[发明专利]一种近钻头随钻测量系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油、天然气和煤层气等的开采技术领域，特别是涉及一种近钻头随钻测量系统和一种近钻头随钻测量方法。

背景技术

在石油、天然气和煤层气等的定向钻井施工中，要求钻井轨迹准确地按照设计的轨迹钻进。因此，如何获得近钻头的准确定向测量数据是定向井施工成功的关键因素。

目前，定向钻井施工通常采用有线或无线随钻测量仪来测量井斜和方位。随钻测量仪通常放置在一根或两根无磁钻铤里面，用三个重力加速度计和三个磁通门传感器分别测量随钻测量仪所在位置的重力加速度的三个分量和地磁场的三个分量。然后利用相应的计算方法来计算出随钻测量仪所在位置的井斜和方位。但是由于定向钻井施工需要动力钻具和定向接头，造成无磁钻铤中的随钻测量仪距离钻头有一段距离，该距离通常约为15米，所以随钻测量仪的井斜和方位并不是钻头所在位置井眼的真实井斜和方位。根据造斜工具的标定造斜率虽然能大致推测出钻头处的井斜和方位，但是实际施工中由于影响造斜率的因素很多，包括钻具组合、地层条件、泥浆排量以及钻进参数等，因此实际的造斜率的和推测出的造斜率相差很大。这严重影响定向的准确性，造成实际井眼轨迹钻出目的层，影响了油气资源的采收率，造成重大经济损失。特别是在煤层气水平井施工过程中，由于定向准确性不够造成钻穿顶底板会导致产水量很大，影响煤层气井的产气效果。

此外，目前还有一些近钻头的随钻测量仪，但是由于受钻头和螺杆磁性的干扰，这些近钻头的随钻测量仪只能测量井斜、电阻率、伽马以及一些机械参数，测量的参数可以先通过无线传输到无磁钻铤中的随钻测量仪或通过螺杆马达有线传输到随钻测量仪中，再通过有线或无线传输到地面。但是这些近钻头测量仪存在一个共同的缺点就是不能测量近钻头的方位，而方位是计算井眼轨迹的三要素之一，因此利用现有的近钻头随钻测量仪提供的数据不能准确计算出测量仪到钻头井段的实际井眼轨迹。

综上所述，现有的测量钻头的井斜和方位的方案的准确性不高。

发明内容

本发明提供了一种近钻头随钻测量系统，该系统能够较准确地测量钻头的井斜和方位。

本发明还提供了一种近钻头随钻测量方法，该方法能够较准确地测量钻头的井斜和方位。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明公开了一种近钻头随钻测量系统，该装置包括：无磁钻铤、位于无磁钻铤里面的随钻测量器、与无磁钻铤连接的定向接头、与定向接头连接的螺杆马达、与螺杆马达连接的强磁接头、与强磁接头连接的钻头，该装置还包括地面接收器，其中：

强磁接头，用于产生交变磁场；

无磁钻铤，用于为随钻测量器提供无磁环境；

随钻测量器，用于测量地磁场的三个分量、重力场的三个分量以及交变磁场的三个分量，并输出给地面接收器；

地面接收器，用于根据所接收的地磁场的三个分量和重力场的三个分量计算出随钻测量器所在位置的井斜和方位，根据所接收的交变磁场的三个分量计算出随钻测量器和强磁接头之间的相对位置，然后根据随钻测量器所在位置的井斜和方位以及随钻测量器和强磁接头之间的相对位置计算出强磁接头所在位置的井斜和方位。

本发明还提供了一种近钻头随钻测量方法，该方法包括：

在螺杆马达和钻头之间安装强磁接头，该强磁接头与钻头一起转动，产生旋转的交变磁场；

在通过定向接头与螺杆马达连接的无磁钻铤中装有随钻测量器，该随钻测量器用于测量地磁场的三个分量、重力场的三个分量以及交变磁场的三个分量；

根据地磁场的三个分量和重力场的三个分量计算出随钻测量器所在位置的井斜和方位，根据交变磁场的三个分量计算出随钻测量器和强磁接头之间的相对位置，然后根据随钻测量器所在位置的井斜和方位以及随钻测量器和强磁接头之间的相对位置计算出强磁接头所在位置的井斜和方位；

将强磁接头所在位置的井斜和方位作为钻头所在位置的井斜和方位。