專利名稱：一種測(cè)量井間距離和方位的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油鉆井過(guò)程中的防碰井、連通井、平行井作業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種測(cè)量井間距離和方位的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在石油和天然氣鉆采行業(yè)，對(duì)于能夠精確控制作業(yè)井與已有井之間距離的技術(shù)的需求日益迫切。如果兩ロ井發(fā)生碰撞，將會(huì)帶來(lái)巨大損失。傳統(tǒng)的井眼軌跡控制工具隨鉆測(cè)量系統(tǒng)(MWD)，一般采用基于地磁場(chǎng)、地球重力場(chǎng)測(cè)量的方式測(cè)量井眼軌跡，存在一定的局限性，即由于測(cè)量誤差和計(jì)算誤差導(dǎo)致最終存在誤差橢圓。基于陀螺測(cè)量的MWD工具，在鉆井的起始階段需要進(jìn)行多次陀螺測(cè)量，以保證精確的控制井眼軌跡。這種測(cè)量需要整個(gè)鉆機(jī)的協(xié)助，而且需要關(guān)閉臨近的產(chǎn)油井，這種反復(fù)的測(cè)量既浪費(fèi)時(shí)間，又降低產(chǎn)量?；诮蛔兇艌?chǎng)測(cè)量?jī)丧砭g的距離和相對(duì)位置，大大提高了井眼控制的精確度， 但是目前的使用方式通常要求磁源裝置的旋轉(zhuǎn)軸與探測(cè)裝置共面，這就限制了使用范圍， 同時(shí)增大了使用的難度。圖I是分析磁源裝置與探測(cè)裝置空間關(guān)系的ニ維模型示意圖，r為測(cè)點(diǎn)與源中心點(diǎn)的連接線。X和Y分別為探測(cè)裝置的兩個(gè)坐標(biāo)軸。模型分析的目的是計(jì)算出X軸與r的夾角Axr，以及通過(guò)兩個(gè)坐標(biāo)軸測(cè)量到的磁感應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算出探測(cè)裝置與磁源裝置之間的距離。根據(jù)電磁理論得知,在沿著r方向的磁場(chǎng)分量Br和垂直于r方向的磁場(chǎng)分量Bq分別為=...................r Sin(Ami)其中Amr = Atr_wt,其中Atr為t = 0時(shí)刻磁源裝置方向與探測(cè)裝置方向的夾角, wt為t時(shí)刻磁源裝置旋轉(zhuǎn)的角度； Bx = Brcos (Axr) _Bqsin (Axr)By = Brsin (Axr) +Bqcos (Axr)可以推導(dǎo)出磁源裝置與探測(cè)裝置之間的相對(duì)距離r的計(jì)算公式如下 在ニ維測(cè)距模型中要求作業(yè)井中的磁源裝置與參考井中的探測(cè)裝置在同一垂直深度位置，這在實(shí)際測(cè)量中難以精確做到。加之ニ維模型只能在同一垂直深度位置處計(jì)算作業(yè)井與參考井之間的距離，而不能在空間上確定上述兩者之間的距離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種測(cè)量井間距離和方位的方法及系統(tǒng)，解決了目前測(cè)量井間距離和方位精確度不高，需要反復(fù)測(cè)量導(dǎo)致浪費(fèi)時(shí)間及降低產(chǎn)量等問(wèn)題，具有測(cè)量井間距離和方位精確度高的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種測(cè)量井間距離和方位的方法，包括以下步驟步驟一，在作業(yè)井中的鉆頭處設(shè)置磁源裝置，鉆頭工作時(shí)磁源裝置隨鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)；步驟二，在參考井中設(shè)置探測(cè)裝置，監(jiān)測(cè)步驟一所產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向；步驟三，根據(jù)步驟二監(jiān)測(cè)得到的交變磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小，計(jì)算得出作業(yè)井與參考井之間的相對(duì)距離；步驟四，根據(jù)步驟二監(jiān)測(cè)得到的交變磁場(chǎng)的方向，確定作業(yè)井與參考井之間的相對(duì)方位。優(yōu)選的，所述磁源裝置為永磁體，所述探測(cè)裝置為磁通門。優(yōu)選的，所述交變磁場(chǎng)在空間中任意一點(diǎn)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)強(qiáng)度，磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化在空間任意一點(diǎn)均形成一個(gè)規(guī)則的橢圓極性磁場(chǎng)。優(yōu)選的，所述步驟三具體是指所述規(guī)則的橢圓極性磁場(chǎng)上各點(diǎn)磁場(chǎng)大小的有效值與作業(yè)井和參考井之間的相對(duì)距離的3次方成反比關(guān)系，公式如下
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量井間距離和方位的方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一，在作業(yè)井中的鉆頭處設(shè)置磁源裝置，鉆頭工作時(shí)磁源裝置隨鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)；步驟ニ，在參考井中設(shè)置探測(cè)裝置，監(jiān)測(cè)步驟一所產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向；步驟三，根據(jù)步驟ニ監(jiān)測(cè)得到的交變磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小，計(jì)算得出作業(yè)井與參考井之間的相對(duì)距離；步驟四，根據(jù)步驟ニ監(jiān)測(cè)得到的交變磁場(chǎng)的方向，確定作業(yè)井與參考井之間的相對(duì)方
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測(cè)量井間距離和方位的方法，其特征在于，所述磁源裝置為永磁體，所述探測(cè)裝置為磁通門。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測(cè)量井間距離和方位的方法，其特征在于，所述交變磁場(chǎng)在空間中任意一點(diǎn)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)強(qiáng)度，磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化在空間任意一點(diǎn)均形成一個(gè)規(guī)則的橢圓極性磁場(chǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)量井間距離和方位的方法，其特征在于，所述步驟三具體是指所述規(guī)則的橢圓極性磁場(chǎng)上各點(diǎn)磁場(chǎng)大小的有效值與作業(yè)井和參考井之間的相對(duì)距離的3次方成反比關(guān)系，公式如下式中，B為磁場(chǎng)的平均值，k為系數(shù)值，r為作業(yè)井和參考井之間的相對(duì)距離；由此三維模型可得
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)量井間距離和方位的方法，其特征在于，所述步驟四具體是指所述規(guī)則的橢圓極性磁場(chǎng)的長(zhǎng)軸所在直線與磁源裝置和探測(cè)裝置所在直線共線，因此，確定作業(yè)井與參考井之間的相對(duì)方位，即確定規(guī)則的橢圓極性磁場(chǎng)的長(zhǎng)軸在所述探測(cè)裝置的坐標(biāo)系中所占的方位；將方位關(guān)系轉(zhuǎn)換成幾何關(guān)系，即規(guī)則的橢圓極性磁場(chǎng)的長(zhǎng)軸與所述探測(cè)裝置的坐標(biāo)系的夾角，公式如下
6.一種測(cè)量井間距離和方位的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括磁源裝置和探測(cè)裝置，所 述磁源裝置設(shè)置于作業(yè)井中，工作時(shí)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，所述探測(cè)裝置設(shè)置于參考井中，監(jiān)測(cè)交 變磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向，從而確定作業(yè)井和參考井之間的相對(duì)距離和相對(duì)方位。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)量井間距離和方位的系統(tǒng)，其特征在于，所述磁源裝置為 永磁體，設(shè)置于作業(yè)井中的鉆頭處。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)量井間距離和方位的系統(tǒng)，其特征在于，所述探測(cè)裝置為 磁通門，設(shè)置于參考井中的有線探管內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的測(cè)量井間距離和方位的系統(tǒng)，其特征在于，所述磁通門包括 三軸正交磁力計(jì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)量井間距離和方位的系統(tǒng)，其特征在于，所述交變磁場(chǎng)在 空間中任意一點(diǎn)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)強(qiáng)度，磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化在空間任意一點(diǎn)均形成一個(gè)規(guī)則的橢圓極性磁場(chǎng)；所述作業(yè)井和參考井之間的相對(duì)距離r為
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種測(cè)量井間距離和方位的方法及系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟步驟一，在作業(yè)井中的鉆頭處設(shè)置磁源裝置，鉆頭工作時(shí)磁源裝置隨鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)；步驟二，在參考井中設(shè)置探測(cè)裝置，監(jiān)測(cè)交變磁場(chǎng)的大小和方向；步驟三，根據(jù)步驟二監(jiān)測(cè)得到的交變磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小，計(jì)算得出作業(yè)井與參考井之間的相對(duì)距離；步驟四，根據(jù)步驟二監(jiān)測(cè)得到的交變磁場(chǎng)的方向，確定作業(yè)井與參考井之間的相對(duì)方位。所述系統(tǒng)包括磁源裝置和探測(cè)裝置，所述磁源裝置設(shè)置于作業(yè)井中，工作時(shí)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，所述探測(cè)裝置設(shè)置于參考井中，監(jiān)測(cè)交變磁場(chǎng)的大小和方向。本發(fā)明具有測(cè)量井間距離和方位精確度高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01C1/00GK102607392SQ20121006575
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者馮澤東, 劉海, 唐婉玲, 曾莉莉, 林福宏, 熊陵, 石巖峰 申請(qǐng)人:中天啟明石油技術(shù)有限公司