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电磁随钻测量(EM-MWD)在钻进过程中可以实时向地面传输井下工程参数(井斜角、方位角和工具面角等)和地质参数(地层电阻率和地层自然伽马值等),是实现井眼轨迹监测与控制的重要技术手段,且具备信号传输不受钻井液性质、排量大小限制,传输速率高等优点。合理的信号传输模型可用于分析电磁信号传输特性,是EM-MWD系统设计与改进的基础。目前,国内外主要理论模型为电场模型和电路模型,且只能应用于EM-MWD信号传输通道为轴对称结构的井型,而水平井中EM-MWD信号传输通道为非轴对称结构,故传统理论模型无法用于分析水平井中EM-MWD信号传输特性。本文提出了一种适用于水平井中EM-MWD信号传输特性分析的三维有限元模型,并结合导师自主研发的EMMWD系统进行野外实验,分析水平井中EM-MWD信号传输特性,指导EMMWD系统的设计和改进。实验结果表明:仿真分析结果与实验结果规律一致。第一章为引言部分,阐述了建立水平井中EM-MWD信号传输三维有限元模型的意义,并在充分调研和分析EM-MWD系统和信号传输模型研究现状的基础上,确定了本文的研究内容和技术路线,阐明了本文的创新点。第二章为EM-MWD信号传输的基本原理,主要阐述了EM-MWD信号激励方式、电磁随钻测量理论模型和和水平井中信号传输信道。第三章为水平井中EM-MWD信号传输仿真分析,首先阐述了有限元仿真分析的基本原理,再分别从地面接收电极方位和极距、水平段长度、直井段深度和钻遇地层电阻率四个方面分析了水平井中EM-MWD信号传输特性。第四章为实验验证,主要运用导师自主研发的EM-MWD系统,进行EMMWD信号传输野外实验,并从地面接收电极方位、极距和水平段长度三个方面,验证了仿真分析结果与实验结果规律的一致性。第五章为结论与展望,主要阐述了应用三维水平井有限元仿真模型的研究成果,并提出了下一步研究工作的展望,以期补充和完善水平井中EM-MWD信号传输特性。