余曉輝

摘 要：電磁波隨鉆測(cè)量系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)有很多，鉆井液幾乎不會(huì)對(duì)它產(chǎn)生影響，同時(shí)它能夠保證高速的信號(hào)傳輸性能，并且短時(shí)間內(nèi)就可以完成測(cè)量工作。這些優(yōu)點(diǎn)是普通無(wú)線隨鉆測(cè)量系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到的。本文對(duì)煤層氣鉆井過(guò)程中使用電磁波隨鉆測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)情況進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：電磁波;隨鉆測(cè)量煤層氣鉆井

1、前言

我國(guó)的地質(zhì)構(gòu)造結(jié)構(gòu)決定了蘊(yùn)藏在我國(guó)的煤氣層基本處在壓力低的地層中，這個(gè)特點(diǎn)對(duì)我國(guó)煤層氣的開(kāi)采利用技術(shù)產(chǎn)生了些許影響。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)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(shí)，我們常規(guī)用來(lái)檢測(cè)的脈沖設(shè)備就不能發(fā)揮作用了。

脈沖隨鉆測(cè)量系統(tǒng)是目前應(yīng)用比較廣泛的水平井開(kāi)采測(cè)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(hào)傳遞的功能。脈沖系統(tǒng)的一個(gè)弊端就是，對(duì)相應(yīng)設(shè)施要求較高，如果鉆井液密度和井泵型號(hào)不匹配，都無(wú)法工作。在測(cè)量過(guò)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(wú)線隨鉆測(cè)量技術(shù)。電磁波隨鉆測(cè)量的原理是憑借電磁波來(lái)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(shì)有傳輸速度快，耗時(shí)短、耗費(fèi)低等特點(diǎn)。

2、電磁波隨鉆測(cè)量系統(tǒng)設(shè)備的安裝調(diào)試

2.1電磁波隨鉆測(cè)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(cè)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(guò)程中可以將井下的各部分測(cè)量數(shù)據(jù)利用電磁波信號(hào)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(hào)進(jìn)行計(jì)算，然后將計(jì)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(hào)的井下裝置，使用專(zhuān)門(mén)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(huì)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(hào)會(huì)比較強(qiáng)，但是它會(huì)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(hào)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(cè)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(zhuān)門(mén)用于傳輸信號(hào)的天線。井口的天線需要對(duì)防噴器進(jìn)行去銹處理，防止對(duì)信號(hào)產(chǎn)生干擾。

根據(jù)該設(shè)備的使用操作說(shuō)明，按步驟進(jìn)行安裝。由于電磁波需要通過(guò)波頻傳輸信息，因此要對(duì)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(shí)減少出故障。為檢驗(yàn)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(hào)有無(wú)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(hào)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(cè)量系統(tǒng)在鉆井施工的使用過(guò)程中，能夠連續(xù)監(jiān)測(cè)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(cè)量系統(tǒng)自帶聚焦伽馬測(cè)量。在工作時(shí)它可以顯示不同邊值。聚焦伽馬的各項(xiàng)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(duì)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(duì)伽馬探管做最后標(biāo)記。每一個(gè)儀器上面的伽馬探管都需要進(jìn)行窗口測(cè)量，數(shù)值一般設(shè)置在120度。在沒(méi)有磁性的窗口選擇一個(gè)外口長(zhǎng)120毫米的直徑，如果數(shù)值設(shè)置完成后，儀器自帶軟件會(huì)完成自動(dòng)計(jì)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(huì)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(shí)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(shí)，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(lái)的35c/s變化到后來(lái)的85c/s，另一個(gè)低邊會(huì)從原來(lái)的40c/s變化到后來(lái)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(zhǎng)速度，地面工作人員可以隨時(shí)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?chē)枰M(jìn)行還空壓力測(cè)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(shí)候，定為滿壓值。把壓力釋放后再定自然狀態(tài)下測(cè)量值。比如一個(gè)煤層氣的鉆井施工中，一個(gè)水平段是1144～1732米，它的還空壓力測(cè)量值一般會(huì)維持在10.34～11.72mpa左右。當(dāng)鉆頭探入1552.29米時(shí)候，壓力數(shù)值會(huì)突然發(fā)生變化，數(shù)值變成18.62mpa，這時(shí)發(fā)生的情況使鉆頭被憋住，需要工作人員活動(dòng)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(shí)，代表下面一切情況恢復(fù)如初。兩個(gè)壓力值之間是儀器工作時(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)還空壓力值，當(dāng)數(shù)值不在兩個(gè)壓力值區(qū)間則視為出現(xiàn)異常，此時(shí)需要及時(shí)進(jìn)行糾正處理。

4.電磁波隨鉆測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用效果

電磁波隨鉆測(cè)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(méi)有受到影響的話，這種情況測(cè)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(zhǎng)不一致時(shí)，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(cè)量系統(tǒng)是煤層氣鉆井中比較理想的測(cè)量系統(tǒng)。最大的優(yōu)勢(shì)是速度傳輸快，信號(hào)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(wú)線隨鉆測(cè)量系統(tǒng)比脈沖無(wú)線隨鉆系統(tǒng)更適合。

電磁波隨鉆測(cè)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(duì)軌跡偏離的情況及時(shí)進(jìn)行糾正處理。對(duì)于有的地質(zhì)條件下，伽馬值有很大變化的煤氣層，這項(xiàng)技術(shù)最合適。

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

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

參考文獻(xiàn)：

[1]汪松. 隨鉆電磁測(cè)量電磁波傳輸技術(shù)的研究[D].燕山大學(xué)，2016.

[2]王家豪. 煤礦井下電磁波隨鉆測(cè)量系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，2015.

[3]張東旭，白璟，謝意，陳煒卿，劉偉.電磁波接力傳輸隨鉆測(cè)量系統(tǒng)研制與應(yīng)用[J].天然氣工業(yè)，2014，34（02）：76-80.