[发明专利]确定井孔方位角的方法

说明书

本发明涉及一种用磁力仪确定形成于地层中的井孔之方位角的方法，其中磁力仪设置于沿井孔纵向延伸的钻柱内。在地层中钻进井孔的过程中，通常需要通过以固定间隔测量井孔的倾角和方位角来校正井孔的方位角。可通过加速度计在井孔中的测量结果并以地球重力场作为基准来确定井孔的倾角。井孔的方位角可由包括于钻柱的底部钻具组件(BHA)内的磁力仪确定。磁力仪用于以地球磁场为基准测量局部磁场的分量，通过该分量就可确定井孔的方位角。在许多情况下，除了地球磁场分量外，被测量的局部磁场还包括基于钻柱的磁化分量。为得到足够精确的方位角数据，就必须考虑钻柱的磁化作用。

EP-A-0193230公开了一种使用磁力仪组件确定地层中井孔之方位角的方法，其中磁力仪组件设置于伸入井孔中的钻柱内，并且在消除钻柱磁化的轴向影响之前，首先通过消除钻柱之磁化强度沿垂直轴向的方向上的影响，来考虑钻柱的磁化强度。钻柱在垂直轴向方向上的磁化作用可通过旋转测量而得以消除，即通过在磁力仪的不同转动位置上测量局部磁场，从而由磁场数据得到钻柱沿垂直轴向方向上的磁化强度。钻柱的轴向磁化强度可由测得的磁场和地球磁场计算出来。如果对测得的磁场作出关于钻柱沿轴向和垂直轴向的方向的磁化强度的校正，那么就可以由校正过的磁场和地球磁场确定井孔的方位角，一般情况下，地球磁场在大部分地区都是已知的。但是，计算出来的方位角对不精确的地球磁场数据很敏感，尤其是在测量基本沿东向或西向延伸的大倾角钻孔时，更是如此。

本发明的目的在于提供一种确定井孔方位角的改进方法，这种方法对地球磁场数据的不精确性不很敏感，即使是在测量基本沿东向或西向延伸的大倾角井孔之方位角时，也不很敏感。

根据本发明，提供一种用磁力仪确定形成于地层中的井孔之方位角的方法，其中磁力仪设置于沿井孔延伸的钻柱内，磁力仪相对钻柱位于选定的方位上，所述方法包括：

a)沿井孔选择至少两个具有不同倾角的位置；

b)在井孔内的每个所选位置上，以能够使磁力仪定位于选定位置上的方式安装钻柱，操纵磁力仪，从而测出局部磁场沿一轴线的分量，其中所述轴线相对磁力仪位于选定的方向上，局部磁场包括地球磁场和钻柱的磁化场；

c)根据测量结果和所选的井孔倾角确定钻柱的磁化强度对所测分量的影响；

d)对测量结果作关于所述钻柱磁化作用的校正；

e)根据校正过的测量结果确定井孔的方位角。

因为钻柱及所述的轴线在不同的位置上相对地球磁场的方位不同，因此，地球磁场对沿所选方位的轴线测得的每个分量在不同的井孔位置上也就不同。另外，因为所述轴线相对钻柱磁化场的方向不变，因此钻柱的磁化强度对测得的分量的影响在不同的井孔位置上是相同的。由于所述轴线的方位直接关系到钻柱的方位及井孔的倾角，因此可根据在不同位置上测得的分量差及在不同位置上的不同井孔倾角来确定钻柱磁化场对所测分量的影响。这种确定方法的一个实施例具体如下所述。

所述局部磁场分量最好是局部磁场的轴向分量，这个分量就是钻柱轴向上的分量。应该理解：钻柱的磁化场对垂直轴向方向的磁场分量之影响(如果存在的话)一般小于轴向影响的数量级。因此，对于大多数应用场合而言，忽略这种垂直轴向方向的影响已经足够精确了。或者，在步骤c)之前，用钻柱磁化场沿垂直轴向方向的作用对测得的结果进行校正。

该方法可被应用于在所选位置上纵向轴线基本位于垂直平面内的钻孔。

对于大多数应用场合而言，选择两个具有不同井孔倾角的位置已经足够了。

为提高使用本发明之方法的精确度，在至少两个所述位置上的井孔倾角可以相差至少40°。

如果在第一位置上的井孔倾角小于45°，那么最好根据地球磁场的垂直分量确定出对基于钻柱磁化强度的轴向分量之影响。如果第一位置上的钻柱磁化强度与第二位置上的钻柱磁化强度不同，例如由于使用不同的BHA，那么第二位置上的井孔倾角应该落入80°-100°之间的范围内。

相反，如果第一位置上的井孔倾角超过45°，那么最好根据地球磁场的水平分量确定出对基于钻柱磁化强度的轴向分量之影响。如果第一位置上的钻柱磁化强度与第二位置上的钻柱磁化强度不同，那么第二位置上的井孔倾角应该落入0°和+10°之间的范围内。

现参照附图，接合实施例对本发明进行详细说明，其中附图：

图1示出了(N,E,V)坐标系的水平平面；

图2示出了通过图1之坐标系的直线H的垂直平面；

图3示出了一个井孔固定的坐标系(HS,HSR,Z)和一个工具固定的坐标系(x,y,z)。