[发明专利]远距离穿针工具的地面测试方法及测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及煤层气水平井技术领域，特别涉及煤层气远距离穿针工具地面测试方法及装置，用于测试远距离穿针工具样机测量精度的影响因素。

背景技术

目前，煤层气作为一种可以替代天然气的新型能源，得到了广泛的重视，并在我国的沁水盆地和鄂尔多斯盆地进行着规模性的开采。由于我国煤层具有低压、低渗透、低饱和的储层特性，采用煤层气水平井、多分支水平井、U型井是最佳的经济有效的开发模式。远距离穿针技术是其中的一项钻井过程中的关键技术。参阅图1。在直井的洞穴井底部实现水平井与直井的洞穴井底部的准确钻通。在图1中，示出远距离穿针现场作业情况。煤层气水平井组由两口井组成，即一口水平井和一口直井；远距离穿针工具由永磁短节、传感器和上位机组成；远距离穿针作业即使用远距离穿针工具引导钻头向直井井底的洞穴处钻进，最后达到直井与水平井连通的目的。完成此项作业中，远距离穿针工具用来精确测量钻头和洞穴井底的相对位置，并引导钻头钻进，直到完成两井的连通。没有远距离穿针工具的地面测试方法及测试装置。

发明内容

本发明的目的是：提供一种远距离穿针工具的地面测试方法及测试装置，在远距离穿针工具的工程样机下井应用之前，在地面模拟使用远距离穿针工具完成井下连通作业的过程。以验证测量算法、摒除干扰因素、检测测量精度，为下井试验及工程应用做好准备。

本发明的技术方案为：

远距离穿针工具的地面测试方法，包括：

步骤A、测试准备：首先，选择一块磁场强度＜0.2nT的平整场地，在场地内铺设两条平行的轨道，轨道的长度为50～80米；将随钻测量系统MWD安装在测试小车后端2米处；将测试小车安放在轨道上；在测试小车上水平固定永磁短节；在轨道的另一端外侧并距离轨道0.5～2米悬挂有远距离穿针工具传感器；远距离穿针工具传感器悬挂在三角支架中心；远距离穿针工具传感器距离地面100毫米；远距离穿针工具传感器与计算机之间由信号线连接起来；随钻测量系统MWD与计算机之间由信号线连接起来。

步骤B、进行测试：启动测试小车上的电动机，电动机带动测试小车永磁短节旋转；形成一个旋转磁场。调节永磁短节的转速，使永磁短节以不同转速转动，永磁短节旋转速度在60～300转/分钟的范围内；同时测试小车静止在一个位置或推动测试小车向导轨另一端移动，测试小车移动时速度在10～50米/小时之间；远距离穿针工具传感器接收到永磁短节的磁信号，并传输到计算机，计算机进行计算处理；测试内容包括：A、永磁短节转速对测量精度影响；B、定点测量、动态测量和永磁短节前进速度对测量精度影响；C、远距离穿针工具传感器安放位置、居中性及非静止状态对测量精度影响；D、铁质物质对测量精度影响。

1、永磁短节转速对测量精度影响的测量方法(参阅图2)

测试小车固定在与远距离穿针工具传感器的直线距离30米处，使永磁短节旋转速度在60～300转/分钟的转速范围内进行调节，用以下方法得到永磁短节与远距离穿针工具传感器两者之间的距离R和偏角θ值的计算值。

永磁短节与远距离穿针工具传感器之间的距离R值，通过下式计算：

R=P4πμ0H3]]>

式中，μ₀为煤层介质磁导率，单位：H/m；R为永磁短节与远距离穿针工具传感器之间的距离，单位米；P为磁矩，单位为A·m²；H为磁感应强度，单位为Gs。

永磁短节与远距离穿针工具传感器之间的偏角θ值，通过下式计算：