[发明专利]一种反磁矩补偿磁化场随钻旋转测距装置及测距防碰方法

权利要求书

1.一种反磁矩补偿磁化场随钻旋转测距装置，其特征在于，包 括永磁铁组、反向补偿电磁铁及磁场测量传感器，所述永磁铁组、所 述反向补偿电磁铁及所述磁场测量传感器成一条直线安装在钻头与 无磁钻铤之间。

2.根据权利要求1所述的一种反磁矩补偿磁化场随钻旋转测距 装置，其特征在于，所述永磁铁组包括多个表面磁感应强度约为1.5T 的等效磁矩同向平行排列的柱状永磁铁。

3.根据权利要求2所述的一种反磁矩补偿磁化场随钻旋转测距 装置，其特征在于，所述反向补偿电磁铁的等效磁矩与所述柱状永磁 铁等效磁矩方向相反。

4.根据权利要求1所述的一种反磁矩补偿磁化场随钻旋转测距 装置，其特征在于，所述磁场测量传感器为单轴磁场传感器，其磁场 测点位于该旋转测距装置的轴线上，磁场测量方向与所述轴线垂直， 通过调整所述反向补偿电磁铁电流使得测点旋转轴处垂向磁场小于 0.1nT。

5.一种反磁矩补偿磁化场随钻旋转测距防碰方法，其特征在于， 包括以下步骤：

步骤一，将永磁铁组、反向补偿电磁铁及磁场测量传感器固定安 装在一根无磁金属短接中构成反磁矩补偿磁化场随钻旋转测距装置， 无磁短接测距装置安装在无磁钻铤与钻头之间；

步骤二，无磁短接测距装置随着钻杆一起转动，当正钻井周围不 存在已钻井套管时，磁场传感器测量垂向磁化场周期波动接近0nT； 当正钻井周围防碰范围内存在已钻井套管时，磁场传感器测量到周期 性的磁化场波动，波动峰峰值的大小满足式(1)函数关系：

B_pp＝f(m_a1,m_a2,…,m_aN,χ_a,φ，δ,D)(1)

式(1)中m_a1,m_a2,…,m_aN为永磁铁组每个永磁铁的等效磁矩，χ_a为 已钻邻井套管的有效磁化率，φ为套管的外径，δ为套管的厚度，这 些参数在进行磁场测距防碰前测量得到，为已知变量，即式(1)可 变为旋转垂向磁场峰峰值B_pp关于正钻井磁测点到邻井距离D的单 变量函数：

B_pp＝f(D)(2)

步骤三，通过磁偶极子构造法建立反磁矩补偿磁化场随钻旋转计 算模型，在式(1)已知参数和测量得到垂向磁场峰峰值B_pp的条件下， 使用粒子群优化算法和反磁矩补偿磁化场随钻旋转计算模型，找到使 得计算垂向磁场峰峰值与测量垂向磁场峰峰值差异尽量小的距离D， 调整正钻井实时钻进使得正钻井钻头保持在安全钻进范围内，以实现 正钻井与邻井之间的随钻防碰。