[發明專利]無線隨鉆測量系統及方法

在審

• 申請號: 201210587198.9
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103899301A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 李天祿;姚士勇;范業活;陳冬海;李英林;方娟;袁詠昕;劉劍;侯安飛
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十二研究所
• 主分類號: E21B47/12
• 分類號: E21B47/12;E21B47/13;E21B47/18
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術領域

本發明涉及隨鉆測量領域，具體而言，涉及一種無線隨鉆測量系統及方法。

背景技術

無線隨鉆測量技術按照傳輸介質不同可以分為：泥漿壓力脈沖隨鉆測量（Mud?Pulse?Measurement?While?Drilling，簡稱為MP-MWD（當前統稱為MWD，下文均稱為MWD））和電磁波隨鉆測量（Electromagnetic?Measurement?While?Drilling，簡稱為EM-MWD）。前者以鉆井液為傳輸介質，后者以地層為傳輸介質，二者具有各自不同的特點，相互補充成為目前無線隨鉆測量的主要工具。另，按照隨鉆測量距離鉆頭位置還包括近鉆頭測量技術，近鉆頭測量與無線隨鉆測量系統結合，將近鉆頭方位伽馬、方位電阻率、井斜等參數傳輸至地面，在地質導向應用中（特別是薄層油氣開發中）意義重大。為敘述方便，下文中將泥漿壓力脈沖隨鉆測量系統簡稱為MWD，電磁波隨鉆測量系統簡稱為EM-MWD。下面分別介紹上述三種測量技術的優缺點。

MWD在以泥漿為鉆井介質條件下可穩定工作，已成為國內發展最快、應用最廣的無線隨鉆測量技術。但是由于其對介質要求較高，在介質發生變化（例如，可壓縮性增強、漏失井堵漏等）的情況下其應用受到限制；同時MWD傳輸速率低、動力設備易損、使用成本較高。

EM-MWD受鉆井介質影響較小，在泡沫鉆井以及易漏失井中克服了MWD的局限性，同時具有傳輸速率高、易實現雙向通信等優點。但EM-MWD受地層電阻率影響較大，高阻、高導地層均影響其傳輸深度。

通常的隨鉆測量一般都是在螺桿以后進行，距離鉆頭較遠，由于測量點偏離鉆頭較遠，實時導向過程容易偏離設計軌道，特別在薄層油氣資源的開發中尤其不便。近鉆頭測量技術使得隨鉆測量更接近鉆頭位置，在實時導向中更容易控制鉆頭在儲層中的行進軌跡。

目前，國內只有MWD大規模開發和應用，隨著電磁波隨鉆測量系統的成功研制，國內某些公司或企業開展的近鉆頭測量技術已經取得很大進展。但是，相關技術中MWD對鉆井介質要求較高且傳輸速率低，EM-MWD傳輸速率高但受地層電阻率影響較大，對此，尚未提出有效的解決方案。

發明內容

本發明提供了一種無線隨鉆測量系統及方法，以至少解決相關技術中，MWD對鉆井介質要求較高且傳輸速率低，EM-MWD傳輸速率高但受地層電阻率影響較大的問題。

根據本發明的一個方面，提供了一種無線隨鉆測量系統，包括井下儀器和地面系統，其中，井下儀器包括：電磁波隨鉆測量裝置，用于利用電磁波進行隨鉆測量；鉆井液壓力脈沖隨鉆測量裝置，用于利用鉆井液的壓力進行隨鉆測量；發收機，連接至電磁波隨鉆測量裝置和鉆井液壓力脈沖隨鉆測量裝置，用于根據來自地面系統的信號控制井下儀器工作模式的轉換，其中，上述工作模式包括：電磁波傳輸模式、鉆井液壓力脈沖模式；地面系統兼容電磁波傳輸模式和鉆井液壓力脈沖模式的解調與解碼，用于對電磁波傳輸模式下產生的信號和/或鉆井液壓力脈沖模式下產生的信號進行數字信號處理。

優選地，井下儀器還包括：近鉆頭測量裝置，位于螺桿以下貼近鉆頭的位置，連接至電磁波隨鉆測量裝置和鉆井液壓力脈沖隨鉆測量裝置，用于進行近鉆頭數據的采集，并將近鉆頭數據發送給電磁波隨鉆測量裝置和/或鉆井液壓力脈沖隨鉆測量裝置。

優選地，近鉆頭測量裝置包括：近鉆頭傳感器組，用于采集近鉆頭數據；無線短傳發射模塊，連接至近鉆頭傳感器組，用于向電磁波隨鉆測量裝置和/或鉆井液壓力脈沖隨鉆測量裝置發送近鉆頭數據。

優選地，近鉆頭傳感器組包括以下至少之一：方位電阻率傳感器、方位伽馬傳感器、井斜傳感器。

優選地，井下儀器還包括：無線短傳接收模塊，連接至電磁波隨鉆測量裝置和鉆井液壓力脈沖隨鉆測量裝置，用于接收來自近鉆頭測量裝置的近鉆頭數據，并將近鉆頭數據傳輸給電磁波隨鉆測量裝置和/或鉆井液壓力脈沖隨鉆測量裝置；傳感器組，連接至電磁波隨鉆測量裝置和鉆井液壓力脈沖隨鉆測量裝置，用于感知電磁波傳輸模式或鉆井液壓力脈沖模式下的信號，并將信號發送至電磁波隨鉆測量裝置或鉆井液壓力脈沖隨鉆測量裝置。

優選地，上述傳感器組包括以下至少之一：定向儀短節、伽馬短節、壓力測量短節。