煤矿井下随钻方位电磁波仪器线圈结构设计

随钻方位电磁波仪器是地层界面及异常体地质导向钻进探测系统的重要组成设备,现有仪器常见使用于石油行业,煤矿井下未曾有相关研究,与煤炭行业相比石油仪器通常具有尺寸大、功耗高等缺点。为解决此问题,阐述了该仪器结构设计总体思路,介绍了线圈罩、钻铤、线圈槽、线圈底衬等结构设计和对仪器响应的影响。综合考虑测量信号响应强度及机械强度2个重要因素,设计同时满足探测性能和钻井强度的仪器外壳,并掌握仪器结构影响特征,为仪器设计和实际应用提供理论依据。

基于故障相关性的随钻方位电磁波测井仪器可靠性失效建模研究

随钻方位电磁波测井仪器作为石油勘探开发的高端装备,对于实时钻井地质导向、井眼轨迹优化及提高储层钻遇率具有十分重要的意义.但因井下复杂环境应力的影响,导致仪器故障率不断升高同时测井响应出现畸变、极值甚至重合,不仅对实时地质导向造成极大影响并且难以给出合理准确的解释.因此,本文以AziExpress随钻方位电磁波测井仪器为研究实体,通过环境应力可靠性试验对仪器内部天线系统失效模式进行分析.同时对天线系统主要部件的失效时间进行统计并结合历史故障及维修统计数据拟合可靠性失效分布模型,再利用K-S检验法对天线系统各主要部件失效分布模型进行检验.最后依据失效分布模型计算各主要部件的可靠性性能指标,结合失效概率密度函数、失效率、累积失效分布函数对天线系统的可靠性进行分析与评价.研究结果表明,威布尔失效分布模型对于随钻方位电磁波测井仪器天线系统主要部件的最小拟合优度检验值D_(n)为0.131,基于故障相关性的可靠性建模方法能够对仪器天线系统可靠性仿真分析与预测提供依据.

随钻方位电磁波电阻率仪器性能指标检测方法

为提高油藏采收率,大斜度井、水平井被广泛采用,对井眼轨迹提出了更高要求。地质导向技术能根据实时测量数据调整井眼轨迹,被越来越多地应用于水平井钻井过程。随钻方位电磁波电阻率仪器作为目前地质导向的核心仪器,电阻率测量范围、精度及边界探测距离是其最重要的性能指标,目前没有标准刻度井验证或测试仪器性能。从电阻率测量和边界探测原理出发,利用数值模拟分析测量电路信号与电阻率以及界面距离指标的关系。通过实验室测量电路指标确定出方位电阻率仪器的相位差精度为±002°,界面探测信号有效动态为70 dB,以此代替标准环境下实体测试试验,方便和简化了仪器指标测试流程,为随钻方位电磁波电阻率仪器准确进行地层评价和地质导向提供了保障。

一种随钻方位电磁波测井仪发射电路设计

随钻方位电磁波仪器常见为多频、多组天线设计,仪器通过分时发射不同频率的电磁波信号并接收回波,根据回波信号的幅值和相位信息来推算地层信息。在仪器工作过程中,电磁波发射电路是仪器关键的组成部分,直接影响仪器性能。基于数字频率直接合成技术设计了一种随钻方位电磁波仪器发射电路,发射出的正弦波信号频率、相位、幅度均可通过改变程序来控制调整,具有输出信号频率、相位分辨率高、幅度易调整、信号稳定、功耗低等特点。详细介绍了发射电路中DDS信号产生电路、滤波电路、数模调幅电路、功率驱动电路等重要组成部分,经试验结果证明该设计方案可行,能够满足随钻方位电磁波仪器功能需求。

基于倾斜发射-倾斜接收仪器结构进行随钻地质导向与地层各向异性评价

由严格的电磁理论出发,分析不同仪器结构探测信号的方位敏感性和对电阻率各向异性的敏感性,结合目前主要方位电磁波仪器设计,提出倾斜发射-倾斜接收的仪器结构,分析该仪器结构的信号测量特征、地质导向能力与各向异性评价能力。针对仪器测量信息,建立距地层界面距离反演算法,实现仪器距地层界面距离与地层电阻率的实时反演。理论与测试结果表明:倾斜发射-倾斜接收的仪器结构具有良好的方位敏感性,地质信号响应(相位差与幅度比)与仪器距界面距离具有良好的线性关系,可以实现任意地层条件下仪器与地层相对倾角、方位角、水平电阻率与垂直电阻率反演。新型仪器能很好地为地质导向与地层评价提供技术支持。