EM-MWD信号在钻柱中传输的影响因素研究

张浩 毕雪亮 刘维凯 徐月庆 宋明星 邵帅

张浩, 毕雪亮, 刘维凯, 徐月庆, 宋明星, 邵帅. EM-MWD信号在钻柱中传输的影响因素研究[J]. 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2021128
引用本文: 张浩, 毕雪亮, 刘维凯, 徐月庆, 宋明星, 邵帅. EM-MWD信号在钻柱中传输的影响因素研究[J]. 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2021128
ZHANG Hao, BI Xueliang, LIU Weikai, XU Yueqing, SONG Mingxing, SHAO Shuai. Research on the Influence Factors of EM-MWD Signal Transmission in Drill String[J]. Petroleum Drilling Techniques. doi: 10.11911/syztjs.2021128
Citation: ZHANG Hao, BI Xueliang, LIU Weikai, XU Yueqing, SONG Mingxing, SHAO Shuai. Research on the Influence Factors of EM-MWD Signal Transmission in Drill String[J]. Petroleum Drilling Techniques. doi: 10.11911/syztjs.2021128

EM-MWD信号在钻柱中传输的影响因素研究

doi: 10.11911/syztjs.2021128
基金项目: 国家自然科学基金“页岩气层CO2干法压裂相态控制机理研究”(编号:52004064)资助
详细信息
    作者简介:

    张浩(1996—),男,河北固安人,2019年毕业于邢台学院电子信息科学与技术专业,油气井工程专业在读硕士研究生,主要研究方向为油气井工程测量及过程控制。E-mail:870548612@qq.com。

  • 中图分类号: TE927

Research on the Influence Factors of EM-MWD Signal Transmission in Drill String

  • 摘要: 在现有电磁随钻测量(EM-MWD)系统中,钻柱是重要的EM-MWD信号传输信道。为深入了解影响EM-MWD信号在钻柱中传输效果的因素,基于等效传输线法对EM-MWD信号信道进行了建模,并使用Ansys软件进行了有限元计算,分析了地层分层情况下,不同规格钻柱在交变电磁场中传输的能量损耗以及套管对EM-MWD信号传输的影响规律。研究发现:EM-MWD信号在钻柱中的能量损耗会随着功率和频率增大而增加,当信号频率超过100 Hz时损耗增加更加明显;不同规格的钻柱传输信号的效果不同,但当钻柱壁厚与外径的比为0.08~0.20时,EM-MWD信号传输效果较好;在钻柱上加套管会对EM-MWD信号的传输产生屏蔽作用,影响传输效果,不过当井下EM-MWD信号的发射频率在50 Hz以下时,套管的影响较小。研究结果更加明确了钻柱自身属性对EM-MWD信号传输的影响,可为EM-MWD系统的改进和设计提供参考。
  • 图  1  EM-MWD信号传输模型

    Figure  1.  EM-MWD signal transmission model

    图  2  有限元分析模型示意

    Figure  2.  Schematic diagram of simulation model

    图  3  EM-MWD电位模拟结果

    Figure  3.  EM-MWD potential simulation results

    图  4  EM-MWD电流模拟结果

    Figure  4.  EM-MWD current simulation results

    图  5  EM-MWD信号在外径127.0 mm、内径108.6 mm钻柱中的能量损耗

    Figure  5.  EM-MWD signal energy loss in 127.0 mm od and 108.6 mm OD drill string

    图  6  EM-MWD信号在外径88.9 mm、内径76.0 mm钻柱中的能量损耗

    Figure  6.  EM-MWD signal energy loss in 88.9 mm od and 76.0 mm OD drill string

    图  7  不同壁厚条件下地面接收到的EM-MWD信号强度与钻柱外径的关系

    Figure  7.  The relationship between the EM-MWD signal intensity received at surface and the outer diameter of drill string under different wall thicknesses

    图  8  有无套管两种情况下钻柱中电压信号强度分布

    Figure  8.  Voltage signal intensity distribution in drill string with or without casing

    图  9  不同发射频率、不同套管长度下钻柱传输到地面的信号强度

    Figure  9.  Signal intensity transmitted to surface by different transmission frequencies and different casing lengths

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出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-30
  • 修回日期:  2021-08-20
  • 网络出版日期:  2021-09-16

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