EM软件操作手册

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪

软件操作手册

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

二○○八年六月

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

目 录

一、

EM软件简介 .......................................................... 1 1. 软件组成 ............................................................. 1 2. EM Server更新 ....................................................... 1 3. 软件运行步骤 ......................................................... 1 二、

EMX Configuration主要功能及操作 ..................................... 2

1. 发射杆配置界面及主要功能描述 ......................................... 2 2. 伽玛杆配置界面及主要功能描述 ......................................... 5 三、

EM Control Panel主要功能及操作 ...................................... 8

1. 窗口介绍 ............................................................. 8 2. 主要菜单功能 ........................................................ 10 四、

EM Data Mgr主要功能及操作 .......................................... 18

1. 窗口介绍 ............................................................ 18 2. 主要菜单功能 ........................................................ 18 五、

BlackStarPlot做图方法 .............................................. 26

1. 设置图件参数 ........................................................ 26 2. 添加图栏（Track） ................................................... 26 3. 导入数据 ............................................................ 27 4. 调整Data栏曲线属性 ................................................. 28 六、

EM工具串测试和配置步骤 ............................................. 28

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

一、 EM软件简介

1. 软件组成

EM软件系统主要包括EM Control Panel、EM Data Mgr、EMX Configuration、BlackStarPlot四个功能的应用程序及其它一些辅助工具软件。四个应用程序各自的主要功能如下：

EM Control Panel：分析处理地面放大器采集到的信号、保存各类数据到SQL数据库，并提供原始信号和解码后的数据曲线窗口进行实时监控。

EM Data Mgr：建立每口井的数据框架，保存每口井、每个分支的基础信息，与相应的工具进行绑定；对EM Control Panel解码保存的数据进行整理；将数据库或工具、Job、Track等的配置信息导入、导出；从工具下载数据等。

EMX Configuration：测试工具并对工具的运行参数进行配置。

BlackStarPlot：从数据库或EM Data Mgr导出的LAS文件中导入数据制作随钻曲线图。 除此之外，EM系统的地面放大器（BlackStar Surface Amplifier）中还单独运行着一套原始信号采集服务程序（BlackStar EM Server），通过网线将数据传给EM Control Panel进行分析处理。

2. EM Server更新

地面放大器初次使用或有新版本的EM Server程序时，需要先通过系统中的EM Server Update工具进行EM Server软件更新。具体方法如下：

① 用网线连接地面放大器（BlackStar Surface Amplifier）和EM主计算机，打开地面放大器电源，听到“嘀”一声轻响后等待约1min之后，地面放大器启动并初始化完成。

② 在EM主计算机中运行BlackStar EM Suite->Utilities->EM Server Update。 ③ 在随后出现的窗口中的Available servers列表下选择一个服务器版本，例如：

C:\\Program Files\\BlackStarEMSuite\\EMServerFiles\\EMServer-V3.XX.ccs，点OK。（窗口中IP address栏为地面放大器的IP地址）。

④ 之后的提示窗口点Yes开始更新服务器软件。

3. 软件运行步骤

① 仪器入井前使用EMX Configuration对工具运行参数进行配置。关于工具的详细配置方法和步骤见“EM工具串测试和配置步骤”一章。

② 上新井前在EM Data Mgr中新建一个Job，之后在其下为每个分支新建对应的Track。建第一个Track时需在Track菜单下选Attach tool将配置好的工具绑定到该Track上，之后的Track

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 1 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

如果不更换工具可以沿续先前Track的工具绑定，否则必须在Track菜单下选Detach tool删除先前绑定的工具后再去绑定新的配置好的工具（包括同一Track中途更换工具）。

③ 运行EM Control Panel，在弹出的Select Track窗口中选当前分支对应的Track。 ④ 随钻测量时运行EM Data Mgr对记录的数据进行整理，制作LAS文件以备做图！ ⑤ 随钻测量或分支结束时运行BlackStarPlot制作随钻曲线图。

二、 EMX Configuration主要功能及操作

1. 发射杆配置界面及主要功能描述

③ ① ④ ② ⑤

图 1 — 发射杆（Transmitter）配置窗口

(1)、发射杆配置窗口的主要参数 ① 基本配置参数：

Frequency A、B为两组传输频率，每组各对应两组传输波特率（Baud rate）Stage1-4，工具初始状态下使用Frequency A和Stage1的波特率，在允许下行命令(Down Link)时，可以通过下行命令更改井下工具的传输频率（Frequency A或B）和波特率（当前频率下的两个Stage中之一）。频率的选择需在现场环境下做频率分析（在EM Control Panel中介绍具体方法），选择干扰小的频率；波特率一般选4或更低，超过4在读取上、下伽玛时会有一部分取不到值。

Transmitter power output为工具的最大发射功率，一般设为10。

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 2 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

Transmission System为信号传输校验模式，一般设为Parity Correction（奇偶校验）。 Modulation Type为信号编码的调制类型，一般用BPSK（双相移相键控）。 ② Frame切换控制参数

EM工具的数据传输有Survey和Steering两种状态，可以在两种状态下分别传输不同的数据组合。这两种状态的切换方式有两种：工具的震动(Vibration)和时序(Time) ，一般选vibration。Operation Type参数即为切换方式选择。Vibration模式下的主要参数如下：

Surveys before power down参数为保持多少次Survey状态后将自动关闭发射电源进入睡眠状态。之后可以靠震动唤醒工具打开发射电源。取值从60-99，99表示始终打开发射电源。

Check vibration every参数为工具在睡眠状态下每隔多少分钟检测一次震动。

Vibration time constant参数为睡眠状态下按上面的时间间隔连续检测到几次震动超过设置的门限就可以唤醒工具。

Vibration limit为震动门限(最大0.5)，Vibration hysteresis值为震动门限浮动范围，当Vsw震动值超过震动门限+浮动值则切换为Steering模式，低于震动门限-浮动值则切换为Survey模式。

以上四个参数取值一般采用默认值即可。

Vibration tare为震动基值，点后面的Read按钮读取。

Down link下拉列表选项可以设置工具是否允许用户使用下行命令在地面控制井下工具。可以控制的内容包括更改工具传输频率、波特率、发射功率、控制工具开、关电源（这种开关与睡眠不同）。允许下行命令后Frequency B及其对应的Baud Rate才可用。下行命令使用方法在EM Control Panel中具体介绍。

③ Survey模式下Frame参数选择

图 2 — Frame参数设置窗口

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 3 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

Survey模式定义为静态测量状态，一般在停泵、钻具静止时进入该状态，此时应该可以得到最佳测量值。该状态下一般至少包括一组Inc（井斜）、Azm（方位）、NB-Inc（近钻头井斜）、Dip（磁倾角）和一个Tf（工具面）。其它参数可视情况添加到该Frame内，如TStat（包含一些工具状态信息的组合参数）、Temp（温度）等。

④ Steering模式下Frame参数选择

Steering模式定义为导向钻进测量状态，一般在开泵后即进入该状态，此时所应传输的均为钻进中所需的必要参数，如Tf（工具面）、Gamma(伽玛)、HSGamma（上伽玛）、LSGamma（下伽玛）。PAnu（环空压力）和Vtot（工具震动值）做为判断井下情况的重要参数一般加上为宜。

通过双击Available Survey Frames或Available Steering Frames下面列表中的可用Frame,可以进入Frame编辑窗口自定义用户所需要的Frame参数组合，每个Frame中最多允许12个参数，对常用的参数可以重复加入。或者在Available Survey Frames或Available Steering Frames下面的列表中点右键后再点Insert，可以将程序中的一些已经预定义好的Frame加入到可用的Frame列表，或者在这些Frame基础上再去修改。当前选择的Frame数据组合显示在列表顶部。

⑤ Directional（方向）参数

Toolface offset参数为工具面放在高边时工具内的工具面基值。测试工具时将工具放在高边上点击Toolface offset值右侧的Read按钮即可读出该值。

Inclination limit参数为重力工具面与磁性工具面切换时的井斜门限值，一般取默认值。 Inclination hysteresis参数为重力工具面与磁性工具面切换时的门限值浮动范围值，当井斜大于门限值+浮动范围值时切换为重力工具面，低于门限值-浮动范围值时切换为磁性工具面。

点击Reset按钮可以将各项参数恢复到程序的默认值。

(2)、电池消耗与寿命分析

图 3 — 电池消耗与寿命分析

窗口顶部Transmitter菜单下的Battery Consumption和Battery Life Estimator项可以显示发射电池的消耗量、分析电池大概还能用多长时间。Battery Consumption窗口中的Top battery和Bottom battery为双电池配置，单电池时只显示为Bottom battery的耗电量。

Battery Life Estimator中对电池寿命的评估只是大概值，地层岩性和钻井状态对其有一定影

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 4 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

响，如在砂泥岩中电阻率比煤层中的电阻率低很多，其耗电量相比煤层中大。工具在套管中的耗电量很大，约1.5Ah/h（发射电池容量约72Ah），在套管中时间的长短对电池寿命有很大影响。

(3)、Roll Monitor

图 4 — Roll Monitor窗口

点击Transmitter菜单下的Roll Monitor项可显示Roll Monitor测试窗口，定期运行本项测试可对工具进行井斜、方位、磁倾角数据的测量误差检查，发现误差较大应返厂维修。

点击Run按钮后，当前的测量数据将显示在最上面一行，一般先将工具面放在0度位置，读数稳定后按Take Reading按钮保存到Read Data列表中，之后将工具面按每隔45度角分别测量保存一次，观察Limit的值（各次测量的误差值），如果超过我们要求的测量误差即认为该工具已不能再使用，需返厂维修了。

(3)、Loop Back Test（回路测试）

点击Transmitter菜单下的Roll Monitor项可对连接工具的测试硬件包括程序盒（programming box）、配置线（programming cable）、测试棒（programming plug，即Dongle）等进行回路自检，如果通过则说明线路连接没有问题。

2. 伽玛杆配置界面及主要功能描述

(1)、伽玛杆配置窗口的主要参数 ① 伽玛标定（Gamma API Calibration）

该组参数可对Gamma API值进行标定，点击Run按钮后开始从工具读Gamma测量值（显示在按钮左边）。当工具没有包伽玛毯时，测量值为背景值，等该值相对稳定后点Background Count后面的Set按钮将其保存。再将做为标准Gamma样品的伽玛毯包在工具的伽玛杆下端（具体方法见“EM工具串测试和配置步骤”一章），先将伽玛毯的标准API值写到Calibrator Scale后面，等读值相对稳定后点Hot Count后面的Set按钮将其保存，此时将计算出API factor，即Gamma原始计数与API的换算系数。

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 5 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

图 5 — PTG配置窗口

② 方向伽玛设置参数（Directional Gamma）

Windows size参数为方向伽玛测量窗口的张开角度；Index toolface limit和Index hysteresis参数为震动门限，超过该门限后工具即开始读取工具面位置，处于高边或低边时即可读取HSGamma和LSGamma，其用法和取值与Vibration limit、Vibration hysteresis相同。

该组参数一般不建议修改，用户只需在配置时点击Tare按钮读一次基值，其它保持默认值即可。

③ 环空压力设置参数（Annulus Pressure）

Full Scale参数为环空压力满度值，该值的取值不同只影响压力的测量精度，传感器本身无需标定。

Offest参数为压力基值，Tare Value为基值对应的电压，用户做工具配置时需分别点击Read按钮和Tare Pressure按钮以读取这两个基值。

④ 钻铤对Gamma的衰减参数（Collar Gamma Attenuation）

用户做完伽玛标定和地面测试后从Collar Size下拉列表中选择入井时需要使用的钻铤规格，Collar factor将显示相应的衰减系数，计算地层Gamma值时将会自动考虑钻铤对测量值的影响。

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 6 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

⑤ 其它设置参数

Scale Gamma Downhole选项使用户选择Gamma值是在工具发送前就计算好还是到地面由计算机处理。

Logging Interval当前默认为1min，即工具在井下每隔一分钟保存一次各项测量数据到工具内存中，到地面可以在EM Data Mgr软件中下载这些数据。点击Clear Memory可以清除工具内存中保存的数据。

(2)、PTG Monitor

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 7 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

三、 EM Control Panel主要功能及操作

1. 窗口介绍

① ⑤ ② ③ ④

图 6 — EM Control Panel主窗口

1) 原始信号窗口

原始信号窗口顶部为四个小数据组，中间为两个图形窗口，底部为连接按钮和6个液晶显示屏。 图形窗口中左边的为信号曲线图形，右边为信号质量曲线。 连接按钮左边为地面放大器（Surface Amplifier）的IP地址。

液晶显示屏可以自选显示的参数，在任一液晶屏上点右键后点Custom Display...将出现自选参数窗口（窗口窗口界面见后面关于菜单功能的介绍），其中6行参数对应6个液晶屏，在Data列中点击后在下拉框中选所需的参数。

四个数据组从左向右分别为：

① 图形显示模式选择

本组的选择项控制信号窗口下方左边图形窗口的图形输出模式。

Oscilloscope模式为示波器模式，显示信号的各种波形，此模式下，其右侧下拉列表内可选波形的处理方式，共有五种方式：Preamp为一级放大、Postamp为二级放大、Processed为最终处理的波形、Sync为同步信号、Phase/Time为相位/时间波形。

Spectrum模式为频谱模式，显示信号在各种频率下信号强度，此模式下也有四种显示方式：Real-time dB、Real-time Liner、Average dB、Average Liner分别为实时的dB或线性信号和平均过的db或线性的信号。

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 8 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

② 信号分析数据

在有信号时，该组标题显示工具的序列号和自动增益控制（AGC）开关状态。其下显示各种数据的值，包括：

Raw signal：为天线接收的原始信号经前置放大（一级放大）的电压值。 Signal PP：为Raw signal经过二级放大后的电压值。 A/D PP：为Signal PP经过处理后输送到A/D转换的电压值，A/D转换由地面放大器（EM Surface Amplifier）内的DSP（数字信号处理）单元实现。

Gain：为放大器从天线接收信号到输入到接收器解码时对信号以dB计算的放大的倍数，该值为6的倍数，最小放大值为6dB。

QC：为从天线接收到的信号质量指数，该值一般为0-90，也可能高于90或低于0，一般高于15时，接收器基本都能正确解码，低于15时将基本不能正确解码。

S/N：信噪比，实时的信号与噪音的比值。

Sync：为信号同步级别值，其含义为接收器对信号锁定并解析数据的好坏级别，共分三级，值为1意味着接收器认为找到了信号并开始跟踪，但不很确定；值为2意味着经过连续跟踪后，接收器已经可以确定是有效信号，但在正确解析到数据前还不能完全信赖它们，当接收器解析到5个以上的正确数据后，同步级别值将升级为3。如果程序的auto Sync选项为打开状态，Sync值的旁边将显示[Auto]。

③ Frame状态数据

本程序连接到EM Server后该组将显示三行信息。

第一行为当前解码状态，有三种，Looking for Preamble表示当前还没有开始解码数据，正在寻找信号的Frame前导信息（或称为同步头）；接收到Survey模式的Frame时，该行将显示Survey后面加的解码信息；接收到Steering模式的Frame时，将显示Steering后面加解码信息。解码信息格式如“P=11/17 OK W=08 Rel=49”，其中“P=11/17 OK”表示本Frame包括17项数据（和Frame内的参数组合不完全对应，如TStat参数中包含多项数据），当前已正确解出第11项数据；“W=08”表示该数据为Frame内的第8个参数，“Rel=49”表示该数据可信度为49（最高值）。

第二行为实时解码的二进制数值，十六位二进制数为一组，表示一个数据。 第三行为实时解码的十六进制数值，四位十六进制数为一组，表示一个数据。

④ 接收到的原始数据（Raw Data Received）

该组中第一行和第三行与左边Frame状态数据组的解码信息含义基本相同，中间一行为解码出的数据值，该值是没有经过换算的原始值，如Gamma值为工具的传感器采集到的原始计数，没有换算为API；方位值是没有经过磁偏角校正的磁方位值；工具面也是没有经过偏移校正的原始值。

2) 校正的数据和Survey数据列表

Corrected Data Received列表按时间显示当前实时解码并经过换算校正后的数据，其中Depth为实时更新的钻头深度，不是测点（或Sensor）深度。

Surveys Received列表按时间显示所有接收到的Survey数据，其中的Depth为测点（方向Sensor）的深度。并不是所有Survey数据都自动保存到数据库，右击所选的Survey数据会出现Save Survey菜单，点击它才可以将其保存到数据库。

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 9 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

3) 图形工具面和需要关注的数据

图形工具面实时显示工具面的方向。其上方的数据列表中可以显示三类数据：已经保存的Survey、实时钻井参数（Drilling Data）和钻头处的Closures数据，其中Survey和Drilling Data是我们经常关注的。

4) MWD Data Logged（随钻数据实时记录窗口）

随钻数据有三种记录模式：Depth Log、Time Log和Strip Log。 Depth Log以钻头深度变化记录数据（包括各数据的测点深度），点击Enable按钮后会提示检查方向、伽玛和压力传感器距钻头的间隔，选择是否要进行深度检查报警，即钻头位置上提多少后报警并停止记录（默认为10m）。

图 7 — 深度记录提示窗口

Time Log以时间顺序记录数据，不记录深度，但点击Enable按钮后会提示指定一个深度值（可与真实的记录深度无关，仅做一种标记）做为该段记录在数据库中的深度索引。

Strip Log模式是补充数据的一种记录模式，当数据库中缺失某一井段的数据时，可以过后将钻头位置提至该段以这种模式重新记录。

5) 实时监测曲线窗口

可以实时显示自选的数据曲线，但不保存已绘制的曲线，退出后再进不重新绘制前面的曲线。

2. 主要菜单功能

EM Control Panel菜单中有一些功能在主窗口介绍中已经涉及，在菜单上选择运行是另一种途径，在此不再重复。还有些功能和我们的工具无关，我们能够用上的功能如下所述。

1) 窗口格式(Window format)

Edit ->Window Format进入设置窗口，可以设置EM Control Panel中显示的所有数据的颜色。如图8所示。

2) 自定义液晶屏显示参数(Custom Display)

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 10 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

图 8 — EM Control Panel窗口格式设置对话框

Edit ->Custom Display进入自定义液晶屏显示参数设置窗口，自定义液晶屏显示参数的方法在前面窗口介绍中已经述及，下面是设置窗口界面。

图 9 — 自定义液晶屏显示参数对话框

3) 查看工具配置信息(Tool Configuration)

View ->Tool Configuration可以查看当前正在使用的工具的配置信息。其中窗口顶部的工具面角差参数（Toolface）允许用户任何时候修改。

4) 查看Track信息(Track Information)

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 11 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

View ->Track Information可以查看当前与EM Control Panel关联的Track（在打开EM Control Panel程序时提示选择的Track）的基本信息（在EM Data Mgr中创建并初始化的Track信息）。

5) 查看缓存数据(Receiver Messages)

View -> Receiver Messages...可以查看最近一段时间接收器收到的数据，这些数据不保存到数据库，只在缓存中保留，当缓存中的数据积累到一定量时（约512K），系统将清空缓存重新记录。在查看窗口的右侧点击想查看的参数，左侧列表中将会把所选参数全部选上便于醒目地查看；如果此时右侧上方的Only Selected选上，则左侧会只显示所选的数据。

6) Roll Monitor测试

View -> Roll Monitor...可以进入Roll Monitor测试窗口，该项功能与EMX Configuration中的Roll Monitor完全相同，只不过EMX Configuration中的Roll Monitor是在地面做校验测试，而EM Control Panel中的Roll Monitor是在工具处于井下工作状态时进行的测试，当用户怀疑接收到的数据可能误差较大而工具的信号又很正常时，可以在井下状态对工具进行校验测试，查看其测量误差。

图 10 — 缓存数据查看对话框

7) 查看校准过的工具（Calibrated Tool）

View -> Calibrated Tool...可以查看与当前连接的放大器校准过的工具列表。放大器与工具校准的意义和校准方法在本程序的Calibration功能中有介绍。

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 12 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

图 11 — 校准的工具查看对话框

8) 查看DRG Surveys

图 12 — DRG Surveys对话框

View -> DRG Surveys可以打开DRG Surveys窗口。DRG Survey与常规的Survey不同，它用于对方向伽玛进行定点测量。当工具滑动穿越Gamma界面没有上下伽玛，或旋转穿越但上下伽玛不够清晰时，可以将钻具每隔0.5m或更小的间隔停止一会，连续测量几个上下伽玛后取平均值，做为一次测量保存到数据库的DRG Surveys表中，称之为DRG Survey。

打开DRG Surveys窗口后，所有的DRG（动态旋转伽玛的缩写）测量数据都会加入到窗口左边的列表中，当连续出几次上下伽玛后，用户可以点击Save按钮，程序将计算最后几行的平均值保存，具体行数由窗口下方的“Number of Surveys for calculating averages”参数指定。Delete和Delete All按钮用来删除左侧列表中的记录，与数据库无关。右上角的Focus Gamma选项为聚焦伽玛（另一种测量方式的伽玛传感器）使用，我们的伽玛工具（DRG）为360度旋转伽玛。

9) 下行命令向导（Down Link Command Guide）

View -> Down Link Command Guide可以打开下行命令向导界面，帮助用户实施下行命令。 下行命令具体描述如表1：

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 13 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

图 13 — 下行命令向导对话框

序号 1 2 3 4 5 命令名称 执行时间(min) 功能描述 只关闭发射器电源，伽玛电源不关 在5W和10W发射功率间切换 在频率A和B之间切换 在当前频率下的两个波特率间切换 打开发射器电源 关闭工具电源 9:20 更改发射功率 10:20 更改频率 更改波特率 11:20 12:20 打开工具电源 13:20 表1 — 下行命令描述

下行命令通过开、停泵方式执行，具体步骤如表2：

步骤 泵 关 1 2 开 3 关 4 开 1 2 5 关 3 4 5 6 开 关 7 命令序号 命令名称 时间 关闭电源 改功率 改频率 改波特率 开电源 2:20 3:20 4:20 5:20 至少5min 40s 60s 40s 1:20 40s 至少5min 表2 — 下行命令执行步骤

10) 报警信息（Alert）

图 14 — 报警窗口

View -> Alert可以打开报警信息窗口。报警信息窗口会在接收到错误报警或工具发出的报警信

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 14 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

息后自动弹出。程序打开后出现的所有报警信息会一直保留在该窗口中直到用户手动清除或关闭程序为止。

11) Logging设置

图 15 — Logging设置窗口

Logging -> Settings 进入Logging设置窗口，WITS Data页面中可以选择输出到COM端口和DRO的WITS参数；其它设置保持默认值。Alarms页面可以设置各种参数超限报警。

12) 设置当前频率和波特率

图 16 — 当前频率和波特率设置窗口

Receiver -> Set Active Freq. & Baud Rate… 进入频率和波特率窗口，该窗口在EM Control Panel程序启动时会弹出让用户设置。工具在井下运行过程中若用下行命令更改了工具的发射频率和波特率，EM Control Panel收到工具反回的下行命令成功的信息后自动更改当前的频率和波特率。

13) 频率分析（Frequency Analyzer）

Receiver -> Frequency Analyzer… 可以运行频率分析器，对当前环境下的信号进行频率分析，查找噪音所在频率和适合EM进行数据传输的频率和波特率，并给出最终建议，整个过程至少应保持半个小时才会得到比较可靠的结果。

频率分析一般在工具上新井时应做一次，当工具在井下经常遇到信号干扰或信号丢失时也可以在井下状态做。做频率分析时应尽量开动井场上的所有设备以便尽可能多地找出干扰所在的频率。

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 15 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

图 17 —频率分析窗口

14) 工具校准（Calibration）

点击Receiver -> Calibration后该菜单项前将打上对勾，主窗口底部状态栏中将显示“Calibration is turn on!”，此时程序将开始对工具进行校准，再次点击该菜单项将停止工具校准。工具校准的主要目的是让地面放大器对工具进行波形识别与匹配，校准过程中程序顶部信号数据组标题的工具序列号后面将显示如Cal=**%的完成百分比，校准完成后，Calibration文件将保存到当前连接的地面放大器中，可以通过View -> Calibrated Tool...菜单查看校准过的工具信息。

工具的校准一般每隔30天做一次，应在地面测试时做，如果在井下信号质量特别好，信号同步始终保持为3时也可以在井下做，但一般不建议这样做。

15) 信号自动同步和锁定（Signal Sync Auto/locked）

点击Receiver -> Signal Sync Auto/locked后该菜单项前将打上对勾，窗口顶部信号数据组内Sync后面会显示为[Auto]，再次点击将取消，Sync后面将显示[Locked]。

信号自动同步状态接收器自动寻找信号同步，无需任何人工干预，程序运行时一般都使用这种模式，但信号很差时可能会丢失同步，信号恢复后，程序会自动重新建立同步，建立同步的过程中是无法解码的。取消自动同步则可以解决这个问题，此时接收器会记录同步在什么位置，即使信号很差也不会重新建立同步，当信号恢复时，接收器可以立即开始解码。但是当工具在井下关闭电源后再打开时，同步会发生变化，此时必需先打开自动同步以寻找信号重新建同步。

16) 信号记录器（Digitizer）

点击Receiver -> Digitizer…可以运行信号记录器（见图17）。当用户遇到异常信号无法解释时，可以使用此功能记录一段原始信号，过后可以做为一种资料进行回放分析，也可以将其发送给厂家进行技术咨询，这种情况还需要将当时的工具配置信息一并导出发送给厂家，有助于他们进行深入分析。

17) 重置接收器（Reset Receiver）

点击Receiver -> Reset Receiver可以将当前连接的地面放大器中的信号接收器复位到初始状态。 18) 自动增益设置（AGC Settings）

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 16 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

图 18 — 信号记录器窗口

图 19 — 自动增益设置窗口

点击Receiver -> AGC Settings…可以设置AGC（自动增益控制）选项。地面放大器对接收的信号经过三级放大后达到最佳的幅度送到DSP进行数字转换，其中第二级放大倍数固定为1，只起滤波作用，另外两级放大允许设置不同的放大倍数。一般情况下，放大器可以自动调整这两级放大的倍数以达到最佳信号幅度，同时也通过本窗口（图18）为用户提供了人工控制放大倍数的机制。 此窗口下方的Lock选项选上后，放大器将锁定各级增益约1分钟，之后还是按照输入信号的大小自动调整增益；Freeze选项选上后，放大器将冻结各级放大倍数直到用户释放此选项。

19) 信号模拟器（Simulation）

点击Receiver -> Simulation菜单项可以使信号放大器循环输出一段记录好的信号为用户提供模拟数据。模拟状态下，Simulation菜单项旁边将被打勾，直到用户再次点击此菜单项，程序将停止模拟并取消打勾。

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 17 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

四、 EM Data Mgr主要功能及操作

1. 窗口介绍

图 20 — EM Data Mgr 主窗口

窗口左侧Jobs下拉列表中为当前井的Job名称，一般每口单井建一个Job，其下各个分支分别建一个Track，下方Track列表为当前Job下已经建立的全部Track，在EM Control Panel程序启动时选择一个对应的Track后所有记录的数据都会保存到对应的Track下。

在Track列表中选择一个Track后窗口右侧上方图标会显示此Track关联的工具编号，右侧下方会分类显示此Track下的全部数据，EM软件系统将数据按类型分别保存到数据库中不同的表内，此程序仍按类型分别显示，在数据表上方的数据类型下拉列表中可以选择显示哪一类的数据。

2. 主要菜单功能

1) Job菜单

Job菜单下的New和Edit可以建立和编辑一个Job，点击后显示如图21的信息输入窗口，用户在窗口中编辑输入Job信息后程序会按信息自动生成Job名称并显示在Jobs列表中。

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 18 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

图 21 — Job信息编辑窗口

2) Track菜单

Track菜单下有三部分重要的功能――建立和编辑Track、工具的绑定和取消、将Track数据导出为LAS文件。

① 建立和编辑Track

点击Track菜单下的New、Edit、Delete项可以新建或编辑、删除一个Track，新建Track有6个步骤，如下所示。编辑Track将步骤2－6的参数设置合并到一个窗口供用户修改。

步骤1：

图 22 — 新建Track步骤1

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 19 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

从Available列表中选择一个Track，新的Track将从这个Track侧钻出来，程序将从原Track的数据中复制指定部分做为新Track的一部分。选中Sidetrack MWD Log后程序将从原Track复制Start至End指定的井段的MWD数据，包括Surveys、Gamma Log、Drilling Log、Annulus Pressure Log、Vibration Log等，否则只复制Surveys数据。Tiein下拉列表指定新Track复制Surveys数据的起点，Keep Current将从原Track的侧钻点开始复制，Last下拉列表为复制Surveys数据的终点，Keep Current将复制到原Track的最后一个Survey数据。

步骤2：

图 23 — 新建Track步骤2

Description指定新Track的名称，Operation指定井下测量系统的类型，我们用的为MWD，Driller’s Remote钻井参数的类型，我们用的为BlackStar(WITS)。

步骤3：

图 24 — 新建Track步骤3

指定各类数据的单位格式，我们一般都用公制。

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 20 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

步骤4：

图 25 — 新建Track步骤4

指定侧钻点的各项数据：

True Vertical为侧钻点垂深，Measured Depth为侧钻点测深，Inclination为侧钻点的井斜，Azimuth为侧钻点方位，North/South为侧钻点南北位移，East/West为侧钻点东西位移，Proposed为新Track的设计方向，Declination为方位修正角(磁偏角和收敛角的和)。

步骤5：

图 26 — 新建Track步骤5

指定工具各传感器测点距钻头的距离： DRG accel为DRG探管上的重力加速器传感器（测量近钻头井斜NBInc）的位置，Direction为方向传感的位置，Gamma为DRG探管上的Gamma传感器的位置，Pressure为DRG探管底部压力传感器的位置。

步骤6：

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 21 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

图 27 — 新建Track步骤6

North Reference指定参考北为真北或是网格北，一般选Grid，Reference Datum选项一般选KB，Latitude为纬度值，Longitude为经度值，Survey项为井斜计算的算法，一般选Minimum Curvature(最小曲率法)，Depth项为深度的计算方式，一般选Measured。

② 工具的绑定和取消

图 28 —工具的绑定

Track菜单下的Attach Tool可以将已经配置过的工具与所选Track绑定，在弹出的如上窗口中选择所选Track将要使用的工具编号再点击OK按钮即可。

Detach Tool将当前Track绑定的工具取消，以便随后可以将新的工具绑定到所选Track上。当前Track必须始终与当前使用的工具相绑定。

③ 将Track数据导出为LAS文件

Track菜单下的Export To LAS...项可以将所选Track的数据导出到文本格式的LAS文件中以

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 22 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

供下一步在BlackStarPlot程序中做图时使用。

图 29 — 导出LAS文件

窗口顶部File Name指定LAS文件保存的目录和文件名。 Log组中的Step参数指定LAS文件中井深输出的间隔。LAS文件中的所有数据均按此间隔插值。我们使用中比较合适的经验值为0.2m。

Depth Adjustments组中的Start和End Depth参数指定LAS文件输出的起止井深。Output参数指定是按测深还是垂深输出LAS。

Filter Settings组参数为曲线过滤或平滑计算的一些参数。其中Max gap to参数指定平滑算法中两点间最多插入的点数，Gap fill method参数指定平滑算法的方式，这两个参数建议不予更改。Filter参数指定插值算法的类型，none为不插值，保持曲线的原始形态，2rd、3rd为二次或三次插值算法，我们的经验值一般取3rd。Resolution参数为插值算法的解析度，越大曲线越平滑，越小曲线越接近真实的波动变化，该值我们的经验值为1最适宜。

LAS组数据列表为可以输出到LAS文件的参数表，第一列Filter表示该项参数是否使用平滑过滤，第二列为参数名称，第三列为参数名称缩写，第四列为参数输出的小数格式，1.1表示保留一位小数。按Ctrl键复选所要输出的参数后点OK按钮。

3) Tool菜单

① 发射杆配置、Gamma传感器和压力传感器的设置

发射杆配置窗口主要显示所选Track绑定的工具的配置信息，其中仅Toolface Offset参数可以修改，其它均为只读。Gamma传感器和压力传感器的设置窗口中的参数与工具配置时基本一样，

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 23 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

且部分为只读，建议在此处不要做任何改动。

② 下载PTG和发射杆数据

图 30 — 下载PTG数据窗口

工具在井下运行时按默认间隔1min不断保存数据到工具内存中，起钻后用户可以将此数据下载下来补充到数据库中以弥补因信号丢失或其它原因造成的数据缺失。PTG是老型号伽玛杆的名称（Pressure、temperature、Gamma的缩写），现在的伽玛杆缩写为DRG（Dynamic Rotational Gamma）。 下载PTG数据与发射杆数据的窗口基本相同，Input Selection参数选PTG Direct（发射数据选Transmitter），Output file name为下载的数据保存的路径，由用户设置，Select Track按钮选择下载的数据将要保存到哪个Track中。之后点击Download按钮即可开始下载。数据下载的过程较慢，下载完成后点击Filter按钮选择有用的数据段，再点击Save按钮，程序将数据合并到所选的Track中。或者不点SAVE直接关闭窗口，数据已经保存到Output file name指定的文本文件中，用户过后可以再打开下载窗口，将Input Selection参数选为Input file，将前面保存好的文本文件的路径指定到Input File Name参数中，再点击Download按钮从保存的文本文件中导入下载好的数据，选择所需的数据导入到相应的Track中保存。

4) Data菜单 ① 数据过滤

Data菜单下的Filter项可以对各种数据进行过滤。以Gamma Log数据为例，点击Filter菜单项或工具条中的

按钮后将显示如图31的窗口。缺省状态只有一条可用的Filter――“Gamma

Count Less Than 0”，选择该项后点击OK将只选择伽玛计数（Count值，非API值）小于等于0的值，这类记录均为错误数据，可以都删除掉。

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 24 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

用户也可以参照缺省的Filter修改过滤条件，然后在Available Filters下输入其它名称，点Save按钮即可保存用户自定义Filter。

对过滤出的数据处理之后点Data菜单下的Remove Filter项或工具条中的滤，显示全部数据。

按钮可以取消过

图 31 — 数据过滤窗口

② 合并深度

如果用户从工具中下载过数据合并到数据库中，这些刚合并过来的数据并没有对应的深度数据，用户可以通过点击Data菜单下的Merge Depths项对合并的数据进行深度归位，即按已有的数据的时间和深度顺序插值计算合并过来的某一时刻的数据的深度。

③ 重算Gamma API值

当用户从图标窗口中双击Gamma探管图标或从Tool菜单中点击Gamma Sensor Setup将可以从出现的Gamma Sensor设置窗口中更改伽玛的标定值，更改标定后可以从Data菜单中点击

Recalculate Gamma API项对所记录的Gamma数据进行重新计算。这一功能是对工具入井前没有对伽玛探管正确标定所做的补救，建议用户在入井前一定要做好标定，尽量避免使用重新计算功能。

5) Utilities菜单

Archive Job可以将所选Job及其下所有Track数据全部压缩保存到一个CAB格式的标准压缩文档中，然后可以将此文档在其它计算机上用Restore Job菜单功能恢复到其它计算机的数据库中，便于数据的交流和共享，同时也是对数据的一种备份。

Archive Track和Restore Track的功能与上面相似，只不过是对单个Track的数据进行的导出备份和导入恢复。Export Tool Config和Import Tool Config也与上面所述相似，是对指定工具配置文件的导出备份和导入恢复。

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 25 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

五、 BlackStarPlot做图方法

1. 设置图件参数

程序打开后为一幅空白图，右击绘图区后点Log Properties...弹出菜单，出现Log参数设置窗口：

图 32 — Log参数设置窗口

Log Title为图件顶部的标题名称，Left margin为图件左边空白区的宽度，Start为图件起始深度，End为图件终止深度。

2. 添加图栏（Track）

图 33 — 添加全部图栏后的窗口

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 26 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

图件有五种Track（图栏），最基本的为Depth（深度栏）和Data（数据曲线栏），可选栏为Survey（在图上标注测斜数据）、Comments（说明文字）和Lithology（岩性栏）三个，每个图栏均可重复加入。

点击Track菜单Add－>Depth添加深度栏，如此可将Data、Survey、Comments、Lithology任意一栏添加到绘图区中。点击各栏后被选中栏绘图区变为灰色，右击绘图区在弹出菜单中点Track Properties...可设置所选栏的属性参数，点击Text Lable可在图栏的指定位置添加文字标注，如图33。

3. 导入数据

绘图数据可以直接从数据库导入（点File菜单Import from database...）,也可以从LAS文件中导入。从数据库中导入的数据是没有经过插值平滑的连续记录的动态数据，没有静态的井斜数据，我们一般先从数据库中导出LAS文件后再从LAS文件导入所需的绘图数据。

图 34 — 从LAS文件中导入数据

绘图数据可以直接从数据库导入（点File菜单Import from database...）,也可以从LAS文件中导入（点File菜单Import LAS...）。从数据库中导入的数据是没有经过插值平滑的连续记录的动态数据，由于没有连续的井斜数据，我们需要从静态测斜数据中插值生成井斜曲线，所以一般先从数据库中导出LAS文件后再从LAS文件导入所需的绘图数据。

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 27 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

点击File菜单Import LAS...出现如图34的窗口，其中小窗口内为可选参数列表，可选参数取决于导出LAS文件时输出了哪些参数。先在主窗口内点击要插入数据的栏，然后在小窗口内按Ctrl键复选该栏要加入的参数，点Add按钮即可向每个图栏加入相关的数据。

4. 调整Data栏曲线属性

图 35 — 调整曲线属性

在Data栏加入数据生成曲线后，选择图头内的某一曲线后右击出现如图35的弹出菜单，点Change Limits...可以修改该曲线的左右边界值，点Curve Properties可以修改该曲线的颜色、线型和线宽。需要注意的是当前版本（Ver3.03）的程序在修改曲线属性时存在一个BUG，若一栏内的曲线数在3个或更多时，只能将待修改的曲线移到中间位置再修改，否则会发生混乱。

六、 EM工具串测试和配置步骤

1~9为测试准备：

1 连接发射杆、方向杆和伽玛杆（如有可用的） 2 用网线连接放大器至计算机

3 用9针串行线连接计算机至程序盒 4 确保程序盒电源是关闭状态 5 连接配置电缆至程序盒

6 连接测试棒至配置电缆，此时不要将测试棒连到工具上

7 连接EM测试线至放大器并将夹子夹到发射窗口对应端，放大器端红线插至Reference，黑线插

至Wellhead，发射窗口端红上黑下

8 连接放大器、计算机和程序盒至120V电源

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 28 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

9 打开计算机和放大器

10~15为不连工具串进行线路自测试： 10 双击EMX Configuration图标 11 按F2进入终端模式 12 此时打开程序盒电源

13 在菜单上选\"transmitter\"-->\"loop back test“

14 如果loop back test通过继续下一步，如果没通过，开始故障检查，程序盒（programming box）、

配置线（programming cable）或测试棒（programming plug，即Dongle）是否有问题 15 关闭程序盒电源、关闭EMX config窗口

16~22为连接工具串后再次线路自测试： 16 连接测试棒至发射杆

17 双击EMX Configuration图标 18 按F2进入终端模式 19 此时打开程序盒电源

20 在菜单上选\"transmitter\"-->\"loop back test\"

21 如果loop back test通过继续下一步，如果没通过，开始故障检查，程序盒（programming box）、

配置线（programming cable）或测试棒（programming plug，即Dongle）是否有问题 22 关闭程序盒电源、关闭EMX Configuration窗口

23~37为工具配置：

23 双击EMX Configuration图标 24 打开程序盒电源

25 在EMX Configuration窗口将frequency a设置为8 26 将baud rate stage设为1-4

27 在frame switching内将operating type设为vibration、将surveys before power down设为99 28 确保vibration tare值比vibration limit值低 28 在EMX Configuration窗口点击Done

29 如果工具串上只有方向杆将跳至步骤37，如果伽玛杆已经接上，将弹出一个窗口询问你是否要

运行PTG设置，点OK 30 读压力基值，其应为0psi

31 连接压力测试接头至伽玛杆末端

32 连接压力泵至压力测试接头并加压至1500-2000psi 33 再次点tare pressure按钮，读值应接近压力表上的值 34 释放压力泵的压力 35 点击Done

36 出现一个窗口询问你是否要tare pressure，点no

37 出现一个窗口询问你是否要设置工具面偏移量和时间，点no

38~43将配置好的工具绑定到数据管理器中： 38 双击EM Data manager图标 39 在jobs列表中选当前使用的Job 40 在track列表中选当前使用的Track

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 29 -

北京奥瑞安能源技术开发有限公司

41 在工具条下方的窗口上点右键选attach tool 42 从列表中选当前连接的发射杆 43 选择文件后离开工具条

配置好的工具必须通过此步骤绑定到数据管理器中方可对EM Control Panel中采集到的数据进行正确的处理和保存！

44~59为不接发射电池校准工具并进行模拟测试： 44 双击EM Control Panel图标

45 在弹出的Select Track窗口中的Jobs列表中选当前使用的Job、在Available Tracks列表中选当

前使用的Track 46 选OK按钮

47 在connect button左边为一外IP地址如192.168.1.XXX，确保最后三位数与放大器序列号后三位

一样

48 点connect

49 将出现一条绿色波浪线，此为信号线，右击此窗口并选时间范围2sec和电压范围-5-5V

50 在frame status窗口等待二进制和十六进制代码出现一旦出现则该工具已连接好可以开始进行

工具校准

51 菜单上选receiver然后点calibration

52 当工具正在calibrating时观察波形的峰、谷是否有不规则 53 观察工具面，此时它应该不会移动

窗口底部显示\"calibration complete\"时校准完成，同时窗顶部的校准状态将显示为100% 55 将工具从当前位置旋转约180度，工具面应该也变化180度

56 用橡皮锤敲击发射杆（发射窗口下方约2英尺处）窗口中将显示从SURVEY模式切换为

STEERING模式

57 如果伽玛杆已经接上，将伽玛毯包在伽玛杆上(距伽玛杆下端扶正块约10cm)，等待测量Gamma

计数，聚焦G伽玛读数应在100左右、360度伽玛读数应在250左右 58 在EM Control Panel程序中断开与放大器的连接 59 关闭14V的程序盒电源

60~69为接上发射电池再次进行模拟测试： 60 将测试棒从工具上拔下

61 如果发射杆为十针工具，此时可将电池转换接头接上 62 将发射电池连到发射杆上

63 在EM Control Panel程序中点击connect按钮

工具与软件开始通信后，核实一下波形是否正确，关注任何异常变化 65 将工具从当前位置旋转约180度，工具面应该也变化180度

66 用橡皮锤敲击发射杆（发射窗口下方约2英尺处）窗口中将显示从SURVEY模式切换为

STEERING模式

67 如果伽玛杆已经接上，将伽玛毯包在伽玛杆上(距伽玛杆下端扶正块约10cm)，等待测量Gamma

计数，聚焦G伽玛读数应在100左右、360度旋转伽玛读数应在250左右 68 在EM Control Panel程序中断开与放大器的连接

69 退出软件，关闭所有电源，断开电池连接。工具串测试完成

BlackStar EM-MWD无线随钻测量仪软件操作手册 - 30 -