自2003年以来，我国成为居美国之后的第二大石油消费国。2005年我国成为继美国、日本之后的第三大石油进口国。大量石油消费和进口已严重影响我国的经济增长速度并严重威胁我国国防安全。因此，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。欠平衡钻井具有减少产层伤害、有利于及时发现和评价低压低渗油气层、大幅度提高机械钻速、有效控制漏失、减少压差卡钻等优点，因此欠平衡钻井成为目前国内开发低压、低渗、低产油气层的一种趋势。采用欠平衡钻井技术与定向井、水平井、大位移井技术结合可以大幅度提高经济效益。这种结合技术的关键问题之一是钻进过程中的井底测量信号传输问题，欠平衡钻井所采用的配套钻井液技术之一为气基流体低压钻井介质系列(空气钻井、雾、泡沫、充气泥浆)，然而国内常用的泥浆脉冲式MWD由于信号通道存在多相流体状态干扰导致难以向地面传输测量信号达到实时监测井眼轨迹和识别地层的要求。电磁波式MWD(又可简称为EM-MWD)是通过井底仪器发射电磁波信号到地面天线获取数据，对钻井液要求远没有泥浆脉冲式MWD要求高，所以电磁波式MWD在欠平衡钻井中具有广阔前景。与欧美等国的电磁波式MWD相比，俄罗斯电磁波式MWD价格相对低廉，中国地质大学(武汉)是国内首个引进俄罗斯电磁波式MWD(ZTS系列)的单位，已在胜利油田、大陆科钻、辽河油田使用常规钻井液的钻井中进行了生产试验，并取得了一定的成绩。电磁波式MWD仪器上下两端通过电隔离器绝缘，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。国内的欠平衡钻井中还未采用电磁波式MWD系统进行钻井作业，特别是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钻井环空的泡沫介质再向地层中传播还没有研究。本文旨在通过分析电磁波式MWD工作原理，泡沫钻井液的结构以及在实验室中配制油田常用泡沫钻井液并测试其电导率；同时以超低频电磁波近场电路特性、电磁波衰减理论、电磁波反射理论分析欠平衡钻井中环空介质为泡沫时，影响电磁波MWD向地层透射信号的机理。介绍了美国电磁波式MWD在欠平衡井的应用，并详细介绍俄罗斯电磁波式MWD(ZTS系列)在中国的应用，分析其适用于欠平衡钻井需解决的问题。全文共分七章，各章的研究内容如下：第一章绪论部分。主要介绍课题的来源、课题研究的目的和意义、国内外研究现状、课题的难点以及课题主要研究内容及技术路线。第二章泥浆脉冲式MWD应用局限性。主要介绍欠平衡钻井的类型、优越性，泥浆脉冲式MWD工作原理，以及其在欠平衡钻井中的局限性。第三章电磁波式MWD相关理论。首先介绍了电磁波式MWD工作原理，然后分析电磁波式MWD通信的等效线传输法。最后分析影响电磁波式MWD信号传输的因素，其中包括钻杆的引导作用、激励源频率、地层电阻率、特制钻杆天线参数与激励电流关系、表层金属套管以及环空介质电阻率。第四章泡沫及其电导率研究。首先在介绍泡沫流体组成的基础上，分析了泡沫钻井液的结构。详细介绍了笔者进行的室内泡沫钻井液的电导率测试实验，结合国内外学者对泡沫钻井液电导率研究所获得的数据进行了分析，确定了泡沫电导率(电阻率)值的范围。第五章电磁波在泡沫中的传输模型。通过超低频电磁波近场电路特性、电磁波在介质传播的衰减理论和反射理论建立的模型，分析了环空泡沫影响电磁波信号向地层透射的因素。因素之一是泡沫电阻使电磁波分流，之二是泡沫对电磁波吸收，之三是泡沫的多相结构对电磁波的严重反射。第六章EM-MWD应用研究。首先介绍了美国几家公司生产的EM-MWD系统在欠平衡钻井现场的应用，然后详细分析俄罗斯EM-MWD(ZTS系列)的结构特征，以及在胜利油田、辽河油田生产试验情况，最后分析俄罗斯EM-MWD适用于欠平衡钻井需解决的问题。第七章结论与建议。在总结和归纳全文的基础上，对今后的工作提出建议和对策。