电磁波随钻测量仪器测量效果影响探讨

陈斌

摘要：电磁波随钻测量仪器可实现对于电磁波地层中信号衰减这一表现的准确预测，其在优化施工参数表现、提高电磁波随钻测量水平方面技术优势明显，可全面提高钻采工程技术实践应用有效性与质量水平。本文中简单探讨了电磁波随钻测量仪器，为其建立分析模型，深入探讨仪器本身对于碎钻测量效果的具体影响。

关键词：电磁波随钻测量仪器;测量效果影响因素;分析模型;钻井深度

电磁波随钻测量仪器对于测量效果的影响较大，要结合适应性评价与电磁波随钻测量技术改进展开分析，深度探讨其具体效果影响作用，如此更有利于地层电阻率的有效增加与信号传输机制有效构建。

一、关于随钻测量仪器

随钻测量仪器即电磁波随钻测量仪器（Measure While Drilling，MWD），它一般包含了两种信号传输方式：泥浆压力脉冲MWD传输方式主要采用定向井配合水平井井眼轨迹测量泥浆脉冲内容，依托连续液相钻井循环介质工产生传递压力脉冲信号，但并不适合于气体、泡沫以及充气钻井形式;其次还有电磁波随钻测量EM-MWD方式，该方式受到介质影响最小且数据传输速度较快，能夠满足常规液钻井、气体钻井以及雾化充气钻井等多种钻井施工要求，对于有效解决泥浆脉冲MWD系统难题方面表现突出。就EW-MWD技术而言，它对于多种因数指标如电磁波信号衰减、信号频率、地层电阻率调整方面表现突出，可实现因数参数动态调整，配合数值计算方法求解计算过程，结合有限元法深度研究低频电磁波信号传输客观规律，建立定量评价信号衰减影响因素，然后针对性的改进随钻测量施工过程，影响测量效果。就目前来看，有效提高EM-MWD技术的测量深度与综合性能是非常有必要的。

二、EM-MWD的模型构建

利用EM-MWD技术构建模型，结合井下仪器与地面系统展开测量工作，如此可以形成一套完整的电流回路，保证电流回路建立绝缘短节中心四周扩散机制，保证地表分析电流回路，结合地面系统采集井口钻具分析井口距离（井口距离控制在30～50m）。一般来说，其井下测量数据需要实现井口轨迹有效调整，结合井下数据采用EM-MWD技术。在电流上段专注过程中建立两大过渡层配合地层形成电流回路，确保钻井循环介质有效优化。必须假设钻柱井口内钻柱中心线，分析井口中心线重合过程。

三、EM-MWD技术的测量效果影响因素分析

采用EM-MWD技术的侧脸效果影响因素有很多，下文结合4点展开分析：

（一）钻井循环介质测量效果影响因素分析

在采用水基钻井液过程中，要将其直接设置为钻井循环介质，结合低频电磁波信号衰减过程进行分析，可考虑采用1V恒电压，结合计算结果进行分析。在采用EM-MWD信道衰减程度展开分析，确保恒电流与恒功率情况下钻井液条件下信号衰减明显增加分析气体钻井速度，接收相同强度信号内容。如果在钻井条件过程中，需要分析EM-MWD发射功率对气体钻井过程进行分析，优化发射信号频率增加，参考发射信号频率增加机制，优化发射功率差值变大这一问题，如此更有利于EM-MWD信号有效传输。

（二）钻井深度测量效果影响因素分析

要结合钻井深度测量分析信号衰减主要影响因素，分析深度增加过程分析钻井深度，保证分析电压值急剧减少这一情况分析电压信号衰减较快问题。就计算过程中充分考虑钻杆接头电阻情况，结合实际工况保证接头电阻问题。最大限度上增加钻杆整体纵向阻抗问题，同时结合信号衰减问题展开进行分析，确保钻井深度测量效果产生正向影响。

（三）信号频率测量效果影响因素分析

在分析信号频率测量效果影响因素过程中，必须对EM-MWD信号频率改变问题进行分析，了解它所引发的多方面改变：第一方面是趋肤效应阻抗改变，第二方面是位移电流耦合电容改变，第三方面是涡流感抗与表面阻抗改变。结合三大改变分析EM-MWD的基本信号发射频率，了解10Hz范围以上的接地电阻变化（应<0.02Ω）。整体来讲，就是要配合趋肤效应对阻抗以及耦合电容所引发的位移电流进行分析，深度研究其位移电流对于信号所产生的具体衰减作用，如果衰减作用较小即可忽略。

再一点就是分析涡流感抗，结合EM-MWD分析金属组安康电流泄露问题，结合地层中所形成的回路进行有效理解，形成尺寸较大电感作用。在电感长度逐渐增加、频率逐渐升高过程中，需要分析感抗极具增加效果，了解信号衰减速度在这一阶段是会明显加快的。

最后要分析表面阻抗，结合物体介质表面电荷移动展开分析，了解电流流动难易程度与相应物理量变化，结合计算结果显示表面阻抗与接地电阻数量级变化，分析地层电阻率减小情况下的表面阻抗影响显著变化。在这一过程中，还要适当提高信号通信频率，对地面接收信号强度急剧衰减问题进行针对性分析。实际上，伴随信号频率的不断升高，EM-MWD技术支持下的测量过程也会发生变化，其中纵向单位背景下的金属电阻与横向单位接地电阻在比值方面会直接影响信号衰减程度，其比值越小越有利于信号的正常传输过程。

（四）下段钻柱长度测量效果影响因素分析

最后要分析在EM-MWD技术背景下的下段钻柱长度测量效果影响因素，结合地面接收向好强度分析钻柱长度关系曲线变化。换言之，要在有效增强地面信号接收强度的过程中调整下段钻柱长度，直接从5m延长到1000m，结合计算地面接收信号强度分析信号增加数量级，随时随地动态了解其下段钻柱长度变化。

总结：

综上所述，电磁波随钻测量仪器测量效果的具体影响因素众多，它在配合低频电磁波在地层中传输信号过程中，其信号衰减程度会伴随井深、发射频率增加而发生改变。为此必须有效减小发射频率并提高EM-MWD随钻测量仪器测量效果，优化调整测量深度。而在适当延长发射天线方式过程中也需要增加绝缘短节的下钻柱长度，如此对于减小信号衰减是有帮助的，同时它也在某种程度上增加了地面接收信号强度，如此对于提高EM-MWD电磁波碎钻测量效果是具有极大帮助的。

参考文献：

[1]刘京科. 矿用电磁波随钻测量仪在定向钻进中的应用[J]. 煤炭技术，2019（4）：4.

[2]王小波. 矿用电磁波随钻测量系统在定向钻进中的姿态校准[J]. 地质装备，2021，22（3）：5.