[发明专利]一种用于邻井平行间距随钻电磁探测的计算方法

说明书

技术领域

本发明是一种邻井平行间距随钻电磁探测的计算方法，属于地下资源钻 采工程技术领域。

背景技术

在石油、天然气及煤层气开采中，双水平井、定向井及加密井等复杂结 构井，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。因此，本发明者特研究设计了“一种邻井平行间距随钻 电磁探测系统”(另作专利申请)，本项发明即是该系统的核心算法，可精确计算 邻井平行段的相对空间位置。

邻井平行间距随钻电磁探测系统主要包括磁短节、井下双磁传感器测量 仪、邻井平行间距计算系统及地面显示系统组成。磁短节是由无磁钻铤以及若干 永磁铁等组成的两端带有API标准口型的中空圆柱体，是该电磁探测系统的信 号源，直接跟在钻头后面。井下双磁传感器测量仪主要由井下双磁传感器探管及 地面接口箱组成。井下双磁传感器探管主要包括两个交变磁场传感器、一个磁通 门传感器、一个加速度传感器、一个温度传感器及固化有邻井平行间距计算系统 的单片机，其主要作用是检测磁短节的磁矢量信号，并将两组磁信号数据传到 单片机中，经邻井平行间距计算系统，得到邻井平行段的相对空间位置数据。然 后，将计算数据发送到地面显示系统。

利用邻井平行间距随钻电磁探测系统进行导向钻井时，磁短节紧跟在钻 头后面，井下双磁传感器测量仪由钻杆或前接有爬行器的电缆下入到已钻井中合 适位置，然后开启电源，探测由旋转磁短节产生的磁信号。根据该系统测量与计 算获取的邻井平行间距和相对方位数据，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，以便精确控制邻并平行段以一定间距钻进。

发明内容

本发明的目的在于根据井下双磁传感器探管传感器接收到的磁信号，计 算磁短节与井下双磁传感器探管的相对位置，进而确定邻井平行段的相对空间位 置。

邻井平行间距随钻电磁探测系统的工作原理如图1所示，本发明是该系 统的核心算法，提供一种确定邻井平行段相对空间位置的计算方法，包括下列步 骤：

步骤1，提取已钻井与正钻井的井况信息。已钻井与正钻井的井眼轨迹测 量信息；已钻井与正钻井的井口坐标；已钻井与正钻井的钻盘平面高度(KB)和地 面海拔高度(GL)；已钻井的井身结构。

步骤2，处理提取的已钻井与正钻井的井况信息。

步骤3，建立旋转磁短节周围空间磁感应强度计算模型。

步骤4，在地表测定磁短节的等效磁矩并给出井下磁短节等效磁矩可能的 变化范围。

步骤5，根据估计的邻井平行间距，用钻杆或爬行器将井下双磁传感器探 管下入已钻井到合适位置。磁短节下入到双磁传感器探管两端部之间，最好使双 磁传感器探管的中点正对上方正钻井中的磁短节。

步骤6，提取井下双磁传感器探管计算的邻井平行段的相对空间位置数 据。

步骤7，利用所述处理后的井况信息、井下双磁传感器探管计算数据、磁 短节等效磁矩，计算井下双磁传感器探管与磁短节在正钻井井口坐标系中的空间 位置，进而确定邻井平行段在正钻井井口坐标系中的相对空间位置。

步骤8，根据计算结果，调整工具面继续钻进到下一位置。

步骤9，根据计算的邻井平行间距，用钻杆或爬行器将井下双磁传感器探 管下入到下一位置，同样尽量使双磁传感器探管的中点正对上方正钻井中的磁短 节。

步骤10，转到步骤6，如此循环至钻完。

所述步骤2包括：

步骤21，根据正钻井与已钻井的钻盘平面高度(KB)和地面海拔高度(GL)， 计算水平井钻盘平面高度比直井钻盘平面高度高多少或低多少。

步骤22，确定井眼轨迹数据是相对于钻盘平面高度还是地面海拔高度。

步骤23，根据正钻井与已钻井井口坐标计算已钻井井口相对正钻井井口 的偏移量。

步骤24，在双磁传感器探管和连通点的实际垂直深度(TVD)、北坐标(N)、 东坐标(E)数据上加上或减去所述偏移量。

所述步骤3包括：

如图2所示，计算旋转磁短节周围空间远场磁感应强度时，可把旋转磁 短节看成旋转磁偶极子，其周围空间远场磁感应强度B计算如下：