第一章 绪论
§1.1 论文的来源
欠平衡钻井技术已成为二十一世纪钻井的一种趋势，由于目前泥浆脉冲式MWD不适合在欠平衡钻井中使用，而电磁波式MWD对泥浆的要求不高，所以引进开发适合中国国情的电磁波式MWD迫在眉捷。
本课题为中国地质大学（武汉）、北京合康科技发展有限公司联合引进俄罗斯沙玛拉地平线公司电磁波式MWD项目及科学钻探国家专业实验室2006年开放课题—电磁波式MWD信号传输特性研究的重要组成部分。
§1.2 论文研究的目的和意义
自2003年以来，中国成为居美国之后的第二大石油消费国。2005年我国进口原油1.27亿吨，进口量仍居美国、日本之后，继续成为世界第三大原油进口国。2006年我国原油进口量达到1.45亿吨,专家预测2007年中国的石油进口量为1.55亿吨。在当前形势下，加速我国石油工业发展，提高国产石油产量，加强石油战略储备，已成为我国政府和人民关注的热点。“十一五规划建议”明确提出要加强国内石油天然气勘探开发，增强资源的地质储量，规范开发秩序，实行合理开采和综合利用，健全资源有偿使用制度，积极扩大资源开发和技术利用的国际合作。同时建议在工程技术和软件、装备研发领域提出要发展欠平衡钻井、气体钻井和水平井技术，稳定并加大研发顶驱、成套测井装备等核心技术产品[1～7]。
基于目前能源的严峻形势，我国必须采取积极有效的措施发展石油钻采新技术，提高石油产量。然而，我国大部分油田处于开发后期，油层已动用多年，目的层压力普遍偏低，在钻井过程中，由于钻井液密度远远大于储层压力系数，长时间的钻井液浸泡，造成严重的油层污染。如何有效开发低压、低渗油气田，避免在钻井过程中造成油层污染，甚至造成永久性污染，避免钻井过程中的井漏、压差卡钻等问题是各油田急待解决的课题[8～9]。欠平衡钻井能有效的解决上述问题，另外运用该技术还可以降低完井成本和及时发现油气、提前生产油气，提高油气采收率 [10～14]。
然而，欠平衡技术钻进定向井、水平井以及大位移井存在一个问题，即如何实时采集钻井过程中的井眼轨迹参数。过去作业者采用不同的方式采集和分析井下数据，以便对该油层进行分析得出结论，其中国内占主导地位的泥浆脉冲式MWD系统采用水力信息通道，通信的结果可靠，但对钻井液有严格的要求（含砂量＜1%～4%，含气量7%），且对含气量特别敏感。在应用欠平衡钻井技术钻井时，所采用的循环介质通常为氮气、天然气、雾、泡沫和充气钻井液，气体的可压缩性导致压力脉冲信号变形使地面很难检测到正确的信号[15～17]。欠平衡井具有常规钻井不可比拟的优势，但是此技术在定向井、水平井、大位移井中的应用却发展缓慢，究其原因之一是泥浆脉冲式MWD不适于欠平衡钻井使用的循环介质中工作，目前国内在采用欠平衡钻井技术钻定向井、水平井、大位移井时，获得井眼轨迹参数方法有两个：一是，必须停钻采用电子单点、多点测斜仪；二是，采用有缆式随钻测斜仪；这两种方法费时费力[18～20]。电磁波式MWD（又可称之为EM-MWD）是通过发射电磁波到地面的天线获取返回的数据，天线捕捉到的信息为代码，信息代码又通过通信线传送给安装在钻机上的电磁遥测随钻测量设备。电磁波式MWD工具不会受流量、固相含量和流体其它性能影响。系统由于对钻井液没有严格的要求，因此电磁波式MWD在欠平衡钻井的应用具有较大的发展空间。
电磁波式MWD工具不会受流量、固相含量和其它流体的性能等影响，主要是指它可以不借助钻井介质为信号通道。电磁波式MWD仪器中间通过电隔离器绝缘，发射的信号以钻杆柱为一路，地层为一路在地表形成回路，地面接收装置接收信号进行解码。向地层传播的这一路信号必须首先穿透环空介质，再向地层中传播。目前，国内欠平衡钻井广泛采用泡沫钻井液，电磁波式MWD发射的电磁波信号能否穿透环空中的泡沫介质再向地层中传播还没有研究。本课题主要研究环空欠平衡泡沫钻井液影响电磁波MWD信号向地层透射的机理，为电磁波式MWD适用于欠平衡泡沫钻井的可行性提供理论依据。
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