国内电磁波随钻测量系统(EM—MWD)研制获得成功

随钻测量

第七章随钻测量 随钻测量（Measurement While Drilling）简称MWD，是定向钻进中一种先进的技术手段，可以不间断定向钻进而测量近钻头孔底某些信息，并将信息即刻传送到地表的过程。随着技术的进步，现代随钻测量已发展为随钻测井（Logging While Drilling），简称LWD，不仅可以监控定向钻进，还可以进行综合测井，获取信息的种类有： （1）定向数据(井斜角，方位角，工具面角)； （2）地层特性(伽马射线，电阻率测井记录)； （3）钻井参数(井底钻压，扭矩，每分钟转数)。 传感器是装在作为下部钻具组合整体的一部分的特殊井下仪器中。井下仪器中还有一个发射器，通过某种遥测信道将信号发送到地面。目前使用的最普通的遥测信道是钻柱内的钻井液柱。信号在地面上被检测到后，经过译码和处理，就按方便和可用的方式提供所需的信息。图7-1示出了MWD系统的主要部分。MWD的最大优点是它使司钻和地质工作者实时地“看”到井下正在发生的情况，从井底测量参数到地面接收到数据只延误几分钟，所以可以改善决策过程。 图7-1 MWD系统概况 尽管MWD的概念不是新的，但只是在近几年钻井技术的进步才使之成为现实。30年代出现的电测技术对鉴别和评价地层起了很大作用。但是，它的主要缺点是必须在起出钻柱后才能使用电缆下井。等到实际测井时，由于钻井液浸入的影响，妨碍了地层真实特性的测量。当钻头钻穿不同地层时，由于没有确定的方法辨别出岩性的变化，—些重要的层位可能没有检测到。有时，后来的电测显示出错过了油层段顶部的取心点，或是钻头钻得过深钻到了产油层下部的水层中。钻井液测井和监测钻速虽可指供一些井底情况，但由于要等到岩屑循环到地面的时间延误使这一过程效率太低。所以，需要一种能够在钻井时瞬时而连续地监测地层的系统。对这一系统有如下要求： (1)坚固可靠的传感器，可在钻进动态条件下在钻头处或钻头附近测量需要的数据； (2)将资料传送到地面的方法简单有效； (3)可以方便地在任何钻机上安装并操作的系统，对正常钻进作业影响不大；

传输线上电磁波的参数测量

实验1 传输线上电磁波的参数测量 1.1实验设置的意义 对电磁波的理性和感性认识，是学习射频、微波理论和技术的首先要解决好的一个基本问题，目前多媒体技术的发展已经容易给出电磁波具体而生动的图像。尽管如此，电磁波对许多人而言．仍然还是看不见摸不着的抽象概念。本实验的主要意义，首先在于使学生认识到通过实验．不仅仅能测出电磁渡的振幅随时间的变化，而且能通过实验测出电磁波的振幅随空间的变化，从而认识到电磁波也具有波动过程的一般特征，它的频率和波长都是可以用频谱分析仪测量的。 射频测量系统根据给定的测量任务和所采用的测量方法可以用一些分立的测量仪器和辅助元件来组成；也可以根据某种成熟的测量方法构成一种现成的成套测量设备，只要接入待测件就可以组成一个完整的测量系统。对传输线上波的测量用一般实验方法能测量的驻波比可达50左右。至于测量大于100的驻波比，必须采用特殊的方法。由于频谱仪具有高灵敏度、宽动态范围的特点，所以用频谱仪作为指示器就能测量高达1000左右的驻波比。 通过对微带传输线上波的测量，原则上可以得出与专用的微波测量线相同的结果。这对分析理解传输线上的波过程，了解在射频、微波领域有重要作用的驻波测量技术也有很重要的指导意义。 1.2实验目的 ●用频谱分析仪测量传输线上电磁波的频率和波长。 ●测量驻波信号的波腹、波节、反射系数、驻波比。 1.3实验原理 对于具有分布参数的均匀传输线，采用分布参数电路分析方法，即把传输线作为分布参数电路处理，得到传输线的单位长度电阻、电感、电容和电导组成的等效电路，然后根据基尔霍夫定律导出传输线方程。从传输线方程的解进而研究波沿给定传输线传播的全部特性。

随钻电磁波传播电阻率测井

4地层倾角对随钻电阻率测井的影响 范宜仁等2013年发表文章“倾斜各向异性地层随钻电磁波响应模拟”，文中通过坐标变换的方法，基于柱坐标系时域有限差分（FDTD）模拟和分析了倾斜各向异性地层随钻电磁波响应。为了研究各向异性系数对相位（幅度）电阻率的影响，模拟了不同各向异性系数条件下倾斜地层随钻电磁波测井响应，模拟结果表明：当地层倾角小于30°时，不同水平电阻率条件下，各向异性系数对视电阻率影响较小，随钻电磁波视电阻率主要反映地层水平电阻率；随地层倾角增大，视电阻率受各向异性的影响增大，且地层水平电阻率越低，随钻电磁波测井响应受地层各向异性影响越大，相位电阻率比幅度电阻率更加敏感；当地层倾角较大时，随着各向异性系数增大，视电阻率甚至会超过垂直电阻率。为了研究不同发射频率对各向异性系数的敏感性，模拟了地层各向异性系数为√10，水平电阻率为0.5Ω·ｍ时不同地层倾角条件下随钻电磁波响应，模拟结果显示：随发射频率增大，视电阻率受各向异性影响增强，当地层倾角较大时，随钻电磁波视电阻率甚至会远远超过垂直电阻率。

夏宏泉等2008年发表文章“随钻电阻率测井的环境影响校正主次因素分析”，文中分析了随钻电阻率测井中地层倾角（或井斜角）等环境因素对测井结果的影响及其校正方法。在大斜度井和水平井测井中，大部分仪器的测量值要受到井斜角或地层倾角的影响，实测曲线出现“异常”和“变形”。在直井中，如果地层是水平的，则仪器测量的是水平电阻率。但如果仪器在钻开同样地层的水平井时，则测量电流会流过地层的水平面和垂直面，视电阻率测量值R a是水平电阻率R h和垂直电阻率R v合成的[3-6]。假设在水平井中地层存在各向异性，垂直层界面方向的电阻率为R v，平行层界面方向的电阻率为R h，径向上（与地层平行的方向）为宏观各向同性，可推导出地层视电阻率R a、R h、R v的关系为 ? R a=R?√cos2θ+sin2θλ? 式中，λ为地层电阻率的各向异性系数，λ=（R v/R h）0.5；θ为相对倾角，即井轴与地层面法线的相对夹角，可由井斜角和地层倾角求得。由此可见，地层视电阻率主要与地层电性各向异性系数和相对倾角有关，其值介于R h～（R v·R h）0.5之间。对于2MHz的随钻电阻率测井仪器，相对夹角在0°～30°时影响不大（即在直径中随钻视电阻率等于水平电阻率，可以忽略地层电性各向异性的影响），大于30°时相对夹角影响较大，则必须考虑各向异性的影响。各向异性影响很大程度取决于地层和井眼的相对角度。如忽略各向异性的影响，则在大斜度井中，R ps相位电阻率、R ad衰减电阻率测井曲线的差异可能导致错误的侵入剖面解释，这是因为2MHz电阻率仪器的这2种曲线在各向异性地层中的响应特征是不同的，在θ＞30°时，R ps曲线更多地反映垂向电阻率，从而导致2条曲线的分离。但是如果井眼垂直于地层，即使K值很大，它对随钻电阻率测井值无明显影响，2条曲线基本重合。此外，当相对夹角变大，即使各向异性系数不变，R ps和R ad曲线仍可出现明显的分离，因此2条电阻率曲线分离与否可以间接地指示地层的各向异性。

电磁辐射的测量基础知识

电磁辐射的测量基础知识 1、电磁场的远场和近场划分 电磁辐射源产生的交变电磁场可分为性质不同的两个部分，其中一部分电磁场能量在辐射源周围空间及辐射源之间周期性地来回流动，不向外发射，称为感应场；另一部分电磁场能量脱离辐射体，以电磁波的形式向外发射，称为辐射场。 一般情况下，电磁辐射场根据感应场和辐射场的不同而区分为近区场（感应场）和远区场（辐射场）。由于远场和近场的划分相对复杂，要具体根据不同的工作环境和测量目的进行划分，一般而言，以场源为中心，在三个波长范围内的区域，通常称为近区场，也可称为感应场；在以场源为中心，半径为三个波长之外的空间范围称为远区场，也可称为辐射场。 近区场通常具有如下特点： l 近区场内，电场强度与磁场强度的大小没有确定的比例关系。即：E1377H。一般情况下，对于电压高电流小的场源(如发射天线、馈线等)，电场要比磁场强得多，对于电压低电流大的场源(如某些感应加热设备的模具)，磁场要比电场大得多。 l 近区场的电磁场强度比远区场大得多。从这个角度上说，电磁防护的重点应该在近区场。 l 近区场的电磁场强度随距离的变化比较快，在此空间内的不均匀度较大。 远区场的主要特点如下： l 在远区场中，所有的电磁能量基本上均以电磁波形式辐射传播，这种场辐射强度的衰减要比感应场慢得多。 l 在远区场，电场强度与磁场强度有如下关系：在国际单位制中，E=377H，电场与磁场的运行方向互相垂直，并都垂直于电磁波的传播方向。l 远区场为弱场，其电磁场强度均较小 近区场与远区场划分的意义： 通常，对于一个固定的可以产生一定强度的电磁辐射源来说，近区场辐射的电磁场强度较大，所以，应该格外注意对电磁辐射近区场的防护。对电磁辐射近区场的防护，首先是对作业人员及处在近区场环境内的人员的防护，其次是对位于近区场内的各种电子、电气设备的防护。而对于远区场，由于电磁场强较小，通常对人的危害较小。 对我们最经常接触的从短波段30MHz到微波段的3000MHz的频段范围，其波长范围从10米到0.1米。 例：具体辐射源的近场（感应场区）与远场（辐射场区）（l = c / f） 频率 (f) 波长(l) 界限（3l） 50 / 60 Hz 电力 6000 / 5000 km 18000 / 15000 km

随钻电磁波电阻率测井的犄角效应

随钻电磁波电阻率测井的“犄角”效应 一、前言 近期，随钻电磁波电阻率测井资料中出现的一种被称为“犄角”的现象，引起了国内外专家教授、工程技术人员乃至地质家的关注，纷纷以极大的兴趣对其进行分析研究，发表文章介绍研究成果与认识，以期对其作出客观正确的阐述与解释。 目前，对于“犄角”的研究仍在深入进行中，对于它的认识和分析尽管不尽相同，甚至尚存争议，但对这一现象的破解必有积极的意义和作用。对“犄角”的地质和工程分析与应用更值得深入探讨与开发。 二、产生“犄角”效应的机理 对于“犄角”效应产生的机理，目前尚存在不同的见解与争论，在此无意参与其中，而仅以认识与分析问题的视角阐发一孔之见， 1、何为“犄角”效应 所谓“犄角”效应，是指井 眼轨迹以一定的交角进入地层 界面时，电磁波电阻率测井响应 在界面处产生的异常突变现象。 如图1所示，当井眼轨迹与 地层界面法线以θ角相交时在 地层界面处产生的“犄角”效应。 “犄角”一词来自英语“HORN” 有号角、角状物之意；其实古代 的号角也是牛角做的。这里是以牛角的形状形容电磁波电阻率测井响应的异常突变现象。 值得一提的是，有人把这一现象称为“极角”或“极化角”是不够妥当的，因为产生“犄角”效应的主要因素并非“极化”或“激化”问题。而是电磁波传播的边界效应与边值问题。 2、导致“犄角”产生的因素 究竟哪些因素导致“犄角”效应呢？一般认为有以下原因： A、地层界面两侧地层电阻率对比度。地层电阻率对比度越大，“犄角”效应越明显。 B、井眼轨迹与地层界面法线的交角大小。交角越大，“犄角”效应越明显。当然，当井眼轨迹一定时，交角大小与地层产状也有关系。 C、井眼尺寸（井径）大小及仪器外径与井壁之间的间隙大小。间隙越大，对“犄角”效应的影响越大。

北邮电磁波实验一

电磁波与微波测量实验 实验一——微波测量系统的使用 班级：2009211207 姓名：乔伟（报告）马戈姜然 序号：10 11 12

一、实验目的 (1)学习微波的基本知识； (2)了解微波在波导中传播的特点，掌握微波基本测量技术； (3)学习用微波作为观测手段来研究物理现象。 二、实验仪器 它主要由微波信号源、波导同轴转换器、E-H面阻抗双路调配器、测量线和选频放大器主要部分组成。下面分别叙述各部分的功能和工作原理，其它一些微波元器件我们将在以后的实验中一一介绍。 1．微波信号源 1.1基本功能 1.1.1提供频率在8.6～9.6GHz范围连续可调的微波信号。 1.1.2该信号源可提供“等幅”的微波信号，也可工作在“脉冲”调制状态。本系统实验中指示器为选频放大器时，信号源工作在1KHz “”方波调制输出方式。 1.2.1熟悉选频放大器的使用 1.2.2熟悉谐振腔波长计的使用方法 本实验采用了吸收式波长计测量信号频率，为了确定谐振频率，用波长计测出微波信号源的频率。具体方法是：旋转波长表的测微头，当波长表与被测频率谐振时，将出现吸收峰。反映在检波指示器上的指示是一跌落点，此时，读出波长表测微头的读书，再从波长表频率与刻度曲线上查出对应的频率。 2．波导同轴转换器 2.1基本功能 提供从同轴输入到波导输出的转换。 2.2工作原理 波导同轴转换器是将信号由同轴转换成波导传输。耦合元件是一插入波导内的探针，等效于一电偶极子。由于它的辐射在波导中建立起微波能量。探针是由波导宽边中线伸入，激励是对称的。选择探针与短路面的位置，使短路面的反射与探针的反射相互抵消，达到较佳的匹配。

北邮电磁场与电磁波测量实验报告5-信号源-波导波长

北邮电磁场与电磁波测量实验报告5-信号源-波导波长

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北京邮电大学 电磁场与电磁波测量实验 实验报告 实验内容：微波测量系统的使用和信号源波长功率的测量波导波长的测量 学院：电子工程学院 班级：2010211203班 组员：崔宇鹏张俊鹏章翀 2013年5月9日

实验一微波测量系统的使用和 信号源波长功率的测量 一、实验目的 (1) 学习微波的基本知识； (2) 了解微波在波导中传播的特点，掌握微波基本测量技术； (3) 学习用微波作为观测手段来研究物理现象。 二、实验仪器 1.微波信号源 微波信号源由振荡器、可变衰减器、调制器、驱动电路、及电源电路组成。该信号源可在等幅波、窄带扫频、内方波调制方式下工作，并具有外调制功能。在教学方式下，可实时显示体效应管的工作电压和电流的关系。仪器输出功率不大，以数字形式直接显示工作频率，性能稳定可靠。 2.隔离器 位于磁场中的某些铁氧化体材料对于来自不同方向的电磁波有着不同吸收，经过适当调节，可使其对微波具有单方向传播的特性，隔离器常用于振荡器与负载之间，起隔离和单向传输的作用。 3.衰减器 把一片能吸微波能量的吸收片垂直于矩形波导的宽边，纵向插入波导管即成，用以部分衰减传输功率，沿着宽边移动吸收片可改变衰减量的大小。衰减器起调节系统中微波功率从以及去耦合的作用。 4.波长计 电磁波通过耦合孔从波导进入频率计的空腔中，当频率计的腔体失谐时，腔里的电磁场极为微弱，此时，它基本不影响波导中波的传输。当电磁波的频率计满足空腔的谐振条件时，发生谐振，反映到波导中的阻抗发生剧烈变化，相应地，通过波导中的电磁波信号强度将减弱，输出幅度将出现明显的跌落，从刻度套筒可 读出输入微波谐振时的刻度，通过查表可得知输入微波谐振频率。

电磁波辐射强度标准

以电磁波辐射强度及其频段特性对人体可能引起潜在性不良影响的阈下值为界，将环境电磁波容许辐射强度标准分为二级。 1.3.1 一级标准 为安全区，指在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群（包括婴儿、孕妇和老弱病残者），均在会受到任何有害影响的区域；新建、改建或扩建电台、电视台和雷达站等发射天线，在其居民覆盖区内，必须符合“一级标准”的要求。 1.3.2 二级标准 为中间区，指在该环境电磁波强度下长期居住、工作和生活的一切人群（包括婴儿、孕妇和老弱病残者）可能引起潜在性不良反应的区域；在此区内可建造工厂和机关，但在许建造居民住宅、学较、医院和疗养院等，已建造的必须采取适当的防护措施。 超过二级标准地区，对人体可带来有害影响；在此区内可作绿化或种植农作物，但禁止建造居民住宅及人群经常活动的一切公共设施，如机关、工厂、商店和影剧院等；如在此区内已有这些建筑，则应采取措施，或限制辐射时间。 2 卫生要求 环境电磁波许辐射强度分级标准见下表。 波长 单位容许场强 一级(安全区) 二级(中间区) 长、中、短波V／m 〈10 〈25 超短波V／m 〈5 〈12 微波μW／cm2 〈10 〈40 混合V／m 按主要波段场强；若各波段场分散，则按复合场强加权确定 3 监测检验方法

本标准环境电磁波容许辐射强度监测检验方法见附录A。 4 监督执行 各级卫生防疫站或各级环境卫生监测站负责监督本标准的执行。 附录A 环境电磁波测量规范 （补充件） A.1 适用范围 本规范适用于放辐射源所产生的环境电磁波，其频率覆盖范围：长、中、短波（100kHz～30MHz），超短波（30MHz～300MHz），及微波（300MHz～300GHz）。 A.2 规范内容 A.2.1 测量方式 根据不同需要与目的，应用不同的测量方式，对已建台和扩建台，为调查辐射源周围环境电磁波辐射强度，及其分布规律，常以辐射源为中心，在不同方位取点的方式进行测量，简称点测；为全面调查某地区环境电磁波的背景值及按人口调查居民人群所受辐射强度的测量简称面测。 A.2.1.1 点测时以辐射源为中心，将待测区按5°～10°角度划线，呈扇形展开。随此划线，近区场以每隔5～20min定点测量，远区场以每隔50～100m定点测量，或按特殊需要选点测量。 A.2.1.1.1 简易测量：一般用各向同性探头的宽频段场强仪测定之，如探头为非各向同性者，则分别测定各不同极化方向的场强值，取其矢量和。

北邮电磁场与电磁波测量实验

北京邮电大学 电磁场与微波测量实验报告 班级： 2012211203 学院：电子工程学院 撰写人：杨纯 2012210885 组员：周渡 2012210886 代成 2012210887

微波实验单元项目 实验一频谱分析仪的使用 1.实验目的 1.了解频谱分析仪的工作原理，熟悉它的使用方法 2.了解微波信号发生器的使用方法 2.实验设备 1.频谱分析仪 2.微波信号发生器 3.实验原理 频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器，主要的功能是在频域里显示输入信号的频谱特性。输入信号经衰减器直接外加到混波器，可调变的本地振荡器经与CRT同步的扫描产生器产生随时间作线性变化的振荡频率，经混波器与输入信号混波降频后的中频信号（IF）

再放大，滤波与检波传送到CRT的垂直方向板，因此在CRT的纵轴显示信号振幅与频率的对应关系。较低的RBW固然有助於不同频率信号的分辨与量测，低的RBW将滤除较高频率的信号成份，导致信号显示时产生失真，失真值与设定的RBW密切相关，较高的RBW 固然有助於宽频带信号的侦测，将增加杂讯底层值（Noise Floor），降低量测灵敏度，对于侦测低强度的信号易产生阻碍，因此适当的RBW宽度是正确使用频谱分析仪重要的概念。 4.实验内容 4.1单载波信号的频谱测量 4.1.1实验操作步骤 1.按照下图连接测试 2.设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（900MHz、10dBm） 3.设置频谱分析仪的中心频率为微波信号发生器的输出频率，设置合适的扫描带宽，适当调整参考电平使频谱图显示在合适的位置。 4.用峰值搜索功能测量信号的频率和电平，测试数据记录到表4.1中 5.用差值光标功能测量信号和噪声的相对电平（信噪比），同时记录频谱分析仪的分辨率和带宽设置

电磁波测距基本原理

§4.1 电磁波测距基本原理 4.1.1 概述 建立高精度的水平控制网，需要测定控制网的边长。过去精密距离测量，都是用因瓦基线尺直接丈量待测边的长度，虽然可以达到很高的精度，但丈量工作受地形条件的限制，速度慢，效率低。从六十年代起，由于电磁波测距仪不断更新、完善和愈益精密，它以速度快，效率高取代了因瓦基线尺，广泛用于水平控制网和工程测量的精密距离测量中。 随着近代光学、电子学的发展和各种新颖光源（激光、红外光等）相继出现，电磁波测距技术得到迅速的发展，出现了以激光、红外光和其他光源为载波的光电测距仪和以微波为载波的微波测距仪。因为光波和微波均属于电磁波的范畴，故它们又统称为电磁波测距仪。 由于光电测距仪不断地向自动化、数字化和小型轻便化方向发展，大大地减轻了测量工作者的劳动强度，加快了工作速度，所以在工程控制网和各种工程测量中，多使用各种类型的光电测距仪。 光电测距仪按仪器测程大体分三大类： （1）短程光电测距仪：测程在3km以内，测距精度一般在lcm左右。这种仪器可用来测量三等以下的三角锁网的起始边，以及相应等级的精密导线和三边网的边长，适用于工程测量和矿山测量。这类测程的仪器很多，如瑞士的ME3000，精度可达±（0.2mm+0.5 ×10-6D）；DM 502、 DI3S、DI4，瑞典的AGA-112、AGA-116，美国的HP3820A，英国的CD6，日本的RED2，SDM3E，原西德的ELTA 2，ELDI2等，精度均可达±(5mm+5×10-6D)；原东德的EOT 2000，我国的HGC-1、DCH-2、DCH3、DCH-05等。 短程光电测距仪，多采用砷化镓（GaAs或GaAlAs）发光二极管作为光源（发出红外荧光），少数仪器也用氦-氖（He-Ne）气体激光器作为光源。砷化镓发光二极管是一种能直接发射调制光的器件，即通过改变砷化镓发光二极管的电流密度来改变其发射的光强。 （2）中程光电测距仪：测程在3～15km左右的仪器称为中程光电测距仪，这类仪器适用于二、三、四等控制网的边长测量。如我国的JCY-2、DCS-1，精度可达±（lOmm+1 ×10-6D），瑞士的ME5000精度可达×（0.2mm+0.2×10-6D）、DI5、DI20，瑞典的AGA-6、AGA-14A等精度均可达到±（5mm+5PPm）。 （3）远程激光测距仪：测程在15km以上的光电测距仪，精度一般可达±(5mm+1×10-6D），能满足国家一、二等控制网的边长测量。如瑞典的AGA-8、AGA-600，美国的Range master，我国研制成功的JCY-3型等。 中、远程光电测距仪，多采用氦-氖（He-Ne）气体激光器作为光源，也有采用砷化镓激光二极管作为光源，还有其他光源的，如二氧化碳（CO2）激光器等。由于激光器发射激光具有方向性强、亮度高、单色性好等特点，其发射的瞬时功率大，所以，在中、远程测距仪中多用激光作载波，称为激光测距仪。

随钻测量

第六部分 随钻测量技术 随钻测量与地质导向工具 是一项钻井技术的“地下革命”

盐丘 定向钻井技术在勘探、开发中的功用 海上或陆地丛式井 工程救险井 因事故复杂进行侧钻 多目标勘探与开发 控制断层钻探 水平井进行开发 地面条件限制 大位移定向井侧钻分支井

6.1 随钻测量信息系统概述

随钻测量系统 MWD EM ˙MWD FM ˙MWD 实时动态数据测量储存系统井下动态信息测储设备 近钻头测量系统LWD 空间姿态测量系统 钻头前方探测系统 SWD 地面监测录井系统综合录井仪八参数仪地面模拟器 地面与井下数据储存、分析与显示系统 地面或远方决策与总控系统 微电脑一 微电脑二微电脑三 （上行测量信息通道） 6.1.1 随钻信息测量-控制-通讯流程图 地面控制设备 环空/钻柱 井下控制机构 井下执行机构 钻头/工具

6.1.2 随钻测量系统发展 ?MWD ——measure while drilling ?EM.MWD ——eleetronic measure MWD ?FE.MWD ——formtion Evaluation MWD ?DWD ——Diagnostic-While-Drilling ?LWD——logging while drilling ?SWD——seismic while drilling ?GST ——Geosteering Tool

6.1.3 随钻测量参数 ?井斜、方位、工具面、井下钻压、井下扭矩、马达转速?井下振动、伽马射线、地层电阻率、密度 ?方位中子密度、中子孔隙度、环室温度 ?探测各种异常地层压力、预测钻头磨损状况 ?探测井下异常情况及故障分析 ?通过井下存储可实现测井的全井图像分析

关于电磁波测量仪器矢量网络分析仪测试原理简介

关于电磁波测量仪器网络分析仪测试原理简介 学院信息科学与工程学院 专业电子信息工程 姓名 学号

前景 电磁波技术是近代科学研究的重大成就之一。在雷达，通信，导航，电子对抗等许多领域得到了广泛的应用，尤其是雷达。随着电磁波技术在实际生活中的应用越来越广泛，以及电磁波测量技术的发展，使得电磁波测量在微波电路设计和天线设计方面发挥着越来越重要的作用。本文正是基于这样的应用背景下，讨论了PNA系列矢量网络分析仪在电磁波测量方面的测试原理。 摘要 PNA系列矢量网络分析仪（以下简称矢网）可用于射频和微波段各种器件和系统的测试，具有精度高，配置方式灵活和拓展性强的特点，可拓展为天线接收机，脉冲网络仪测试系统等，主要用于微波器件电路的研发和生产测试上。 关键字矢量网络分析仪微波电路测试原理 特点 1.可适合各种测试器件 包含各种非变频器件，大功率器件，混频器件，脉冲器件，天线等。对混频器件的测试，PNA具有混频器矢量校准功能，可完成对被测混频器或变频接收机电路的传输相位和幅度参数的精确测试。 2.先进的校准方法 支持同轴形式校准，电子校准，混合端口校准，变频器件矢量校准，用户定义校准等。 3.接收机性能的提高可保证仪表具备很高的测试动态范围和测试精度，同时PNA具 备的Embeding和De-embeding可保证对各种非插入器件的测试准确性。 4.使用方便扩展性能好 PNA硬件组成和软件的框架使得PNA的测试应用具备灵活的拓展性。可满足功率放大器，毫米波器件测试的要求。 PNA采用开放的windows系统，使器件测试，仪表自动控制，测试结果处理等工作变得方便和简单。

电磁波参量的测量

实 验 报 告 专 用 纸 姓名： 学号： 实验台号： 实验日期： 实验名称：电磁波参量的测量 成绩： 110j r i E R T T E e φε-⊥⊥⊥=- 1131()r r L L L φββ=+= 实验目的 （1）在学习均匀平面电磁波特性的基础上，观察电磁波传播特性如E 、 H 和 S 互相垂直。 （2）熟悉并利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长λ，并确定电磁波的相位常数β 和波速υ。 （3）了解电磁波的其他参量，如波阻抗η等。 220j r i E R T T E e φε-⊥⊥⊥=- 22331()()r r r r L L L L L φββ=+=++ 其中，21L L L ?=- 因为1L 是固定值，2L 则随可动板位移L 而变化。当2r P 移动L 值时，使3r P 具有最大 实验仪器 （1） DH1211型3cm 固态源1台 （2） DH926A 型电磁 波综合测试仪1套 （3） XF-01选频放大器1台 （4） PX-16型频率计 输出指示时，则有1r E 和2r E 为同相叠加；当2r P 移动L 值，使3r P 具有零值输出指示时必有1r E 和2r E 反相。故可采用改变2r P 的位置，使3r P 输出最大或零指示重复出现。 实 验 原 理 两束等幅、同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内从相同（或相反）方向传播时， 由于初始相位不同，它们相互干涉的结果，在传播路径上形成驻波分布。通过测定驻波场节点的分布，求得波长λ的值，由2π βλ =、f υλ=得到电磁波的主要参数：β、υ。 设0r P 入射波为：0j i i E E e βγ-= 当入射波以入射角θ向介质板斜投射时，在分界面上产生反射波r E 和折射波i E 。设入射波为垂直极化波，用R ⊥表示介质板的反射系数，用0T ⊥和T ε⊥表示由空气进入介质板和由介质板进入空气的折射系数。可动板2r P 和固定板1r P 都是金属板，其电场反射系数为-1，则3r P 处的相干波分别为： 实 验原理 在3r P 处的相干波合成 1 21210()i i r r r i E E E RT T E e e φφε--⊥⊥=+=-+ 或写成 12( ) 12 2 102cos( )2 j r i E R T T E e φφεφφ+-⊥⊥-=- 式中12L φφφβ=-= 为测准入值，一般采用 3r P 零指示办法 ，即 cos( )02φ= 或(21)22 n φπ=+ n=0.1.2….. n 表示相干波合成驻波场的波节点（0r E =）处。除n=0以外的n 值，表示相干波合成驻波的半波长数。将n=0时0r E =的驻波节点作为参考位置0l :2π φλλ = 故2(21)n L π πλ +=

随钻测井技术

随钻测井技术发展水平 引言 据统计，近十年来，世界上有关随钻测井（LWD）技术和应用的文献呈现出迅速增多的趋势。这反映了西方国家开始越来越多地重视LWD／MWD。这是两个方面的原因产生的结果。一方面石油工业界强烈需要勘探和开发业降低成本，减少风险，增加投资回报率。另一方面，MWD/LWD有许多迎合石油工业需要的优势，如随钻测井时，钻机不必停钻就能获得大量地层评价信息，节省了宝贵的钻井时间，从而降低了钻井成本。MWD提供的实时信息可即时使用，如可用于预测钻头前方地层的超常压力、预测复杂危险的构造，给钻井工程师警报提示，迅速采取措施，减少事故发生率。近几年里，大斜度井和水平井迅速发展，海上石油的开发受到重视。在这样的井中测井，常规电缆测井难以进行，挠性管输送测井和钻杆传送测井成本十分高，现场操作困难。LWD是在这类井中获取地层评价测井资料的最佳方法，此外，LWD信息还能指导钻头钻进的方向，引导钻井井迹进入最佳的目标地层。 随钻测井（LWD）技术是在钻井的同时用安装在钻铤上的测井仪器测量地层电、声、核等物理性质，并将测量结果实时地传送到地面或部分存储在井下存储器中的一种技术。该技术要求测井仪器应能够安装在钻铤内较小的空间里，并能够承受高温高压和钻井震动；安装仪器的专用钻铤应具有同实际钻井所用的钻铤同样的强度；还应具有用于深井的足够功率和使用时间的电源。 LWD是随钻测量技术的重要组成部分。MWD除了提供LWD信息外，还提供井下方位信息（井斜、方位、仪器面方向）和钻井动态和钻头机械的监测信息。MWD探头组合了LWD探头、方位探头、电子／遥测探头，一般放在钻头后50－100英尺的范围内，一般来说，MWD探头越靠近钻头越好。LWD探头提供地层评价信息，用于识别层面、地层对比、评价地层岩石和流体性质，确实取心和下的点。方位数据用于精确引导井迹向最理想的储层目标。钻井效率和安全性通过连续监测钻井而达到最佳。 目前的随钻测井技术已达到比较成熟的阶段，能进行电、声、核随钻测量的探头系列十分丰富，各种型号的、适用于各种环境的随钻电阻率、密度、中子测井仪器进入MWD 市场。哈里伯顿的PathFinder随钻测井系统包括自然伽马、电磁波电阻率、密度、中子孔隙度、井径和声波等。斯仑贝谢公司的VISION475测井系统包括声波（SI）、电阻率（RAB）、阵列电磁波电阻率（ARC5）及密度中子（ADN）等。Sperry Sun公司的三组合测井系统包括SLIM PHASE4电阻率仪、SLIM稳定岩性密度仪及补偿热中子仪，还测量伽马射线。在地层评价的许多方面LWD已经可以取代常规电缆测井。世界各地的MWD作业实践已经表明，随钻测井对于经济有效的测井评价，相对于常规电缆地层评价有明显优势。 发展MWD／LWD技术，应用MWD／LWD成果已是西方钻井／测井相关公司的热点研究领域。必须承认我国自行研究和开发随钻测井技术是一片空白。本报告将深入地调查国外随钻测井技术的发展历程，技术水平现状，应用情况，预测发展趋势，分析LWD市场，分析LWD风险，供管理决策和研究人员参考。

北邮电磁场与电磁波测量实验报告7

北京邮电大学 电磁场与电磁波测量实验 实验报告 实验内容：微波天线方向图测试实验 学院：电子工程学院 班级：2010211203班 学号：10210863 姓名：张俊鹏 2013年5月23日

一、实验目的 微波天线是微波通信设备中一个重要的组成部分，微波信息的质量与天线性能密切相关。通常，微波天线都为面式天线，验证这类天线的性能，首先是通过测量来实现的。本次实验的主要目的就是研究天线发射微波信号后接受的状况，并通过矢量网络分析仪来分析接受电磁波的特点，给出矢量分析图形，直观的得到各方向的长枪分布特点，从而进一步研究微波天线的通信状况。 二、微波天线的主要技术参数 1.方向性 （1）方向性图 天线的基本功能是将馈线传输的电磁波变为自由空间传播的电磁波，天线的方向图是表征天线辐射时电磁波能量（或场强）在空间各点分布的情况，它是描述天线的主要传输之一。 天线的方向性图是一个立体图形。它的特性可以用两个互相垂直的平面（E平面和H平面）内方向性图来描述。如下图1所示。 图1 天线方向性图 天线方向性图能直观地反映出天线辐射能量集中程度、方向性图越尖锐，表示辐射能量越集中，相反则能量分散。若天线将电磁能量

均匀地向四周辐射，方向性图就变成一球面，称作无方向性，这就是一理想点源在空中辐射场。天线方向性图可通过测试来绘制，如测得的是功率，即可绘出功率方向性图，如测得的是场强，则绘出场强方向性图，但两者图形形状是完全一样的。通常图形方向性图有多个叶瓣，其中最大辐射方向的是叶瓣，称主瓣，其余称副瓣（或旁瓣）。在方向性图中主瓣信息是我们最关心的。 ●方向性图主瓣宽度 方向性图主瓣宽度是指半功率点（功率下降为最大辐射方向功率一半之点）之间宽度，它是由主瓣最大值“1”下降到“0.5”处两点与零点连接形成的夹角，用2θ0.5来表示，如图2所示。 图2 方向性图主瓣副瓣示意 ●方向性图主瓣零点角 如图2所示，方向性图零点角是指主瓣两侧零辐射方向之间夹角，用2θ0来表示。 ●方向性图副瓣电平 方向性图副瓣功率电平表示副瓣功率电平相对于主瓣功率电平的比值，一般用分贝（dB）来表示，即：

随钻电阻率测量的方案分析与实现

随钻电阻率测量的方法的研究与试验 一、课题的背景 本课题来源于胜利石油管理局，胜利石油管理局与我校钻井测控研究中心已合作多年，涉及石油生产的测井、钻井等多个领域，本课题就是在双方进一步合作的基础上，为了满足胜利石油管理局定向井开发的需要而建立的研究课题。 随钻测量（MWD—Measurement While Drilling），是一项在钻井过程中，实时对井底的各种参数进行测量的技术，MWD的最大优点在于它使得司钻和地质工作者实时的看到井下正在发生的情况，可以极大的改善决策过程。最早的随钻测量研究工作始于本世纪30年代，随着钻井技术的发展，1930年出现了最早的井场人工检测法。我国1970曾开始研制MWD系统，但由于种种原因而中断，1981年继续开展这项研究。目前有线随钻测量系统已经通过技术鉴定，井下存储MWD系统正在现场实验，该系统可以测量的参数只有方向、自然伽马和温度，已经完成电磁波传输信道可行性研究。 随钻测量技术极大的推动了钻井技术的发展，为地层评价提供了新的手段，由于可以直接观测井下工程参数，这就为钻井的进一步科学化提供了有利的条件，及时获得地层资料对于准确评价地层和进行地层对比以及油藏描述也具有重要的意义。目前随钻测量技术的研究和应用正向纵深发展。 MWD系统测量的一个十分重要的方面就是电阻率地层评价测井和地质追踪（所谓地质追踪就是用随钻地层评价数据对水平井或大角度斜井进行实时的、交互式的顺层追踪，把非垂直井眼引导到最优化的地质目的层）。1MHz和2MHz 传播工具是目前尖端的MWD电阻率测井仪器，目前Sperry-Sun Drilling Service 服务公司的多空间1~2MHz“电磁波电阻率相位测井”是工业上唯一商业化的、真正的多探测深度的电阻率测井工具。 石油需求量的不断增加和海洋钻井的发展导致了定向井技术的广泛应用，降低钻井成本的持续需求促使提高效益的新工具和新技术的产生，随钻测量技术因此备受关注，在短短的20年里，飞速发展，取得了巨大的进步。目前我国国内对于随钻电阻率测量和导向钻井方面与国外的先进技术相比，还存在着较大的差距。而我国的大型石油生产基地（如大庆油田和胜利油田）以先后将科技引入生产，定向井和大位移井的数量与日俱增，对随钻电阻率测量和导向钻井技术的发展有着迫切的需求，MWD系统具有十分广阔的应用前景。 本课题将在随钻电阻率测量的方法、理论及试验方案上作一些探讨。在随钻测量研究之前常规电阻率测量已有较大的发展，其中有许多电阻率测量方法。最早使用的电阻率测井方法叫作普通电阻率测井，经改进后，发展成为目前广泛使用的聚焦式电阻率测井（或称侧向测井），它包括三侧向、七侧向、双侧向、邻近侧向、球形聚焦等测量方法，一般用于探测深度较深的场合。对于测量深度浅的情况，通常采用微电阻率测井，其电极尺寸小，电极间的距离较近，探测深度浅，主要用于测量井眼泥浆或冲洗带的电阻率。这些都属于直流电测井的范畴。直流电测井要求井内必须充满导电的泥浆或水等井筒液体，这样才能使得测量电流进入地层，达到测量地层的目的。但是对于有些情况，为了准确的了解地层的原始含油饱和度或保持地层的原始渗透性，往往采用油基泥浆或进行空气钻井，

电磁波检测

电磁波检测 黄艺王涛谢智勇 摘要当今无线通讯技术迅猛发展, 如何对变电所及输电线与移动电话基地台所产生的电磁场强 度进行评估, 便成为一个重要的工作。通过分析电磁波特征, 论述了对这些电磁波辐射设施所产生的电磁 场强度检测的方法。 关键词电磁波; 辐射; 电磁场强度 1 引言 意大利的马可尼在1895年成功以自制火花放电发报机在实验室里传送无线脉波, 从此便正式 开启了无线通讯的时代。短短几十年, 无线电波随即被大量的应用在广播及军事用途。提出电磁场 强度检测的新方法, 通过实验得出日常生活周边几乎无所不在的电视、广播、通讯等电磁辐射, 由于 其能量远低于人体可承受的程度, 一般不致对人体造成伤害。 2 实验部分 电磁波是电磁场的一种运动形态。使用电磁场强度计, 对日常生活周边电磁波进行测量, 测量 方式与传统方式的不同是本文的创新之处, 合理选择测量点, 并排除干扰, 得到最佳测量结果。

2. 1 试剂与仪器 选择电磁场强度计时依测量环境与对象不同应考虑的条件, 此处采用TES-1390 /1391 /1392 型电磁场强度测试仪(高斯计) (深圳京联泰科公司), 应用三轴全向性电磁场感测头搭配电磁场强 度显示器为检测仪器。 2. 2 实验方法 2. 2. 1 方法概要 广播电台、无线电视台、移动电话基地台环仪境中电磁波检测方法, 主要采用三轴全向性电磁 场感测头搭配电磁场强度显示器为检测仪器, 测量结果与非游离辐射环境建议值比较, 若超过环境 建议值则采用天线与频谱分析(接收机)组成测量系统进行测量及确认。 2. 2. 2 测量方法 避免接触电台或基地台附近之金属导体电台或基地台通常包含有使用高电压之设备、必须小 。 ( 1) 测量点选择 依据电台或基地台之种类, 将测量点之选择分为3类: 调幅(AM )广播电台: 测量区域之最大半径定为发射信号之1 /4波长, 为约在45m 至150m

控制测量学电磁波测距基本原理

电磁波测距基本原理 4.1.1 概述 建立高精度的水平控制网，需要测定控制网的边长。过去精密距离测量，都是用因瓦基线尺直接丈量待测边的长度，虽然可以达到很高的精度，但丈量工作受地形条件的限制，速度慢，效率低。从六十年代起，由于电磁波测距仪不断更新、完善和愈益精密，它以速度快，效率高取代了因瓦基线尺，广泛用于水平控制网和工程测量的精密距离测量中。 随着近代光学、电子学的发展和各种新颖光源（激光、红外光等）相继出现，电磁波测距技术得到迅速的发展，出现了以激光、红外光和其他光源为载波的光电测距仪和以微波为载波的微波测距仪。因为光波和微波均属于电磁波的范畴，故它们又统称为电磁波测距仪。 由于光电测距仪不断地向自动化、数字化和小型轻便化方向发展，大大地减轻了测量工作者的劳动强度，加快了工作速度，所以在工程控制网和各种工程测量中，多使用各种类型的光电测距仪。 光电测距仪按仪器测程大体分三大类： （1）短程光电测距仪：测程在3km以内，测距精度一般在lcm左右。这种仪器可用来测量三等以下的三角锁网的起始边，以及相应等级的精密导线和三边网的边长，适用于工程测量和矿山测量。这类测程的仪器很多，如瑞士的ME3000，精度可达±（0.2mm+0.5 ×10-6D）；DM 502、 DI3S、DI4，瑞典的AGA-112、AGA-116，美国的HP3820A，英国的CD6，日本的RED2，SDM3E，原西德的ELTA 2，ELDI2等，精度均可达±(5mm+5×10-6D)；原东德的EOT 2000，我国的HGC-1、DCH-2、DCH3、DCH-05等。 短程光电测距仪，多采用砷化镓（GaAs或GaAlAs）发光二极管作为光源（发出红外荧光），少数仪器也用氦-氖（He-Ne）气体激光器作为光源。砷化镓发光二极管是一种能直接发射调制光的器件，即通过改变砷化镓发光二极管的电流密度来改变其发射的光强。 （2）中程光电测距仪：测程在3～15km左右的仪器称为中程光电测距仪，这类仪器适用于二、三、四等控制网的边长测量。如我国的JCY-2、DCS-1，精度可达±（lOmm+1 ×10-6D），瑞士的ME5000精度可达×（0.2mm+0.2×10-6D）、DI5、DI20，瑞典的AGA-6、AGA-14A等精度均可达到±（5mm+5PPm）。 （3）远程激光测距仪：测程在15km以上的光电测距仪，精度一般可达±(5mm+1×10-6D），能满足国家一、二等控制网的边长测量。如瑞典的AGA-8、AGA-600，美国的Range master，我国研制成功的JCY-3型等。 中、远程光电测距仪，多采用氦-氖（He-Ne）气体激光器作为光源，也有采用砷化镓激光二极管作为光源，还有其他光源的，如二氧化碳（CO2）激光器等。由于激光器发射激光具有方向性强、亮度高、单色性好等特点，其发射的瞬时功率大，所以，在中、远程测距仪中多用激光作载波，称为激光测距仪。

电磁波测距基本原理

4.1电磁波测距基本原理 4.1.1电磁波测距基本原理公式 设电磁波在大气中传播速度为c ，当它在距离D 上往返一次的时间为t ，则有： ct D 2 1= (1) 上式为电磁波测距基本原理公式。 测定t 方法有①直接测时②间接测时。 直接测时一类测距仪称为脉冲式测距仪，该仪器因其精度较低，通常只用于精度较低的远距离测量、地形测量和炮瞄雷达测距。 微分(1)式 cdt dD 2 1= (2) 换成中误差 t D cm m 2 1= (3) 设s m c 8103?=，要求mm m D 3±=，则s m t 11102-?±=（一般只能达到s 810-）。 4.1.2相位式测距原理公式 现有的精密光电测距仪都不采用直接测时的方法，而采用间接测时，即用测定相位的方法来测定距离，此类仪器称为相位式测距仪。它是用一种连续波（精密光波测距仪采用光波）作为“运输工具”（称为载波），通过一个调制器使载波的振幅或频率按照调制波的变化做周期性变化。测距时，通过测量调制波在待测距离上往返传播所产生的相位变化，间接地确定传播时间t ，进而求得待测距离D 。 调制波的调制频率f ，角频率f πω2=，周期T ，波长f c cT ==λ (4) 设调制波在距离D 往返一次产生的相位变化为?，调制信号一个周期相位变化为2π，则调制波的传播时间t 为： f t π?ω?2== (5) 代入(1)式得

f c D π?4= (6) 设调制信号为正弦信号， ?包含2π的整倍数 N2π，和不足2π的尾数 部分ψ，即： )(2)2(22N N N N ?+=+ =+=ππψπψπ? (7) 式中πψ2= ?N (7) 代入(6) )(2)(2N N N N f c D ?+=?+=λ (8) 令2 2λ==f c u ------单位长，“测尺”，“电子尺” (8)式改写成 )(N N u D ?+= (9) (9)式就是相位式测距原理公式。相位式测距仪是用长度为u 的“测尺”去量测距离，量了N 个整尺段加上不足一个u 的长度就是所测距离。 4.1.3电磁波测距仪的分类和分级 分类 按测定t 的方法? ??相位式测距仪脉冲式测距仪 按测程?? ???---------公里以下短程数公里至十多公里中程几十公里长程3 按载波? ??------微波测距仪微波红外测距仪激光测距仪光波,