油氣井工程測(cè)量理論與方法常用介紹

石油工業(yè)中的定向鉆井開始于19世紀(jì)后期,而海上油田的開發(fā)促進(jìn)了定向井技術(shù)的廣泛應(yīng)用。如果沒有定向井,許多海上油田就不能經(jīng)濟(jì)地開采。降低鉆井成本的持續(xù)需求,促使了鉆井測(cè)斜儀等新技術(shù)的產(chǎn)生。不論是在直井還是在定向井的鉆井過程中,都需要測(cè)定地面以下井眼的位置。這就需要使用能沿井身不同深度測(cè)量井斜角和方位角的測(cè)量?jī)x器。井眼相對(duì)地面的位置可以從累計(jì)的測(cè)量結(jié)果中計(jì)算出。隨著定向鉆井的發(fā)展,對(duì)于更加可靠的測(cè)量工具的需求愈加明顯?，F(xiàn)代的測(cè)量?jī)x器利用先進(jìn)的固態(tài)裝置,可以提供所需的高精度數(shù)據(jù)來(lái)第六章油氣井工程中幾種常用

的測(cè)量?jī)x器單點(diǎn)測(cè)斜氫氟酸磁性單點(diǎn)測(cè)斜儀陀螺單點(diǎn)測(cè)斜儀多點(diǎn)測(cè)斜電子多點(diǎn)測(cè)斜儀機(jī)械照相隨鉆測(cè)量--MWD、LWD、PWD

鉆井測(cè)斜儀從20世紀(jì)20年代開始,經(jīng)歷了氫氟酸加浮動(dòng)磁針、機(jī)械照相、陀螺儀式測(cè)斜儀、磁通門傳感器與重力加速度傳感器為主的鉆井測(cè)斜儀及目前的MWD、LWD、PWD隨鉆測(cè)量工具等多個(gè)階段。酸玻璃管腐蝕界面氫氟酸單點(diǎn)測(cè)斜鋼繩浮動(dòng)羅盤

第一節(jié)單點(diǎn)測(cè)斜儀器每次下井只能測(cè)一個(gè)井深處的參數(shù)（靠近鉆頭），稱為單點(diǎn)測(cè)斜儀。1、氫氟酸單點(diǎn)測(cè)斜

氫氟酸測(cè)斜儀就是利用液面水平原理來(lái)測(cè)量鉆孔的頂角。把20～30%濃度的氫氟酸注入長(zhǎng)度為100～150mm內(nèi)徑為15～25mm的玻璃試管中。注入量為試管長(zhǎng)度的1/3左右。然后，將盛有氫氟酸的玻璃試管裝在特制的接頭內(nèi)，用橡膠塞加以密封。用鉆桿將其下到孔內(nèi)待測(cè)位置，靜止停留15～25min后，提鉆取出試管。由于氫氟酸對(duì)玻璃的腐蝕作用，在試管上留有液面痕跡。根據(jù)液面的高低，就可算出頂角。2、JXY-2型單點(diǎn)磁針測(cè)斜儀

JXY-2型單點(diǎn)磁針測(cè)斜儀

用羅盤測(cè)量方位角，用懸錘測(cè)頂角，用定時(shí)鐘鎖卡機(jī)構(gòu)固定羅盤指針和頂角刻度器，取得方位角和頂角讀數(shù)。羅盤上裝有磁針11,磁針紅色端指北，作為讀數(shù)依據(jù)。由于0°－360°刻度為反時(shí)針方向，所以磁針紅端所指的讀數(shù)就是測(cè)點(diǎn)的方位角。羅盤盒由水平軸承14支承，其下部連有帶0°－60°刻度的頂角刻度器5。它既起重錘作用，使羅盤保持水平，又起懸錘作用。根據(jù)定位座19上標(biāo)線所指的刻度盤刻度，可直接讀出測(cè)點(diǎn)的頂角?？蚣艿南虏垦b有機(jī)械定時(shí)鐘，在定時(shí)鐘的背面裝有機(jī)械凸輪。當(dāng)定時(shí)鐘走完預(yù)定時(shí)間后，凸輪推動(dòng)杠桿，杠桿推動(dòng)定時(shí)挺針2和弧形定位齒條4，使磁針和頂角刻度器處于鎖緊狀態(tài)，即可取得讀數(shù)。3、JJX-3型磁針測(cè)斜儀

此測(cè)斜儀與JXY-2型磁針測(cè)斜儀的原理基本相同，其不同點(diǎn)是

（1）將頂角度盤與方位角度盤換成電位計(jì)（可變電阻）。

（2）利用吸鐵線圈擊發(fā)棘輪，實(shí)現(xiàn)重錘電刷和磁針電刷與電位計(jì)的接觸、松開狀態(tài)轉(zhuǎn)換，根據(jù)鉆孔不同的頂角、方位角短路電位計(jì)上不同的電阻值，用電橋電路和電橋平衡原理進(jìn)行非電量的電量測(cè)量?？蓪?shí)現(xiàn)儀器一次下井多點(diǎn)測(cè)量。并在地表直接讀數(shù)。

線圈每通過一次電流，磁鐵心就被吸動(dòng)一次，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作一次，棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)四分之一周，共完成頂角鎖緊、自由、方位角鎖緊、自由等4個(gè)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

頂角自由與方位角自由時(shí)，重錘電刷自由鉛垂、方位磁針自由指北，鎖緊時(shí)，重錘電刷與方位磁針電刷壓緊電位計(jì)，部分電阻被短路，地表面板補(bǔ)償部分電阻，根據(jù)補(bǔ)償電阻值的不同，即可在面板度盤上得到頂角和方位角讀數(shù)。

隔熱筒電池組和定時(shí)器照相機(jī)羅盤裝置端塞wESN帶有刻度的玻璃羅盤面擺圓型底片

第二節(jié)多點(diǎn)測(cè)斜多點(diǎn)測(cè)斜是一次下井可記錄井眼軌跡多個(gè)井深處參數(shù)

用電纜送入井底，在上提過程中每隔一定長(zhǎng)度進(jìn)行靜止測(cè)量，數(shù)據(jù)用照相方法記錄在底片上，提出后沖洗閱讀。羅盤S極永遠(yuǎn)指北，“十字”重錘始終指向重力方向，照相機(jī)對(duì)著羅盤面照相，羅盤透明，十字圖形也被照在底片上，照相機(jī)自動(dòng)進(jìn)卷，再記錄下一個(gè)井深處參數(shù)。1、多點(diǎn)測(cè)斜儀-機(jī)械照相工具面：造斜工具作用方向線與鉆柱軸線構(gòu)成的平面（彎接頭的兩條交叉軸線所在的平面）。工具面角方位角：工具面所在的方位。測(cè)量及照相儀器組基本組成

(1)角度測(cè)量裝置：測(cè)井眼的井斜角和方位角;(2)膠卷倉(cāng)或安裝圓膠片的膠片槽；(3)相機(jī)和照明機(jī)構(gòu)；(4)定時(shí)器或運(yùn)動(dòng)傳感器部分；(5)電池組。角度測(cè)量裝置原理角度測(cè)量裝置由井斜刻度盤、羅盤、十字?jǐn)[錘、照明和照相系統(tǒng)組成，羅盤的s始終指北。①井斜角的測(cè)量當(dāng)測(cè)斜儀隨井眼傾斜時(shí)，十字?jǐn)[錘始終指向重力線方向，重力線與儀器軸線的夾角就是井斜角，由擺錘在井斜刻度盤底片上的投影位置記錄。②井斜方位角的測(cè)量擺錘所在鉛垂線與儀器軸線(井眼方向線)構(gòu)成井斜鉛垂面，該井斜鉛垂面與水平面的交線就是井斜方位線。擺錘在羅盤面上的投影位置所在的放射線與羅盤N極之間的夾角即為井斜方位角。（注意：在井下，羅盤標(biāo)志方位與實(shí)際地理方位相反）4.膠片數(shù)據(jù)的讀?。▓D5.3.7）圓膠片是在地面上取出、沖洗和讀值的。讀角度值時(shí)，要從圓膠片上的同心環(huán)的中心通過垂擺的十字線畫條射線。井斜角是由從中心向外到十字線之間的圓環(huán)數(shù)得出，方位角是經(jīng)過插入在周邊的半徑線中得到的。2、EMS電子單多點(diǎn)測(cè)斜儀

EMS系列電子單多點(diǎn)測(cè)斜儀是一種新型的鉆井測(cè)量?jī)x器，可投測(cè)也可吊測(cè)。在井下，它按預(yù)先設(shè)置好的工作方式將測(cè)得的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在探管內(nèi)的計(jì)算機(jī)中。測(cè)試完成后，通過地面計(jì)算機(jī)將上述數(shù)據(jù)讀出，計(jì)算出井斜、方位、工具面、溫度等參數(shù)，并繪出井眼軌跡。

EMS系列電子單多點(diǎn)測(cè)斜儀包括探管、地面計(jì)算機(jī)、打印機(jī)和井下保護(hù)總成等。

以磁通門傳感器與重力加速度傳感器為主的新一代鉆井測(cè)斜儀,它利用單片機(jī)具有數(shù)據(jù)補(bǔ)償能力及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力的優(yōu)勢(shì),可使測(cè)斜儀測(cè)量精度及應(yīng)用范圍得到進(jìn)一步提高,它不但可進(jìn)行單點(diǎn)與多點(diǎn)測(cè)量,而且在增加不同的數(shù)據(jù)傳輸模塊后還可進(jìn)行在線測(cè)量規(guī)格型號(hào)性能特點(diǎn)精度指標(biāo)適應(yīng)環(huán)境EMS-Ф45EMS-Ф35測(cè)量點(diǎn)數(shù):2000；初始延時(shí)、間隔延時(shí)0～19h連續(xù)可編程，間隔5秒

井斜：±0.2o方位：±1.5o工具面：±1.5o承壓≥100MPa工作溫度:-10～125℃振動(dòng)：5g，7～200HZ沖擊：1000g0.5ms主要技術(shù)指標(biāo)探管地面計(jì)算機(jī)產(chǎn)品組成井下保護(hù)總成工作原理探管座標(biāo)系及參數(shù)定義探管是EMS系統(tǒng)的核心部件。探管使用2號(hào)堿性電池供電，當(dāng)使用4節(jié)電池時(shí)，可連續(xù)工作6小時(shí)；使用8節(jié)電池時(shí)可連續(xù)工作20小時(shí)。探管上裝有三個(gè)互相正交安裝的用以測(cè)量地球重力加速度的加速度計(jì)、三個(gè)互相正交安裝的用以測(cè)量地球磁北的磁通門、一個(gè)溫度傳感器及有關(guān)的電子線路和高性能單片計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成。加速度計(jì)加速度計(jì)是一種專門測(cè)量重力加速度的傳感器。隨鉆測(cè)斜儀中,采用的是磁液懸浮式加速度計(jì)。

線圈AB通以方波激勵(lì),當(dāng)a=90時(shí),即加速度計(jì)敏感軸與重力加速度垂直時(shí),沒有外來(lái)加速度時(shí)，磁鋼D位于線圈中間,處于機(jī)械0位,兩繞組的電感相同，其在兩個(gè)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)平衡，C點(diǎn)輸出為0

。一旦a≠90,即加速度計(jì)發(fā)生了傾斜,則磁鐵D在重力的作用下將產(chǎn)生位移,磁鋼移位引起兩個(gè)繞組的電感一增一減,傳感器上出現(xiàn)不平衡電壓,C點(diǎn)輸出電信號(hào)，同時(shí)此電壓經(jīng)帶通放大、相敏檢波、濾波之后,經(jīng)反饋電阻Rf將反饋電流If輸入到加速度傳感器內(nèi)的繞組上,產(chǎn)生一個(gè)與重力加速度相反的電磁力,

使磁鐵D回到中間位置。反饋電流的大小,與所敏感的加速度成正比。加速度的大小,其方向與加速度傳感器輸出波形的相位有關(guān),此值可送到后面的電路中處理。相互垂直的磁通門傳感器。

加速度傳感器測(cè)量地球的重力場(chǎng)分量,在鉆井過程中連續(xù)測(cè)量井眼參數(shù)需要使用3個(gè)在空間上相互垂直的加速度傳感器。

磁通門磁通門是一種用來(lái)測(cè)量地磁場(chǎng)的傳感器。測(cè)量原理為:鐵芯外面總共有兩組線圈，一組沿兩根鐵芯對(duì)稱順繞，供交變電流采用交流勵(lì)磁,稱為激勵(lì)線圈，使由高導(dǎo)磁材料(在磁場(chǎng)中它們有極強(qiáng)的聚磁能作用)做成的磁芯磁化飽和,另一組在閉合的高導(dǎo)磁率材料上安裝，稱測(cè)量線圈，它繞制在激勵(lì)線圈外，當(dāng)存在外磁場(chǎng)時(shí)線圈兩端出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2(t)。下圖。

上式說明,e2(t)正比于被測(cè)磁場(chǎng)H0。注意的是它正比于交變磁場(chǎng)角頻率ω。這使我們有可能在其它相同條件下,通過改變?chǔ)亍Ｌ岣叽磐ㄩT的靈敏度?，F(xiàn)常見的磁通門傳感器是在一個(gè)閉合的高導(dǎo)磁率材料上安裝兩個(gè)繞組,兩繞組與激磁變壓器的副邊組成電橋，用兩測(cè)量繞組組成電橋的兩個(gè)臂，當(dāng)外界磁場(chǎng)對(duì)其輸入軸垂直時(shí),感應(yīng)電壓是對(duì)稱的,

這時(shí)T1=T2。磁通門輸出為0。當(dāng)外界磁場(chǎng)與磁通門的輸入軸不垂直時(shí),磁芯的狀態(tài)發(fā)生變化,在一邊的磁芯上外磁與激磁疊加,飽和度增加,另一邊磁芯上外磁與激磁相減,飽和度減小。兩繞組上感應(yīng)大小不同的脈沖電壓,其幅值與外界磁場(chǎng)的大小有關(guān)。磁通門的輸出經(jīng)帶通放大、相敏檢波、濾波形成直流電壓,此電壓經(jīng)反饋電阻向磁通門的兩個(gè)繞組提供反饋電流,產(chǎn)生的磁場(chǎng)與外界磁場(chǎng)相抵消,使磁通門始終工作在無(wú)靜差狀態(tài),從而使磁通門具有較高的線性。反饋電流反映了磁場(chǎng)的大小。

在鉆井過程中連續(xù)測(cè)量井眼參數(shù)需要使用3個(gè)在空間上相互垂直的加速度傳感器和3個(gè)在空間上相互垂直的磁通門傳感器。磁通門測(cè)量地球的磁場(chǎng)分量。測(cè)斜儀無(wú)論處于哪種狀態(tài),都可通過各傳感器的測(cè)量值算出井斜角、方位角及工具面角。測(cè)斜儀的結(jié)構(gòu)與重力加速度及地磁關(guān)系如圖。重力加速度g在3個(gè)加速度傳感器上的重力場(chǎng)分量分別為gx,gy,gz,地球磁場(chǎng)H在3個(gè)磁通門傳感器上的分量分別為Hx,Hy,Hz,此6個(gè)量經(jīng)信號(hào)處理放大、A/D轉(zhuǎn)換后送到CPU中進(jìn)行運(yùn)算,算出井斜角α、重力工具面角Qg、磁性工具面角θM、方位角β。1.3.1井斜角如圖4所示。在垂直面內(nèi)的直三角形中,井斜角是從垂直線到Z軸(加速度計(jì)軸)的夾角,井斜角α可由下式求出工具面角工具面角是定向鉆井中定位鉆具行進(jìn)方向的一個(gè)量,分重力工具面和磁性工具面。當(dāng)井斜角度很小時(shí),重力工具面角無(wú)法測(cè)出,此時(shí)要用磁性工具面角。重力工具面角θg是沿井眼向下看時(shí),由重力矢量所確定的高邊和x軸(加速度計(jì)軸)之間的夾角,如圖5,此角可由下式求得：磁工具面角θM是磁北極與y軸的夾角。當(dāng)井斜角小于一定的值時(shí),重力工具面角無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)出,即使測(cè)出也極不準(zhǔn)確。因而,當(dāng)井斜角小于一定值時(shí),采用磁工具面角,即1.3.3方位角方位角是在水平面內(nèi)從北極按順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到z軸的夾角。為計(jì)算井方位角,必須將磁通門和加速度計(jì)的讀數(shù)分解到兩個(gè)軸上,見圖6,軸V1是井眼方向在水平面內(nèi)的投影。軸V1與軸V2垂直,方位角β有下式求出：一、MWD（MeasurementWhileDrilling)

LWD(LoggingWhileDrilling）

MWD是用其在鉆頭附近測(cè)得某些信息并傳送到地面而無(wú)需中斷正常鉆井操作的工藝過程。信息種類包括：定向數(shù)據(jù)（井斜角、方位角、工具面角）-MWD、LWD地層特性參數(shù)（伽瑪射線、電阻率）-LWD鉆井參數(shù)（井下鉆壓、扭矩、轉(zhuǎn)速）-LWD

把傳感器裝在作為下部鉆具組合的組成部分而配置的一個(gè)專用的井下儀器內(nèi)。在井下儀器中還有一個(gè)發(fā)送器將信號(hào)經(jīng)過某種遙測(cè)通道發(fā)送至地面。

第三節(jié)隨鉆測(cè)斜儀對(duì)MWD的要求：在正常鉆進(jìn)的條件下，能在鉆頭處或鉆頭附近測(cè)量所需要數(shù)據(jù)的堅(jiān)固可靠的傳感器；能將信息傳送至地面的簡(jiǎn)單而有效的方法；在任何鉆機(jī)上易于安裝和操作不會(huì)對(duì)正常鉆井造成很大影響的測(cè)量系統(tǒng)；成本合理并且能提供實(shí)際利益的系統(tǒng)。

它通過泥漿壓力波將井斜、方位、工具面、溫度等鉆井信息傳輸?shù)降孛?，以便?duì)定向井、水平井、大位移井及分支井井眼軌跡進(jìn)行控制，加上隨鉆伽瑪后，能實(shí)時(shí)測(cè)量地質(zhì)參數(shù)、實(shí)現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向。

1）隨鉆測(cè)斜儀（普利門機(jī)電公司生產(chǎn)）泵壓表Ｇａｍｍａ

MWD及隨鉆伽瑪測(cè)量?jī)x頁(yè)巖頁(yè)巖頁(yè)巖頁(yè)巖砂巖純凈砂巖砂巖油鹽水淡水鹽水流體Ｇａｍｍａ值巖性ＭＷＤ司鉆閱讀器伽瑪接口箱地面接口箱泵沖傳感器計(jì)算機(jī)打印機(jī)打印機(jī)壓力傳感器井下儀器串脈沖發(fā)生器電子控制短節(jié)電源系統(tǒng)短節(jié)MWD電子測(cè)量短節(jié)伽瑪測(cè)量短節(jié)

規(guī)格型號(hào)

性能特點(diǎn)

精度指標(biāo)

適應(yīng)環(huán)境PMWD-1(Ф48)

電池連續(xù)工作時(shí)間≥300小時(shí)井斜：±0.1o方位：±1.0o工具面:±1.0o承壓≥100MPa工作溫度：0～150℃振動(dòng)：5g，7～200Hz沖擊：1000g，0.5ms

主要技術(shù)指標(biāo)

產(chǎn)品組成井下儀器限流短節(jié)總成、脈沖發(fā)生器、驅(qū)動(dòng)器短節(jié)、電子測(cè)量總成、電池總成、伽瑪測(cè)量短節(jié)（選配產(chǎn)品）、加長(zhǎng)桿總成、引鞋、定向短節(jié)總成地面設(shè)備地面接口箱、便攜式計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、司鉆顯示器、泵壓傳感器、泵沖傳感器電磁鐵驅(qū)動(dòng)器電子測(cè)量短節(jié)脈沖器電池定子脈沖發(fā)生部件轉(zhuǎn)子葉輪導(dǎo)流支撐器脈沖發(fā)生器部件扶正器下堵頭轉(zhuǎn)接器泵開泵關(guān)檢測(cè)短節(jié)限流套泵壓傳感器驅(qū)動(dòng)器短節(jié)脈沖發(fā)生器抗壓管濾網(wǎng)引鞋地面設(shè)備脈沖驅(qū)動(dòng)器脈沖發(fā)生零件及包裝箱脈沖發(fā)生器及包裝箱適應(yīng)工作能力強(qiáng)提供多組葉輪、轉(zhuǎn)子和定子，可適應(yīng)多種井眼和排量精度高采用高精度石英加速度計(jì)和磁通門傳感器短節(jié)，并采用航天器中成熟的誤差補(bǔ)償技術(shù)，使該系統(tǒng)具有很高的測(cè)量精度發(fā)碼速度快因?yàn)樾D(zhuǎn)工作方式，所以脈沖寬度從０.5秒到2秒均能可靠工作；工具面轉(zhuǎn)換速率7-30秒省電旋轉(zhuǎn)閥脈沖器的動(dòng)作借助于泥漿力；石英加速度計(jì)可間斷通電測(cè)試維護(hù)簡(jiǎn)便易損件只有轉(zhuǎn)子與定子，其他運(yùn)動(dòng)件不與泥漿接觸可擴(kuò)展地質(zhì)參數(shù)系統(tǒng)采用桿式引鞋坐鍵方式，導(dǎo)向桿不運(yùn)動(dòng)且為濕接頭結(jié)構(gòu)，這樣就可實(shí)現(xiàn)與后續(xù)開發(fā)的電阻率、中子密度等地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行方便的掛接可測(cè)量附加參數(shù)-泥漿壓力系統(tǒng)中具有測(cè)量井底絕對(duì)壓力的傳感器可打撈耐沖蝕能力

產(chǎn)品主要特點(diǎn)2）近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)（北石廠）北石的CGDS近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)電磁波短傳方式把近鉆頭地質(zhì)參數(shù)、工程參數(shù)通過無(wú)線短傳技術(shù)把近鉆頭測(cè)量信息越過導(dǎo)向馬達(dá)傳到無(wú)線接收系統(tǒng)WLRS。無(wú)線接收系統(tǒng)將近鉆頭地質(zhì)參數(shù)、工程參數(shù)向上傳遞并融入正脈沖無(wú)線隨鉆測(cè)量系統(tǒng)(MWD)，通過泥漿脈沖將井下信息傳向井口，地面系統(tǒng)接收并決策。①CGDS近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)由測(cè)傳馬達(dá)CAIMS(ChinaAdjustablelnstrumentedMotorSystem)、無(wú)線接收系統(tǒng)WLRS(WirelessReceiverSystem)、正脈沖無(wú)線隨鉆測(cè)量系統(tǒng)CGMWD(ChinaGeosteeringMWD)和地面信息處理與導(dǎo)向決策軟件系統(tǒng)CFDS(ChinaFormation／DrillingSoftwareSystem)組成。

CGDS近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)具有測(cè)量、傳輸和導(dǎo)向三大功能：●測(cè)量近鉆頭地質(zhì)參數(shù)(鉆頭電阻率、方位電阻率、自然伽瑪)和近鉆頭工程參數(shù)(井斜角、工具面角)，通過無(wú)線短傳技術(shù)把近鉆頭測(cè)量信息越過導(dǎo)向馬達(dá)傳至無(wú)線接收系統(tǒng)WLRS；（近鉆頭參數(shù)位于導(dǎo)向馬達(dá)的下方）●近鉆頭測(cè)量信息由數(shù)據(jù)連接系統(tǒng)融入正脈沖隨鉆測(cè)量系統(tǒng)CGMWD，以CGMWD作為信息傳輸通道把所測(cè)的井下信息(部分)傳至地面處理系統(tǒng)，作為導(dǎo)向決策的依據(jù)；●以井下導(dǎo)向馬達(dá)(或轉(zhuǎn)盤鉆具組合)作為導(dǎo)向執(zhí)行工具，地面信息處理與導(dǎo)向決策軟件系統(tǒng)CFDS將井下測(cè)量信息進(jìn)行處理、解釋、判斷、決策，并指揮導(dǎo)向工具準(zhǔn)確鉆入油氣目的層或在油層中繼續(xù)鉆進(jìn)。近鉆頭測(cè)傳馬達(dá)（CAIMS）測(cè)量參數(shù)見圖2，無(wú)線接收系統(tǒng)(WLRS)結(jié)構(gòu)見圖3。CGDS近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)由CAIMS測(cè)傳馬達(dá)、WLRS無(wú)線接收系統(tǒng)、CGMWD正脈沖無(wú)線隨鉆測(cè)量系統(tǒng)和CFDS地面信息處理與導(dǎo)向決策軟件系統(tǒng)組成。

CAIMS測(cè)傳馬達(dá)：由旁通閥、螺桿馬達(dá)、萬(wàn)向軸總成、地面可調(diào)彎殼體總成、近鉆頭測(cè)傳短節(jié)和帶近鉆頭穩(wěn)定器的傳動(dòng)軸總成等組成。近鉆頭測(cè)傳短節(jié)由電阻率傳感器、自然伽馬傳感器、井斜傳感器、電磁波發(fā)射天線和減振裝置、控制電路、電池組等組成。該短節(jié)可測(cè)量鉆頭電阻率、方位電阻率、方位伽馬、井斜、溫度等參數(shù)。WLRS無(wú)線接收系統(tǒng):主要由上數(shù)據(jù)連接總成、穩(wěn)定器、電池與控制電路艙體、短傳接收線圈和下接頭組成。上端與CGMWD連接，下端與馬達(dá)連接。接收由馬達(dá)下方無(wú)線短傳發(fā)射線圈發(fā)射的電磁波信號(hào)，由上數(shù)據(jù)連接總成將短傳數(shù)據(jù)融入CGMWD系統(tǒng)。②CGMWD正脈沖無(wú)線隨鉆測(cè)量系統(tǒng)CGMWD正脈沖無(wú)線隨鉆測(cè)量系統(tǒng)：包括CGMWD—MS地面裝備和CGMWD—MD井下儀。二者通過鉆柱內(nèi)泥漿通道中的壓力脈沖信號(hào)進(jìn)行通信，并協(xié)調(diào)工作。測(cè)量參數(shù)(包括井斜、方位、工具面等定向參數(shù)，伽馬、電阻率等地質(zhì)參數(shù)，及鉆壓、扭矩等其他工程參數(shù))的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。地面裝備部分由地面?zhèn)鞲衅?壓力傳感器、深度傳感器、泵沖傳感器等)、地面信號(hào)處理裝置、主機(jī)相關(guān)軟件組成，地下儀器部分由無(wú)磁鉆鋌和裝在無(wú)磁鉆鋌中的正脈沖發(fā)生器、驅(qū)動(dòng)器短節(jié)、電池簡(jiǎn)短節(jié)、定向儀短節(jié)、下數(shù)據(jù)連接總成組成。上接普通(或無(wú)磁)鉆鋌，下接無(wú)線短傳接收系統(tǒng)與測(cè)傳馬達(dá)。由于采用開放式總線設(shè)計(jì)，該儀器可兼容其他型號(hào)的脈沖發(fā)生器正常工作。除用于CGDS近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)作為信息傳輸通道外，還可用于其他鉆井作業(yè)。井下部分組成和原理

脈沖發(fā)生器

驅(qū)動(dòng)短節(jié)

電池總成

電子測(cè)量總成脈沖發(fā)生器產(chǎn)生一系列的泥漿脈沖將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛?。通過開、關(guān)一個(gè)內(nèi)閥，允許少量的鉆井液從鉆柱內(nèi)轉(zhuǎn)移到井眼環(huán)空中，這使鉆柱內(nèi)部產(chǎn)生了少量的壓力損失，由此產(chǎn)生了脈沖，裝在地面高壓泥漿管線上的壓力傳感器可探測(cè)到立管壓力的輕微降低。這種方式被定義為泥漿負(fù)脈沖遠(yuǎn)距傳輸。脈沖發(fā)生器中包含了一個(gè)壓力開關(guān)，它能探測(cè)到泥漿泵何時(shí)開關(guān)，用來(lái)控制MWD儀器串的運(yùn)行方式.驅(qū)動(dòng)短節(jié)控制器按照來(lái)自電子測(cè)量總成的指令，控制脈沖發(fā)生器閥的開啟時(shí)間間隔和脈沖的強(qiáng)度，這就使井下數(shù)據(jù)能以泥漿壓力脈沖的編碼時(shí)序傳輸?shù)降孛妫ㄟ^按預(yù)設(shè)的運(yùn)行模式，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)泥漿泵，從地面可以識(shí)別到所需的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)時(shí)序。電池總成內(nèi)含高容量的鋰電池，它為整個(gè)井下儀器總成提供電源。電子測(cè)量總成由傳感器短節(jié)和電路測(cè)量短節(jié)組成，傳感器短節(jié)內(nèi)裝有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的三軸磁力計(jì)和加速度計(jì)，用來(lái)測(cè)量地球的重力場(chǎng)和磁場(chǎng)的三軸矢量，然后送到電路測(cè)量短節(jié)計(jì)算出該點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)（井斜角、方位角、工具面、溫度），計(jì)算好的數(shù)據(jù)以編碼的形式通過泥漿脈沖傳輸?shù)降孛鏅z測(cè)系統(tǒng)。地面系統(tǒng)組成和功能

地面處理系統(tǒng)立管壓力傳感器4~20ma地面系統(tǒng)SIB計(jì)算機(jī)司鉆閱讀器微打泵沖MWD地面系統(tǒng)中的壓力傳感器將泥漿脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過電纜傳輸?shù)降孛娼涌谙洌幚黼娐方邮盏叫盘?hào)后，自動(dòng)地進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，降躁，濾波等處理。然后，將處理結(jié)果傳輸給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)根據(jù)譯碼規(guī)則將信號(hào)轉(zhuǎn)換成井斜，方位，工具面等數(shù)據(jù)，并在計(jì)算機(jī)及鉆臺(tái)司鉆閱讀器上顯示出來(lái)，脈沖波形由一個(gè)熱敏微型打印機(jī)來(lái)監(jiān)視。當(dāng)譯碼機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可由技術(shù)人員根據(jù)微型打印機(jī)上的脈沖波形進(jìn)行人工譯碼。給鉆井工程師提供實(shí)時(shí)可靠的井下情況，以更好的指導(dǎo)鉆井工作。

現(xiàn)有的泥漿脈沖遙測(cè)系統(tǒng)之間的主要差異是數(shù)據(jù)傳輸過程不同。目前使用的在井下給數(shù)據(jù)編碼和在地面給數(shù)據(jù)譯碼的方法有三種：正脈沖系統(tǒng)、負(fù)脈沖系統(tǒng)、連續(xù)脈沖系統(tǒng)正脈沖系統(tǒng)在井下儀器中，有一個(gè)由液壓促動(dòng)器操縱的限流閥。當(dāng)閥開啟時(shí)，對(duì)泥漿經(jīng)過鉆桿的液流產(chǎn)生瞬時(shí)的壓縮而使立管壓力增加。為了將數(shù)據(jù)送至地面，操縱該閥若干次，產(chǎn)生一系列被變送器測(cè)得的脈沖，并由地面計(jì)算機(jī)進(jìn)行譯碼，地面計(jì)算機(jī)最初識(shí)別一組參考脈沖，隨后為數(shù)據(jù)脈沖。通過在特定時(shí)間內(nèi)探測(cè)有無(wú)脈沖信息進(jìn)行譯碼，然后將這些二進(jìn)制碼翻譯成十進(jìn)制的測(cè)量結(jié)果③MWD信息傳遞方式-----泥漿脈沖傳輸系統(tǒng)正脈沖系統(tǒng)脈沖幅值約為0.35-1.0MPa

井液經(jīng)旁路閥門流向管外空間時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓力負(fù)脈沖。旁路閥門打開的時(shí)間很短,僅為0.25-1s,旁路閥門打開時(shí)將使壓力突然急劇下降,而壓力降則沿著鉆井液液柱傳至地表。在鉆桿壁上有一個(gè)連接鉆柱管內(nèi)、外空間的閥門,當(dāng)閥門打開時(shí)便產(chǎn)生脈沖。脈沖的下降值取決于鉆井泵高壓管線中的壓力降。在井內(nèi)儀器中裝有參數(shù)檢測(cè)傳感器、編碼電路和由閥門和大功率線圈組成的脈沖發(fā)生機(jī)構(gòu)。井內(nèi)儀器所需的能量很小,用小功率發(fā)電機(jī)即可滿足要求。

負(fù)脈沖系統(tǒng)

脈沖發(fā)生器由閥門組成,當(dāng)閥打開時(shí),一小部分鉆井液從鉆柱內(nèi)流向環(huán)形空間,因此,快速開閉這個(gè)閥就會(huì)引起立管中的壓力下降,這可以由壓力傳感器檢測(cè)出來(lái)(見圖1)。為了將數(shù)據(jù)傳到地面,多次操作閥門,產(chǎn)生一系列脈沖,由傳感器檢測(cè)出信號(hào)并由地面計(jì)算機(jī)譯碼,計(jì)算機(jī)首先識(shí)別出一組參考脈沖,隨后是數(shù)據(jù)脈沖。通過在特定的時(shí)間幀內(nèi)檢測(cè)有沒有脈沖來(lái)對(duì)信息進(jìn)行譯碼。然后將這個(gè)十六進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制的結(jié)果

連續(xù)信號(hào)發(fā)生器:由1個(gè)轉(zhuǎn)子和1個(gè)定子組成,每個(gè)定子和轉(zhuǎn)子上帶有多個(gè)葉片,由電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子打開或部分關(guān)閉葉片間的開口,當(dāng)開口增大時(shí),泥漿流動(dòng)暢通,壓力減小;當(dāng)開口關(guān)閉時(shí),泥漿流動(dòng)受阻,壓力增大?？刂妻D(zhuǎn)子瞬時(shí)開閉或者連續(xù)開閉,就會(huì)產(chǎn)生脈沖或者連續(xù)壓力波動(dòng)信號(hào)。

在泥漿脈沖系統(tǒng)中,由于脈沖擴(kuò)散、調(diào)速的限制和泥漿系統(tǒng)其他特性的局限性,使得數(shù)據(jù)的傳輸速度比較慢,壓力波在泥漿中的傳播速度約為1200m/s,數(shù)據(jù)傳輸率不高,其優(yōu)點(diǎn)是不需要絕緣電纜和特殊鉆桿,而是用泥漿流作為動(dòng)力,降低了開發(fā)成本。

連續(xù)壓力波信號(hào)調(diào)制頻率24Hz，脈沖幅值0.1-0.35MPa

連續(xù)壓力波

回轉(zhuǎn)式閥門用于產(chǎn)生連續(xù)壓力波,當(dāng)其啟動(dòng)后,系統(tǒng)便開始運(yùn)行。發(fā)送信息時(shí),閥門以固定的轉(zhuǎn)數(shù)回轉(zhuǎn),發(fā)出與高精度時(shí)間傳感器同步的信號(hào)。當(dāng)閥門在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)回轉(zhuǎn)加速或滯后的情況時(shí),相位互換(在0.1s內(nèi)出現(xiàn)相位偏移180o),產(chǎn)生頻率為24HZ的信號(hào),閥門的轉(zhuǎn)子以144r/min的速率回轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)式閥門由雙相電機(jī)和發(fā)射調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)。發(fā)出信號(hào)的相位由向調(diào)節(jié)器發(fā)出反饋信號(hào)的傳感器控制,通過改變信號(hào)的相位便可實(shí)現(xiàn)編碼。被傳輸信號(hào)的幅值介于0.1-0.35MPa間。壓力傳感器采集到的信號(hào),將在地表接收裝置中被濾波、放大,恢復(fù)同步脈沖的次序與信號(hào)的相位,由相敏元件及其積分電路來(lái)識(shí)別相位位移并譯碼。MWDSYSTEMSMUDSIREN6BITS/SECNEGATIVE1BIT/SECPOSITIVE1BIT/SECPOSITIVEPULSE

PROBLEMSHIGHPOWERNEEDSSEVEREEROSIONLARGERSIGNAL(MEANS

HIGHPOWERNEEDSLOW“DC”DATARATE

ANDSEVEREEROSION)NEGATIVEPULSEHIGHPRESSUREJET

PROBLEMS

DAMAGESBOREHOLEHIGHPOWERNEEDSHIGHEROSIONLARGERSIGNAL-HIGH

POWERANDEROSIONLOW“DC”DATARATE

MUDSIREN

PROBLEMSLOWPOWERNEEDSCARRIERFREQ24HZWEAK“AC”SIGNAL

FORTWENTYYEARS

DEEPSUBSEAWELLSDATARATEGOODHIGHPOTENTIAL

STRENGTHSMWDSIRENTELEMETRY

REFERENCESIGNAL(CLOCK)

PHASESHIFTKEY(PSK)*

FREQUENCYSHIFTKEY(FSK)

AMPLITUDEMODULATION(AM)

*SCHLUMBERGERMETHOD12-24HZCARRIER電磁隨鉆測(cè)量(ElectromagneticMeasurementWhileDrilling,簡(jiǎn)稱EM-MWD)是20世紀(jì)80年代進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用的一項(xiàng)新技術(shù)，把MWD/LWD數(shù)據(jù)從井下傳送到地面的一種替代方法。井下儀器將測(cè)量的數(shù)據(jù)加載到載波信號(hào)上,測(cè)量信號(hào)隨載波信號(hào)由電磁波發(fā)射器向四周發(fā)射地面檢波器在地面將檢測(cè)到的電磁波中的測(cè)量信號(hào)卸載并解碼計(jì)算得到實(shí)際的測(cè)量數(shù)據(jù)這種方法是雙向傳輸?shù)?可以在井中上下行傳輸,不需要泥漿循環(huán),EM的傳輸速率為1~12bit/s。EM傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是不需要機(jī)械接收裝置,數(shù)據(jù)傳輸速度較快,缺點(diǎn)是由于傳輸信號(hào)快速衰減,導(dǎo)致EM測(cè)量方法更適合

在淺井中使用,由于信號(hào)在鉆桿柱中傳播衰減很快,所以可以考慮在鉆桿柱內(nèi)每隔400~500m要裝1個(gè)中繼站,它的電路包括接收器、放大器、發(fā)射器和電源。MWD信息傳遞方式-----電磁傳輸系統(tǒng)④MWD所用的電源電池：簡(jiǎn)單可靠，但壽命低，能量有限，不能為多個(gè)傳感器提供能源。渦輪—交流發(fā)電機(jī)：隨著MWD上加掛的傳感器越來(lái)越多，人們尋求的供電裝置為渦輪交流發(fā)電機(jī)。其工作原理是利用泥漿通過儀器的流動(dòng)作為渦輪葉片的動(dòng)力，來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)連接到交流發(fā)電機(jī)的軸。發(fā)出的電流必須用穩(wěn)壓器進(jìn)行調(diào)解3）MWD中攜帶的傳感器定向傳感器：包括井斜角測(cè)量、方位角測(cè)量和工具面角的測(cè)量。所用的傳感器是三軸磁力儀和加速度計(jì)伽瑪射線傳感器：伽瑪射線是由放射性元素如鉀、釷和鈾的同位素放射出來(lái)的。這些元素在頁(yè)巖中比在其它巖石中存在更為普遍。因此有可能通過測(cè)量一系列巖石中伽瑪射線的放射性而識(shí)別頁(yè)巖。

蓋革—彌勒管由一個(gè)圓柱形的低壓的充滿惰性氣體的玻璃管、螺旋形的電線陰極和安裝于玻璃管中央的絕緣的高壓陽(yáng)極貫穿筒腔中心組成。玻璃管外有0.2mm厚的不銹鋼保護(hù)套。計(jì)數(shù)器玻璃管通過一個(gè)高阻抗的電阻與高電壓直流電源連接。由于不存在活性微粒，系統(tǒng)幾乎是一個(gè)理想的絕緣體。

伽瑪射線傳感器使用的傳感器有2種：蓋革—彌勒管和閃爍計(jì)數(shù)器①蓋革—彌勒管：

當(dāng)γ射線穿過玻璃管進(jìn)入筒腔時(shí)時(shí)，試管中的惰性氣體發(fā)生電離，產(chǎn)生基本電子，這些電子朝中心陽(yáng)極方向運(yùn)動(dòng)，并產(chǎn)生二級(jí)電子雪崩，導(dǎo)致計(jì)數(shù)器的阻抗暫時(shí)下降，發(fā)出一個(gè)短電流脈沖。通過蓋革米勒管計(jì)數(shù)器輸出的電流脈沖數(shù)與玻璃管中微粒的數(shù)量有關(guān)，地層放射的伽瑪射線量，進(jìn)而識(shí)別巖性。。電離管低壓氣體去記錄儀放大器鋼殼②閃爍計(jì)數(shù)器：利用射線引起閃爍體的發(fā)光而進(jìn)行記錄的輻射探測(cè)器。它由閃爍體、光電倍增管和電子儀器等單元組成。射線同閃爍體相互作用，使其中的原子、分子電離或激發(fā)，發(fā)出微弱熒光，熒光被收集到光電倍增管，倍增的電子流形成電壓脈沖，由電子儀器放大分析和記錄。

可用的閃爍體種類很多，用得較多的有NaI、ZnS等無(wú)機(jī)鹽晶體

地層放射的自然伽瑪射線穿過碘化鈉晶體時(shí)，射線激發(fā)晶體，使其產(chǎn)生閃光。晶體所發(fā)的光觸發(fā)光電倍增管的陰極并釋放電子，這樣就產(chǎn)生與原閃光成正比的電壓脈沖。通過計(jì)算一定時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)即可測(cè)出進(jìn)入傳感器的放射量。陽(yáng)極陰極溫度傳感器：溫度傳感器通常是裝配在鉆鋌的外部，因而能監(jiān)測(cè)環(huán)空泥漿溫度。敏感元件可以是電阻隨溫度變化的金屬條，也可以是熱電偶。井下鉆壓/扭矩傳感器，傳感器是應(yīng)變式測(cè)力儀渦輪轉(zhuǎn)速傳感器：為了檢測(cè)鉆頭的轉(zhuǎn)速，可以在渦輪鉆具的頂部放置一個(gè)速度傳感器，傳感器的類型是磁電式。地面立管壓力變送器在多數(shù)鉆機(jī)上立管管匯都有若干個(gè)可以安裝壓力表的測(cè)壓接頭?？梢詫⒆兯推靼惭b在其中一個(gè)比較方便的位置。在變送器的內(nèi)部實(shí)際上是一個(gè)探測(cè)壓力的傳感器，用來(lái)探測(cè)立管中壓力的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓脈沖，通過電纜將輸出電壓輸出。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)5）電子測(cè)量總成SEA編碼說明

電子測(cè)量總成SEA由傳感器短節(jié)和電路測(cè)量短節(jié)組成，傳感器短節(jié)內(nèi)裝有具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的傳感器：溫度傳感器用來(lái)測(cè)量井下溫度；三軸磁力計(jì)和加速度計(jì)，用來(lái)測(cè)量地球的重力場(chǎng)和磁場(chǎng)的三軸矢量，測(cè)量數(shù)據(jù)送到電路測(cè)量短節(jié)計(jì)算出該點(diǎn)的井斜角（0-180o）、方位角（0-360o）和工具面角（井斜<3o，顯示磁工具面角TTF0-360o，井斜>3o，顯示重力工具面角：GTF0-180oL或GTF0-180oR）、磁場(chǎng)強(qiáng)度、溫度。計(jì)算好的數(shù)據(jù)以編碼的形式通過泥漿脈沖傳輸?shù)降孛鏅z測(cè)系統(tǒng)。脈沖發(fā)生器的壓力開關(guān)連到電路測(cè)量短節(jié)，它控制井下儀器的全部功能，通過按設(shè)定的時(shí)序開停泥漿泵，操作人員可獲得全測(cè)量和開、關(guān)工具面等。5.1靜態(tài)測(cè)量：當(dāng)開泵工作正常后，要獲得當(dāng)前井深位置的靜態(tài)測(cè)量時(shí)，應(yīng)停泵保證鉆具靜止穩(wěn)定，該井深位置的軌跡參數(shù)的測(cè)量在停泵1分鐘內(nèi)完成。在測(cè)量過程中，鉆具應(yīng)處于靜止穩(wěn)定狀態(tài)。在停泵1分鐘以后允許開泵，開泵后穩(wěn)定52秒（此時(shí)，泵壓必須保持穩(wěn)定），傳輸靜態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)。靜態(tài)測(cè)量序列:S

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AHAMAL

BHBMBL

CHCMCLDHDL

EHEMEL

NAHAMAL：井斜(3位十六進(jìn)制碼)BHBMBL：方位(3位十六進(jìn)制碼)CHCMCL：工具面角(3位十六進(jìn)制碼)DHDL：溫度(2位十六進(jìn)制碼)EHEMEL：當(dāng)?shù)卮艌?chǎng)強(qiáng)度(3位十六進(jìn)制碼)N：尾碼靜態(tài)測(cè)量計(jì)算井斜=(AHAMAL---轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù):XXX)÷10方位=(BHBMBL---轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù):XXX)÷10工具面=(CHCMCL---轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù):XXX)溫度=(DHDL---轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù):XX)×2當(dāng)?shù)卮艌?chǎng)強(qiáng)度=(EHEMEL--轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù):XXX)÷12.55.2工具面工具面測(cè)量是在開泵狀態(tài)下，實(shí)時(shí)鉆進(jìn)過程中的工程測(cè)量也稱為動(dòng)態(tài)測(cè)量。工具面序列：SFHHHMHLNF：為0或1,0為磁工具面,1為重力工具面HHHMHL

：工具面(3位十六進(jìn)制碼)N：尾碼工具面計(jì)算工具面=(HHHMHL---轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù):XXX)5.3十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)的計(jì)算3位十六進(jìn)制碼DHDMDL(井斜,方位,工具面,當(dāng)?shù)卮艌?chǎng)強(qiáng)度)的計(jì)算：十六進(jìn)制碼分高位DH，中位DM，低位DL:轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)=DH×256+DM×16+DL2位十六進(jìn)制碼DHDL(溫度)的計(jì)算:十六進(jìn)制碼分高位DH，低位DL。轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)=DH×16+DL5.4舉例說明：靜態(tài)全測(cè)量脈沖序列：S

811210200A222A06重力工具面脈沖序列：S10186磁工具面脈沖序列：S001965.5脈沖信號(hào)解碼原則同步+參考脈沖S時(shí)間間隔：2.5秒數(shù)據(jù)脈沖時(shí)間間隔：m=3.5+0.75×M（秒）M：為十六進(jìn)制數(shù)0----F。3.5：最小數(shù)據(jù)脈沖間隔0.75：脈沖寬度說明：S：同步+參考脈沖（兩個(gè)脈沖相差2.5秒）0-F：數(shù)據(jù)脈沖（對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)0—15）N：窄脈沖譯碼脈寬<0.25秒W：寬脈沖譯碼脈寬>1.2秒L：非法脈沖譯碼脈沖間隔時(shí)間<最小的數(shù)據(jù)脈沖H：非法脈沖譯碼脈沖間隔時(shí)間>最大的數(shù)據(jù)脈沖I：非法脈沖譯碼輸出脈沖時(shí)間偏差5.6手工譯碼在計(jì)算機(jī)上安裝的MWD操作軟件可對(duì)泥漿脈沖時(shí)序進(jìn)行自動(dòng)譯碼，但有時(shí)由于鉆進(jìn)或泵干擾等現(xiàn)象造成脈沖波形雜亂，使無(wú)效的信號(hào)作為有效數(shù)據(jù)進(jìn)入計(jì)算機(jī)，造成計(jì)算機(jī)譯碼錯(cuò)誤或無(wú)法自動(dòng)譯碼，這時(shí)需要現(xiàn)場(chǎng)工程師用信號(hào)量規(guī)進(jìn)行手工解碼。下圖是一張透明的信號(hào)量規(guī)，用以量出脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)碼。

S為同步脈沖窗口

R為參考脈沖窗口

0—F位數(shù)據(jù)窗口

圖信號(hào)量規(guī)

用接口箱上的微打把信號(hào)波形時(shí)時(shí)打印出脈沖曲線圖，首先尋找同步-參考脈沖時(shí)序序列，使信號(hào)量規(guī)上的同步脈沖S對(duì)曲線圖中的同步脈沖的上升沿頂部，曲線圖中參考脈沖落在信號(hào)量規(guī)的R參考脈沖窗口內(nèi)，只有在S-R時(shí)序的基準(zhǔn)脈沖落在量規(guī)的S-R序列中，才是有效的基準(zhǔn)脈沖。

一旦現(xiàn)場(chǎng)工程師選定了一組S-R基準(zhǔn)脈沖后，就可以精確地量出脈沖數(shù)據(jù)，在同步參考脈沖之后的第一個(gè)脈沖落在對(duì)應(yīng)信號(hào)量規(guī)數(shù)據(jù)區(qū)8處，則第一個(gè)數(shù)據(jù)為8，在同步—參考碼S之后的第一個(gè)碼為狀態(tài)碼，其狀態(tài)碼為8，表示是靜態(tài)測(cè)量序列。井斜（3個(gè)脈沖），方位（3個(gè)脈沖），工具面（3個(gè)脈沖），溫度（2個(gè)脈沖），場(chǎng)強(qiáng)（3個(gè)脈沖），尾碼（1個(gè)脈沖）。隨后，脈沖數(shù)據(jù)的獲得，把信號(hào)量規(guī)的R對(duì)準(zhǔn)脈沖曲線圖表中的狀態(tài)脈沖碼8，井斜的第一位數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)信號(hào)量規(guī)中的數(shù)據(jù)區(qū)的值為0，下一位數(shù)據(jù)，把信號(hào)量規(guī)的R下移到脈沖曲線圖表中的脈沖碼0，脈沖數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)信號(hào)量規(guī)中的數(shù)據(jù)區(qū)的值，其他數(shù)據(jù)的獲得以此類推，直到測(cè)量數(shù)據(jù)全部提取完畢。3、Schlumberg公司MWDSurfacereflectionFrompulsationdampener,ValvesmanifoldandmudpumpsPressuretransducersforsignaldetectionSignalreflectionsfromshockabsorber,Kellyhose,swivel,kelly,etcMWDtoolsignalgenerationMudmotor:modulatednoiseDrillingnoisefrombitSignalbottomreflectionsfromBitandmudmotorPumpnoisereflectionsMudpumpscoherentNoiseSchematicviewofthemudchannel表面反射波檢測(cè)信號(hào)壓力變送器泥漿泵連續(xù)噪聲減振器等的反射信號(hào)泵的反射噪聲信號(hào)發(fā)生器泥漿馬達(dá)的調(diào)制噪聲鉆頭產(chǎn)生的噪聲鉆頭和泥漿馬達(dá)底部的反射信號(hào)泥漿通道簡(jiǎn)圖PermeabilityMeasurement滲透率測(cè)量PressureGradientTesting壓力梯度測(cè)量PVTSamplingPVT采樣IntervalTesting時(shí)序檢測(cè)PowerModule電源模塊HydraulicPowerModule液壓動(dòng)力模塊Probemodule檢測(cè)模塊DualprobeModule雙重檢測(cè)模塊FlowcontrolModule液力控制模塊SampleModule采樣模塊PowerModule電源模塊HydraulicPowerModule液壓動(dòng)力模塊Probemodule檢測(cè)模塊Probemodule檢測(cè)模塊SampleModule采樣模塊SampleModule采樣模塊PowerModule電源模塊HydraulicPowerModule液壓動(dòng)力模塊Probemodule檢測(cè)模塊MultiplesampleModule多重取樣模塊PumpoutModule抽空模塊PowerModule電源模塊PumpoutModule抽空模塊SampleModule采樣模塊PackerModule封隔模塊Figure1longitudinalsectionthroughanupperpartofthetransmitter;Figure2longitudinalsectionthroughacentralpartofthetransmitter;Figure3longitudinalsectionthroughlowerpartFigure4longitudinalsectionthroughaportionofthelowerpart,tackenalongthelineIV-IVinFigure34、隨鉆自然伽馬井下測(cè)量?jī)x器用途：隨鉆自然伽馬測(cè)量?jī)x主要用于定向井和水平井的鉆井施工中，進(jìn)行地層巖性判斷。工作原理：隨鉆自然伽馬測(cè)量?jī)x通常與ＭＷＤ隨鉆測(cè)量?jī)x器結(jié)合使用，共同完成地質(zhì)參數(shù)和幾何參數(shù)的測(cè)量,這些測(cè)量數(shù)據(jù)均通過ＭＷＤ隨鉆測(cè)量?jī)x器的泥漿脈沖遙測(cè)系統(tǒng)傳輸?shù)降孛妗ｋS鉆自然伽馬測(cè)量?jī)x由井下伽馬測(cè)量?jī)x器及地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。1)儀器組成

①井下伽馬測(cè)量?jī)x器 井下伽馬測(cè)量?jī)x器完成伽馬射線的脈沖計(jì)數(shù)和存儲(chǔ)功能,其組成如圖1所示。地層中的伽馬射線進(jìn)入伽馬探測(cè)器后被轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)，經(jīng)過脈沖整形電路處理后，該信號(hào)變成標(biāo)準(zhǔn)脈沖，送入微處理器的計(jì)數(shù)器，微處理器定時(shí)采樣伽馬脈沖的計(jì)數(shù)值，并計(jì)算出每秒計(jì)數(shù)率，然后存入非易失存儲(chǔ)器中，同時(shí)將該測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)剑停祝碾S鉆測(cè)量?jī)x器的井下探管中，與其他測(cè)量參數(shù)一起實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛鏀?shù)據(jù)處理系統(tǒng)中進(jìn)行處理。2)地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)完成井深測(cè)量以及測(cè)量數(shù)據(jù)的處理。井深測(cè)量是由絞車傳感器(即光電編碼器)及相關(guān)處理電路完成的。

首先對(duì)井深參數(shù)標(biāo)定，確定鉆機(jī)提升裝置(大鉤)的行程與絞車傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，然后在鉆進(jìn)過程中對(duì)井深測(cè)量時(shí)，定時(shí)采樣絞車傳感器輸出的脈沖數(shù)，并根據(jù)上述對(duì)應(yīng)關(guān)系，求出大鉤行程，再結(jié)合初始井深，計(jì)算出實(shí)際井深（井深與層位的對(duì)應(yīng)關(guān)系）。地面處理系統(tǒng)根據(jù)測(cè)量時(shí)間，將伽馬數(shù)據(jù)與井深數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)，從而得到所鉆地層的伽馬-井深曲線。

3)泥漿脈沖遙測(cè)系統(tǒng) 井下伽馬測(cè)量數(shù)據(jù)通過ＭＷＤ隨鉆測(cè)量?jī)x器的泥漿負(fù)脈沖遙測(cè)系統(tǒng)傳輸?shù)降孛妗Ｔ撓到y(tǒng)是地面系統(tǒng)與井下儀器之間的一種關(guān)鍵信息傳輸部件，它通過瞬態(tài)改變井眼中泥漿壓力大小，從而發(fā)射包含測(cè)量信息的泥漿脈沖。4）隨鉆伽瑪測(cè)量?jī)x的硬件組成

①伽馬探測(cè)器

伽馬探測(cè)