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[摘 要]近年来，随着无线随钻测量技术的应用领域不断扩大，不仅测量传输通道推陈出新且随钻测量的参数不断增多，大力发展无线随钻测量技术是当前钻井测试技术发展的一个主要关注方向。本文简要介绍了无线随钻测量技术的基本传输方式，阐述了国内外部分无线随钻测量技术的研究进展和仪器的应用特点，并分析了无线随钻测量技术今后的发展趋势。
[关键词]随钻测量；应用现状；发展趋势
中图分类号：TE27 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）39-0066-01
1 无线随钻测量仪器的基本分类
随钻测量技术主要通过无线随钻测斜仪完成测量数据传输。它与有线随钻测斜仪的主要区别在于井下测量数据以无线方式传输。无线随钻测量技术按传输通道分为泥浆脉冲、电磁波、声波等方式。其中泥浆脉冲和电磁波方式已经应用到生产实践中，以泥浆脉冲式使用最为广泛。
1.1 泥浆脉冲传输方式
1.1.1 连续波方式
连续波脉冲发生器的转子在泥浆的作用下产生正弦压力波，由井下探管编码后的测量数据通过调制系统控制的定子相对于转子的角位移使这种正弦或余弦压力波在时间上出现相位移或角位移。在地面连续地检测这些相位或频率的变化，并通过译码、计算得到测量数据，。其优点是：数据传输速度快、精度高。
1.1.2 脉冲方式
脉冲方式分为正脉冲方式与负脉冲方式，正脉冲方式利用泥浆正脉冲发生器的针阀与小孔的相对位置改变泥浆流道在此的截面积，从而引起钻柱内部泥浆压力的升高。负脉冲方式中，泥浆负脉冲发生器需要安装在专用的无磁短节中使用，开启泥浆负脉冲发生器的泄流阀，可使钻柱内的泥浆经泄流阀与无磁钻铤上的泄流孔流到井眼环空，从而引起钻柱内部泥浆压力降低。
1.2 电磁波传输方式
电磁波信号传输主要是依靠地层介质来实现的。井下仪器将测量的数据加载到载波信号上，测量信号随载波信号由电磁波发射器向四周发射。地面检波器在地面将检测到的电磁波中的测量信号卸载并解码、计算，得到实际的测量数据。
1.3 声波传输
声波传输是通过钻杆来传输声波或地震信号的传输方法，该系统利用声波传播机理来工作。声波遥测能显著提高数据传输率，使随钻数据传输率提高一个数量级。声波遥测和电磁波遥测一样，不需要通过泥浆循环，但需在钻杆柱内每隔一段距离需安装一个中继站。声学信息通道也有缺陷，例如传送信号衰减快、信息量少，井眼产生的信号强度低，钻井设备产生噪声波干扰等。
2 无线随钻测量技术发展现状
无线随钻测量及其相关技术发展迅速，应用领域不断扩大，总体趋势是从有线随钻逐渐过渡到无线随钻测量。目前国外公司已致力于开发适应恶劣环境下（高温、高压、剧烈振动，磁干扰等）的无线随钻测量技术仪器。斯伦贝谢公司用其新的回收式SlimPulse-MWD 系统解决了深水平井作业面临的高温、高压两大难题；Precision Drilling Computalog 公司的恶劣环境HEL-MWD系统已在墨西哥和美国进行了广泛的现场试验，在泥浆密度高达1.87g/cm3，井下温度超过170 ℃的井中成功作业；威德福公司开发出的电磁随钻测量系统TrendSET，能满足欠平衡环境下的恶劣钻井条件要求或过平衡应用的一些基本要求，该系统可在高阻层、无水层或盐层区域工作，地面测量系统能识别并过滤较弱信号，具有较强的深井工作能力；美国PathFinder能源服务公司研发的重力MWD系统。该系统是一纵抗干扰测量系统，对测量时的井下移动很不敏感，允许用于陀螺测量不能正常工作的环境。
国内无线随钻测量技术现今仍处于引进、消化、吸收国外先进技术的路线为主，近年来也只有国内几家科研院所以及极少数公司致力于研发无线随钻测量技术，形成自主知识产权极少。2000年初，中国石油勘探开发研究院钻井所曾牵头，进行技术攻关，研制了新型正脉冲无线随钻测量系统CGMWD；胜利油田曾引进俄罗斯ZTS-172M电磁波无线随钻测量系统以及HALLIBURTON公司的DWD系统进行了性能测试；北京海蓝科技发展有限公司自行设计开发出的泥浆脉冲随钻测斜仪（YST-48X）系统，具有外径小，重量轻，易损件少，可打捞，價格低等优点；北京普力门科技发展有限公司的PMWD系统，采用旋转阀式脉冲发射系统、采用了高精度、耐震的石英加速度计和磁通门，保证了高测量精度、高可靠性。
3 无线随钻测量技术的发展趋势
目前无线随钻测量技术在解决仪器的可靠性、数据传输技术等方面，将会朝以下几个方面发展：（1）需要开发满足不同条件的各种尺寸的无线随钻测量仪器以适应钻井工程实用井眼尺寸的客观需求；（2）近钻头测量的设计。随钻测量越靠近钻头，测量结果越有利于轨迹测量，提高目的层中靶率；（3）无线随钻测量仪器可靠性增强。随着巨量存储芯片和抗高温高压电子元器件的出现，将能制造出更能适应钻井环境强振动、高温和高压的无线随钻测量仪器，以适应不同钻井环境下的随钻测量施工；（4）数据传输率进一步提高。提高数据传输率是日益增多的井下信息量的客观需求。泥浆脉冲传输、声波传输、电磁波传输、光纤传输技术的改进，还有许多技术上的难点要突破。（5）目的层的复杂性对仪器测量精度的要求越来越高，因此只有致力于高精度测量传感器的开发应用，才能满足钻井工程的要求。
4 结论与建议
（1）无线随钻测量仪器是一系列集钻井、机械、自动控制、材料等多学科为一体的高新技术产品。国内近年来虽兴起研发热潮，但仍需借鉴国外先进的无线随钻测量技术。因此，大力发展具有自主知识产权的无线随钻测试仪器，缩短与国际先进水平的差距，提升技术服务的整体水平和核心竞争力乃当务之急。
（2）要充分利用国内已有的无线随钻测量技术和仪器研发能力，求竞争也要进行合作，共同研究，共同发展，在认真总结研究过程中的经验教训的基础上，使目前的研究工作有一个较高的起点，实现跨越式发展。
参考文献
[1] 张辛耘，王敬农，郭彦军.随钻测井技术进展和发展趋势[J].测井技术，2006（4）.
[2] 张涛，鄢泰宁，卢春华.无线随钻测量系统的工作原理与应用现状[J].西部探矿工程，2005（2）.
[关键词]随钻测量；应用现状；发展趋势
中图分类号：TE27 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）39-0066-01
1 无线随钻测量仪器的基本分类
随钻测量技术主要通过无线随钻测斜仪完成测量数据传输。它与有线随钻测斜仪的主要区别在于井下测量数据以无线方式传输。无线随钻测量技术按传输通道分为泥浆脉冲、电磁波、声波等方式。其中泥浆脉冲和电磁波方式已经应用到生产实践中，以泥浆脉冲式使用最为广泛。
1.1 泥浆脉冲传输方式
1.1.1 连续波方式
连续波脉冲发生器的转子在泥浆的作用下产生正弦压力波，由井下探管编码后的测量数据通过调制系统控制的定子相对于转子的角位移使这种正弦或余弦压力波在时间上出现相位移或角位移。在地面连续地检测这些相位或频率的变化，并通过译码、计算得到测量数据，。其优点是：数据传输速度快、精度高。
1.1.2 脉冲方式
脉冲方式分为正脉冲方式与负脉冲方式，正脉冲方式利用泥浆正脉冲发生器的针阀与小孔的相对位置改变泥浆流道在此的截面积，从而引起钻柱内部泥浆压力的升高。负脉冲方式中，泥浆负脉冲发生器需要安装在专用的无磁短节中使用，开启泥浆负脉冲发生器的泄流阀，可使钻柱内的泥浆经泄流阀与无磁钻铤上的泄流孔流到井眼环空，从而引起钻柱内部泥浆压力降低。
1.2 电磁波传输方式
电磁波信号传输主要是依靠地层介质来实现的。井下仪器将测量的数据加载到载波信号上，测量信号随载波信号由电磁波发射器向四周发射。地面检波器在地面将检测到的电磁波中的测量信号卸载并解码、计算，得到实际的测量数据。
1.3 声波传输
声波传输是通过钻杆来传输声波或地震信号的传输方法，该系统利用声波传播机理来工作。声波遥测能显著提高数据传输率，使随钻数据传输率提高一个数量级。声波遥测和电磁波遥测一样，不需要通过泥浆循环，但需在钻杆柱内每隔一段距离需安装一个中继站。声学信息通道也有缺陷，例如传送信号衰减快、信息量少，井眼产生的信号强度低，钻井设备产生噪声波干扰等。
2 无线随钻测量技术发展现状
无线随钻测量及其相关技术发展迅速，应用领域不断扩大，总体趋势是从有线随钻逐渐过渡到无线随钻测量。目前国外公司已致力于开发适应恶劣环境下（高温、高压、剧烈振动，磁干扰等）的无线随钻测量技术仪器。斯伦贝谢公司用其新的回收式SlimPulse-MWD 系统解决了深水平井作业面临的高温、高压两大难题；Precision Drilling Computalog 公司的恶劣环境HEL-MWD系统已在墨西哥和美国进行了广泛的现场试验，在泥浆密度高达1.87g/cm3，井下温度超过170 ℃的井中成功作业；威德福公司开发出的电磁随钻测量系统TrendSET，能满足欠平衡环境下的恶劣钻井条件要求或过平衡应用的一些基本要求，该系统可在高阻层、无水层或盐层区域工作，地面测量系统能识别并过滤较弱信号，具有较强的深井工作能力；美国PathFinder能源服务公司研发的重力MWD系统。该系统是一纵抗干扰测量系统，对测量时的井下移动很不敏感，允许用于陀螺测量不能正常工作的环境。
国内无线随钻测量技术现今仍处于引进、消化、吸收国外先进技术的路线为主，近年来也只有国内几家科研院所以及极少数公司致力于研发无线随钻测量技术，形成自主知识产权极少。2000年初，中国石油勘探开发研究院钻井所曾牵头，进行技术攻关，研制了新型正脉冲无线随钻测量系统CGMWD；胜利油田曾引进俄罗斯ZTS-172M电磁波无线随钻测量系统以及HALLIBURTON公司的DWD系统进行了性能测试；北京海蓝科技发展有限公司自行设计开发出的泥浆脉冲随钻测斜仪（YST-48X）系统，具有外径小，重量轻，易损件少，可打捞，價格低等优点；北京普力门科技发展有限公司的PMWD系统，采用旋转阀式脉冲发射系统、采用了高精度、耐震的石英加速度计和磁通门，保证了高测量精度、高可靠性。
3 无线随钻测量技术的发展趋势
目前无线随钻测量技术在解决仪器的可靠性、数据传输技术等方面，将会朝以下几个方面发展：（1）需要开发满足不同条件的各种尺寸的无线随钻测量仪器以适应钻井工程实用井眼尺寸的客观需求；（2）近钻头测量的设计。随钻测量越靠近钻头，测量结果越有利于轨迹测量，提高目的层中靶率；（3）无线随钻测量仪器可靠性增强。随着巨量存储芯片和抗高温高压电子元器件的出现，将能制造出更能适应钻井环境强振动、高温和高压的无线随钻测量仪器，以适应不同钻井环境下的随钻测量施工；（4）数据传输率进一步提高。提高数据传输率是日益增多的井下信息量的客观需求。泥浆脉冲传输、声波传输、电磁波传输、光纤传输技术的改进，还有许多技术上的难点要突破。（5）目的层的复杂性对仪器测量精度的要求越来越高，因此只有致力于高精度测量传感器的开发应用，才能满足钻井工程的要求。
4 结论与建议
（1）无线随钻测量仪器是一系列集钻井、机械、自动控制、材料等多学科为一体的高新技术产品。国内近年来虽兴起研发热潮，但仍需借鉴国外先进的无线随钻测量技术。因此，大力发展具有自主知识产权的无线随钻测试仪器，缩短与国际先进水平的差距，提升技术服务的整体水平和核心竞争力乃当务之急。
（2）要充分利用国内已有的无线随钻测量技术和仪器研发能力，求竞争也要进行合作，共同研究，共同发展，在认真总结研究过程中的经验教训的基础上，使目前的研究工作有一个较高的起点，实现跨越式发展。
参考文献
[1] 张辛耘，王敬农，郭彦军.随钻测井技术进展和发展趋势[J].测井技术，2006（4）.
[2] 张涛，鄢泰宁，卢春华.无线随钻测量系统的工作原理与应用现状[J].西部探矿工程，2005（2）.