一种利用金属环提高电磁波随钻测量信号传输距离的方法与流程

本发明涉及电磁随钻测量技术领域，尤其涉及一种利用金属环提高电磁波随钻测量信号传输距离的方法。

背景技术

电磁随钻测量(em-mwd)是20世纪80年代进入工业化应用的一项新技术，不受循环介质、泵量及停泵的限制，不仅可以用于泥浆钻井，而且可以用于泡沫、空气钻井。由于em-mwd信号在地层中衰减严重，目前常规em-mwd测量深度一般小于3km，限制了相关技术在较深井眼中的推广应用。究其原因，主要是由于地面接收电极一般设置在钻柱和附近的地面上，接收电极两端距离较近，且与井下信号发射装置距离较远，使得反馈到地面的电压极小，难以实现信号的接收。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种能够有效提高地面接收信号强度、信号传输距离的利用金属环提高电磁波随钻测量信号传输距离的方法。

本发明提供一种利用金属环提高电磁波随钻测量信号传输距离的方法，包括以下步骤：

s1，在金属环电极的内表面涂布电绝缘层；

s2，将步骤s1的金属环电极套设在套管的外侧，并将所述金属环电极与电缆连接；

s3，将所述套管下入到钻井的一定位置；

s4，所述套管设置完成后，注水泥浆固井，并将电缆封固在井内；

s5，布置地面信号接收装置，当所述金属环电极的数量为一个时，将地面信号接收装置的一端通过电缆与金属环电极连接，将地面信号接收装置的另一端通过电缆与接地电极连接，接地电极插入地面；当所述金属环电极的数量为两个时，将地面信号接收装置的一端通过电缆与位于套管下部的金属环电极连接，将地面信号接收装置的另一端通过电缆与位于套管上部的金属环电极连接；

s6，所述地面信号接收装置通过测量金属环电极与接地电极之间的电位差或测量两个金属环电极之间的电位差接收井下的电磁波信号。

进一步地，步骤s1中，所述电绝缘层采用耐高温绝缘漆或绝缘胶与金刚石混合材料喷涂而成。

进一步地，所述耐高温绝缘漆的喷涂方式为采用毛刷均匀涂布2遍，所述绝缘胶与金刚石混合材料中金刚石颗粒与绝缘胶的体积比为1:2～1:5，金刚石颗粒的粒度为100～200目。

进一步地，所述金属环电极为铸铁卡箍装置，所述铸铁卡箍装置的环宽为1～10cm，高度为1～20cm，所述铸铁卡箍装置上设有螺栓，通过紧固螺栓使铸铁卡箍装置套设在套管的外侧。

进一步地，步骤s3中，将套管下入到距固井段底部的0～100m处或距井口8～1000m处。

进一步地，步骤s5中，所述接地电极距离井口的距离为50～100m，所述接地电极插入地面的深度为0.1～10m。

进一步地，所述地面信号接收装置连接计算机，所述地面信号接收装置将接收到的电磁波信号发送到计算机，所述计算机接收到电磁波信号后，根据电磁波信号处理与显示井底测量得到的信息。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

1、本发明提供的方法操作简单，成本低廉，用套管外接金属环电极将电缆牵引至固井段底部即可，易于实现现场应用；

2、本发明提供的方法通过采用金属环电极将传统的设置在地面上的电极设置在井下，应用于电磁波随钻测量中，可以缩短接地电极与井下信号发射装置的距离，同时增加地面信号接收装置两极间的距离，可有效地提高地面接收信号强度，从而提高电磁波随钻测量信号的传输距离。

附图说明

图1是本发明一种利用金属环提高电磁波随钻测量信号传输距离的方法的流程示意图。

图2是本发明实施例1的电磁波随钻测量系统示意图。

图3是本发明实施例2的电磁波随钻测量系统示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1，本发明的实施例提供了一种利用金属环提高电磁波随钻测量信号传输距离的方法，包括以下步骤：

步骤s1，在金属环电极的内表面涂布电绝缘层，电绝缘层采用耐高温绝缘漆或绝缘胶与金刚石混合材料喷涂而成，其中，耐高温绝缘漆选用广州亦纳新材料科技有限公司的gn-203a、gn-203aw、gn-203b或gn-203c系列涂料中的任一种，喷涂时采用软硬中等的毛刷均匀涂布2遍，一遍实干后即可喷涂下一遍；绝缘胶与金刚石混合材料中金刚石颗粒与绝缘胶的体积比为1:2～1:5，金刚石颗粒的粒度为100～200目，绝缘胶长时间耐高温不低于200℃，电绝缘层中绝缘胶选用jl-510聚力耐高温200度环氧树脂ab胶、jl-528聚力耐280度高温环氧ab胶、jl-6103聚力耐400度高温胶、jl-6134聚力耐高温金刚石胎体粘接胶、jl-747聚力耐450度高温密封胶或jl-908聚力耐高温电子导热密封胶中的任一种。

步骤s2，将金属环电极套设在套管的外侧与套管绝缘，并将金属环电极与电缆连接。

一实施例中，采用铸铁卡箍装置作为金属环电极，铸铁卡箍装置上设有螺栓，在铸铁卡箍装置的内表面涂布电绝缘层后，将其套设在套管的外侧并紧固螺栓保证不掉落，铸铁卡箍装置的内径略大于所用套管的外径，环宽为1～10cm，高度为1～20cm，外径小于套管扶正器的外径，以减少在电缆下入过程中铸铁卡箍装置以及电缆的磨损。

步骤s3，将套管下入到距固井段底部的0～100m处或距井口8～1000m处，同时牵引电缆到达井下指定位置，该井下指定位置为金属环电极所在的高度。

步骤s4，套管设置完成后，注水泥浆固井，并将电缆封固在井内。

步骤s5，布置地面信号接收装置，当使用的金属环电极的数量为一个时，将地面信号接收装置的一端通过电缆与金属环电极连接，金属环电极距离固井段底部0～100m，将地面信号接收装置的另一端通过电缆与接地电极连接，将接地电极深插入地面，深度为0.1～10m；当使用的金属环电极的数量为两个时，将地面信号接收装置的一端通过电缆与位于套管下部的金属环电极连接，将地面信号接收装置的另一端与位于套管上部的金属环电极连接，位于套管下部的金属环电极设置在距固井段底部的0～100m处，位于套管上部的金属环电极设置在距井口的8～1000m处，且位于套管上部的金属环电极与位于套管下部的金属环电极之间的距离不小于10m。

步骤s6，电磁波随钻测量系统工作时，地面信号接收装置通过测量金属环电极与接地电极之间的电位差或测量两个金属环电极之间的电位差接收井下的电磁波信号，地面信号接收装置连接计算机，地面信号接收装置将接收到的电磁波信号发送到计算机，计算机接收到电磁波信号后，根据电磁波信号处理与显示井底测量得到的信息。

下面结合实施例对本发明提供的方法进行详细说明。

实施例1：

参考图2，选用一个铸铁卡箍装置1，在铸铁卡箍装置1的内表面涂布电绝缘层，然后将铸铁卡箍装置1牢固套设在套管2的外侧，并将铸铁卡箍装置1与电缆的一端连接；将套管2下入到距固井段底部的80m处，同时牵引电缆到达铸铁卡箍装置1所在的高度；在套管2设置完成后注水泥浆固井，将电缆封固在井内；布置地面信号接收装置4，将地面信号接收装置4的一端通过电缆与铸铁卡箍装置1连接，地面信号接收装置4的另一端通过电缆与离井口50～100m的接地电极3连接，接地电极3深插入地面6m；电磁波随钻测量系统工作时，井下发射短节6的发射器件的激励源以绝缘短节为阻隔，在发射短节6、上部钻柱7、地层和下部钻柱中形成电流回路；围绕电流回路产生的磁场以电磁波的形式传递井下信息，地面信号接收装置4通过测定套管2的外接铸铁卡箍装置1与接地电极3之间的电位差来接收电磁波信号，并由计算机5处理与显示井底测量所得的信息。

实施例2：

参考图3，选用两个铸铁卡箍装置1，在铸铁卡箍装置1的内表面涂布电绝缘层，将两个铸铁卡箍装置1分别牢固套设在套管2的外侧，两个铸铁卡箍装置1的竖直距离为50m，然后将两个铸铁卡箍装置1分别与两根电缆连接；将套管2下入到距固井段底部的65m处，同时牵引两根电缆分别到达两个铸铁卡箍装置1所在的位置；在套管2设置完成后注水泥浆固井，将两根电缆封固在水泥环中；布置地面信号接收装置4，将地面信号接收装置4的一端通过电缆与位于套管下部的铸铁卡箍装置1连接，地面信号接收装置4的另一端通过电缆与位于套管上部的铸铁卡箍装置1连接；电磁波随钻测量系统工作时，井下发射短节6的发射器件的激励源以绝缘短节为阻隔，在发射短节6、上部钻柱7、地层和下部钻柱中形成电流回路；围绕电流回路产生的磁场以电磁波的形式传递井下信息，地面信号接收装置4通过测定两个铸铁卡箍装置1之间的电位差来接收电磁波信号，并由计算机5处理与显示井底测量所得的信息。

本发明提供的方法操作简单，成本低廉，用套管外接金属环电极将电缆牵引至固井段底部即可，易于实现现场应用；本发明提供的方法通过采用金属环电极将传统的设置在地面上的电极设置在井下，应用于电磁波随钻测量中，可以缩短接地电极与井下信号发射装置的距离，同时增加地面信号接收装置两极间的距离，可有效地提高地面接收信号强度，从而提高电磁波随钻测量信号的传输距离。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。