LWD无线随钻测量仪器工作状态下EWR极值问题研究

[摘 要]LWD是依靠电磁波电阻率EWR（Electromagnetic Wave Resistivity）仪器来测量地层电阻率，EWR的探测深度与仪器的发射线圈和接收线圈的距离、测量方法、发射频率、地层真实电阻率等许多因素有关，通过实时传输的地层电阻率、伽马数据，与临井数据进行对比，进行地层识别，准确地预测目的层，指导钻井的施工。但是，LWD工作时，由于多种因素会造成EWR测量值出现极值、No Resp、Bus Off等现象，形成测量误差。本文简要介绍了电磁波电阻率（EWR）的结构和工作原理，以两口问题井为例，讨论在施工过程中发生EWR数值为极值时问题处理步骤，以尽快解决问题，减少测量误差。

[关键词]LWD；EWR；电阻率极大值；电阻率极小值

中图分类号：P204 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）36-0347-01

1 EWR结构和原理

1.1 EWR结构

EWR主要由发射和接收两部分组成，发射部分主要由发射电路模块和四个发射线圈组成，接收部分主要由接收电路模块和两个接收线圈组成。四个发射线圈和两个接收线圈分别安置在玻璃纤维做成的保护环下面，然后用环氧树脂密封固定在外部短节的环型沟槽内。发射电路模块内置两个振荡器，由发射线圈连续不断地向外发射频率为1MHz和2MHz的电磁波信号。接收电路模块由接收模块、电源模块和微处理/通讯模块组成。接收模块用来放大接收的射频信号，有一个相位精密度测量器和一个RMS电路，相位精密度测量器产生的直流电压信号与近、远接收线圈检测到的射频信号的相位移成正比，而RMS电路产生的直流电压信号与近、远接收线圈检测到的射频信号的幅度衰减成正比，这两个直流电压信号再送到微处理/通讯模块进行处理和校正。微处理/通讯模块对数据进行读取、校正和存储，并且把相位移和幅度衰减的模拟信号转换为数字信号进行处理。

1.2 EWR工作原理

EWR采用的测量原理是相位移测量法、幅度衰减测量法或组合电阻率测量法。其中，在FEWD施工过程中，通过泥浆压力信号，将利用相位移测量法测量到的地层深相位电阻率EDP（EWRDeepPhase）传输到地面，指导钻井施工[2]。相位移测量法工作原理如下：当电磁波的频率一定时，电磁波在地层中的传播速度可以表示为单位时间内传送的波长，换句话说就是相位移。在随钻电磁波电阻率的测量仪器中人们通常用相位移描述传播速度。当EWR发射的电磁波信号在地层中传播时，它的两个接收线圈之间接收的电磁波信号就会有相位移产生，不同的地层就会有不同的相位移。

2 问题井实例

2.1 营2-平4井施工中EDP极大值问题

2.1.1 问题描述：在营2-平4的LWD施工过程中，当井深在2874m时，实时测得的EDP突然出现极大值2000ohmm，坚持将此单根打完，发现电阻率仍旧为极大值。

2.1.2 问题探索：（1）查看临井资料，查得该地层为泥岩构造，不应该出现2000ohmm的电阻率极大值。通过观察机械钻速及伽马曲线，发现机械钻速与自然伽马数值变化不是很大，故地层应无太大发生变化，深电阻率值不应该突然出现极大值。因此可以排除地层变化原因导致上述现象。（2）由于数据是通过钻井液压力脉冲传播，并采用曼彻斯特解码技术，如果井队泵上水不好，易造成泵压不稳，导致数据解码错误。通过查看压力信号波形，发现其较稳定，不存在泵压不稳定现象，排除解码错误的原因。（3）通过查看数据库，电阻率数值是由2ohmm直接增到2000ohmm，不存在渐变过程（如图1）。由此估计FEWD电阻率短节发生故障，导致极大值的出现。

（4）通知司钻，上提2个单根，开泵复测之前井段，发现测得的电阻率值仍为2000ohmm，而钻遇该地层时，电阻率仅为2ohmm左右，由此确定电阻率短节出现故障，无法正常工作。

2.1.3 问题分析：起钻后读取LWD内存储数值，发现深、中、浅、极浅四相电阻率均出现极大值。对该LWD进行测试，在EWR测试报告中发现四相电阻率均出现位移飘红，超出正常范围。在电阻短节工作记录本中发现，该短节的累计工作时间为51小时，未达到300小时的检修时间。该短节返回车间进行维修，将EWR短节取出后，发现其内有泥浆进入。

2.2 垦71-平6井施工中EDP极小值问题

2.2.1 问题描述：在垦71-平6的FEWD施工过程中，当施工井深到达1907m时，实时深相电阻率EDP突然出现极小值（小于0.2ohmm）异常。

2.2.2 问题探索：（1）查看临井资料，查得该区域不应存在极小值地层。通过察看机械钻速，发现机械钻速变化较大，但此时已经进层，所以机械钻速变化为正常现象；察看自然伽马曲线，数值变化不大，说明不存在特殊地层。（2）压力信号波形正常，排除泵异常导致压力信号突然变化导致的错误解码。（3）通过观察深相电阻率（EDP）曲线，发现电阻率数值有正常到极小值变化为突然变化。（4）通知司钻，上提2个单根，开泵复测之前电阻率正常的井段，发现测得的电阻率值为极小值，由此确定电阻率短节出现故障，无法正常工作。

2.2.3 问题分析：起钻读取LWD内存储数值，发现深、中、浅、极浅四相电阻率均出现极小值（如图6）。现场进行测试，发现四相电阻率位移飘红，超出正常范围（如图8）。该LWD上井前使用时间累计已经达230小时，已经超出原规定的200小时，但是未达到新规定的300小时，未被提前检修。

3 结论

1）在现场施工过程中出现极值问题，应采用正确的方法进行分析确认，从多个方面来考虑，沉着应对。2）目前我们的仪器随着年限的增加，施工时出现的问题也有增多的趋势，因此仪器的维护和保养变得重要，建议将仪器的维护时间缩短。3）现场施工人员应及时与仪器维护人员相互有效沟通，尽量消除因仪器问题而引起的不必要的误工。

参考文献

[1] 黄明泉.电磁波电阻率（EWR）在井眼轨迹控制中的应用。石油钻探技术，2003.6；31（3）.

[2] 刘西林.地质导向无线随钻测量仪器FEWD现场施工常见问题探讨。石油钻探技术，2005.7；3.