E—LINK电磁波随钻仪器工作原理及使用分析

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【摘 要】本文主要介绍E-link电磁波随钻仪器的工作原理以及在多口中短半径水平井的使用分析。通过对电磁波无线测量技术的研究，为E-LINK今后在欠平衡钻井及其它领域的应用打下了坚实的基础。

【关键词】e-link；原理；使用分析

引言

电磁波随钻测量技术突破了主要靠泥浆脉冲传递信号的束缚，E-LINK电磁波随钻仪器被广泛应用于各类如油层厚度大，地质构造复杂，有断层、裂缝，高含气、易发生井漏、井涌等复杂情况，其地层电阻率在10 ohm.m到20 ohm.m之间，采用充氮泡沫封闭循环欠平衡钻井技术，也非常适合电磁波随钻仪器的应用。

1 E-LINK电磁波随钻仪器的工作原理

电磁波的产生，就是因为磁可以产生电，电又产生磁，如此反复，并且向外传播，就形成了电磁波。电磁波可以穿透包括大多数导体在内的所有介质并在这些介质中传播。穿透深度反比于波的频率以及介质的导电系数。电磁波随钻测量系统就是利用电磁波这种特性实现信息传输的.

E-LINK电磁波随钻仪器在定向井和水平井的施工中电磁波信号传输主要是依靠地层介质来实现的。但是信号的传输会受到地层电阻率大小的影响。当地层电阻率很小时（小于1ohm.m）电磁波信号就会很容易衰减无法传到地面。当地层电阻率很大时（大于200ohm.m）电磁波信号就会被阻隔也无法完成信号的传导。E-LINK电磁波随钻仪器系统工作原理如下：首先探管获取井下测量数据然后将测量的数据加载到载波信号上并控制电磁波发射器发射电磁波，测量信号随载波信号由电磁波发射器向四周发射。通过在地层或套管埋设信号接收极将电磁波信号传送至地面接收系统。

2 E-LINK电磁波随钻仪器主要性能参数

E-LINK系统有两种信号传输方式可以选择。第一种是DES模式，是一种无线接收模式。通过插入地层的电极传递电磁波信号，后通过无线发射装置发射信号至操作间的接收天线，最终传递到接口箱和计算机解码。第二种是BOP模式，是一种有线接收模式。通过该施工井的套管传递电磁波信号，在套管上连接信号接收钳接收井下信号。

3 在施工中遇到的问题及使用分析

在施工过程中，由于特殊的地质及工况条件出现了一些难题难点。

3.1 井深对仪器信号的影响

随着施工深度的不断增加，仪器信号强度渐弱。由于水平位移和垂深会随着井深加大，井下电磁波传播距离变远，电磁波的信号在地层的衰减严重。（如图1所示） 因为电磁波的穿透深度反比于波的频率。降低了电磁波的频率就增加了其穿透深度。所以我们利用这一特性，适当的降低了电磁波的频率也就增强了信号。

3.2 地层电阻发生变化对仪器信号的影响

虽然井下的地层电阻率符合电磁波仪器的施工要求，但是随着该地区旱季的到来，地表温度很高随着干旱的持续水分不断蒸发近地表电阻会不断的增大。电磁信号到达地表后旱的高电阻土壤阻隔，不能很好的被地表埋设的电极接收。随着干旱程度的加重，井下仪器发射的电磁波信号会被地层逐渐阻隔。若该井目的层距套管距离较近，最好采用该仪器的BOP工作模式，也就是采用该井的套管作为接收电极，合理的避开的地表干旱对信号传输的影响。若该井目的层距套管距离较远水平位移很大井很深只能采取DES工作模式，就需要向电极附近的土地表层不断浇盐水用以降低地表电阻可以很好的改善信号质量。

3.3 钻井液漏失对仪器信号的影响

如果井下存在地层裂缝，井下钻井液漏失严重。此时堵漏的钾盐和钠盐等药品有很高的导电系数，随着漏失的发生电磁波信号更易导向漏失的地层缝隙到达地表的信号被衰减。

3.4 干扰源对仪器工作的影响

通过对井场的检查发现在井口套管电极链钳信号接收位置附近有电焊作业、强的敲击和振动，会出现杂波。在施工前，仪器操作间位置和埋设信号接收电极的位置应当远离干扰源。例如在现场应当尽量避开发电机、高压线、振动筛、电焊作业、大型机械设备作业区等。

3.5 特殊地层对仪器信号的影响

由于施工地区的地质构造的不均匀，经常会碰到一些有别于周边区域的特殊地层。

当局部施工区域地层电阻很高（大于200ohm.m）或着在施工目的层的上方有大面积的水层时就需要借助附近的临井套管作为电极来接受井下电磁波信号。当地层电阻很低（小于1ohm.m）时仪器无法从地层接收到电磁波信号。

4 总结

通过对该仪器使用和研究，总结出该仪器主要有以下特点：

（1）通过电磁波传输数据，数据传输速度较快，数据传输速度是普通泥浆脉冲仪器的数倍。

（2）适合于普通泥浆、泡沫泥浆、空气钻井、等特殊钻井施工环境，受泥浆和泥浆设备等因素的影响较小。

（3） 当地层电阻率要求较高，比较适合10ohm.m至20ohm.m的地层。

（4）受局限于陆地施工。

（5） 当仪器电磁波发射器在均质介质中，无法正常工作。

（6） 地层介质对信号的影响较大。在地层电阻率较低时信号易衰减，地层电阻率较高时电磁波信号被阻隔。

综上所述，电磁波无线测量技术在国外已经得到了迅速发展，成为一种趋势，而现在E-link大量应用为国内电磁波随钻仪器的推广应用起到了一定的技术支持作用。

参考文献：

[1]刘修善，侯绪田，涂玉林，杨春国.电磁随钻测量技术现状及发展趋势[J].石油钻探技术，2006.

[2]鄢泰宁，吴翔，季锋，张涛.俄罗斯电磁波井底遥测系统及其在油气钻井中的应用，2006.

[3]孙建孟，王永刚.地球物理资料综合应用.石油大学出版社，2001.