[发明专利]一种邻井距离随钻电磁探测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种邻井距离随钻电磁探测系统，属于地下资源 钻采工程技术领域。本发明主要由磁短节、电磁测量仪及邻井距离测 量计算方法组成，可以随钻探测邻井距离，精确实现复杂结构井导向 钻井控制目标。

背景技术

在石油、天然气及煤层气开采中，双水平井、连通井及U型 井等复杂结构井钻井轨迹复杂，定向控制难度大，要求对邻井距离进 行随钻精确探测。目前，国内普遍使用的随钻测量工具不能直接测量 邻井距离，因而难以满足复杂结构井邻井距离随钻探测的特殊要求。 另外，国外虽已研制出能够基本满足以上要求的随钻电磁引导系统， 但其核心技术仍被保密和垄断。本发明涉及一种邻井距离随钻电磁探 测系统，主要由磁短节、电磁探测仪及邻井距离测量计算方法等组成。 根据该系统测量与计算获取的邻井距离及其偏角数据，并结合常规的 MWD测量数据，工程技术人员可有效地控制钻头运动轨迹，以便精确 连通两口井或者保持两口井之间的相对距离。

发明内容

本发明的主要技术问题是提供一种邻井距离随钻电磁探测系 统，它能为复杂结构井邻井距离随钻探测与控制提供一个有效的高新 技术手段。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种随钻电磁探测系 统，其特征在于：主要包括一个磁短节、一套电磁测量仪，其中：

所述磁短节，其主要作用是产生稳定的磁场，以此来确定钻 头的在井中的位置。在使用时，将磁短节和钻头串联在水平井中。

所述电磁测量仪，主要由井下探管和地面系统两部分组成， 其主要作用是检测与钻头串联在一起的磁短节的磁信号，并将检测到 的磁信号数据通过电缆传输到地面系统。

所述邻井距离测量计算方法，主要是根据复杂结构井钻井工 艺和随钻测井工艺编制的可在计算机上运行并能得出一定结果的程 序。该程序根据电磁探测仪接收到的磁信号，计算磁短节与井下探管 的相对位置，进而确定钻头与直井连通点的相对位置。该程序只能在 交叉井、U型连通井、双水平井和事故救援等复杂结构井的随钻测井 过程中使用。

进一步地，上述电磁引导系统还可具有以下特点：所述无磁 钻铤是一个空心的钻杆，两端都是API标准扣型，这些标准扣型能使 永磁短节牢固地和钻头及其他钻杆连接在一起，钻井泥浆能通过中空 流到井底。在无磁钻铤上有两排平行的孔，每一个孔中安装一个永磁 铁。所述永磁铁，是一种高强度磁性材料加工成的圆柱形磁体。永久 性磁铁安装在无磁钻铤的孔中，使用孔用卡圈将永久性磁铁固定在无 磁钻铤的孔中。所有安装在无磁钻铤上的永久性磁铁的磁性方向都以 同一个方向安装。根据钻井工艺的要求，安装在无磁钻铤上的永久性 磁铁的数量可以增加或减少，最多可以达到18个。

进一步地，上述电磁引导系统还可具有以下特点：所述电磁 测量仪主要由井下探管和地面系统组成，其特征在于：井下探管是一 个两端封闭的金属外壳，在壳体里面主要有传感器模块、微控制器模 块、电缆驱动模块、电源模块等模块；地面系统主要由电缆驱动模块、 微控制器模块、计算机接口模块、电源模块等构成。

进一步地，所述井下探管中的传感器模块包括一个三轴高精 度磁通门传感器，一个三轴高精度重力加速度传感器和一个温度传感 器。其主要功能是检测永磁短节的磁场矢量、地磁矢量、重力加速度 以及井下温度，为后续软件提供数据，进而计算邻井距离的相关数据。

进一步地，所述磁通门传感器是用来检测永磁短节和地磁场 的磁矢量。所述重力加速传感器是用来检测井下探管所在位置的重 力加速度的方向及大小。所述温度传感器是检测井下探管所在位置的 井下温度。

进一步地，所述井下探管中的微控制器模块由一片单片机及 其外围电路构成，用于采集传感器模块输出的磁场、重力加速度以及 温度数据，并对数据进行编码以便于发送。

进一步地，所述微控制器模块以MD87C52为核心，主要由 MD87C52、54HC373、MD27C128、IDT7164、AT24C16、CD4504、MAX813 等芯片组成。