專利名稱：一種基于交變磁場測量的防碰測距裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油鉆井技術領域，尤其涉及一種基于交變磁場測量的防碰測距裝置。
背景技術：
目前，在石油鉆井技術領域中，海上作業(yè)平臺的叢式井井眼間距較小，作業(yè)井鉆進過程中存在碰撞到已有井眼軌跡的危險。兩口井井眼軌跡碰撞，造成的損失非常巨大，因此必須使用軌跡測量與控制工具來避免軌跡碰撞。傳統(tǒng)的井眼軌跡控制工具一般采用基于地磁場、地球重力場測量的方式來測量井眼軌跡。但是在兩口井比較接近，特別是其中一口井存在套管的情況下，地磁場測量會受到套管的影響。測量數據與實際的井眼軌跡數據存在偏差，會使井眼軌跡控制失誤，從而導致井眼軌跡碰撞；而基于陀螺測量的隨鉆測量系統(tǒng)(MWD)工具，雖然可以避免套管對測量的影響，但是由于MWD系統(tǒng)距離鉆頭的距離一般在10米左右，對于鉆頭與其他井的距離控制實時性較差，鉆進過程中仍然存在井眼軌跡碰撞的危險。
發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種基于交變磁場測量的防碰測距裝置，該裝置可以有效避免套管對測量的影響，并實現對鉆頭位置的準確測量，從而減少井眼軌跡碰撞的危險。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的一種基于交變磁場測量的防碰測距裝置，所述防碰測距裝置包括鉆頭、磁性短節(jié)、螺桿、磁場測量探管和地面處理系統(tǒng)，其中，在所述鉆頭與所述螺桿之間安裝所述磁性短節(jié)，所述磁性短節(jié)安裝有永磁體，所述鉆頭在所述螺桿的驅動下轉動，所述磁性短節(jié)跟隨轉動，該永磁體在空間中形成一個交變磁場；在已有鉆井中放置所述磁場測量探管，該磁場測量探管測量所述磁性短節(jié)產生的交變磁場并將測量數據傳送到所述地面處理系統(tǒng)；所述地面處理系統(tǒng)包括地面接口箱和地面工控機，所述地面接口箱與所述磁場測量探管相連，接收所述磁場測量探管傳送來的測量數據；所述地面工控機與所述地面接口箱相連，處理所接收到的測量數據。所述磁場測量探管采用三軸磁通門傳感器測量所述磁性短節(jié)產生的交變磁場的
三軸分量。所述磁場測量探管采用電纜連接所述地面處理系統(tǒng)，并接收所述地面處理系統(tǒng)的控制命令。由上述本實用新型提供的技術方案可以看出，所述防碰測距裝置包括鉆頭、磁性短節(jié)、螺桿、磁場測量探管和地面處理系統(tǒng)，其中在所述鉆頭與所述螺桿之間安裝所述磁性短節(jié)，所述磁性短節(jié)安裝有永磁體，所述鉆頭在所述螺桿的驅動下轉動，所述磁性短節(jié)跟隨轉動，該永磁體在空間中形成一個交變磁場；在已有鉆井中放置所述磁場測量探管，該磁場測量探管測量所述磁性短節(jié)產生的交變磁場并將測量數據傳送到所述地面處理系統(tǒng)；所述地面處理系統(tǒng)包括地面接口箱和地面工控機，所述地面接口箱與所述磁場測量探管相連，接收所述磁場測量探管傳送來的測量數據；所述地面工控機與所述地面接口箱相連，處理所接收到的測量數據。該裝置可以有效避免套管對測量的影響，并實現對鉆頭位置的準確測量，從而減少井眼軌跡碰撞的危險。

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。圖1為本實用新型實施例提供的基于交變磁場測量的防碰測距裝置示意圖；圖2為本實用新型實施例提供的磁性短節(jié)的結構示意圖；圖3為本實用新型實施例提供的磁場測量探管的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦偷膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型的保護范圍。本實用新型解決了鉆頭位置的準確測量問題，實現了井眼軌跡的精確控制，以此為基礎可以做到井眼軌跡的預測并制定繞障方案，從而避免海上叢式井井眼軌跡碰撞。下面將結合附圖對本實用新型實施例作進一步地詳細描述，圖I為本實用新型實施例提供的基于交變磁場測量的防碰測距裝置示意圖，圖I中包括1鉆頭，2磁性短節(jié)，3螺桿，4作業(yè)井眼，5磁場測量探管，6已有鉆井，7電纜絞車，8地面接口箱，9地面工控機，10鉆井架，11電纜；這里地面接口箱8和地面工控機9組成了地面處理系統(tǒng)，其中在鉆頭⑴與螺桿(3)之間安裝磁性短節(jié)(2)，磁性短節(jié)⑵本身安裝了永磁體，永磁鐵在空間中產生磁場。鉆頭(I)在螺桿(3)的驅動下轉動時，磁性短節(jié)跟隨轉動，永磁體在空間中形成一個交變磁場。具體實現過程中，上述磁性短節(jié)(2)保證測點與鉆頭的距離不超過I米，因而可以準確地確定鉆頭的位置，從而實現井眼軌跡的精確控制。磁性短節(jié)隨鉆頭旋轉時可以產生交變磁場，交變磁場的大小和方向隨距離與方位的變化而變化。在已有鉆井(6)中放置所述磁場測量探管(5)，利用磁場測量探管(5)測量探管所在位置的交變磁場大小，可以確定鉆頭(I)的相對距離與方位，并推算處鉆頭(I)的準確位置，該磁場測量探管(5)測量所述磁性短節(jié)產生的交變磁場并將測量數據傳送到所述地面處理系統(tǒng)。所述地面處理系統(tǒng)包括地面接口箱(8)和地面工控機(9)，所述地面接口箱(8)與所述磁場測量探管(5)相連，接收所述磁場測量探管(5)傳送來的測量數據；所述地面工控機(9)與所述地面接口箱(8)相連，處理所接收到的測量數據，獲得作業(yè)井眼(4)鉆頭的準確位置，并繪制井眼軌跡，并以測量數據為基礎做軌跡的預測分析，從而給出繞障方案。具體實現過程為磁場測量探管(5)采用三軸磁通門傳感器測量磁性短節(jié)(2)產生的交變磁場的三軸分量，還可以使用增益可調放大器對交流磁場信號做放大以達到較高的測量精度，再將測量數據發(fā)送到所述地面處理系統(tǒng)。本實施例中，磁場測量探管采用電纜通信的方式將數據傳輸到地面處理系統(tǒng)，并接收地面處理系統(tǒng)的控制命令；雖然已有井套管對靜態(tài)磁場測量影響較大，而對于交變磁場測量的作用是恒定的衰減效果，只需對套管做一次標定即可將其對交變磁場測量的影響去除。磁場測量探管(5)與地面接口箱⑶通過單芯電纜(11)通信，實現數據的上傳；地面接口箱(8)實現磁場測量探管(5)的供電與通信信號的編碼解碼，在獲取磁場測量探管(5)的數據后，地面接口箱(8)通過RS232總線(12)將數據發(fā)送給地面工控機(9)。地面工控機(9)運行的地面控制系統(tǒng)接收地面接口箱(8)發(fā)送的數據，計算得到鉆頭⑴的相對方位、距離并給出鉆頭⑴的具體坐標。所述地面處理系統(tǒng)根據所得到的測量數據和已有的井數據繪制各口井的井眼軌跡，并以測量數據為基礎做軌跡的預測分析，從而給出繞障方案。圖2是本實用新型的磁性短節(jié)結構圖。磁性短節(jié)(13)會隨鉆具(圖I中的3)旋轉，其上安裝的永磁體(14)隨之旋轉產生交變磁場。如圖3所示是本實用新型的磁場測量探管的結構示意圖，圖3中傳感器模塊(18)包括三軸磁通門傳感器和三軸加速度傳感器，分別測量交變磁場和地球重力場。電路板骨架(16)主要包括電源板、測量板、通信板三部分電源板實現供電電壓的轉換并提供傳感器模塊和測量板的電源；測量板接收傳感器模塊的信號，實現測量信號的模數AD轉換，并將數據編碼發(fā)送到通信板；通信板接收測量板的編碼信息，生成編碼信號并發(fā)送到上端接頭(15)。上端接頭(15)通過電纜與地面接口箱(圖I中的8)連接，接收地面接口箱的供電以及下發(fā)命令信號，并將探管的數據編碼信號發(fā)送到電纜上。外保護筒(17)支撐和保護內部結構。綜上所述，本實用新型所提供的裝置可以有效避免套管對測量的影響，并實現對鉆頭位置的準確測量，從而減少井眼軌跡碰撞的危險。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
權利要求1.一種基于交變磁場測量的防碰測距裝置，其特征在于，所述防碰測距裝置包括鉆頭、磁性短節(jié)、螺桿、磁場測量探管和地面處理系統(tǒng)，其中， 在所述鉆頭與所述螺桿之間安裝所述磁性短節(jié)，所述磁性短節(jié)安裝有永磁體，所述鉆頭在所述螺桿的驅動下轉動，所述磁性短節(jié)跟隨轉動，該永磁體在空間中形成一個交變磁場； 在已有鉆井中放置所述磁場測量探管，該磁場測量探管測量所述磁性短節(jié)產生的交變磁場并將測量數據傳送到所述地面處理系統(tǒng)； 所述地面處理系統(tǒng)包括地面接口箱和地面工控機，所述地面接口箱與所述磁場測量探管相連，接收所述磁場測量探管傳送來的測量數據；所述地面工控機與所述地面接口箱相連，處理所接收到的測量數據。
2.如權利要求I所述的基于交變磁場測量的防碰測距裝置，其特征在于， 所述磁場測量探管采用三軸磁通門傳感器測量所述磁性短節(jié)產生的交變磁場的三軸分量。
3.如權利要求I所述的基于交變磁場測量的防碰測距裝置，其特征在于， 所述磁場測量探管采用電纜連接所述地面處理系統(tǒng)，并接收所述地面處理系統(tǒng)的控制命令。
專利摘要本實用新型公開了一種基于交變磁場測量的防碰測距裝置。所述防碰測距裝置包括鉆頭、磁性短節(jié)、螺桿、磁場測量探管和地面處理系統(tǒng)，其中在所述鉆頭與所述螺桿之間安裝所述磁性短節(jié)，所述磁性短節(jié)安裝有永磁體，所述鉆頭在所述螺桿的驅動下轉動，所述磁性短節(jié)跟隨轉動，該永磁體在空間中形成一個交變磁場；在已有鉆井中放置所述磁場測量探管，該磁場測量探管測量所述磁性短節(jié)產生的交變磁場并將測量數據傳送到所述地面處理系統(tǒng)。該裝置可以有效避免套管對測量的影響，并實現對鉆頭位置的準確測量，從而減少井眼軌跡碰撞的危險。
文檔編號E21B47/00GK202391408SQ20112055239
公開日2012年8月22日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權日2011年12月23日
發(fā)明者馮澤東, 劉海, 唐婉玲, 常永旺, 曾莉莉 申請人:中天啟明石油技術有限公司