(xù)把鉆井工具放下去，直至到井下。當(dāng)還空壓力數(shù)值變化為11.58mpa時，代表下面一切情況恢復(fù)如初。兩個壓力值之間是儀器工作時的正確數(shù)值，當(dāng)儀器在投入鉆井工作中后，地面工作人員要時時監(jiān)測還空壓力值，當(dāng)數(shù)值不在兩個壓力值區(qū)間則視為出現(xiàn)異常，此時需要及時進(jìn)行糾正處理。

4.電磁波隨鉆測量系統(tǒng)應(yīng)用效果

電磁波隨鉆測量系統(tǒng)進(jìn)入井下以后，如果系統(tǒng)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(shù)據(jù)理論上可以采納使用。當(dāng)聚焦伽馬兩邊數(shù)值增長不一致時，工作人員需要調(diào)整鉆頭位置，確保鉆頭軌跡超出煤氣層。

5.結(jié)論及建議

電磁波隨鉆測量系統(tǒng)是煤層氣鉆井中比較理想的測量系統(tǒng)。最大的優(yōu)勢是速度傳輸快，信號強(qiáng)度大，不受循環(huán)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(tǒng)比脈沖無線隨鉆系統(tǒng)更適合。

電磁波隨鉆測量系統(tǒng)中聚焦伽馬的應(yīng)用，可以利用高低不同邊的伽馬數(shù)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(jìn)行糾正處理。對于有的地質(zhì)條件下，伽馬值有很大變化的煤氣層，這項技術(shù)最合適。

該系統(tǒng)中的另一項技術(shù)就是隨鉆還空壓力，通過對鉆具和鉆井內(nèi)壁間的壓力變化，及時掌握地下有無異常情況，此項技術(shù)能夠?qū)ν话l(fā)情況起到很好的預(yù)防作用，實際應(yīng)用價值高。

電磁波無線隨鉆測量系統(tǒng)在實際使用中，能夠準(zhǔn)確接收地下發(fā)射的電磁波信號，值得在煤層氣鉆井中大范圍推廣和應(yīng)用。

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