BlackStar电磁波无线随钻测斜仪应用分析.docx

BlackStar电磁波无线随钻测斜仪应用分析摘要】BlackStarEM-MWD是美国NOV公司研制的一种新型电磁波无线随钻测斜仪，胜利油田2021年引进至今，已在墨西哥EBANO区块完成了30余口欠平衡水平井的施工，取得了良好的应用效果，积累了丰富的经验笔者详细阐述了BlackStar仪器的组成、原理、和优势，并结合现场应用实例分析了BLACKSTAR的施工效果，证明其具有广阔的应用前景本文对今后国内电磁波无线随钻测斜仪研发和应用有指导意义关键词】BlackStarEM-MWD无线随钻测斜;应用分析目前，国内外的无线随钻测量系统普遍采用钻井液脉冲来传递测量数据然而，对气体或充气钻井液，由于其可压缩性强，无法正常工作此外，钻井液脉冲MWD的信号传输速率低，实现双向通信的难度大，脉冲阀易损，而且价格昂贵电磁波随钻测量〔EM-MWD〕具有信号传输速率高﹑不需要钻井液便可以传输信号、测量时间短、本钱低等特点，特别是：EM-MWD系统不受钻井液介质的影响，它不仅使用于常规钻井液中的随钻测量，还适合于在气体、泡沫、雾化、空气﹑充气等钻井液中使用常规的电磁波无线随钻仪能够传送的信号参数有井斜、方位、工具面、磁场强度、重力和温度等。

美国NOV公司的BlackStarEM-MWD电磁波无线随钻仪除了可以测量上述参数之外，还可以测得环空压力、自然伽马，这两个值对于判断煤层顶底板具有很好的指导作用，增强了地质导向性，提高了油层穿透率和钻井施工队平安性胜利油田钻井工程技术公司于2021年引入BlackStarEM-MWD仪器，在墨西哥EBANO区块进行了30余口欠平衡水平井的生产试验，取得了良好的应用效果1.BlackStar仪器的组成Blacksta电磁波随钻测量系统包括地面装置、专用无磁钻铤、井内仪器和配套的系统软件局部地面装置主要包括信号接收装置、笔记本电脑和地面放大器;专用无磁钻铤包括定向压力短节、仪器无磁钻铤、绝缘短节和电池短节;井内仪器包括电磁波发射装置、电磁波发射装置电池、探管、伽玛电池、伽玛环空压力仪、导向杆绝缘体接头利用绝缘高强度材料将钻具分成上、下绝缘的两端，从而形成电磁波鼓励发射的天线配套的系统软件主要包括系统设置、井内仪器调试、数据采集和数据分析处理模块2.仪器的工作原理电磁波的传输是通过钻柱与接地线之间的形成电势回路，通过地层传输到地面后被接收具体过程如下：用专用的绝缘短节把钻具分为上下两极，仪器、绝缘短节的下端与绝缘短节下部钻具连接;仪器的发射天线通过绝缘短节的上端与上部钻具连接到钻台线，地面钻台连接线与处理器连接。

这样形成电磁波传输的电势回路仪器测量的参数转换成电磁波信号，当仪器天线发射信号时，电磁波透过地层传输到地面后被接受装置的接地线接收到，完成信号的传输3.仪器的优点〔1〕EM-MWD不受可压缩钻井流体介质的影响，适合在欠平衡井、充气钻井和环空压耗比较大的水平井中使用〔2〕井下信息传输速度快，测量时间短〔3〕仪器自身没有相对机械运动的部件，仪器自身的保养少〔4〕在井下发生复杂和事故是仪器可打捞〔5〕具有多种数据传输速率和工作频率可调节，适用于不同的地层和井型4.仪器参数方位角1.0〔在0-360范围内〕井斜角0.2〔在0-180范围内〕磁性工具面1.5高边工具面1.5磁倾角1.0〔在0-90范围内〕最高工作压力15000psi温度-20—150C〔-4—302F〕工作频率2Hz-12Hz数据传输速率1，1.5，2，2.4，4，4.86bps电池工作时间14V单节脉冲电池80-130小时28V伽马电池200小时左右5.影响信号质量的因素〔1〕信号的传输会受到地层电阻大小的影响，当地层电阻率很小时〔200ohm.m〕电磁波信号就会被阻隔也无法完成信号的传导〔2〕受钻具材质和粗细影响，铝制钻具传输时信号衰减小，钢制钻具信号衰减大，钻具越粗、壁厚越大，衰减越大。

〔3〕受井场钻机和电器设备的干扰大，特别是电动钻机和井场周围焊接作业，同时受井场周围采油井的影响，电潜泵采油井对信号的影响尤其严重〔4〕仪器发射功率的大小，井下仪器的发射功率越大，地面接收的信号越强〔5〕天线的埋设条件及位置选择电磁波无线测量仪包含井口天线和参考天线两种井口天线连接在井口防喷器外表，参考天线插在距离井口一定距离的地面无论天线电缆质量如何，接触电阻始终存在，当接触电阻升高，输入地面放大器的信号电压值就会降低，所以降低接触电阻可以到达增强信号的目的6.现场应用实例EBANO区块位于墨西哥坦皮科城北部地区，其上部地层主要为泥岩，储层为灰岩，地层电阻率6-10ohmm.下面以E1228D为例介绍该仪器的应用效果本井设计造斜点在336m处、最大垂深486m、最大位移484.15m、完钻井深993.63m三开回填至302米，其造斜点距离套管下端仅15米在井斜45之前使用普通泥浆，45之后使用泡沫泥浆进行欠平衡钻井施工在本井施工中，BlackStar脉冲发生器采用5W发射功率，6Hz工作频率，较好地实现了信号传输，测量数据传输速度快且准确，实现了井眼轨迹的良好控制，通过井斜方位+伽玛地质导向应用，油层穿透率高，该井从三开到完钻仅用45小时，大大节省了钻井周期，取得了良好的开采价值。

同时BlackStar仪器提供实时随钻环力数据，有利于钻井技术人员了解井底压力变化，有效地预防了井下复杂事故的发生，确保了施工平安7.结束语BlackStar随钻测斜仪器作为一种电磁波仪器具有信号强度高、性能稳定、数据传输快和操作方便等特点，已在墨西哥欠平衡钻井中取得了良好的应用效果随着该技术的不断开展与完善，一定会在今后的国内外油气田勘探开发中展现广阔的应用前景，带来巨大的经济效益参考文献【1】刘海军.随钻测量数据传输方式的现状和开展趋势[J].西部探矿工程.2021〔04〕【2】李林.电磁随钻测量技术现状及关键技术分析[J].石油机械.2021〔05〕【3】陈静，刘勇.EM-MWD系统无线传输技术探讨[J].电子测量技术.2021〔10〕【4】李林，弓志谦等.扩展EM-MWD传输深度及提高可靠性的方法与对策[J].钻采工艺.2021〔04〕。